СПОСОБ ПРИВОДА КЛАПАНА И ФОРСУНКИ ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2015 года по МПК F16K31/122 F01L9/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Энергия газов - сжимаемого в цилиндре двигателя внутреннего сгорания (далее - ДВС) воздуха, топливной смеси или продуктов сгорания может напрямую использоваться для привода различных механизмов, например, для привода газораспределительного механизма двигателя, патент 2403409, или привода топливной форсунки, патент 2392482 - ближайшие аналоги заявленного изобретения.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель заявленного изобретения - создание системы гидравлического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки, способной управлять степенью сжатия воздуха в цилиндре ДВС, рециркуляцией выхлопных газов в цилиндр ДВС и реверсом за счет энергии газов в цилиндре ДВС в зависимости от нагрузки на ДВС.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На чертеже представлена схема системы гидравлического привода топливной форсунки жидкостью из общего для всех цилиндров гидроаккумулятора за счет энергии газов в цилиндре ДВС. Привод действует следующим образом.

При пуске ДВС на такте сжатия воздуха или топливной смеси (в последующем на рабочем такте - продукты сгорания) поршнем ДВС 1 газы в камере сгорания ДВС 2 (далее - камера сгорания 2) давят на левую торцевую поверхность поршня насоса 3. В результате чего поршень насоса 3 движется вправо (по рисунку) и, находящаяся в правой торцевой насосной полости поршня насоса 3 жидкость, через обратный клапан гидроаккумулятора 4 поступает в общий для всех цилиндров ДВС гидроаккумулятор 5 (далее - гидроаккумулятор). Полная зарядка гидроаккумулятора 5 происходит при пуске ДВС за один или несколько тактов сжатия воздуха или топливной смеси в камере сгорания 2, а дозарядка может происходить и на такте расширения продуктов сгорания. На такте всасывания воздуха в камеру сгорания 2 давление воздуха в ней уменьшается, пружина поршня насоса 6 перемещает поршень насоса 3 влево и жидкость из компенсационного бачка 7 через обратный клапан компенсационного бачка 8 поступает в правую торцевую насосную полость поршня насоса 3. Как только давление в гидроаккумуляторе 5 повысится до величины, обеспечивающей оптимальное функционирование газораспределительного клапана и топливной форсунки, жидкость из него по трубопроводу 9 поступает в нижнюю полость поршня механизма стопора 10, в результате чего он перемещается вверх, стопором 11 входит в проточку поршня насоса 3 и стопорит его. Поступление жидкости в гидроаккумулятор 5 прекращается. Уровень зарядки гидроаккумулятора 5 определяется жесткостью пружины поршня механизма стопора 12. Чем больше жесткость пружины, тем до более высокого уровня заряжается гидроаккумулятор 5. Для открытия газораспределительного клапана система управления отслеживает текущее положение поршня ДВС 1 и, в момент времени, когда требуется его открыть, устанавливает золотник управления потоком жидкости газораспределительного клапана 13 в положение, как показано на чертеже. Жидкость из гидроаккумулятора 5 по каналам 14 и 15 поступает в верхнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, соединенного с газораспределительным клапаном 17. Под ее воздействием газораспределительный клапан 17 открывается и, если он впускной, позволяет воздуху из атмосферы по каналу 18 поступать в камеру сгорания 2, или, если он выпускной, вытекать продуктам сгорания из камеры сгорания 2 в атмосферу. Для закрытия газораспределительного клапана 17 система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости газораспределительного клапана 13 в нижнее положение, и жидкость из гидроаккумулятора 5 по каналам 14 и 19 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, и газораспределительный клапан 17 закрывается. В обоих случаях отработавшая жидкость по каналам 15, 20 и 19, 21 вытесняется в компенсационный бачок 7. Для подачи топлива в камеру сгорания, например, того цилиндра, который показан в правой нижней части рисунка, система управления ДВС отслеживает текущее положение его поршня. В момент времени, когда требуется подать плунжером топливной форсунки 22 топливо в камеру сгорания, система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости топливной форсунки 23 в положение, как показано на чертеже. Жидкость из гидроаккумулятора 5 по каналам 24 и 25 поступает в верхнюю полость поршня привода плунжера топливной форсунки 26. Под действием поступающей жидкости поршень привода топливной форсунки 26 движется вниз и соединенным с ним плунжером топливной форсунки 22 через обратный клапан плунжера топливной форсунки 27 впрыскивает дозу топлива в камеру сгорания. Для подготовки плунжера топливной форсунки 22 к очередному впрыску топлива система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости топливной форсунки 23 в нижнее положение, жидкость из гидроаккумулятора 5 по каналам 24 и 28 поступает в нижнюю полость поршня привода плунжера топливной форсунки 26, и плунжер топливной форсунки 22 движется вверх. В обоих случаях отработавшая жидкость по каналам 25, 29 и 28, 30 вытесняется в компенсационный бачок 7. Одновременно через обратный клапан

топливного бака 31 из топливного бака (не показан) топливо всасывается в полость плунжера топливной форсунки 22. Проблемы предотвращения выноса жидкости штоками поршней привода газораспределительного клапана 16, топливной форсунки 26 и поршня насоса 3 могут решаться различными способами. Например, на схеме показаны сильфоны 32, 33, 34, исключающие утечку жидкости из полностью изолированной системы гидроприводов.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ обеспечения действия системы приводов газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания жидкостью из общего для всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания гидроаккумулятора за счет энергии газов в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, содержащей поршень насоса, обратный клапан гидроаккумулятора, общий для всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания гидроаккумулятор, пружину поршня насоса, обратный клапан компенсационного бачка, газораспределительный клапан, систему управления, золотник управления потоком жидкости газораспределительного клапана, поршень привода газораспределительного клапана, золотник управления потоком жидкости поршня привода топливной форсунки, поршень привода плунжера топливной форсунки, плунжер топливной форсунки, обратный клапан плунжера топливной форсунки и обратный клапан топливного бака, отличающийся тем, что газы в цилиндре двигателя внутреннего сгорания - сжимаемый воздух, или топливная смесь, или продукты сгорания - давят на торцевую поверхность поршня насоса и из противоположной торцевой полости поршня насоса жидкость через обратный клапан гидроаккумулятора поступает в общий для всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания гидроаккумулятор, и после окончания движения поршня насоса на такте всасывания воздуха в цилиндр двигателя внутреннего сгорания расположенная в противоположной торцевой полости

поршня насоса пружина поршня насоса перемещает поршень насоса в исходное положение, жидкость из компенсационного бачка через обратный клапан компенсационного бачка поступает в противоположную торцевую полость поршня насоса и, когда требуется открыть газораспределительный клапан, система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости газораспределительного клапана в положение, при котором жидкость из общего для всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания гидроаккумулятора поступает в ту полость поршня привода газораспределительного клапана, при поступлении в которую обеспечивается движение поршня привода газораспределительного клапана для открытия соединенного с ним газораспределительного клапана, и газораспределительный клапан открывается, отработавшая жидкость из противоположной полости поршня привода газораспределительного клапана вытесняется в компенсационный бачок, а для закрытия газораспределительного клапана система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости газораспределительного клапана в положение, при котором жидкость из общего для всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания гидроаккумулятора поступает в ту полость поршня привода газораспределительного клапана, при поступлении жидкости в которую обеспечивается движение поршня привода газораспределительного клапана и соединенного с ним газораспределительного клапана в закрытое положение, и газораспределительный клапан закрывается, при этом отработавшая жидкость из противоположной полости поршня привода газораспределительного клапана вытесняется в компенсационный бачок а, когда требуется подать топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости топливной форсунки в положение, при котором жидкость из общего для всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания гидроаккумулятора поступает в ту полость поршня привода плунжера

топливной форсунки, при поступлении жидкости в которую обеспечивается движение поршня привода топливной форсунки и соединенного с ним плунжера топливной форсунки, и плунжер топливной форсунки через обратный клапан топливной форсунки впрыскивает топливо в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, после чего система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости топливной форсунки в положение, при котором жидкость из общего для всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания гидроаккумулятора поступает в ту полость поршня привода плунжера топливной форсунки, при поступлении жидкости в которую обеспечивается движение поршня привода топливной форсунки и соединенного с ним плунжера топливной форсунки, и плунжером топливной форсунки топливо из топливного бака всасывается через обратный клапан топливного бака.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Требования к материалам и технологиям для реализации заявленного изобретения не выходят за рамки современных возможностей. При современном уровне развития электроники создание системы управления пневматическим приводом газораспределительного клапана и топливной форсунки не более чем рутинная задача, являющаяся отдельной темой проектирования ДВС.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Чертеж - схема системы гидравлического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки жидкостью из общего для всех цилиндров ДВС гидроаккумулятора за счет энергии газов в цилиндре ДВС, где 1 - поршень ДВС; 2 - камера сгорания; 3 - поршень насоса; 4 - обратный клапан гидроаккумулятора; 5 - общий для всех цилиндров пневмоаккумулятор; 6 - пружина поршня насоса; 7 - компенсационный бачок; 8 - обратный клапан компенсационного бачка; 9, 14, 15, 18, 19; 20, 21,

24, 25, 28, 29, 30 - каналы и трубопроводы; 10 - поршень механизма стопора; 11 - стопор; 12 - пружина поршня механизма стопора; 13 - золотник управление потоком жидкости газораспределительного клапана; 16 - поршень привода газораспределительного клапана; 17 - газораспределительный клапан; 22 - плунжер топливной форсунки; 23 - золотник управления потоком жидкости поршня привода топливной форсунки; 26 - поршень привода плунжера топливной форсунки; 27 - обратный клапан плунжера топливной форсунки; 31 - обратный клапан топливного бака, 32, 33, 34 - сильфон.

Изобретение относится к системам приводов газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности ДВС за счет регулирования его клапанов газораспределения и форсунками общей гидросистемой. Сущность изобретения заключается в том, что газы в цилиндре ДВС давят на торец поршня насоса, и жидкость поступает в гидроаккумулятор, после пружина возвращает его в исходное положение и туда же через обратный клапан вытесняется жидкость из компенсационного бачка. Для открытия клапана ДВС система управления устанавливает золотник клапана в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора поступает в верхнюю полость поршня привода газораспределительного клапана и газораспределительный клапан открывается. Отработавшая жидкость из нижней полости вытесняется в компенсационный бачок. Для закрытия газораспределительного клапана система управления действует в обратном порядке. Для подачи топлива система управления устанавливает золотник форсунки в положение, при котором жидкость аккумулятора поступает в верхнюю полость поршня привода плунжера форсунки, и плунжер форсунки впрыскивает топливо в камеру сгорания. А при обратном движении плунжер форсунки всасывает топливо из топливного бака. 1 ил.

Способ обеспечения действия системы приводов газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания жидкостью из общего для всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания гидроаккумулятора за счет энергии газов в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, содержащей поршень насоса, обратный клапан гидроаккумулятора, общий для всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания гидроаккумулятор, пружину поршня насоса, обратный клапан компенсационного бачка, газораспределительный клапан, систему управления, золотник управления потоком жидкости газораспределительного клапана, поршень привода газораспределительного клапана, золотник управления потоком жидкости поршня привода топливной форсунки, поршень привода плунжера топливной форсунки, плунжер топливной форсунки, обратный клапан плунжера топливной форсунки и обратный клапан топливного бака, отличающийся тем, что газы в цилиндре двигателя внутреннего сгорания - сжимаемый воздух, или топливная смесь, или продукты сгорания - давят на торцевую поверхность поршня насоса и из противоположной торцевой полости поршня насоса жидкость через обратный клапан гидроаккумулятора поступает в общий для всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания гидроаккумулятор, и после окончания движения поршня насоса на такте всасывания воздуха в цилиндр двигателя внутреннего сгорания расположенная в противоположной торцевой полости поршня насоса пружина поршня насоса перемещает поршень насоса в исходное положение, жидкость из компенсационного бачка через обратный клапан компенсационного бачка поступает в противоположную торцевую полость поршня насоса и, когда требуется открыть газораспределительный клапан, система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости газораспределительного клапана в положение, при котором жидкость из общего для всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания гидроаккумулятора поступает в ту полость поршня привода газораспределительного клапана, при поступлении в которую обеспечивается движение поршня привода газораспределительного клапана для открытия соединенного с ним газораспределительного клапана, и газораспределительный клапан открывается, отработавшая жидкость из противоположной полости поршня привода газораспределительного клапана вытесняется в компенсационный бачок, а для закрытия газораспределительного клапана система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости газораспределительного клапана в положение, при котором жидкость из общего для всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания гидроаккумулятора поступает в ту полость поршня привода газораспределительного клапана, при поступлении жидкости в которую обеспечивается движение поршня привода газораспределительного клапана и соединенного с ним газораспределительного клапана в закрытое положение, и газораспределительный клапан закрывается, при этом отработавшая жидкость из противоположной полости поршня привода газораспределительного клапана вытесняется в компенсационный бачок, а когда требуется подать топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости топливной форсунки в положение, при котором жидкость из общего для всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания гидроаккумулятора поступает в ту полость поршня привода плунжера топливной форсунки, при поступлении жидкости в которую обеспечивается движение поршня привода топливной форсунки и соединенного с ним плунжера топливной форсунки, и плунжер топливной форсунки через обратный клапан топливной форсунки впрыскивает топливо в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, после чего система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости топливной форсунки в положение, при котором жидкость из общего для всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания гидроаккумулятора поступает в ту полость поршня привода плунжера топливной форсунки, при поступлении жидкости в которую обеспечивается движение поршня привода топливной форсунки и соединенного с ним плунжера топливной форсунки, и плунжером топливной форсунки топливо из топливного бака всасывается через обратный клапан топливного бака.