СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ СИСТЕМОЙ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПРИВОДА ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА С ЗАРЯДКОЙ ПНЕВМОАККУМУЛЯТОРА СИСТЕМЫ ГАЗОМ ИЗ КОМПЕНСАЦИОННОГО ПНЕВМОАККУМУЛЯТОРА Российский патент 2015 года по МПК F02D21/08 F01L25/04 F16K31/122 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший аналог заявленного изобретения - патент 2403409 «Капан-отсечка пневматического привода газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания».

Реферат патента 2403409: Изобретение относится к двигателестроению. Пневматический привод (ПП) включает поршень привода газораспределительного клапана, соединенный с газораспределительным клапаном, золотник, пневмоаккумулятор (ПА) и систему управления ПП, обеспечивающую газообмен в двигателе. Для этого система управления ПП отслеживает текущее положение поршня двигателя и в момент, когда требуется открыть или закрыть газораспределительный клапан двигателя, устанавливает золотник в положение, обеспечивающее поступление рабочего тела из ПА в полость поршня привода газораспределительного клапана, в которой рабочее тело, воздействуя на поршень привода газораспределительного клапана, открывает или закрывает газораспределительный клапан. Зарядка ПА рабочим телом из камеры сгорания (КС) осуществляется на такте сжатия и на такте расширения. Привод снабжен клапаном-отсечкой, имеющим поршень и соединенный с ним запорный клапан. Полость поршня привода запорного клапана соединена трубопроводом с ПА, и при повышении давления рабочего тела в ПА сверх оптимального рабочее тело из ПА поступает в полость поршня привода запорного клапана и переводит запорный клапан в закрытое положение. Такое выполнение позволяет автоматически обеспечить оптимальный уровень зарядки ПА.

ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

При действии газораспределительного клапана при посадке клапана на седло и его открытии могут наблюдаться ударные нагрузки, что снижает ресурс, надежность газораспределительной системы и повышает шумность двигателя. Цель заявленного изобретения состоит в том, чтобы не допустить ударных нагрузок на газораспределительный клапан.

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

На чертеже представлена схема системы пневматического привода газораспределительного клапана зарядкой пневмоаккумулятора газом из компенсационного пневмоаккумулятора. При пуске ДВС поршень 1 на такте сжатия сжимает воздух или топливную смесь в камере сгорания ДВС 2, которая давит на левую торцевую поверхность поршня привода компрессора 3, в результате чего он движется вправо (по рисунку). Находящееся в правой полости поршня компрессора 4 газообразное рабочее тело (далее - газ) через обратный клапан 5 поступает в пневмоаккумулятор 6. Зарядка пневмоаккумулятора 6 происходит при первом пуске ДВС. Дальнейшая подзарядка пневмоаккумулятора 6 может происходить и на рабочем такте. Когда давление газа в пневмоаккумуляторе 6 достигнет значения, обеспечивающее оптимальное функционирование привода газораспределительного клапана 7, газ из пневмоаккумулятора 6 поступает в нижнюю полость поршня стопора 8 по трубопроводу 9, в результате чего поршень стопора 8 и соединенный с ним стопор 10 занимают верхнее положение. Стопор 10 входит в выточку поршня компрессора 4, блокирует движение поршня компрессора 4 и поступление газа в пневмоаккумулятор 6 прекращается. Для открытия газораспределительного клапана 7 система управления отслеживает текущее положение поршня ДВС 1 и в момент времени, когда требуется открыть газораспределительный клапан 7, устанавливает золотник 11 в положение, как показано на чертеже. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 12 и 13 поступает в верхнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 14, соединенного штоком 15 с газораспределительным клапаном 7. Под давлением газа газораспределительный клапан 7 открывается и, если он впускной, позволяет воздуху из атмосферы по каналу 16 поступать в камеру сгорания ДВС 2, или, если он выпускной, вытекать продуктам сгорания из камеры сгорания ДВС 2 в атмосферу. Отработавший газ из нижней полости поршня привода газораспределительного клапана 14 по каналам 17 и 18 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 19, давление газа в котором ниже, чем в пневмоаккумуляторе 6. Для закрытия газораспределительного клапана 7 система управления устанавливает золотник 11 в нижнее положение, газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 12 и 17 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 14 и газораспределительный клапан 7 закрывается. Отработавший газ из верхней полости поршня привода газораспределительного клапана 14 по каналам 13 и 20 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 19. Компенсационный пневмоаккумулятор 19, кроме приема газа при срабатывании привода газораспределительного клапана 7, выполняет функцию температурного демпфера. Как только в результате нагрева температура газа в пневмоаккумуляторе 6 превысит оптимальное давление, открывается предохранительный клапан 21 и газ из пневмоаккумулятора 6 стравливается в компенсационный пневмоаккумулятор 19. При понижении давления газа в пневмоаккумуляторе 6 ниже величины, обеспечивающей оптимальное функционирование привода газораспределительного клапана 7, пружина стопора 22 переводит поршень стопора 8 и стопор 10 в нижнее положение. На одном из последующих тактов всасывания воздуха в камеру сгорания ДВС 2 пружина поршня компрессора 23 переводит поршень привода компрессора 3 и поршень компрессора 4 в исходное, левое, для подзарядки пневмоаккумулятора 6, положение. При этом газ из компенсационного пневмоаккумулятора 19 через обратный клапан 24 подается в правую полость поршня компрессора 4. Компрессор готов к очередному циклу подзарядки пневмоаккумулятора 6. Проблемы предотвращения утечки газа через зазоры между штоком 15, поршнем привода компрессора 3, поршнем компрессора 4 решаются сильфонами 25, 26. Таким образом, обеспечивается постоянство состава газа в системе пневматического привода газораспределительного клапана.

Способ управления рециркуляцией выхлопных газов в двигателе внутреннего сгорания системой пневматического привода газораспределительного клапана с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора состоит в следующем. Система управления двигателем определяет соответствующую задаваемой текущей мощности двигателя массу топлива и массу выхлопных газов для обеспечения сгорания топлива. При движении поршня ДВС 1 из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку на такте выброса из цилиндра 2 отработавших продуктов расширения в окрестностях верхней мертвой точки система управления закрывает выпускной клапан 7. Часть выхлопных газов остается в цилиндре и на последующем цикле всасывания смешивается с всасываемым воздухом или топливной смесью. Момент времени закрытия выпускного клапана 7 система управления определяет таким образом, чтобы на последующем такте всасывания воздуха в цилиндре оказалась определенная системой управления масса выхлопных газов.

РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ управления рециркуляцией выхлопных газов в двигателе внутреннего сгорания системой пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора, включающей систему управления двигателем внутреннего сгорания, выпускной клапан, пневмоаккумулятор системы пневматического привода, поршень компрессора газа, и компенсационный пневмоаккумулятор, отличающийся тем, что система управления двигателем внутреннего сгорания определяет соответствующую задаваемой текущей мощности двигателя внутреннего сгорания массу топлива и массу выхлопных газов, обеспечивающих сгорание топлива, и при движении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку двигателя внутреннего сгорания на такте выброса выхлопных газов из цилиндра двигателем внутреннего сгорания в окрестностях верхней мертвой точки закрывает выпускной клапан двигателя внутреннего сгорания, в результате чего часть выхлопных газов остается в цилиндре и на последующем такте всасывания смешивается с всасываемым воздухом или топливной смесью, при этом зарядка пневмоаккумулятора системы пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания осуществляется энергией продуктов сгорания или топливной смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, приводящих поршень компрессора газа системы пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания в колебательное движение, при котором газ перекачивается из компенсационного пневмоаккумулятора в пневмоаккумулятор системы пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Материалы и технология для реализации заявленного изобретения не выходят за рамки современных возможностей. При современном развитии электроники создание системы управления двигателем не более чем рутинная задача, являющаяся отдельной задачей проектирования ДВС.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

На чертеже приведена принципиальная схема системы пневматического привода газораспределительного клапана с зарядкой пневмоаккумулятора газом из компенсационного пневмоаккумулятора, где обозначено: 1 - поршень ДВС; 2 - камера сгорания ДВС; 3 - поршень привода компрессора; 4 - поршень компрессора; 5, 24 - обратный клапан; 6 - пневмоаккумулятор; 7 - газораспределительный клапан; 8 - поршень стопора; 9, 12, 13, 16, 17, 18, 20 - канал; 10 - стопор; 11 - золотник; 14 - поршень привода газораспределительного клапана; 15 - шток поршня привода газораспределительного клапана; 19 - компенсационный пневмоаккумулятор; 21 - предохранительный клапан; 22 - пружина стопора; 23 - пружина поршня компрессора; 25, 26 - сильфон.

Изобретение относится к системам рециркуляции отработавших газов в двигателе внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является снижение ударных нагрузок в клапане. Сущность изобретения заключается в том, что система управления ДВС определяет соответствующую задаваемой текущей мощности двигателя массу топлива и массу отработавших газов. При движении поршня из нижней мертвой точки (НМТ) на такте выпуска газов из цилиндра в окрестностях ВМТ система управления закрывает выпускной клапан. В результате часть газов остается в цилиндре и на последующем такте всасывания смешивается с воздухом или топливной смесью. Зарядка пневмоаккумулятора системы пневматического привода клапана осуществляется энергией продуктов сгорания или топливной смеси в цилиндре двигателя, перемещающих поршень компрессора газа системы привода клапана. При этом газ перекачивается из компенсационного пневмоаккумулятора в пневмоаккумулятор системы привода клапана. 1 ил.

Способ управления рециркуляцией выхлопных газов в двигателе внутреннего сгорания системой пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора, включающей систему управления двигателем внутреннего сгорания, выпускной клапан, пневмоаккумулятор системы пневматического привода, поршень компрессора газа, и компенсационный пневмоаккумулятор, отличающийся тем, что система управления двигателем внутреннего сгорания определяет соответствующую задаваемой текущей мощности двигателя внутреннего сгорания массу топлива и массу выхлопных газов, обеспечивающих сгорание топлива, и при движении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку двигателя внутреннего сгорания на такте выброса выхлопных газов из цилиндра двигателем внутреннего сгорания в окрестностях верхней мертвой точки закрывает выпускной клапан двигателя внутреннего сгорания, в результате чего часть выхлопных газов остается в цилиндре и на последующем такте всасывания смешивается с всасываемым воздухом или топливной смесью, при этом зарядка пневмоаккумулятора системы пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания осуществляется энергией продуктов сгорания или топливной смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, приводящих поршень компрессора газа системы пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания в колебательное движение, при котором газ перекачивается из компенсационного пневмоаккумулятора в пневмоаккумулятор системы пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания.