СПОСОБ ПРИВОДА ДВУХПРИВОДНОГО ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ ПРИВОДА С ЗАРЯДКОЙ ПНЕВМОАККУМУЛЯТОРА СИСТЕМЫ ПРИВОДА ГАЗОМ ИЗ КОМПЕНСАЦИОННОГО ПНЕВМОАККУМУЛЯТОРА Российский патент 2015 года по МПК F01L1/28 F01L25/04 F16K31/122 F01L1/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший прототип заявленного изобретения - авторское свидетельство 1744279 «Система одноклапанного газораспределения двигателя внутреннего сгорания», в котором система одноклапанного газораспределения содержит закрепленные на боковой поверхности головки цилиндров и расположенные друг над другом впускной и выпускной коллекторы. В перемычке между ними установлена на шарнире заслонка. Полость выпускного коллектора, расположенная под заслонкой, связана с нижней частью надпоршневого пространства цилиндра импульсным каналом. При работе двигателя в процессе впуска заслонка под действием разрежения и собственного веса находится в нижнем положении и перекрывает выпускной коллектор. При расширении поршень, двигаясь вниз, открывает импульсный канал. Под импульсным воздействием давления отработавших газов заслонка откидывается и прижимается к впускному каналу коллектора. В этот момент открывается тарельчатый клапан и отработавшие газы под действием избыточного давления выходят в выпускной коллектор, поддерживая при этом заслонку в верхнем положении.

ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Система одноклапанного газораспределения двигателя внутреннего сгорания по авторскому свидетельству 1744279 не позволяет управлять моментами открытия, закрытия и длительностью открытия и закрытия газораспределительного клапана с целью оптимизации процессов газообмена во всем диапазоне нагрузок на ДВС. Цель заявленного изобретения состоит в том, чтобы устранить этот недостаток.

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность заявленного изобретения поясняется описанием принципа действия привода двухприводного газораспределителя пневматической системой привода с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода газом из компенсационного пневмоаккумулятора. При пуске ДВС (см. чертеж) поршень ДВС 1 на такте сжатия сжимает воздух или топливную смесь в камере сгорания ДВС 2, которая давит на торцевую поверхность поршня привода насоса 3, в результате чего он движется вправо (см. чертеж). Находящееся в правой полости поршня насоса 4 газообразное рабочее тело (далее - газ) через обратный клапан 5 поступает в пневмоаккумулятор системы привода 6 (далее - пневмоаккумулятор 6). Зарядка пневмоаккумулятора 6 происходит при первом пуске ДВС. Дальнейшая его подзарядка может происходить и на рабочем такте. Когда давление газа в пневмоаккумуляторе 6 достигнет значения, обеспечивающего оптимальное функционирование привода клапана впуска-выпуска в составе соединенных штоком клапана впуска воздуха или топливной смеси 7 (далее - клапан 7) и клапана выпуска отработавших продуктов сгорания 8 (далее - клапан 8), а также газораспределительного клапана камеры сгорания 9 (далее - газораспределительный клапан 9), газ из пневмоаккумулятора 6 по каналу 10 поступает в нижнюю полость поршня стопора 11. В результате поршень стопора 11 перемещается в верхнее положение, соединенный с ним стопор 12 входит в выточку поршня компрессора 4, блокирует его движение и поступление газа в пневмоаккумулятор 6 прекращается. Для открытия газораспределительного клапана камеры сгорания 9 система управления отслеживает текущее положение поршня ДВС 1 и в момент времени, когда требуется его открыть, устанавливает золотник управления потоком газа 13 в положение, как показано на чертеже. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 14 и 15 поступает в верхнюю полость поршня привода газораспределительного клапана камеры сгорания 16 (далее - поршень привода газораспределительного клапана 16), соединенного штоком 17 с газораспределительным клапаном 9, в результате чего он занимает нижнее положение - открывается. Воздух или топливная смесь через канал впуска воздуха или топливной смеси 18, зазор тарельчатого клапана 7 и открытый газораспределительный клапан 9 поступает в камеру сгорания ДВС 2. Из нижней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 отработавший газ по каналам 19, 20, 21 и обратный клапан 22 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 23. При понижении давления газа в пневмоаккумуляторе 6 ниже величины, обеспечивающей оптимальное функционирование привода клапана впуска-выпуска и газораспределительного клапана 9, пружина стопора 24 переводит поршень стопора 11 и стопор 12 в нижнее положение. На одном из последующих тактов всасывания воздуха в камеру сгорания ДВС 2 пружина поршня компрессора 25 переводит поршень привода компрессора 3 и поршень компрессора 4 в исходное, левое, для подзарядки пневмоаккумулятора 6, положение. При этом газ из компенсационного пневмоаккумулятора 23 через обратный клапан 26 подается в правую полость поршня компрессора 4. Компрессор готов к очередному циклу подзарядки пневмоаккумулятора 6. По прибытии поршня ДВС 1 в нижнюю мертвую точку система управления переводит золотник 13 в правое положение. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 14 и 19 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, и газораспределительный клапан 9 закрывается. Отработавший газ из верхней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 по каналам 15, 27, 21 и обратный клапан 22 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 23. Перед тактом выпуска отработавших продуктов сгорания система управления закрывает клапан 7 и открывает клапан 9. Для этого система управления переводит золотник управления потоком газа 28 в левое положение. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 29 и 30 поступает в левую полость поршня привода клапана впуска-выпуска 31. Под действием поступившего в эту полость газа поршень привода клапана впуска-выпуска 31, последовательно соединенные с ним штоками 32 и 33 клапаны 7 и 8 перемешаются вправо. В результате клапан 7 закрывается, а клапан 8 открывается. При этом отработавший газ из правой полости поршня привода клапана впуска-выпуска 31 по каналам 34, 35, 21 и обратный клапан 22 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 23. Для выпуска отработавших продуктов сгорания из камеры сгорания ДВС 2 система управления в начале такта выпуска продуктов сгорания переводит золотник 13 в левое положение и, как было показано выше, газораспределительный клапан 9 открывается.

Из камеры сгорания ДВС 2 отработавшие продукты сгорания через канал выпуска отработавших продуктов сгорания 36 выбрасываются в выхлопной коллектор. Проблемы предотвращения утечки газа через зазоры между образующими поверхностями штоков клапана впуска-выпуска, газораспределительного клапана и штока поршня привода компрессора решаются сильфонами 37, 38 и 39.

Таким образом, заявленный способ привода газораспределительного клапана и клапана впуска-выпуска двухприводного газораспределителя ДВС позволяет управлять моментами открытия, закрытия и временем нахождения в открытом состоянии каждого из этих клапанов в интересах оптимизации процессов газообмена во всем диапазоне нагрузок на ДВС.

РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ привода клапанов двухприводного газораспределителя двигателя внутреннего сгорания пневматической системой привода с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода газом из компенсационного пневмоаккумулятора, включающего систему управления, газораспределительный клапан, клапан впуска-выпуска в составе соединенных штоком клапана впуска воздуха или топливной смеси и клапана выпуска отработавших продуктов сгорания, золотник управления потоком газа газораспределительного клапана, пневмоаккумулятор системы привода, золотник управления потоком газа клапана впуска-выпуска, компенсационный пневмоаккумулятор, поршень привода газораспределительного клапана, поршень привода клапана впуска-выпуска, поршень компрессора и поршень привода компрессора, отличается тем, что для впуска воздуха или топливной смеси в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания система управления устанавливает клапан впуска-выпуска в положение открытого впускного клапана и закрытого выпускного клапана, для выпуска отработавших продуктов сгорания система управления устанавливает клапан впуска-выпуска в положение закрытого впускного клапана и открытого выпускного клапана, для чего система управления отслеживает текущее положение поршней двигателя внутреннего сгорания и в соответствии с нагрузкой на двигатель внутреннего сгорания определяет для каждого клапана двухклапанного газораспределителя двигателя внутреннего сгорания моменты времени их открытия, закрытия и нахождения в открытом положении, после чего для открытия газораспределительного клапана в момент времени, определенный системой управления, система управления устанавливает золотник управления потоком газа газораспределительного клапана в положение, при котором газ из пневмоаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода газораспределительного клапана, при поступлении газа в которую обеспечивается открытие газораспределительного клапана, и газораспределительный клапан открывается, для закрытия газораспределительного клапана в момент времени, определенный системой управления, система управления устанавливает золотник управления потоком газа газораспределительного клапана в положение, при котором газ из пневмоаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода газораспределительного клапана, при поступлении газа в которую обеспечивается закрытие газораспределительного клапана, и газораспределительный клапан закрывается, для открытия клапана впуска воздуха или топливной смеси и закрытия клапана выпуска отработавших продуктов сгорания в момент времени, определенный системой управления, система управления устанавливает золотник управления потоком газа клапана впуска-выпуска в положение, при котором газ из пневмоаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода клапана впуска-выпуска, при поступлении газа в которую обеспечивается открытие клапана впуска воздуха или топливной смеси и закрытие клапана выпуска отработавших продуктов сгорания, и клапан впуска воздуха или топливной смеси открывается, а клапан выпуска отработавших продуктов сгорания закрывается, для закрытия клапана впуска воздуха или топливной смеси и открытия клапана выпуска отработавших продуктов сгорания в момент времени, определенный системой управления, система управления устанавливает золотник управления потоком газа клапана впуска-выпуска в положение, при котором газ из пневмоаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода клапана впуска-выпуска, при поступлении газа в которую обеспечивается закрытие клапана впуска воздуха или топливной смеси и открытие клапана выпуска отработавших продуктов сгорания, и клапан впуска воздуха или топливной смеси закрывается, а клапан выпуска отработавших продуктов сгорания открывается, при этом при открытии и закрытии газораспределительного клапана и клапана впуска-выпуска отработавший газ из противоположной полости поршня привода газораспределительного клапана и поршня привода клапана впуска-выпуска поступает в компенсационный пневмоаккумулятор, на такте всасывания воздуха или топливной смеси или на такте выпуска продуктов сгорания поршень компрессора перемещается в исходное положение для подачи газа в пневмоаккумулятор системы привода и газ из компенсационного пневмоаккумулятора засасывается в полость поршня компрессора, на такте сжатия воздуха или топливной смеси, сжимаемый в камере сгорания воздух или топливная смесь или на рабочем такте продукты сгорания приводят в действие поршень привода компрессора и газ из полости поршня компрессора заряжает пневмоаккумулятор системы привода.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Материалы и технология для реализации заявленного изобретения не выходят за рамки современных возможностей. При современном уровне развития систем автоматического управления создание системы управления для заявленного изобретения является вполне ординарной задачей.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

На чертеже приведена принципиальная схема привода двухприводного газораспределителя ДВС пневматической системой привода с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода газом из компенсационного пневмоаккумулятора.

1 - поршень ДВС 1; 2 - камера сгорания ДВС 2; 3 - поршень привода компрессора; 4 - поршень компрессора; 5, 22, 26 - обратный клапан; 6 - пневмоаккумулятор; 7, 8 - клапан; 9 - газораспределительный клапан; 10, 14, 15; 19, 20, 21, 27, 29, 30, 34, 35 - канал; 11 - поршень стопора; 12 - стопор; 13, 28 - золотник управления потоком газа; 16 - поршень привода газораспределительного клапана; 17, 32, 33 - шток; 18 - канал впуска воздуха или топливной смеси; 23 - компенсационный пневмоаккумулятор; 24 - пружина стопора; 25 - пружина поршня компрессора; 31 - поршень привода клапана впуска-выпуска; 36 - канал выпуска отработавших продуктов сгорания; 37, 38, 39 - сильфон.

Изобретение относится к области газораспределения двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности газообмена. Сущность изобретения заключается в том, что система содержит газораспределительный клапан и клапан впуска-выпуска, обеспечивающий при одном положении впуск в камеру сгорания и выпуск из камеры при противоположном положении. Для впуска в камеру система управления открывает газораспределительный клапан, а клапан впуска-выпуска устанавливает в положение впуска. Для выпуска продуктов сгорания из камеры система управления открывает газораспределительный клапан, а клапан впуска-выпуска устанавливает в положение выпуска. Система управления отслеживает текущее положение поршней ДВС и, в соответствии с нагрузкой на ДВС, определяет для каждого клапана моменты времени их открытия и закрытия. Система устанавливает золотник управления клапаном в положение, при котором газ из пневмоаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода клапана и приводит его в движение. Отработавший газ из противоположной полости соответствующего клапана поступает в компенсационный пневмоаккумулятор, а затем в полость поршня компрессора, приводимого воздухом или смесью на такте сжатия или продуктами сгорания на такте расширения. Сжатый газ заряжает пневмоаккумулятор. 1 ил.

Способ привода клапанов двухприводного газораспределителя двигателя внутреннего сгорания пневматической системой привода с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода газом из компенсационного пневмоаккумулятора, включающего систему управления, газораспределительный клапан, клапан впуска-выпуска в составе соединенных штоком клапана впуска воздуха или топливной смеси и клапана выпуска отработавших продуктов сгорания, золотник управления потоком газа газораспределительного клапана, пневмоаккумулятор системы привода, золотник управления потоком газа клапана впуска-выпуска, компенсационный пневмоаккумулятор, поршень привода газораспределительного клапана, поршень привода клапана впуска-выпуска, поршень компрессора и поршень привода компрессора, отличающийся тем, что для впуска воздуха или топливной смеси в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания система управления при открытом газораспределительном клапане устанавливает клапан впуска-выпуска в положение открытого впускного клапана и закрытого выпускного клапана, а для выпуска отработавших продуктов сгорания система управления при открытом газораспределительном клапане устанавливает клапан впуска-выпуска в положение закрытого впускного клапана и открытого выпускного клапана, для чего система управления отслеживает текущее положение поршней двигателя внутреннего сгорания и в соответствии с нагрузкой на двигатель внутреннего сгорания определяет для каждого клапана двухклапанного газораспределителя двигателя внутреннего сгорания моменты времени их открытия, закрытия и нахождения в открытом положении, после чего для открытия газораспределительного клапана в момент времени, определенный системой управления, система управления устанавливает золотник управления потоком газа газораспределительного клапана в положение, при котором газ из пневмоаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода газораспределительного клапана, при поступлении газа в которую обеспечивается открытие газораспределительного клапана, и газораспределительный клапан открывается, а для закрытия газораспределительного клапана в момент времени, определенный системой управления, система управления устанавливает золотник управления потоком газа газораспределительного клапана в положение, при котором газ из пневмоаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода газораспределительного клапана, при поступлении газа в которую обеспечивается закрытие газораспределительного клапана, и газораспределительный клапан закрывается, для открытия клапана впуска воздуха или топливной смеси и закрытия клапана выпуска отработавших продуктов сгорания в момент времени, определенный системой управления, система управления устанавливает золотник управления потоком газа клапана впуска-выпуска в положение, при котором газ из пневмоаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода клапана впуска-выпуска, при поступлении газа в которую обеспечивается открытие клапана впуска воздуха или топливной смеси и закрытие клапана выпуска отработавших продуктов сгорания, и клапан впуска воздуха или топливной смеси открывается, а клапан выпуска отработавших продуктов сгорания закрывается, а для закрытия клапана впуска воздуха или топливной смеси и открытия клапана выпуска отработавших продуктов сгорания в момент времени, определенный системой управления, система управления устанавливает золотник управления потоком газа клапана впуска-выпуска в положение, при котором газ из пневмоаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода клапана впуска-выпуска, при поступлении газа в которую обеспечивается закрытие клапана впуска воздуха или топливной смеси и открытие клапана выпуска отработавших продуктов сгорания, и клапан впуска воздуха или топливной смеси закрывается, а клапан выпуска отработавших продуктов сгорания открывается, при этом при открытии и закрытии газораспределительного клапана и клапана впуска-выпуска отработавший газ из противоположной полости поршня привода газораспределительного клапана и поршня привода клапана впуска-выпуска поступает в компенсационный пневмоаккумулятор, на такте всасывания воздуха или топливной смеси или на такте выпуска продуктов сгорания поршень компрессора перемещается в исходное положение для подачи газа в пневмоаккумулятор системы привода и газ из компенсационного пневмоаккумулятора засасывается в полость поршня компрессора, на такте сжатия воздуха или топливной смеси, сжимаемый в камере сгорания воздух или топливная смесь или на рабочем такте продукты сгорания приводят в действие поршень привода компрессора и газ из полости поршня компрессора заряжает пневмоаккумулятор системы привода.