СПОСОБ ПРИВОДА КЛАПАНОВ ДВУХПРИВОДНОГО ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ ПРИВОДА С ЗАРЯДКОЙ ГИДРОАККУМУЛЯТОРА СИСТЕМЫ ПРИВОДА ЖИДКОСТЬЮ ИЗ КОМПЕНСАЦИОННОГО ГИДРОАККУМУЛЯТОРА Российский патент 2015 года по МПК F01L25/04 F16K31/122 F01L9/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший прототип заявленного изобретения - авторское свидетельство 1744279 «Система одноклапанного газораспределения двигателя внутреннего сгорания». Реферат: «Сущность изобретения: 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 гидравлической системой привода с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора. При пуске ДВС (см. фигуру) 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 (по рисунку). Находящееся в правой полости поршня насоса 4 жидкое рабочее тело (далее - жидкость) через обратный клапан 5 поступает в гидроаккумулятор системы привода 6 (далее - гидроаккумулятор 6). Зарядка гидроаккумулятора 6 происходит при первом пуске ДВС. Дальнейшая его подзарядка может происходить и на рабочем такте. Когда давление жидкости в гидроаккумуляторе 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 9 (далее - газораспределительный клапан 9), жидкость из гидроаккумулятора 6 по каналу 10 поступает в нижнюю полость поршня стопора 11. В результате поршень стопора 11 перемещается в верхнее положение, и соединенный с ним стопор 12 входит в выточку поршня насоса 4, блокирует его движение, и поступление жидкости в гидроаккумулятор 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 жидкости 13 в положение, как показано на фигуре. Жидкость из гидроаккумулятора 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 18, зазор тарельчатого клапана 7 и открытый газораспределительный клапан 9 поступает в камеру сгорания ДВС 2. Из нижней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 отработавшая жидкость по каналам 19, 20, 21 и обратный клапан 22 поступает в компенсационный гидроаккумулятор 23. При понижении давления жидкости в гидроаккумуляторе 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 тактах всасывания воздуха в камеру сгорания ДВС 2 пружина поршня насоса 25 переводит поршень привода насоса 3 и поршень насоса 4 в исходное, левое, для подзарядки гидроаккумулятора 6 положение. При этом жидкость из компенсационного гидроаккумулятора 23 через обратный клапан 26 подается в правую полость поршня насоса 4. Насос готов к очередному циклу подзарядки гидроаккумулятора 6. По прибытию поршня ДВС 1 в нижнюю мертвую точку система управления переводит золотник 13 в правое положение. Жидкость из гидроаккумулятора 6 по каналам 10, 14 и 19 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, и газораспределительный клапан 9 закрывается. Отработавшая жидкость из верхней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 по каналам 15, 27, 21 и обратный клапан 22 поступает в компенсационный гидроаккумулятор 23. Перед тактом выпуска отработавших продуктов сгорания система управления закрывает клапан 7 и открывает клапан 9. Для этого система управления переводит золотник управления потоком жидкости 28 в левое положение. Жидкость из гидроаккумулятора 6 по каналам 10, 29 и 30 поступает в левую полость поршня привода клапана впуска-выпуска 31. Под действием поступившей в эту полость жидкости поршень привода клапана впуска-выпуска 31, соединенные с ними последовательно штоками 32 и 33 клапаны 7 и 8 перемещаются вправо. В результате клапан 7 закрывается, а клапан 8 открывается. При этом отработавшая жидкость из правой полости поршня привода клапана впуска-выпуска 31 по каналам 34, 35, 21 и обратный клапан 22 поступает в компенсационный гидроаккумулятор 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 2 отработавшие продукты сгорания через канал выпуска отработавших продуктов сгорания 36 выбрасываются в выхлопной коллектор. Проблемы предотвращения утечки жидкости через зазоры между образующими поверхностями штоков клапана впуска-выпуска, газораспределительного клапана и штока поршня привода насоса 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 гидравлической системой привода с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора, 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 жидкости газораспределительного клапана, гидроаккумулятор системы привода, золотник управления потоком жидкости клапана впуска-выпуска, компенсационный гидроаккумулятор, поршень привода газораспределительного клапана, поршень привода клапана впуска-выпуска, поршень насоса и поршень привода насоса, отличающийся 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 жидкости газораспределительного клапана в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода газораспределительного клапана, при поступлении жидкости 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 жидкости газораспределительного клапана в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода газораспределительного клапана, при поступлении жидкости 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 жидкости клапана впуска-выпуска в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода клапана впуска-выпуска, при поступлении жидкости 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 жидкости клапана впуска-выпуска в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода клапана впуска-выпуска, при поступлении жидкости 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 открытии и закрытии газораспределительного клапана и клапана впуска-выпуска отработавшая жидкость из противоположной полости поршня привода газораспределительного клапана и поршня привода клапана впуска-выпуска поступает в компенсационный гидроаккумулятор, на такте всасывания воздуха или топливной смеси или на такте выпуска продуктов сгорания поршень насоса перемещается в исходное положение для подачи жидкости в гидроаккумулятор системы привода и жидкость из компенсационного гидроаккумулятора засасывается в полость поршня насоса, 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 насоса и жидкость из полости поршня насоса заряжает гидроаккумулятор 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

Фигура. Принципиальная схема привода газораспределительного клапана и клапана впуска-выпуска двухприводного газораспределителя двигателя внутреннего сгорания гидравлической системой привода с зарядкой гидроаккумулятора системы привода газом из компенсационного гидроаккумулятора.

1 - поршень ДВС 1; 2 - камера сгорания ДВС 2; 3 - поршень привода насоса; 4 - поршень насоса; 5, 22, 26 - обратный клапан; 6 - гидроаккумулятор; 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 жидкости; 16 - поршень привода газораспределительного клапана; 17, 32, 33 - шток; 18 - канал впуска воздуха; 23 - компенсационный гидроаккумулятор; 24 - пружина стопора; 25 - пружина поршня насоса; 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 во всем диапазоне нагрузок. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит газораспределительный клапан и клапан впуска-выпуска, обеспечивающий при одном положении впуск в ДВС, а при противоположном его положении выпуск продуктов сгорания. Для впуска система управления открывает газораспределительный клапан, а клапан впуска-выпуска устанавливает в положение впуска. Для выпуска продуктов сгорания система управления открывает газораспределительный клапан, а клапан впуска-выпуска устанавливает в положение выпуска продуктов сгорания. Для этого система управления отслеживает текущее положение поршней ДВС и в соответствии с нагрузкой ДВС определяет для каждого клапана моменты времени их открытия и закрытия. Для открытия каждого клапана система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости соответствующего клапана в определенный системой управления момент времени в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода этого клапана, обеспечивая его перемещение. Жидкость из компенсационного гидроаккумулятора поступает в насос, приводимый в действие сжимаемым в камере сгорания воздухом или топливной смесью на такте сжатия или продуктами сгорания на такте расширения продуктов сгорания. Насос подает жидкость в гидроаккумулятор системы привода. 1 ил.

Способ привода клапанов двухприводного газораспределителя двигателя внутреннего сгорания гидравлической системой привода с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора, 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 жидкости газораспределительного клапана, гидроаккумулятор системы привода, золотник управления потоком жидкости клапана впуска-выпуска, компенсационный гидроаккумулятор, поршень привода газораспределительного клапана, поршень привода клапана впуска-выпуска, поршень насоса и поршень привода насоса, 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 жидкости газораспределительного клапана в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода газораспределительного клапана, при поступлении жидкости 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 жидкости газораспределительного клапана в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода газораспределительного клапана, при поступлении жидкости 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 жидкости клапана впуска-выпуска в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода клапана впуска-выпуска, при поступлении жидкости 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 жидкости клапана впуска-выпуска в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода клапана впуска-выпуска, при поступлении жидкости 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 отработавшая жидкость из противоположной полости поршня привода газораспределительного клапана и поршня привода клапана впуска-выпуска поступает в компенсационный гидроаккумулятор, на такте всасывания воздуха или топливной смеси или на такте выпуска продуктов сгорания поршень насоса перемещается в исходное положение для подачи жидкости в гидроаккумулятор системы привода и жидкость из компенсационного гидроаккумулятора засасывается в полость поршня насоса, 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 насоса и жидкость из полости поршня насоса заряжает гидроаккумулятор системы привода.