СПОСОБ ПРИВОДА КЛАПАНОВ ТРЁХКЛАПАННОГО ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ ПРИВОДА С ЗАРЯДКОЙ ГИДРОАККУМУЛЯТОРА СИСТЕМЫ ПРИВОДА ЖИДКОСТЬЮ ИЗ КОМПЕНСАЦИОННОГО ГИДРОАККУМУЛЯТОРА Российский патент 2015 года по МПК F01L1/28 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 оптимизировать процесс газораспределения в зависимости от нагрузки на двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Цель заявленного изобретения состоит в том, чтобы обеспечить управление моментами открытия, закрытия и длительностью открытия и закрытия газораспределительного клапана и увеличение их время-сечения с целью оптимизации процессов газообмена во всем диапазоне нагрузок на ДВС.

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность заявленного изобретения поясняется описанием принципа действия привода трехклапанного газораспределителя ДВС гидравлической системой привода с зарядкой гидроаккумулятора системы жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора. Для впуска воздуха или топливной смеси в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания система управления устанавливает газораспределительный клапан и впускной клапан в открытое положение, а выпускной клапан в закрытое положение, для выпуска отработавших продуктов сгорания система управления устанавливает газораспределительный клапан и выпускной клапан в открытое положение, а впускной клапан в закрытое положение. Управление клапанами трехклапанного газораспределителя ДВС осуществляется следующим образом (см. фигуру). При пуске ДВС поршень ДВС 1 на такте сжатия сжимает воздух или топливную смесь в камере сгорания ДВС 2, которая давит на левую торцевую поверхность поршня привода насоса 3, в результате чего он движется вправо (по рисунку). Находящаяся в правой полости поршня компрессора 4 рабочая жидкость (далее - жидкость) через обратный клапан 5 поступает в гидроаккумулятор системы привода 6 (далее - гидроаккумулятор 6) и заряжает его. Зарядка гидроаккумулятора 6 происходит при первом пуске ДВС, а дальнейшая подзарядка на рабочих тактах. Когда давление жидкости в гидроаккумуляторе 6 достигнет значения, обеспечивающего оптимальное функционирование трехклапанного газораспределителя в составе впускного клапана 7, газораспределительного клапана 8 и выпускного клапана 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 8 система управления устанавливает золотник 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 16, соединенного штоком 17 с газораспределительным клапаном 8, в результате чего он занимает нижнее положение - открывается. Воздух или топливная смесь через канал впуска воздуха 18 и открытый газораспределительный клапан 8 поступает в камеру сгорания ДВС 2. Из нижней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 отработавшая жидкость по каналам 19, 20, 21 и через обратный клапан 22 поступает в компенсационный гидроаккумулятор 23. При понижении давления жидкости в гидроаккумуляторе 6 ниже величины, обеспечивающей оптимальное функционирование привода впускного клапана 7, газораспределительного клапана 8 и выпускного клапана 9, пружина стопора 24 переводит поршень стопора 11 и стопор 12 в нижнее положение. На одном из последующих тактов всасывания воздуха или топливной смеси 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. 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 прибытии 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 8 закрывается. Отработавшая жидкость из верхней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 по каналам 15, 27, 21 и через обратный клапан 22 поступает в компенсационный гидроаккумулятор 23. Перед тактом выпуска отработавших продуктов сгорания система управления закрывает впускной клапан 7 и открывает выпускной клапан 9. Для закрытия впускного клапана 7 система управления переводит золотник 28 в левое положение. Жидкость из гидроаккумулятора 6 по каналам 10, 29, 30 поступает в левую полость поршня привода впускного клапана 31 и перемещает соединенный с ним штоком 32 впускной клапан 7 вправо, и он закрывается. Жидкость из правой полости поршня привода впускного клапана 31 по каналам 33, 34, 21 и через обратный клапан 22 поступает в компенсационный гидроаккумулятор 23. Для открытия выпускного клапана 9 система управления переводит золотник 35 в правое положение. Жидкость из гидроаккумулятора 6 по каналам 10, 36 и 37 поступает в правую полость поршня привода выпускного клапана 38 и перемещает соединенный с ним штоком 39 выпускной клапан 9 влево, и он открывается. Отработавшая жидкость из левой полости поршня привода выпускного клапана 38 по каналам 40, 41, 21 и через 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 8 открывается. Из камеры сгорания ДВС 2 отработавшие продукты сгорания через канал выпуска отработавших продуктов сгорания 42 выбрасываются в выхлопной коллектор. Проблемы предотвращения утечки жидкости через зазоры по образующим поверхностей штока газораспределительного клапана 17, штока впускного клапана 32, штока выпускного клапана 39 и штока поршня привода компрессора 43 решаются сильфонами 44, 45, 46, 47. Таким образом, заявленный способ привода трехклапанного газораспределителя ДВС гидравлической системой привода с зарядкой гидроаккумулятора системы жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора позволяет управлять моментами открытия, закрытия и временем нахождения в открытом положении каждого из этих клапанов в интересах оптимизации процессов газообмена во всем диапазоне нагрузок на ДВС. Замена впускного и выпускного клапанов на один трехклапанный газораспределитель в результате увеличения его время-сечения в силу интенсификации газообмена позволит при прочих равных условиях увеличить максимальное число оборотов ДВС.

РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ привода клапанов трехклапанного газораспределителя двигателя внутреннего сгорания гидравлической системой привода с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора, включающего систему управления, газораспределительный клапан, впускной клапан, выпускной клапан, золотник управления потоком жидкости газораспределительного клапана, золотник управления потоком жидкости впускного клапана, золотник управления потоком жидкости выпускного клапана, компенсационный гидроаккумулятор, поршень насоса, гидроаккумулятор системы привода, поршень привода газораспределительного клапана, поршень привода впускного клапана и поршень привода выпускного клапана, отличающегося тем, что для впуска воздуха или топливной смеси в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания система управления устанавливает газораспределительный клапан и впускной клапан в открытое положение, а выпускной клапан в закрытое положение, для выпуска отработавших продуктов сгорания система управления устанавливает газораспределительный клапан и выпускной клапан в открытое положение, а впускной клапан в закрытое положение, для чего система управления отслеживает текущее положение поршней двигателя внутреннего сгорания и в соответствии с нагрузкой на двигатель внутреннего сгорания определяет для каждого клапана трехклапанного 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 впускного клапана в момент времени, определенный системой управления, система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости впускного клапана в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода впускного клапана, при поступлении жидкости в которую обеспечивается открытие впускного клапана, и впускной клапан открывается, для закрытия впускного клапана в момент времени, определенный системой управления, система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости впускного клапана в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода впускного клапана, при поступлении жидкости в которую обеспечивается закрытие впускного клапана, и впускной клапан закрывается, для открытия выпускного клапана в момент времени, определенный системой управления, система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости выпускного клапана в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода выпускного клапана, при поступлении жидкости в которую обеспечивается открытие выпускного клапана, и выпускной клапан открывается, для закрытия выпускного клапана в момент времени, определенный системой управления, система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости выпускного клапана в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода выпускного клапана, при поступлении жидкости в которую обеспечивается закрытие выпускного клапана, и выпускной клапан закрывается, при открытии и закрытии газораспределительного клапана, впускного клапана, выпускного клапана отработавшая жидкость из противоположной полости поршня привода газораспределительного клапана, поршня привода впускного клапана, поршня привода выпускного клапана поступает в компенсационный гидроаккумулятор, на такте всасывания воздуха или топливной смеси или на такте выпуска продуктов сгорания поршень компрессора перемещается в исходное для перекачки жидкости положение и жидкость из компенсационного гидроаккумулятора 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 насоса и жидкость из полости 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 трехклапанного газораспределителя ДВС гидравлической системой привода с зарядкой гидроаккумулятора системы жидкостью 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 - впускной клапан; 8 - газораспределительный клапан; 9 - выпускной клапан; 10, 14, 15; 19, 20, 21, 27, 29, 30, 33, 34, 36, 37, 40, 41 - канал; 11 - поршень стопора; 12 - стопор; 13, 28, 35 - золотник; 16 - поршень привода газораспределительного клапана; 17, 32, 39 - шток; 18 - канал впуска воздуха; 23 - компенсационный гидроаккумулятор; 24 - пружина стопора; 25 - пружина поршня насоса; 31 - поршень привода впускного клапана; 38 - поршень привода выпускного клапана; 42 - канал выпуска отработавших продуктов сгорания; 43 - шток поршня привода насоса; 44, 45, 46, 47 - сильфон.

Изобретение относится к области газораспределения двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности газообмена ДВС. Сущность изобретения заключается в том, что система газораспределения содержит газораспределительный клапан, впускной клапан и выпускной клапан. Для впуска в ДВС система управления устанавливает газораспределительный и впускной клапаны в открытое, а выпускной клапан в закрытое положение. Для выпуска продуктов сгорания газораспределительный и выпускной клапан открыты, а впускной клапан закрыт. Система управления отслеживает текущее положение поршней ДВС и в соответствии с нагрузкой определяет для каждого клапана момент времени их открытия и закрытия. Для открытия клапана система устанавливает золотник управления потоком жидкости соответствующего клапана в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода этого клапана, обеспечивая его перемещение, и клапан открывается. Отработавшая жидкость из противоположной полости поршня привода клапана поступает через компенсационный гидроаккумулятор в полость поршня насоса, приводимого сжимаемым на такте сжатия ДВС воздухом, или топливной смесью, или на такте расширения продуктами сгорания, из которого подается в гидроаккумулятор. 1 ил.

Способ привода клапанов трехклапанного газораспределителя двигателя внутреннего сгорания гидравлической системой привода с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора, включающего систему управления, газораспределительный клапан, впускной клапан, выпускной клапан, золотник управления потоком жидкости газораспределительного клапана, золотник управления потоком жидкости впускного клапана, золотник управления потоком жидкости выпускного клапана, компенсационный гидроаккумулятор, поршень насоса, гидроаккумулятор системы привода, поршень привода газораспределительного клапана, поршень привода впускного клапана и поршень привода выпускного клапана, отличающегося тем, что для впуска воздуха или топливной смеси в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания система управления устанавливает газораспределительный клапан и впускной клапан в открытое положение, а выпускной клапан в закрытое положение, для выпуска отработавших продуктов сгорания система управления устанавливает газораспределительный клапан и выпускной клапан в открытое положение, а впускной клапан в закрытое положение, для чего система управления отслеживает текущее положение поршней двигателя внутреннего сгорания и в соответствии с нагрузкой на двигатель внутреннего сгорания определяет для каждого клапана трехклапанного 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 впускного клапана в момент времени, определенный системой управления, система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости впускного клапана в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода впускного клапана, при поступлении жидкости в которую обеспечивается открытие впускного клапана, и впускной клапан открывается, для закрытия впускного клапана в момент времени, определенный системой управления, система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости впускного клапана в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода впускного клапана, при поступлении жидкости в которую обеспечивается закрытие впускного клапана, и впускной клапан закрывается, для открытия выпускного клапана в момент времени, определенный системой управления, система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости выпускного клапана в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода выпускного клапана, при поступлении жидкости в которую обеспечивается открытие выпускного клапана, и выпускной клапан открывается, для закрытия выпускного клапана в момент времени, определенный системой управления, система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости выпускного клапана в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора системы привода поступает в полость поршня привода выпускного клапана, при поступлении жидкости в которую обеспечивается закрытие выпускного клапана, и выпускной клапан закрывается, при открытии и закрытии газораспределительного клапана, впускного клапана, выпускного клапана отработавшая жидкость из противоположной полости поршня привода газораспределительного клапана, поршня привода впускного клапана, поршня привода выпускного клапана поступает в компенсационный гидроаккумулятор, на такте всасывания воздуха или топливной смеси или на такте выпуска продуктов сгорания поршень компрессора перемещается в исходное для перекачки жидкости положение,и жидкость из компенсационного гидроаккумулятора 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 насоса и жидкость из полости насоса заряжает гидроаккумулятор системы привода.