СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ СИСТЕМОЙ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПРИВОДА ТРЁХКЛАПАННОГО ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ С ЗАРЯДКОЙ ПНЕВМОАККУМУЛЯТОРА СИСТЕМЫ ГАЗОМ ИЗ КОМПЕНСАЦИОННОГО ПНЕВМОАККУМУЛЯТОРА Российский патент 2016 года по МПК F02D21/08 F01L25/04 F16K31/122 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший прототип заявленного изобретения - патент РФ 2537323 «Способ управления рециркуляцией выхлопных газов в двигателе внутреннего сгорания системой гидравлического привода газораспределительного клапана».

Реферат: «Изобретение относится к области двигателестроения. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что включает систему управления гидравлического привода газораспределительного клапана, золотник управления потоком жидкости, гидроаккумулятор, поршень привода газораспределительного клапана и газораспределительный клапан. Система управления гидравлического привода газораспределительного клапана определяет массу топлива, массу выхлопных газов и момент времени закрытия газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания в соответствии с задаваемой текущей мощностью двигателя внутреннего сгорания. На такте выпуска отработавших продуктов сгорания из цилиндра двигателя внутреннего сгорания в определенный системой управления гидравлического привода газораспределительного клапана момент времени золотником управления потоком жидкости подает из гидроаккумулятора рабочую жидкость в объем под поршнем привода газораспределительного клапана. Поэтому давление рабочей жидкости поршнем привода газораспределительного клапана переводит соединенный с ним газораспределительный клапан в закрытое положение. В результате часть выхлопных газов остается в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, и на последующем цикле всасывания воздуха или топливной смеси в цилиндр двигателя внутреннего сгорания выхлопные газы смешиваются там с всасываемым воздухом или топливной смесью».

ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель заявленного изобретения - обеспечить управление рециркуляцией выхлопных газов на всех режимах работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) системой пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора.

В соответствии с пунктом 2 статьи 1350 Кодекса и п. 24.5.3.(4) Регламента, цитата: «Условию изобретательского уровня соответствуют, в частности: изобретения, основанные на дополнении известного средства какой-либо известной частью, при достижении неожиданного для такого дополнения технического результата, обусловленного взаимосвязью дополняемой части и известного средства».

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность заявленного изобретения поясняется описанием принципа действия привода трехклапанного газораспределителя ДВС пневматической системой привода с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора.

Зарядка пневмоаккумулятора системы газом осуществляется следующим образом (см. чертеж). 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 компрессора 3, в результате чего он движется вправо (по чертеж). Находящийся в правой полости поршня компрессора 4 рабочий газ (далее - газ) через обратный клапан 5 поступает в пневмоаккумулятор системы привода 6 (далее - пневмоаккумулятор 6) и заряжает его. Зарядка пневмоаккумулятора 6 происходит при первом пуске ДВС, а дальнейшая подзарядка на рабочих тактах. После того как давление газа в пневмоаккумуляторе 6 достигнет значения, обеспечивающего оптимальное функционирование трехклапанного газораспределителя в составе клапана впуска воздуха или топливной смеси 7 (далее - впускной клапан 7), газораспределительного клапана ДВС 8 (далее - газораспределительный клапан 8) и клапана выпуска отработавших продуктов сгорания 9 (далее - выпускной 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 и соединенный с ним стопор 12 входит в выточку поршня компрессора 4, блокирует его движение и поступление газа в пневмоаккумулятор 6 прекращается.

В исходном положении впускной клапан 7 открыт, а газораспределительный клапан 8 и выпускной клапан 9 закрыт. Газообмен в ДВС осуществляется следующим образом. Для обеспечения такта всасывания система управления устанавливает газораспределительный клапан 8 в открытое положение. Для этого система управления устанавливает золотник 13 в положение, как показано на чертеже. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 14, 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 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 клапанов трехклапанного газораспределителя, пружина стопора 24 переводит поршень стопора 11 и стопор 12 в нижнее положение. На одном из последующих тактах всасывания воздуха или топливной смеси 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. 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 прибытию поршня ДВС 1 в нижнюю мертвую точку система управления переводит золотник 13 в правое положение. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 14, 19 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, и газораспределительный клапан 8 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. Начинается такт сжатия, а затем такт расширения продуктов сгорания. Для обеспечения такта выпуска отработавших продуктов сгорания система управления закрывает впускной клапан 7, открывает газораспределительный клапан 8 и выпускной клапан 9. Для закрытия впускного клапана 7 система управления переводит золотник 28 в левое положение. Газ из пневмоаккумулятора 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. Газ из правой полости поршня привода впускного клапана 31 по каналам 33, 34, 21 и через обратный клапан 22 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 23. Для открытия выпускного клапана 9 система управления переводит золотник 35 в правое положение. Газ из пневмоаккумулятора 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. Отработавший газ из левой полости поршня привода выпускного клапана 38 по каналам 40, 41, 21 и через обратный клапан 22 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 23. Открытие газораспределительного клапана 8 показано выше. В результате отработавшие продукты сгорания из камеры сгорания ДВС 2 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.

Управление рециркуляцией выхлопных газов на всех режимах работы ДВС системой пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора осуществляется следующим образом. Система управления определяет соответствующую задаваемой текущей мощности двигателя массу топлива и массу выхлопных газов для обеспечения сгорания топлива. На такте выброса из цилиндра ДВС 2 отработавших продуктов сгорания при движении поршня ДВС 1 из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку в окрестностях верхней мертвой точки система управления закрывает выпускной клапан 9. Часть выхлопных газов остается в цилиндре. Поршень ДВС достигает верхней мертвой точки, и система управления открывает впускной клапана 7. На последующем такте всасывания оставшиеся в цилиндре выхлопные газы смешиваются с поступающим туда через газораспределительный клапан 8 воздухом или топливной смесью.

РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ управления рециркуляцией выхлопных газов в двигателе внутреннего сгорания системой пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы жидкостью из компенсационного пневмоаккумулятора, включающей систему управления и трехклапанный газораспределитель в составе выпускного клапана, газораспределительного клапана и впускного клапана, отличающийся тем, что система управления пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора в соответствии с задаваемой текущей мощностью двигателя внутреннего сгорания определяет массу выхлопных газов для обеспечения сгорания топлива и при движении поршня двигателя внутреннего сгорания из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку на такте выпуска отработавших продуктов сгорания из цилиндра двигателя внутреннего сгорания в окрестностях верхней мертвой точки в момент времени, когда в цилиндре двигателя внутреннего сгорания окажется определенная системой управления масса выхлопных газов для обеспечения сгорания топлива, закрывает выпускной клапан, часть выхлопных газов остается в цилиндре и на последующем такте всасывания воздуха или топливной смеси оставшиеся в цилиндре двигателя внутреннего выхлопные газы смешиваются с поступающим в цилиндр двигателя внутреннего сгорания через открытые впускной клапан и газораспределительный клапан воздухом или топливной смесью.

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.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

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 компрессора; 4 - поршень компрессора; 5, 22, 26 - обратный клапан; 6 - пневмоаккумулятор; 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 пневмоаккумулятор; 24 - пружина стопора; 25 - пружина поршня компрессора; 31 - поршень привода впускного клапана; 38 - поршень привода выпускного клапана; 42 - канал выпуска отработавших продуктов сгорания; 43 - шток поршня привода компрессора; 44, 45, 46, 47 - сильфон.

Изобретение относится к области управления рециркуляцией двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы рециркуляции ДВС. Сущность изобретения заключается в том, что устройство включает систему управления, которая в соответствии с задаваемой текущей мощностью двигателя внутреннего сгорания определяет массу выхлопных газов для обеспечения сгорания топлива. При движении поршня ДВС из нижней мертвой точки на такте выпуска в окрестностях верхней мертвой точки в момент времени, когда в цилиндре окажется определенная системой управления масса выхлопных газов для обеспечения сгорания топлива, система управления закрывает выпускной клапан. Часть выхлопных газов остается в цилиндре. На последующем такте всасывания воздуха или топливной смеси оставшиеся в цилиндре двигателя внутреннего сгорания выхлопные газы смешиваются с поступающим в цилиндр двигателя внутреннего сгорания через открытые впускной и газораспределительный клапаны, которые приводятся пневматической системой с компенсационным пневмоаккумулятором и зарядкой пневмоаккумулятора газом из камеры сгорания ДВС. 1 ил.

Способ управления рециркуляцией выхлопных газов в двигателе внутреннего сгорания системой пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора, включающей систему управления и трехклапанный газораспределитель в составе выпускного клапана, газораспределительного клапана и впускного клапана, отличающийся тем, что система управления пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора в соответствии с задаваемой текущей мощностью двигателя внутреннего сгорания определяет массу выхлопных газов для обеспечения сгорания топлива и при движении поршня двигателя внутреннего сгорания из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку на такте выпуска отработавших продуктов сгорания из цилиндра двигателя внутреннего сгорания в окрестностях верхней мертвой точки в момент времени, когда в цилиндре двигателя внутреннего сгорания окажется определенная системой управления масса выхлопных газов для обеспечения сгорания топлива, закрывает выпускной клапан, часть выхлопных газов остается в цилиндре и на последующем такте всасывания воздуха или топливной смеси оставшиеся в цилиндре двигателя внутреннего сгорания выхлопные газы смешиваются с поступающим в цилиндр двигателя внутреннего сгорания через открытые впускной клапан и газораспределительный клапан воздухом или топливной смесью.