СПОСОБ ЗАРЯДКИ ГИДРОАККУМУЛЯТОРА СИСТЕМЫ ПРИВОДА ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПЬЕЗОНАСОСОМ Российский патент 2016 года по МПК F16K31/122 F04B17/03 B06B1/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Прототипы заявленного изобретения - патенты 2528788 и 2169278. Реферат патента 2528788 С1 «Способ зарядки рабочей жидкостью гидроаккумулятора системы гидравлического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания». «Изобретение относится к области газораспределения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение степени унификации приводов различных типов ДВС. Сущность изобретения заключается в том, что на такте сжатия рабочее тело давит на торцевую поверхность поршня привода компрессора. Поршень привода компрессора начинает движение и соединенным с ним поршнем компрессора через обратный клапан вытесняет жидкость в гидроаккумулятор. После достижения поршнем компрессора крайней точки на очередном такте всасывания, когда давление в цилиндре ДВС уменьшится, пружина поршня компрессора перемещает поршень компрессора с поршнем привода компрессора в исходное для очередного цикла подзарядки пневмоаккумулятора положение. При этом жидкость из компенсационного бачка через впускной обратный клапан поступает в полость поршня компрессора. В дальнейшем подзарядка гидроаккумулятора может происходить и на рабочих тактах двигателя внутреннего сгорания».

Реферат патента 2169278 С1 «Осциляторный пьезотрансформатор двигателя внутреннего сгорания». «Изобретение относится к машиностроению и предназначается для преобразования кинетической энергии поршня, в частности поршня ДВС, в электроэнергию с помощью пьезоэлектрика и обратного преобразования электроэнергии в кинетическую энергию поршня. С целью повышения удельной мощности преобразования в первом случае кинетическая энергия поршня передается жидкости, однонаправленное движение которой осциллятором преобразуется в знакопеременное давление жидкости на пьезоэлектрик, в результате деформации которого на его активных гранях выделяются электрические заряды. Во втором случае преобразование электроэнергии в кинетическую энергию поршня осуществляется в обратном порядке: электрические заряды подаются на активные грани пьезоэлектрика, в такт электрическим импульсам пьезоэлектрик деформируется и тем самым формирует знакопеременные импульсы давления жидкости. Осциллятор преобразует импульсное давление жидкости в однонаправленный поток, энергия давления которого передается поршню».

ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Оба прототипа обладают своими достоинствами и недостатками. Цель заявленного изобретения состоит в том, чтобы объединить достоинства обоих прототипов. Цитата из журнала «За рулем» №3, 1999, стр. 44, "Быстрота и натиск": "Изобретателям немецкой фирмы удалось создать 280-слойный пакет из пьезокерамики, расширяющийся на 80 мкм за 0,1 мс, - достаточно, чтобы воздействовать на иглу форсунки с усилием 6300 Н! При этом для управления используют напряжение бортовой сети автомобиля". Очевидно, что энергетических возможностей для обеспечения системы привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания пьезонасосом более чем достаточно.

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность заявленного изобретения поясняется описанием принципа действия привода системы газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с зарядкой жидкостью гидроаккумулятора системы пьезонасосом.

Зарядка гидроаккумулятора системы привода 1 (далее - гидроаккумулятор 1, см.чертеж) газораспределительного клапана до пределов рабочего давления состоит в следующем. Система управления преобразует напряжение источника электроэнергии, например постоянное напряжение электроаккумулятора бортовой сети автомобиля в знакопеременные импульсы электроэнергии, и подает их на пакет пьезокерамических элементов 2 пьезонасоса 3. В результате линейные размеры элементов пакета пьезоэлементов пьезонасоса 3, перпендикулярные активным плоскостям пьезоэлементов последовательно сокращаются и увеличиваются в такт поступающих на них знакопеременных импульсов, и соединенный с пакетом пьезокерамических элементов 2 поршень пьезонасоса 4 совершает колебательные движения. При движении поршня пьезонасоса 4, например, справа налево по рисунку находящаяся в полости поршня пьезонасоса 4 жидкость через обратный клапан 5 поступает в гидроаккумулятор 1 и заряжает его. А при движении поршня пьезонасоса 4 в противоположном направлении жидкость из компенсационного гидроаккумулятора 6 через обратный клапан 7 поступает в полость поршня пьезонасоса 4 и подготавливает пьезонасос к очередному импульсу зарядки гидроаккумулятора 1. Вследствие действия привода системы газораспределительного клапана происходит расход жидкости из гидроаккумулятора 1. Для поддержания давления жидкости в гидроаккумуляторе 1 в рабочих пределах система управления по мере необходимости периодически включает в действие пьезонасос 3. Для открытия газораспределительного клапана ДВС 8 система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости 9 в положение, как показано на чертеже. Жидкость из гидроаккумулятора 1 по каналам 10, 11 поступает в верхнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 12. Жидкость давит на него и соединенный с ним газораспределительный клапан 8 открывается. Жидкость из нижней полости поршня привода газораспределительного клапана 12 по каналам 13, 14 через обратный клапан 15 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 6. Через открытый газораспределительный клапан ДВС 8 по каналу 16 в камеру сгорания ДВС 17 на такте всасывания поступает топливная смесь или воздух из атмосферы, а на такте выпуска из нее выбрасываются продукты сгорания. Для закрытия газораспределительного клапана 8 система управления переводит золотник управления потоком жидкости 9 в нижнее положение. Теперь жидкость из гидроаккумулятора системы 1 по каналам 10, 13 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 12 и газораспределительный клапан 8 закрывается. Отработавшая жидкость из верхней полости поршня привода газораспределительного клапана 12 по каналам 11, 18 через обратный клапан 15 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 6. Утечка жидкости через зазор между штоком 19 и контактируемой с ним поверхностью скольжения предотвращается сильфоном 20.

Таким образом, заявленный способ привода газораспределительного клапана ДВС позволяет снизить энергозатраты на систему привода и уменьшить ее удельный объем.

РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ зарядки гидроаккумулятора системы привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания пьезонасосом, включающей систему управления, источник электроэнергии системы привода газораспределительного клапана, пакет пьезокерамических элементов пьезонасоса, содержащий пакет пьезокерамических элементов, пьезонасос, поршень пьезонасоса, обратные клапаны, гидроаккумулятор системы привода газораспределительного клапана и компенсационный гидроаккумулятор, отличается тем, что система управления преобразует напряжение источника электроэнергии системы привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания в знакопеременные импульсы электроэнергии, которые подает на пакет пьезокерамических элементов пьезонасоса, в результате чего линейные размеры элементов пакета пьезоэлементов пьезонасоса, перпендикулярные активным плоскостям пьезоэлементов, входящих в состав пакета пьезоэлементов пьезонасоса, последовательно сокращаются и увеличиваются в такт поступающих на них знакопеременных импульсов, в результате чего соединенный с пакетом пьезоэлементов пьезонасоса поршень пьезонасоса совершает колебательные движения, при движении поршня пьезонасоса в одну сторону находящаяся в полости поршня пьезонасоса жидкость через обратный клапан поступает в гидроаккумулятор системы и заряжает гидроаккумулятор системы, а при движении поршня пьезонасоса в противоположном направлении жидкость из компенсационного гидроаккумулятора через обратный клапан поступает в полость поршня пьезонасоса, подготавливая пьезонасос к очередному циклу зарядки.

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 заявленного изобретения является вполне ординарной задачей.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

На чертеже дана принципиальная схема системы зарядки гидроаккумулятора системы привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания пьезонасосом, где 1 - гидроаккумулятор системы привода; 2 - пакет пьезокерамических элементов; 3 - пьезонасос; 4 - поршень пьезонасоса; 5, 7, 15 - обратный клапан; 6 - компенсационный гидроаккумулятор; 8 - газораспределительный клапан ДВС; 9 - золотник управления потоком жидкости; 10, 11, 13, 14, 16, 18 - канал; 12 - поршень привода газораспределительного клапана; 17 - камера сгорания ДВС; 19 - шток; 20 - сильфон.

Изобретение относится к области газораспределения двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы. Сущность изобретения заключается в том, что система управления преобразует напряжение источника электроэнергии в знакопеременные импульсы электроэнергии, которые подаются на пакет пьезокерамических элементов пьезонасоса, приводящих поршень, совершающий колебательные движения и перекачивающий рабочую жидкость. Жидкость через обратный клапан поступает в гидроаккумулятор системы, а в полость поршня пьезонасоса жидкость через обратный клапан поступает из компенсационного гидроаккумулятора. Для открытия газораспределительного клапана ДВС система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости в положение, при котором она из гидроаккумулятора поступает в соответствующую полость поршня привода газораспределительного клапана и соединенный с ним газораспределительный клапан открывается. Для закрытия газораспределительного клапана система управление действует в обратном порядке. 1 ил.

Способ зарядки гидроаккумулятора системы привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания пьезонасосом, включающей систему управления, источник электроэнергии системы привода газораспределительного клапана, пакет пьезокерамических элементов пьезонасоса, содержащий пакет пьезокерамических элементов, пьезонасос, поршень пьезонасоса, обратные клапаны, гидроаккумулятор системы привода газораспределительного клапана и компенсационный гидроаккумулятор, отличающийся тем, что система управления преобразует напряжение источника электроэнергии системы привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания в знакопеременные импульсы электроэнергии, которые подает на пакет пьезокерамических элементов пьезонасоса, в результате чего линейные размеры элементов пакета пьезоэлементов пьезонасоса, перпендикулярные активным плоскостям пьезоэлементов, входящих в состав пакета пьезоэлементов пьезонасоса, последовательно сокращаются и увеличиваются в такт поступающих на них знакопеременных импульсов, в результате чего соединенный с пакетом пьезоэлементов пьезонасоса поршень пьезонасоса совершает колебательные движения, при движении поршня пьезонасоса в одну сторону находящаяся в полости поршня пьезонасоса жидкость через обратный клапан поступает в гидроаккумулятор системы и заряжает гидроаккумулятор системы, а при движении поршня пьезонасоса в противоположном направлении жидкость из компенсационного гидроаккумулятора через обратный клапан поступает в полость поршня пьезонасоса, подготавливая пьезонасос к очередному циклу зарядки.