Способ дополнительного наполнения цилиндра двигателя внутреннего сгорания воздухом или топливной смесью перекрытием фаз газораспределения системой привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора Российский патент 2017 года по МПК F02B29/02 F02B27/02 F01L9/02 F01L25/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший прототип заявленного изобретения - патент 2126892 «Способ активного регулирования газораспределения в двигателе внутреннего сгорания и распределительный вал для его реализации».

Реферат патента 2126892. «Изобретение относится к области машиностроения и повышает надежность привода клапанов двигателей внутреннего сгорания и изменения фаз газораспределения. Способ активного регулирования газораспределения в двигателе внутреннего сгорания, каждый цилиндр которого оснащен как минимум тремя клапанами, включает угловые смещения кулачков распределительного вала, пропорциональные числу оборотов и нагрузке двигателя, причем кулачки одноименных клапанов общего цилиндра смещают в противоположных направлениях автономно от поворота коленчатого вала и независимо между собой. В составном распределительном валу рабочий профиль составлен из пакета втулок, кинематически связанных посредством шпонок с центральным стержнем, несущим приводное зубчатое колеса и упор. При этом центральный стержень с регулируемым упором установлен с возможностью продольных перемещений относительно зубчатого колеса и связан с приводом подачи, втулки кулачков выполнены в виде коаксиальных частей, связанных винтовым шлицевым соединением, направление сопрягаемых винтовых шлицев втулок для одноименных клапанов общего цилиндра разное, шаг спирали винтовых пар шлицевого соединения частей кулачковых втулок для одноименных клапанов выполнен разным, шлицевое соединение в виде винтовой пары выполнено только на одной кулачковой втулке для одноименных клапанов общего цилиндра».

ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Система одноклапанного газораспределения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) по патенту 2126892 не позволяет управлять перекрытием фаз газораспределения в ДВС. Целью заявленного изобретения является обеспечение дополнительного наполнения цилиндра ДВС воздухом или топливной смесью перекрытием фаз газораспределения системой привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора.

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность заявленного изобретения поясняется описанием принципа действия привода двухприводного газораспределителя пневматической системой привода с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора. 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. Находящаяся в правой полости поршня насоса 4 жидкость, через обратный клапан 5 поступает в гидроаккумулятор 6. Зарядка гидроаккумулятора 6 происходит при первом пуске ДВС, а подзарядка происходит на рабочем такте. Когда давление жидкости в гидроаккумуляторе 6 достигнет значения, обеспечивающего оптимальное функционирование газораспределителя в составе впускного 7, выпускного 8 и газораспределительного клапана 9, жидкость из гидроаккумулятора 6 по каналу 10 поступает в нижнюю полость поршня стопора 11. Поршень стопора 11 перемещается в верхнее положение, 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 9 система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости 13 в положение, как показано на чертеже. 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 9, и он открывается. Воздух или топливная смесь через канал впуска воздуха или топливной смеси 18 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 рабочей величины пружина стопора 24 переводит поршень стопора 11 и стопор 12 в нижнее положение. На очередном такте всасывания пружина поршня насоса 25 переводит поршень привода насоса 3 и поршень насоса 4 в положение для подзарядки гидроаккумулятора 6. На такте сжатия воздуха или топливной смеси в камере сгорания ДВС 2 давит на торцевую поверхность поршня привода насоса 3, в результате чего он движется вправо. Жидкость из компенсационного гидроаккумулятора 23 через обратный клапан 26 подается в правую полость поршня компрессора 4, и он готов к очередному циклу подзарядки. Для закрытия газораспределительного клапана 9 система управления переводит золотник управления потоком жидкости 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 его верхней полости по каналам 15, 27, 21 и обратный клапан 22 поступает в компенсационный гидроаккумулятор 23. Для выпуска отработавших продуктов сгорания 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, в результате чего поршень привода клапана впуска-выпуска 31, соединенный штоками 32 и 33 с клапанами 7 и 8, закрывает клапан 7 и открывает клапан 8. 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. Из камеры сгорания ДВС 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 31, газораспределительного клапана 9 и штока поршня привода компрессора 3 решаются сильфонами 37, 38 и 39.

Способ дополнительного наполнения цилиндра ДВС воздухом или топливной смесью перекрытием фаз газораспределения системой привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора состоит в следующем. В конечной фазе такта выпуска продуктов сгорания впускной клапан 7 находится в закрытом, правом, а выпускной 8 клапан в открытом положении. Система управления устанавливает впускной 7 и выпускной 8 клапаны в среднее положение. Для этого система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости 28 в правое положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора 6 поступает в полость поршня привода клапана впуска-выпуска 31. В момент времени, когда впускной 7 и выпускной 8 клапаны окажутся в окрестностях среднего положения, система управления попеременно переводит золотник управления потоком жидкости 28 из одного положения в другое таким образом, что впускной 7 и выпускной 8 клапаны колеблются в окрестностях среднего положения. Продукты сгорания, вытекающие из канала выпуска отработавших продуктов сгорания 36, в полости между выпускным клапаном 9, впускным клапаном 8 и в канале впуска воздуха или топливной смеси 18 создают уменьшение давления воздуха или топливной смеси ниже атмосферного. Воздух или топливная смесь в канале впуска воздуха или топливной смеси 18 начинает движение в сторону канала выпуска отработавших продуктов сгорания 36. На последующем такте всасывания происходит наполнение цилиндра ДВС 2 воздухом или топливной смесью. Система управления устанавливает впускной клапан 7 в открытое, а выпускной 8 клапан в закрытое положение. Для этого система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости 28 в левое положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора 6 по каналам 10, 29, 30 поступает в полость поршня привода клапана впуска-выпуска 31 и выпускной 8 клапан закрывается, а впускной клапан 7 открывается, как показано на чертеже. В результате происходит перекрытие фаз газораспределения и кинетическая энергия потока воздуха или топливной смеси дополнительно наполняет цилиндр ДВС 2 воздухом или топливной смесью.

РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ дополнительного наполнения цилиндра двигателя внутреннего сгорания воздухом или топливной смесью перекрытием фаз газораспределения системой привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора, включающего цилиндр двигателя внутреннего сгорания, канал выпуска отработавших продуктов сгорания, систему управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора, впускной клапан, выпускной клапан, золотник управления потоком газа клапана впуска-выпуска, гидроаккумулятор, поршень привода клапана впуска-выпуска, канал выпуска отработавших продуктов сгорания, канал впуска воздуха или топливной смеси, отличающийся тем, что в конечной фазе такта выпуска продуктов сгорания система управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора устанавливает впускной и выпускной клапаны в среднее положение, для чего система управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора устанавливает золотник управления потоком жидкости клапана впуска-выпуска в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора поступает в полость поршня привода клапана впуска-выпуска, в момент времени, когда впускной и выпускной клапаны окажутся в окрестностях среднего положения, система управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора попеременно переводит золотник управления потоком жидкости клапана впуска-выпуска из одного положения в другое таким образом, что впускной и выпускной клапаны колеблются в окрестностях среднего положения и происходит перекрытие фаз газораспределения, продукты сгорания, вытекающие из канала выпуска отработавших продуктов сгорания, в канале впуска воздуха или топливной смеси создают уменьшение давления воздуха или топливной смеси ниже атмосферного, и воздух или топливная смесь в канале впуска воздуха или топливной смеси начинает движение в сторону канала выпуска отработавших продуктов сгорания, на последующем такте всасывания происходит наполнение цилиндра двигателя внутреннего сгорания воздухом или топливной смесью, система управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора устанавливает впускной клапан в открытое, а выпускной клапан в закрытое положение, для чего система управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора устанавливает золотник управления потоком жидкости клапана впуска-выпуска в положение, при котором воздух из пневмоаккумулятора поступает в полость поршня привода клапана впуска-выпуска, и выпускной клапан закрывается, а впускной клапан открывается, кинетическая энергия потока воздуха или топливной смеси дополнительно наполняет цилиндр двигателя внутреннего сгорания 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.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

На чертеже приведена принципиальная схема привода двухприводного газораспределителя ДВС пневматической системой привода с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора, где 1 - поршень ДВС; 2 - камера сгорания ДВС; 3 - поршень привода насоса; 4 - поршень насоса; 5, 22, 26 - обратный клапан; 6 - гидроаккумулятор; 7, 8 - клапан; 9 - газораспределительный клапана; 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 или топливной смеси; 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 двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является увеличение наполнения цилиндра. Сущность изобретения заключается в том, что в конечной фазе выпуска система управления золотником устанавливает впускной и выпускной клапаны в среднее положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора поступает в полость поршня привода клапана впуска-выпуска. При этом впускной и выпускной клапаны колеблются в окрестностях среднего положения. На такте всасывания происходит наполнение цилиндра. При этом система устанавливает впускной клапан в открытое, а выпускной клапан в закрытое положение. Перекрытие фаз газораспределения и кинетическая энергия потока воздуха или топливной смеси дополнительно наполняет цилиндр ДВС воздухом или топливной смесью. 1 ил.

Способ дополнительного наполнения цилиндра двигателя внутреннего сгорания воздухом или топливной смесью перекрытием фаз газораспределения системой привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора, включающего цилиндр двигателя внутреннего сгорания, канал выпуска отработавших продуктов сгорания, систему управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора, впускной клапан, выпускной клапан, золотник управления потоком газа клапана впуска-выпуска, гидроаккумулятор, поршень привода клапана впуска-выпуска, канал выпуска отработавших продуктов сгорания, канал впуска воздуха или топливной смеси, отличающийся тем, что в конечной фазе такта выпуска продуктов сгорания система управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора устанавливает впускной и выпускной клапаны в среднее положение, для чего система управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора устанавливает золотник управления потоком жидкости клапана впуска-выпуска в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора поступает в полость поршня привода клапана впуска-выпуска, в момент времени, когда впускной и выпускной клапаны окажутся в окрестностях среднего положения, система управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора попеременно переводит золотник управления потоком жидкости клапана впуска-выпуска из одного положения в другое таким образом, что впускной и выпускной клапаны колеблются в окрестностях среднего положения и происходит перекрытие фаз газораспределения, продукты сгорания, вытекающие из канала выпуска отработавших продуктов сгорания, в канале впуска воздуха или топливной смеси создают уменьшение давления воздуха или топливной смеси ниже атмосферного, и воздух или топливная смесь в канале впуска воздуха или топливной смеси начинает движение в сторону канала выпуска отработавших продуктов сгорания, на последующем такте всасывания происходит наполнение цилиндра двигателя внутреннего сгорания воздухом или топливной смесью, система управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора устанавливает впускной клапан в открытое, а выпускной клапан в закрытое положение, для чего система управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора устанавливает золотник управления потоком жидкости клапана впуска-выпуска, в положение, при котором воздух из пневмоаккумулятора поступает в полость поршня привода клапана впуска-выпуска и выпускной клапан закрывается, а впускной клапан открывается, кинетическая энергия потока воздуха или топливной смеси дополнительно наполняет цилиндр двигателя внутреннего сгорания воздухом или топливной смесью.