Способ дополнительного наполнения цилиндра двигателя внутреннего сгорания воздухом или топливной смесью перекрытием фаз газораспределения системой привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы 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 пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы.

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность заявленного изобретения поясняется описанием принципа действия привода двухприводного газораспределителя пневматической системой привода с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы. 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 компрессора 3, в результате чего он движется вправо. Находящийся в правой полости поршня компрессора 4 воздух через обратный клапан 5 поступает в пневмоаккумулятор 6. Зарядка пневмоаккумулятора 6 происходит при первом пуске ДВС, а подзарядка происходить на рабочем такте. Когда давление воздуха в пневмоаккумуляторе 6 достигнет значения, обеспечивающего оптимальное функционирование газораспределителя в составе впускного 7, выпускного 8 и газораспределительного клапана 9, воздух из пневмоаккумулятора 6 по каналу 10 поступает в нижнюю полость поршня стопора 11. Поршень стопора 11 перемещается в верхнее положение, и соединенный с ним стопор 12 входит в выточку поршня компрессора 4, блокирует его движение. Поступление воздуха в пневмоаккумулятор 6 прекращается. Для открытия газораспределительного клапана 9 система управления устанавливает золотник управления потоком воздуха 13 в положение, как показано на чертеже. Воздух из пневмоаккумулятора 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 отработавший воздух по каналам 19, 20 выбрасывается в атмосферу. При понижении давления воздуха в пневмоаккумуляторе 6 ниже рабочей величины пружина стопора 21 переводит поршень стопора 11 и стопор 12 в нижнее положение. На очередном такте всасывания в камере сгорания ДВС 2 происходит понижение давления ниже атмосферного и пружина поршня компрессора 22 переводит поршень привода компрессора 3 и поршень компрессора 4 в левое положение для подзарядки пневмоаккумулятора 6. Воздух из атмосферы через обратный клапан 23 всасывается в правую полость поршня компрессора 4, и он готов к очередному циклу подзарядки. На такте сжатия воздух или топливная смесь в камере сгорания ДВС 2 перемещает поршень привода компрессора 3 вправо, в результате поршень компрессора 4 через обратный клапан 5 подзаряжает пневмоаккумулятор 6. Для закрытия газораспределительного клапана 9 система управления переводит золотник управления потоком воздуха 13 в правое положение. Воздух из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 14 и 19 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, и газораспределительный клапан 9 закрывается. Отработавший воздух из его верхней полости по каналам 15, 24 выбрасывается в атмосферу. Для выпуска отработавших продуктов сгорания система управления переводит золотник управления потоком воздуха 25 в левое положение. Воздух из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 26 и 27 поступает в левую полость поршня привода клапана впуска-выпуска 28, в результате чего поршень привода клапана впуска-выпуска 28, соединенный штоками 29 и 30 с клапанами 7 и 8, закрывает клапан 7 и открывает клапан 8. Отработавший воздух из правой полости поршня привода клапана впуска-выпуска 28 по каналам 31, 32 выбрасывается в атмосферу. Из камеры сгорания ДВС 2 отработавшие продукты сгорания через канал выпуска отработавших продуктов сгорания 33 выбрасываются в выхлопной коллектор.

Способ дополнительного наполнения цилиндра ДВС воздухом или топливной смесью перекрытием фаз газораспределения состоит в следующем. В конечной фазе такта выпуска продуктов сгорания впускной клапан 7 находится в закрытом, а выпускной 8 клапан в открытом положении. В момент времени, когда вытекающие из цилиндра ДВС 2 продукты сгорания в канале выпуска продуктов сгорания 33 приобретут максимальную кинетическую энергию, система управления устанавливает впускной 7 и выпускной 8 клапаны в среднее положение. Для этого система управления устанавливает золотник управления потоком воздуха 25 в правое положение, при котором воздух из пневмоаккумулятора 6 поступает в правую полость поршня привода клапана впуска-выпуска 28. В момент времени, когда впускной 7 и выпускной 8 клапаны окажутся в окрестностях среднего положения система управления попеременно переводит золотник управления потоком воздуха 25 из одного положения в другое таким образом, что впускной 7 и выпускной 8 клапаны колеблются в окрестностях среднего положения. Вытекающие из канала выпуска отработавших продуктов сгорания 33 в полости между выпускным клапаном 8, впускным клапаном 7 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 33. На последующем такте всасывания происходит наполнение цилиндра ДВС 2 воздухом или топливной смесью. В момент времени, когда поток воздуха или топливной смеси приобретет максимальную кинетическую энергию, система управления устанавливает впускной клапан 7 в открытое, а выпускной 8 клапан в закрытое положение. Для этого система управления устанавливает золотник управления потоком воздуха 25 в правое положение, при котором воздух из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 26, 31 поступает в правую полость поршня привода клапана впуска-выпуска 28 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 пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы, включающего цилиндр двигателя внутреннего сгорания, канал выпуска отработавших продуктов сгорания, систему управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы, впускной клапан, выпускной клапан, золотник управления потоком воздуха клапана впуска-выпуска, пневмоаккумулятор, 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, в момент времени, когда вытекающие из цилиндра двигателя внутреннего сгорания продукты сгорания в канале выпуска отработавших продуктов сгорания приобретут максимальную кинетическую энергию, система управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы устанавливает впускной и выпускной клапаны в среднее положение, для чего система управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы устанавливает золотник управления потоком воздуха клапана впуска-выпуска в положение, при котором воздух из пневмоаккумулятора 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 пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы попеременно переводит золотник управления потоком воздуха 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, вытекающие из канала выпуска отработавших продуктов сгорания и 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, в момент времени, когда поток воздуха или топливной смеси приобретет максимальную кинетическую энергию, система управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы устанавливает впускной клапан в открытое, а выпускной клапан в закрытое положение, для чего система управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы устанавливает золотник управления потоком воздуха 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

Фигура. Принципиальная схема привода двухприводного газораспределителя ДВС пневматической системой привода с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода газом из компенсационного пневмоаккумулятора: 1 - поршень ДВС 1; 2 - камера сгорания ДВС 2; 3 - поршень привода компрессора; 4 - поршень компрессора; 5, 23 - обратный клапан; 6 - пневмоаккумулятор; 7, 8 - клапан; 9 - газораспределительный клапан; 10, 14, 15, 19, 20, 24, 26, 27, 31, 32 - канал; 11 - поршень стопора; 12 - стопор; 13, 25 - золотник управления потоком воздуха; 16 - поршень привода газораспределительного клапана камеры сгорания; 17, 29, 30 - шток; 18 - канал впуска воздуха или топливной смеси; 21 - пружина стопора; 22 - пружина поршня компрессора; 28 - поршень привода клапана впуска-выпуска; 33 - канал выпуска отработавших продуктов сгорания.

Изобретение относится к области наполнения двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение наполнения ДВС. Сущность изобретения заключается в том, что система газораспределения ДВС выполнена в виде двухклапанного газораспределителя с пневмоприводом. В конце выпуска система управления устанавливает впускной и выпускной клапаны в среднее положение, в окрестностях которого впускной и выпускной клапаны колеблются. Вытекающие продукты сгорания создают разрежение в канале впуска, и воздух или топливная смесь движется в сторону канала выпуска, после чего выпускной клапан закрывается. На последующем такте всасывания происходит наполнение цилиндра ДВС воздухом или топливной смесью. Таким образом, кинетическая энергия потока воздуха или топливной смеси используется для дополнительного наполнения цилиндра ДВС. 1 ил.

Способ дополнительного наполнения цилиндра двигателя внутреннего сгорания воздухом или топливной смесью перекрытием фаз газораспределения системой привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы, включающего цилиндр двигателя внутреннего сгорания, канал выпуска отработавших продуктов сгорания, систему управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы, впускной клапан, выпускной клапан, золотник управления потоком воздуха клапана впуска-выпуска, пневмоаккумулятор, 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 пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы устанавливает впускной и выпускной клапаны в среднее положение, для чего система управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы устанавливает золотник управления потоком воздуха клапана впуска-выпуска в положение, при котором воздух из пневмоаккумулятора 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 пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы попеременно переводит золотник управления потоком воздуха 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, вытекающие из канала выпуска отработавших продуктов сгорания и 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 пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы устанавливает впускной клапан в открытое, а выпускной клапан в закрытое положение, для чего система управления приводом двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы устанавливает золотник управления потоком воздуха 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.