Способ дополнительного наполнения цилиндра двигателя внутреннего сгорания воздухом или топливной смесью перекрытием фаз газораспределения системой привода трёхклапанного 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 управления перекрытием фаз газораспределения в ДВС системой привода трехклапанного газораспределителя.

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность заявленного изобретения поясняется описанием принципа действия привода трехклапанного газораспределителя ДВС пневматической системой привода с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы. 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 чертежу). Находящийся в правой полости поршня компрессора 4 воздух 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. Когда давление воздуха в пневмоаккумуляторе 6 достигнет значения, обеспечивающего оптимальное функционирование трехклапанного газораспределителя в составе впускного клапана 7, газораспределительного клапана 8 и выпускного клапана 9, воздух 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 воздуха в пневмоаккумулятор 6 прекращается. Для открытия газораспределительного клапана 8 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 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 воздух по каналам 19, 20 выбрасывается в атмосферу. При понижении давления воздуха в пневмоаккумуляторе 6 ниже величины, обеспечивающей оптимальное функционирование привода впускного клапана 7, газораспределительного клапана 8 и выпускного клапана 9, пружина стопора 21 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 компрессора 22 переводит поршень привода компрессора 3 и поршень компрессора 4 в исходное, левое, для подзарядки пневмоаккумулятора 6 положение. Воздух из атмосферы через обратный клапан 23 засасывается 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 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 8 закрывается. Отработавший воздух из верхней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 по каналам 15, 24 выбрасывается в атмосферу. 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 управления потоком воздуха 25 в левое положение. Воздух из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 26 и 27 поступает в левую полость поршня привода впускного клапана 28 и перемещает соединенный с ним штоком 29 впускной клапан 7 вправо, и он закрывается. Воздух из правой полости поршня привода впускного клапана 28 по каналам 30, 31 выбрасывается в атмосферу. Для открытия выпускного клапана 9 система управления переводит золотник управления потоком воздуха 32 в правое положение. Воздух из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 33 и 34 поступает в правую полость поршня привода выпускного клапана 35 и перемещает соединенный с ним штоком 36 выпускной клапан 9 влево, и он открывается. Воздух из левой полости поршня привода выпускного клапана 35 по каналам 37, 38 выбрасывается в атмосферу. Для выпуска отработавших продуктов сгорания из камеры сгорания ДВС 2 система управления в начале такта выпуска продуктов сгорания переводит золотник управления потоком воздуха 13 в левое положение и, как было показано выше, газораспределительный клапан 8 открывается. Отработавшие продукты сгорания через канал выпуска отработавших продуктов сгорания 39 выбрасываются в выхлопной коллектор.

Заявленный способ привода трехклапанного газораспределителя ДВС позволяет управлять моментами перекрытия фаз выпуска продуктов сгорания и впуска воздуха или топливной смеси. Вытекающие продукты сгорания из канала выпуска отработавших продуктов сгорания 39 в полости между выпускным клапаном 9, впускным клапаном 7 и в канале впуска воздуха 18 создают уменьшение давления ниже атмосферного, и воздух или топливная смесь начинает движение в сторону выхлопного коллектора и наполняет цилиндр ДВС 2 воздухом или топливной смесью. Система управления закрывает выпускной клапан 9, для чего устанавливает золотник управления потоком воздуха 32 в положение, как показано на чертеже, и выпускной клапан 9 закрывается. 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 трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы, включающего цилиндр двигателя внутреннего сгорания, систему управления приводом трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы, впускной клапан, золотник управления потоком воздуха впускного клапана, пневмоаккумулятор, поршень привода впускного клапана, канал выпуска отработавших продуктов сгорания, выпускной клапан, канал впуска воздуха или топливной смеси, золотник управления потоком воздуха выпускного клапана и поршень привода выпускного клапана, отличающийся тем, что в конечной фазе такта выпуска продуктов сгорания система управления приводом трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы открывает впускной клапан, для чего система управления приводом трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы устанавливает золотник управления потоком воздуха впускного клапана в положение, при котором воздух из пневмоаккумулятора поступает в полость поршня привода впускного клапана, и впускной клапан открывается, вытекающие продукты сгорания из канала выпуска отработавших продуктов сгорания в полости между выпускным клапаном, впускным клапаном и в канале впуска воздуха или топливной смеси создают уменьшение давления воздуха или топливной смеси менее атмосферного, и воздух или топливная смесь 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 трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы закрывает выпускной клапан, для чего система управления приводом трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы устанавливает золотник управления потоком воздуха выпускного клапана в положение, при котором воздух из пневмоаккумулятора поступает в полость поршня привода выпускного клапана, и выпускной клапан закрывается, 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

Чертеж. Принципиальная схема трехклапанного газораспределителя ДВС пневматической системой привода с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы.

1 - поршень ДВС 1; 2 - камера сгорания ДВС 2; 3 - поршень привода компрессора; 4 - поршень компрессора; 5, 23 - обратный клапан; 6 - пневмоаккумулятор; 7 - впускной клапан; 8 - газораспределительный клапан; 9 - выпускной клапан; 10, 14, 15; 19, 20, 24, 26, 27, 30, 31, 33, 34, 37, 38 - канал; 11 - поршень стопора; 12 - стопор; 13, 25, 32 - золотник управления потоком воздуха; 16 - поршень привода газораспределительного клапана; 17, 29, 36 - шток; 18 - канал впуска воздуха; 21 - пружина стопора; 22 - пружина поршня компрессора; 28 - поршень привода впускного клапана; 35 - поршень привода выпускного клапана; 39 - канал выпуска отработавших продуктов сгорания.

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 открывает впускной клапан трехклапанного газораспределителя. Для этого воздух из пневмоаккумулятора поступает в полость поршня привода клапана впуска-выпуска, и он открывается. Вытекающие из канала выпуска газы в полости между выпускным клапаном, впускным клапаном и в канале впуска воздуха или топливной смеси создают разрежение. Воздух или топливная смесь начинает движение в сторону канала выпуска отработавших продуктов сгорания. На такте всасывания происходит наполнение цилиндра. При этом система закрывает выпускной клапан. Перекрытие фаз газораспределения и кинетическая энергия потока воздуха или топливной смеси дополнительно наполняют цилиндр ДВС воздухом или топливной смесью. 1 ил.

Способ дополнительного наполнения цилиндра двигателя внутреннего сгорания воздухом или топливной смесью перекрытием фаз газораспределения системой привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы, включающего цилиндр двигателя внутреннего сгорания, систему управления приводом трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы, впускной клапан, золотник управления потоком воздуха впускного клапана, пневмоаккумулятор, поршень привода впускного клапана, канал выпуска отработавших продуктов сгорания, выпускной клапан, канал впуска воздуха или топливной смеси, золотник управления потоком воздуха выпускного клапана и поршень привода выпускного клапана, отличающийся тем, что в конечной фазе такта выпуска продуктов сгорания система управления приводом трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы открывает впускной клапан, для чего система управления приводом трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы устанавливает золотник управления потоком воздуха впускного клапана в положение, при котором воздух из пневмоаккумулятора поступает в полость поршня привода впускного клапана, и впускной клапан открывается, вытекающие из канала выпуска отработавших продуктов сгорания в полости между выпускным клапаном, впускным клапаном и в канале впуска воздуха или топливной смеси создают уменьшение давления воздуха или топливной смеси менее атмосферного, и воздух или топливная смесь 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 трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы закрывает выпускной клапан, для чего система управления приводом трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода воздухом из атмосферы устанавливает золотник управления потоком воздуха выпускного клапана в положение, при котором воздух из пневмоаккумулятора поступает в полость поршня привода выпускного клапана, и выпускной клапан закрывается, кинетическая энергия потока воздуха или топливной смеси дополнительно наполняет цилиндр двигателя внутреннего сгорания воздухом или топливной смесью.