Способ дополнительного наполнения цилиндра двигателя внутреннего сгорания воздухом или топливной смесью перекрытием фаз газораспределения системой привода трёхклапанного 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 колесо 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 трехклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора.

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность заявленного изобретения поясняется описанием принципа действия привода трехклапанного газораспределителя ДВС гидравлической системой привода с зарядкой гидроаккумулятора системы жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора. При пуске ДВС (см. фигуру) поршень ДВС 1 на такте сжатия сжимает воздух или топливную смесь в камере сгорания ДВС 2, которая давит на левую торцевую поверхность поршня привода насоса 3, в результате чего он движется вправо (по рисунку). Находящееся в правой полости поршня насоса 4 жидкое рабочее тело (далее - жидкость) через обратный клапан 5 поступает в гидроаккумулятор системы привода 6 (далее - гидроаккумулятор 6) и заряжает его. Зарядка гидроаккумулятора 6 происходит при первом пуске ДВС, а дальнейшая подзарядка на рабочих тактах. Когда давление жидкости в гидроаккумуляторе 6 достигнет значения, обеспечивающего оптимальное функционирование трехклапанного газораспределителя в составе впускного клапана 7, газораспределительного клапана 8 и выпускного клапана 9, жидкость из гидроаккумулятора 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 насоса 4, блокирует его движение, и поступление жидкости в гидроаккумулятор 6 прекращается. Для открытия газораспределительного клапана 8 система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости 13 в положение, как показано на фигуре. 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 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 отработавшая жидкость по каналам 19, 20, 21 и обратный клапан 22 поступает в компенсационный гидроаккумулятор 23. При понижении давления жидкости в гидроаккумуляторе 6 ниже величины, обеспечивающей оптимальное функционирование привода впускного клапана 7, газораспределительного клапана 8 и выпускного клапана 9, пружина стопора 24 переводит поршень стопора 11 и стопор 12 в нижнее положение. На последующих тактах всасывания воздуха или топливной смеси в камеру сгорания ДВС 2 пружина поршня насоса 25 переводит поршень привода насоса 3 и поршень насоса 4 в исходное, левое, для подзарядки гидроаккумулятора 6, положение. Жидкость из компенсационного гидроаккумулятора 23 через обратный клапан 26 подается в правую полость поршня насоса 4. Насос готов к очередному циклу подзарядки гидроаккумулятора 6. По прибытию поршня ДВС 1 в нижнюю мертвую точку 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 8 закрывается. Отработавшая жидкость из верхней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 по каналам 15, 27, 21 и обратный клапан 22 поступает в компенсационный гидроаккумулятор 23. 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 жидкости 28 в левое положение. Жидкость из гидроаккумулятора 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. Жидкость из правой полости поршня привода впускного клапана 31 по каналам 33, 34, 21 и через обратный клапан 22 поступает в компенсационный гидроаккумулятор 23. Для открытия выпускного клапана 9 система управления переводит золотник управления потоком жидкости 35 в правое положение. Жидкость из гидроаккумулятора 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. Отработавшая жидкость из левой полости поршня привода выпускного клапана 38 по каналам 40, 41, 21 и через обратный клапан 22 поступает в компенсационный гидроаккумулятор 23. Для выпуска отработавших продуктов сгорания из камеры сгорания ДВС 2 система управления в начале такта выпуска продуктов сгорания переводит золотник управления потоком жидкости 13 в левое положение и, как было показано выше, газораспределительный клапан 8 открывается. Из камеры сгорания ДВС 2 отработавшие продукты сгорания через канал выпуска отработавших продуктов сгорания 42 выбрасываются в выпускной коллектор. Проблемы предотвращения утечки газа 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.

Способ дополнительного наполнения цилиндра ДВС воздухом или топливной смесью перекрытием фаз газораспределения системой привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора состоит в следующем. В конечной фазе такта выпуска продуктов сгорания система управления открывает впускной клапан 7, для чего устанавливает золотник управления потоком жидкости 28 в положение, как показано на рисунке, и впускной клапан 7 открывается. Вытекающие продукты сгорания из канала выпуска отработавших продуктов сгорания 42 в полости между выпускным клапаном 9, впускным клапаном 7 и канале впуска воздуха 18 создают падение 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 жидкости 35 в положение как показано на рисунке, и выпускной клапан 9 закрывается. В результате кинетическая энергия потока воздуха или топливная смеси вследствие перекрытия фаз газораспределения 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 гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора, включающего цилиндр двигателя внутреннего сгорания, канал выпуска отработавших продуктов сгорания, систему управления приводом трехклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора, впускной клапан, золотник управления потоком жидкости впускного клапана, гидроаккумулятора, поршень привода впускного клапана, канал выпуска отработавших продуктов сгорания, выпускной клапан, канал впуска воздуха или топливной смеси, золотник управления потоком жидкости выпускного клапана, газораспределительный клапан, золотник управления потоком жидкости газораспределительного клапана и поршень привода газораспределительного клапана, отличающийся тем, что в конечной фазе такта выпуска продуктов сгорания система управления приводом трехклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора открывает впускной клапан, для чего система управления приводом трехклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора устанавливает золотник управления потоком жидкости впускного клапана в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора поступает в полость поршня привода впускного клапана, и впускной клапан открывается, продукты сгорания, 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 гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора закрывает выпускной клапан, для чего система управления приводом трехклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора устанавливает золотник управления потоком жидкости выпускного клапана в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора 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

Фигура. Принципиальная схема трехклапанного газораспределителя ДВС пневматической системой привода с зарядкой гидроаккумулятора системы жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора.

1 - поршень ДВС 1; 2 - камера сгорания ДВС 2; 3 - поршень привода насоса; 4 - поршень насоса; 5, 22, 26 - обратный клапан; 6 - гидроаккумулятор; 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 управления потоком жидкости; 16 - поршень привода газораспределительного клапана; 17, 32, 39 - шток; 18 - канал впуска воздуха; 23 - компенсационный гидроаккумулятор; 24 - пружина стопора; 25 - пружина поршня насоса; 31 - поршень привода впускного клапана; 38 - поршень привода выпускного клапана; 42 - канал выпуска отработавших продуктов сгорания; 43 - шток поршня привода насоса; 44, 45, 46, 47 - 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 открывает впускной клапан трехклапанного газораспределителя. Для этого жидкость из гидроаккумулятора поступает в полость поршня привода выпускного клапана. Вытекающие из канала выпуска отработавшие 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. На такте всасывания происходит наполнение цилиндра. При этом система закрывает выпускной клапан. 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 трехклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора, включающего цилиндр двигателя внутреннего сгорания, канал выпуска отработавших продуктов сгорания, систему управления приводом трехклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора, впускной клапан, золотник управления потоком жидкости впускного клапана, гидроаккумулятора, поршень привода впускного клапана, канал выпуска отработавших продуктов сгорания, выпускной клапан, канал впуска воздуха или топливной смеси, золотник управления потоком жидкости выпускного клапана, газораспределительный клапан, золотник управления потоком жидкости газораспределительного клапана и поршень привода газораспределительного клапана, отличающийся тем, что в конечной фазе такта выпуска продуктов сгорания система управления приводом трехклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора открывает впускной клапан, для чего система управления приводом трехклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора устанавливает золотник управления потоком жидкости впускного клапана в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора поступает в полость поршня привода впускного клапана, и впускной клапан открывается, продукты сгорания, 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 гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора закрывает выпускной клапан, для чего система управления приводом трехклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора устанавливает золотник управления потоком жидкости выпускного клапана в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора 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.