Устройство синхронизации поршневых групп свободнопоршневого двигателя Советский патент 1986 года по МПК F02B71/00 F02D39/00 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а именно к устройствам синхронизации движения поршневых групп свободнопоршневых двигателей (СПД).

Цель изобретения - повышение степени равномерности хода поршневых групп за счет определенной последовательности и перемещения поршня центрального рабочего цилиндра, снабженного датчиками отбора давления.

На фиг. 1 дана принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - расположение центрального и дополнительных цилиндров СПД; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - клапанный механизм -включения воздуховодов; на фиг. 6 - золотниковый распределитель и топливный насос; на фиг. 7 - последовательности впрыска топлива в рабочие цилиндры.

Устройство синхронизации поршневых групп имеет один центральный 1 и три периферийных 2-4 цилиндра, расположенных по окружности через 120° (фиг. 1), и содержит поршни 5 двухстороннего действия для подачи сгораюших газов под давлением сопловым каналом, общий вал 6 с двумя газовыми турбинами, установленными по его торцам, золотниковый распределитель 7, топливный насос 8, форсунки 9, топливные трубопроводы 10 и воздуховоды 11. Поршни 12 периферийных рабочих цилиндров по длине несколько короче центрального цилиндра (фиг. 3).

Клапанный механизм включения воздуховодов (фиг. 5) имеет отверстия 13-20, расположенные по ходу поршня, пружинные клапаны (датчики отбора давлений) одностороннего действия, два канала 29, соединяющие центральный рабочий цилиндр с реечным приводом. Реечный привод клапанного механизма включения воздуховодов имеет зубчатые рейки 30, штоки 31 которых перемещаются в каналах 29, и взаимодействующие с шестернями 32, жестко закрепленными на общем валу 33. На валу 33 установлены заслонки 34 и 35, обеспечивающие поочередное перекрытие воздуховодов клапанов 22 и 27(при этом, если заслонка 34 открыта, то заслонка 35 закрыта, и наоборот). Пружинные клапаны 36 одностороннего действия открываются, когда за поршнем при его перемещении создается разрежение, и наоборот, когда перед поршнем происходит сжатие воздуха, клапан 36 закрыт. Поршни 5 с цилиндром 1 образуют полость 37.

Секционированнь й золотниковый распределитель (фиг. 6) состоит из рабочих полостей 38-45, где размещаются золотники 46-53, нагруженные спиральными пружинами. Рабочие полости 38-45 сообщаются с помощью отверстий с камерами 54, внутри которых свободно перемещается поршень 55 со штоком, воздействующим на кнопку 56, включающую электромагнитный клапан 57, приводящий в действие рабочую секцию 58(А, Б, В, Г, Д, И, К Л) топливного насоса высокого давления (ТНВД). Автоматическая взаимосвязь равномерного чередования впрыска топлива в камеры сгорания четырех рабочих цилиндров осуществляется за счет изменения давления в пневмокамере 37 центрального рабочего цилиндра при перемещении порщня 5, оказывающего воздействие посредством золотникового распределителя 7 на топливный насос 8. Устройство работает следующим образом. При перемещении слева направо поршня 5 двухстороннего действия в рабочем ци линдре 1 в полости 37 перед порщнем по ходу происходит повышение давления воздуха. Одновременно в противоположной части цилиндра газ, образовавщийся в результате сгорания рабочей смеси, через специальные

Q сопловые каналы поступает к газовой турбине 59 (фиг. 3), расположенной на торце вала центрального рабочего цилиндра. Учитывая, что газовых турбин в двигателе две, они расположены на торцах вала центрального рабочего цилиндра, вращение тур5 бин осуществляется согласованно.

Работа двигателя в целом осуществляется в соответствии с подачей топлива в камеры сгорания рабочих цилиндров 1-4, при этом момент впрыска топлива определяется ходом порщня 5 центрального рабочего цилиндра,

0 обеспечивающим подачу сжатого воздуха через отверстия 13-20 (фиг. 5), с золотниковым распределителем 7. При ходе порщня 5 (фиг. 3) слева направо срабатывают клапаны 22, 25 и 26 (фиг. 5), а при обратном ходе (справа налево) - клапаны

5 27, 24, 23 и 21. Такая последовательность достигается тем, что жесткость пружин клапанов 21 выбрана исходя из давления воздуха в пневмокамере 37 при соответствующем определенном положении

Q порщня в центральном рабочем цилиндре 1 (фиг. 3). Жесткости пружин клапанов 21 и 28, 22 и 26, 24 и 25 равны между собой и распределяются следующим образом: (21 28) () () () При подходе поршня 5, например, к

5 левой камере сгорания центрального рабочего цилиндра 1 перед порщнем создается давление, которое открывает клапан 21 (фиг. 5), клапан 36 при этом (левый) закрыт, а правый в это время открыт. Сжатый воздух, воздействуя на золотник 46,

0 перемещает его, сжимая пружину и выталкивая рабочую жидкость через отверстие в полость 54. Жидкость воздействует на поршень 55. За счет включения электромагнитного клапана 57 включается секция 58 топливного насоса и топливо по топливопроводу поступает к форсунке. В этот момент происходит впрыск топлива в левую камеру сгорания рабочего цилиндра 1. После воспламенения рабочей смеси происходит расширение газов и поршень 5 рабочего цилиндра 1 начинает движение вправо. При появлении давления в пневмокамере 37(фиг. 5) вступает в работу реечный привод. Сжатый воздух поступает в канал 29 (правый) и, воздействуя на шток 31, перемещает рейку 30, взаимодействующую с шестерней 32. Последняя, перемещаясь, поворачивает вал 33. Заслонка 34 открывает воздуховод 11 и открывается клапан 22 на вторую секцию золотникового распределителя 7, обеспечивая подачу топлива в правую камеру сгорания цилиндра 2. После воспламенения рабочей смеси поршень 12 рабочего цилиндра 2 перемещается справа налево. При дальнейшем перемещении поршня 5 центрального рабочего цилиндра 1 открывается клапан 25 (клапаны 23 и 24 остаются закрытыми, так как для их открытия давление в пневмокамере 37 недостаточно), обеспечивая, аналогично описанному, подачу топлива в левую камеру сгорания рабочего цилиндра 3. Затем открывается клапан 26, за ним клапан 28 (через воздуховод 11 клапана 27 воздух не проходит, так как закрыта заслонка 35), которые обеспечивают подачу топлива соответственно в правые камеры сгорания рабочего цилиндра 4 и рабочего цилиндра 1. Порщень центрального рабочего цилиндра 1 начинает движение справа налево, обеспечивая последовательное открытие клапанов 27, 24, 23 и 21 (фиг. 5) и поочередную подачу топлива соответственно в левую камеру сгорания рабочего цилиндра 2, правую камеру рабочего цилиндра 3, левую камеру рабочего цилиндра 4 и левую камеру центрального рабочего цилиндра 1. Таким образом,происходит синхронизация двиJ )))

IJf./г/ г

yyvwwvwyy жения поршней в цилиндрах, обеспечивая равномерную работу многоцилиндрового свободнопоршневого двигателя. Использование изобретения в многоцилиндровых свободнопоршневых двигателях по сравнению с известным устройством позволяет за счет автоматической синхронизации движения поршней в цилиндрах повысить степень равномерности их движения и значительно упростить конструкцию, исключив сложный механический привод синхронизации (траверсы, тяги, штоки, направляющие и т. п.). Формула изобретения Устройство синхронизации поршневых групп свободнопоршневого двигателя, работающего по газожидкостному циклу, содержащее центральный и периферийный цилиндры с размещенными в них поршневыми группами, топливный насос с газовым приводом и газоподающий клапан для дозирования газа, отличающееся тем, что, с целью повышения степени равномерности хода поршней, центральный цилиндр снабжен датчиками отбора давления, выполненными в виде последовательно расположенных по ходу поршня клапанов с индивидуальными воздуховодами, снабженными заслонками, и механизмом перекрытия воздуховодов, выполненным в виде двух торцовых каналов, выходящих из центрального цилиндра, в которых установлены штоки, связанные через реечный привод с заслонками воздуховодов, а между топливным насосом и датчиками отбора давления дополнительно установлен секционированный золотниковый распределитель, секции которого связаны при помощи каналов с соответствующими индивидуальными воздуховодами.

А-А 7/ -5 6 фчг.З

Изобретение относится к двигателестроению. Целью изобретения является повышение степени равномерности хода поршневых групп. Система регулирования подачи топлива и газа свободнопоршневого двигателя содержит насос для дозирования топ1J fi f ffi f fif у U лива и подачи его в форсунки, механизм управления и газоподаюш,ий клапан с регулятором для дозирования газа, поступаюшего из газовой магистрали, золотниковый распределитель, соединенный воздуховодами с одним из рабочих цилиндров и связанный с топливным насосом. Кроме того, введен золотниковый распределитель и образована связь последнего с полостью переменного давления центрального рабочего цилиндра посредством отверстий, клапанов и каналов, обеспечивающих заданную последовательность подачи топлива в камеры сгорания нескольких рабочих цилиндров, обеспечивая равномерное вращение вала турбин. 7 ил. 7Г 6 П 1 SS ;,