Система управления газораспределительными клапанами двигателя внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами Советский патент 1993 года по МПК F02D17/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам управления и регулирования двигателей внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами, в частности к управлению газораспределительными клапанами.

Известна система управления двигателей внутреннего сгорания, содержащая га- зо|)1сг1редШйтельные клапаны с приводом, гидравлические механизмы управления клапанами, з олотник, обратный клапан, управляющие и сливную магистрали.

Система не обеспечивает изменения расхода масла в зависимости от режима работы..

Известна система (прототип) управления двигателем внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами, содержащая газораспределительные клапаны с приводом, гидравлические механизмы управления клапанами, нагнетательную и управляющую магистрали, источник давле- ния рабочей жидкости, соединенный через нагнетательную магистраль с гидравличе-. ским механизмом управления клапанов, золотник, установленный в напорной магистрали, механизм управления золотником, связанный с золотником управляющей магистралью. .

Система не обеспечивает повышение надежности работы двигателя за счёт изменения расхода масла в зависимости от режима работы газораспределительных клапанов. :.

Сказанное обусловлено тем, что у двигателей без гидравлических механизмов управления с жестким приводом), как правило, имеется, звено, ограничивающее расход рабочей жидкости (масла) через детали привода газораспределительных клапанов, например у двигателей типа ЧН21/21 в штанге привода установлен дроссель, ;.

Наличие гидравлических механизмов управления (отключения) клапанами требует обеспечения достаточно больших проходных сечений подводящих каналов, так как иначе (например, при наличии дросселя) возрастает время на заполнение механизмов маслом в момент их включения, т.е. время включения клапанов, а следовательно, и время подключения цилиндров в работу. Большие проходные сечения подводящих каналов приводят к постоянному повышенному расходу масла через зазоры между деталями привода клапанов, что снижает давление масла в системах двигателя, а следовательно, и надежность работы узлов трения двигателя.

Це лью изобретения является повышение надежности работы путем регулирова- - ния расхода рабочей жидкости.

Для достижения цели система управления газораспределительными клапанами двигателя внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами, содержащая газорасп- р еделительные клапаны с приводом, гидравлические механизмы управления кла0 панов, нагнетательную и управляющую магистрали, источник давления рабочей жидкости, соединенный через нагнетательную магистраль с гидравлическим механизмом управления клапа:нов, золотник,

5 установленный в напорной магистрали, механизм управления золотником, связанный с золотником управляющей магистралью, дополнительно снабжена полым накопительным цилиндром, установленным между

0 золотником и источником давления рабочей жидкости, подпружиненным поршнем с осевым каналом, установленным внутри полого цилиндра с образованием полостей переменного объема, регулятором расхода рабо5 чей жидкости, установленным в осевом канале, причем осевой канал выполнен с возможностью сообщения полостей переменного объема между собой.

Кроме того, система снабжена обрат0 ным клапаном, установленным в осевом канале, внутренняя поверхность цилиндра и наружная поверхность поршня выполнены ступенчатыми, причем меньший диаметр ступенчатого поршня и внутренний поверх5 ности полого цилиндра обращены в сторону золотника, обратный клапан установлен с возможностью перепуска жидкости в сторону золотника, а регулятор расхода выполнен в виде дросселя,

0 Известных технических решений, содержащих признаки, отличающие изобретение от прототипа, не обнаружено, следовательно, техническое предложение соответствует критерию существенные от5 личия. На фиг.1 представлена схема системы управления газораспределительными клапанами двигателя внутреннего сгорания; на фиг.2 - вариант выполнения накопителя.

0 Система (фиг.1) содержит кулачок 1 распределительного вала, на который опирается, шток 2 механизма 3 управления с размещенным в канале4 подвода обратным клапаном 5. Механизм управления через ко5 ромысло б с каналами 7 и 8 воздействует на газораспределительный клапан 9. Масло из емкости 10 поступает в источник давления (насос) 11 и далее по нагнетательной магистрали 12 в накопительный цилиндр 13 с полостями 14 и 15, в котором размещены

подвижный поршень 16с регулятором расхода (дросселем) 17 и пружина 18. Полость 14 управляющей магистралью 19 связана через золотник 20 с каналами 7 и 8. Стрелками показано направление движения жидкости..

Вариант накопителя (фиг.2) состоит из цилиндра 1 с полостями 2, 3 и 4, в котором размещена пружина 5 и.порш.ень б с каналом 7, в котором размещены обратный клапана 7 и регулятор расхода (дроссель) 9. Канал 10 сообщает .полость 3 с атмосферой, а трубопроводы 11 и 12 - соответственно с (фиг.1) золотником 20 и насосом 11.

В исходном положении при закрытом золотнике 20 (фиг.1) рабочая жидкость, например масло, из емкости 10 насосом 11 по нагнетательной магистрали 12 подается в накопительный цилиндр 13, поршень 16 которого под действием пружины 18 отжат в крайнее правое по схеме положение и маслом заполнены обе полости 14 и 15. Внутренняя полость механизма 3 управления опорожнена и шток 2 под действием вращающегося кулачка 1 совершает возвратно- поступательное, движение, не передавая усилие на коромысло б и тем самым оставляя клапан 9 в закрытом положении.

При подаче ко манды на включение газораспределительных клапанов (подключение цилиндров) открывают золотник 20 и масло из накопительного цилиндра 13 подается по .каналу, минуя обратный клапан 5, во внутреннюю полость механизма 3.

Масло из насоса 11, воздействуя на поршень 16, перемещает его влево, преодолевая усилие пружины 18, и тем самым выталкивает масло из полости 14 в управляющую магистраль 19.

Дроссель 17 является сопротивлением для потока масла (его проходное сечение меньше проходных сечений управляющей магистрали, золотника и подводящих каналов к механизмам управления), что создает разность усилий на поршень со стороны полостей 14 и 15 и обеспечивает перемещение поршня влево. После заполнения маслом механизма 3 управления резко сокращается необходимый расход масла, который теперь используется на пополнение утечек в трущихся соединениях механизма и обеспечивает смазку по каналу 8 узлов привода.

Проходное сечение дросселя 17обеспе- чивает необходимый уменьшенный расход масла, а также постепенное заполнение полости 14 маслом. Поршень 16 при этом под действием пружины 18 возвращается в исходное положение (правое по схеме).

Заполненный механизм 3 управления передает усилие от вращающегося кулачка

I через коромысло 6 на клапан 9. чем приводит его в возвратно-поступательное дви-; жение - цилиндры двигателя включены в работу.

5Обратный клапан 5 препятствует выходу масла из механизма 3 управления и раз-, гружает тем самым каналы 7 и 8, а также золотник 20, накопительный цилиндр 13 и насос 11 от скачков давления при работе

0 механизма. По каналу 8 масло подается для смазки узлов трения привода газораспределительного клапана 9.

При поступлении команды на отключение газораспределительных клапанов зек

5 лотник 20 закрывают, поступление масла к механизму 3 управления прекращается и. его внутренняя полость опорожняется по сливной магистрали, функции которой в данном случае выполняют технологические

0 зазоры в трущейся паре; корпус механизма 3 - шток 2. Система возвращается в исходное положение.

Таким образом, установка в разрыве нагнетательной магистрали накопительного

5 цилиндра 13 обеспечивает сокращение времени на включение механизма З.управления за счет подачи из накопителя пусковой порции масла, а также уменьшение расхода масла через узлы и детали привода после

0 включения механизмов управления в работу.

Вариант накопителя по фиг,2, выполненный со ступенчатым поршнем б, обеспечивает увеличение давления масла в период

5 включения механизма управления за счет разности торцовых площадей поршня со стороны полостей 2 и 4.

При закрытом золотнике трубопр оводы

II и 12, полости 2 и 4 и канал 7 заполнены

0- маслом, поршень 6 под действием пружины 5 находится в крайнем правом (по схеме) положении, При открывании золотника масло из трубопровода 12 воздействует на больший диаметр поршня б и перемещает;

5 его влево, одновременно выдавливая масло из полости 2 в трубопровод 11.

Давление в полости 2 за счет разности диаметров поршня 6 повышается, что обеспечивает более быстрое заполнение меха-

0 низма управления. Обратный клапан 8 препятствует выходу масла из полости 2 в полость 4. Как только механизм управления заполнится маслом и интенсивный расход его из полости 2 прекратится, поршень 6

5 начинает возвращаться в правое положение под действием пружины 5, а масло при этом перетекает по каналу 7, минуя обратный клапан 8, из полости 4 в полость 2, причем расход его определяется проходным сечением дросселя 9.

Таким образом, вариант накопителя по фиг,2 обеспечивает кроме увеличенного расхода масла в момент включения механизмов управления повышение его давления для ускорения процесса включения газораспределительных клапанов.

Экономический и социальный эффект от применения предлагаемого устройства заключается в повышении надежности работы двигателя за счет регулирования расхода масла через узлы привода газораспределительных клапанов.

Предлагаемое устройство разрабатывается применительно к двигателям типа ЧН21 /21 Балаковского завода и может быть использовано на двигателях различного назначения и иных размерностей.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Система управления газораспределительными клапанами двигателя внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами, содержащая газораспределительные клапаны с приводом, гидравлические механизмы управления клапанов, нагнетательную и управляющую магистрали, источник давления рабочей жидкости, соединенный через нагнетательную магистраль с гидравлическим механизмом управления клапанов, золотник, установленный в напорной магистрали,

механизм управления золотником, связанный с золотником управляющей магистралью, отличающая с я тем, что, с целью повышения надежности в работе путем регулирования расхода рабочей среды, система снабжена полым накопительным цилиндром, установленным между золотником и источником давления рабочей жидкости, подпружиненным поршнем с осевым

каналом, установленным внутри полого накопительного цилиндра с образованием полостей переменного объема, регулятором расхода рабочей жидкости, установленным в осевом канале, причем осевой канал выполнен с возможностью сообщения полостей переменного объема между собой.

2. Система по п,1, о т л и чающаяся тем, что снабжена обратным клапаном, установленным в осевом канале, внутренняя

поверхность цилиндра и наружная поверхность поршня, выполнена ступенчатыми, причем меньший диаметр ступенчатого поршня и внутренней поверхности полого цилиндра обращены в сторону золотника, а

обратный клапан установлен с возможностью перепуска жидкости в сторону золотника.

3. Система по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ а- я с я тем, что регулятор расхода жидкости выполнен в виде дросселя.

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: система позволяет повысить надежность работы двигателя за ий н й ПИ С е. ет за 13 счет регулирования расхода масла через узлы привода газораспределительных клапанов 9, связанных через коромысло 6 и механизмы 3 гидравлического управления клапанов с кулачком 1 распредвала, путем установки в разрыв нагнетательной магистрали 12 полого накопительного цилиндра 13 с подпружиненным поршнем 16, в котором размещен осевой канале регулятором расхода, выполненным, например, в виде дросселя. Полый накопительный цилиндр размещен между золотником 20 и источником 11 давления рабочей жидкости. В осевом канале может быть установлен обратный клапан с возможностью перепуска жидкости в сторону золотника. Поршень 16 может быть выполнен ступенчатым. 2 з.п. ф-лы, 2 ил, 181S I is fl ел с