Многоцилиндровый дизельный двигатель с низкой степенью сжатия в цилиндрах Советский патент 1993 года по МПК F02D17/02 F02B65/00 F04B41/04 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к дизельным двигателям, в которых часть цилиндров выполнена с возможностью их перевода на работу в режиме компрессора.

Целью изобретения является повышение эффективности работы двигателя путем поддержания требуемого теплового режима в цилиндрах, работающих в режиме компрессора.

Многоцилиндровый дизельный двигатель с низкой степенью сжатия изображен на фиг.1; на фиг,2 - схема расположения цилиндров двигателя.

Многоцилиндровый дизельный двигатель содержит V-образно расположение в два ряда цилиндры 1..Л2, которые воспламеняют в последовательности 1-8-5-10-3- 7-6-11-2-9-4-12. При этом, например. цилиндры 1-6 первого ряда работают всегда в режиме двигателя, а цилиндры 7-12 могут быть переведены на работу в режим компрессора. Цилиндры 8 и 5, 10 и 3, 7 и 6, 1.1 и 2, 9 и 4, 12 и 1 образуют пары, соединенные между собой соответствующими магистралями 13 (на фиг.2 изображена только одна магистраль 13, соединяющая цилиндры 8 и 5). Цилиндр 8 состоит из гильзы 14, а цилиндр 5 - из гильзы 15, в которых размещены поршни 16 и 17. Шатунные шейки 18 и 19, соответствующие цилиндрам 5 и 8, установлены на коленчатом валу 20.-Благодаря тому что цилиндры 5 и 8 расположены под углом 30....150 градусов (на фиг.1 этот угол обозначен поз.2 Г и составляет 90°), обеспечивается опережение поршня 17 цилиндра 8, работающего в режима двигателя. В каждую из магистралей 13 последовательно включены питающий 22 и приемный 23 клапаны, первый из которых соединен с камерой цилиндра 8, работающего в режиме компрессора, а второй - с камерой цилиндра 5, работающего в режиме двигателя. Питающий 22 и приемный 23 клапаны имеют соответственно управляющие входы 24 и 25. Управляющий вход 24 питающего клапана 22 соединен с выходом управляющего золотника 26, а к управляющему входу 25 приемного клапана 23 присоединены трубопроводы 27 и 28. Трубопровод 27 связывает управляющий вход 25 приемного клапана 23 через распределитель 29 сжатого воздуха с ресивером 30, который имеет два выхода 31 и 32. К этим выходам подключены электромагнитные клапаны 33 и 34.

Управляющий золотник 26 выполнен в виде размещенных внутри корпуса подпружиненного плунжера 35 и дифференциального поршня 36. Распределитель 29 сжатого воздуха выполнен в виде корпуса 37 с размещенным внутри него ротором 38 с воздушным каналом 39, при этом в корпусе распределителя 29 выполнен управляющий паз 40, а воздушный канал 39 соединен с

трубопроводом 41 с электромагнитным клапаном 34. Управляющий золотник 26 имеет три входа, к первому из которых подключены обратные клапаны 42 и 43. причем обратный клапан 42 соединяет перзый вход с

0 третьим входом, а обратный клапан 43 - со вторым входом, а также с электромагнитным клапаном 33 и клапаном 44 для блокировки подачи топлива в цилиндры 7...12, работающие в режиме компрессора. Маги- 5 страль 13 соединена также посредством трубопровода 45 со входом ресивера 30, причем в трубопровод 45 последовательно включены обратный клапан 46 и фильтр 47 очистки воздуха. Ротор 38 кинематически

0 связан с коленчатым валом 20 и вращается с частотой, равной половине частоты вращения коленчатого вала 20.

Многоцилиндровый дизельный двигатель работает следующим образом.

5 . На режиме раздельной работы дизель ного двигателя (т.е. когда цилиндры 7...12 работают в режиме компрессора) клапаны 33,34 в магистралях 31,32 открыты. Сжатый воздух из ресивера 30 достигает управляю0 щего золотника 26 и смещает плунжер 35 в положение пропускания (как показано на фиг.1). Благодаря этому сжатый воздух поступает через выход 24 к питающему клапану 22, который благодаря этому смещается

5 в представленное на фиг.1 положение. Тем самым магистраль 13 открыта. Так как одновременно также открыт электромагнитный клапан 34, то сжатый воздух также подходит к распределителю 29 сжатого воздуха, ро0 тор 38 которого вращается с числом оборотов, равным половине числа оборотов коленвала. Положение ротора 38 распределителя сопряжено с положением соответствующего поршня 16 цилиндра 5. В

5 показанном положении поршня 16 в начале хода сжатия отсутствует связь между выходом 32 ресивера 30 и трубопроводом 27. Приемный клапан 23 поэтому находится в показанном на фиг.1 положении. При этом

0 открывается обратный клапан, установленный в приемном клапане 23, Параметрами приемного клапана 23 определяется момент передачи воздуха от цилиндра 8 к цилиндру 5 и величина давления при начале

5 сжатия в цилиндре 5.

После поворота коленвала на один оборот поршень 16 цилиндра 5 к началу хода вытеснения оказывается вновь в НМТ, а поршень 17 цилиндра 8 - располагается в начале хода всасывания. В этом положении

поршней 16,17 ротор 38 распределителя 29 сжатого воздуха принимает положение, смещенное на 180°. Благодаря этому открывается проход между выходом 32 ресивера 30 и трубопроводом 27. Сжатый воздух поступает на управляющий вход 25 и смещает приемный канал 23 в его другое положение, благодаря чему камера цилиндра 5 соединяется с магистралью 13. Горячий выхлопной газ поступает во время хода вытеснения из цилиндра 5 к цилиндру 8, выполняющему в это же время ход всасывания. При этом в цилиндре 8 смешиваются воздух, всасываемый через регулируемый впускной клапан, и горячие выхлопные газы, поступающие по магистрали 13. Благодаря этому цилиндр 8 нагревается. Длительность и момент этого процесса перепуска выхлопных газов определяется положением и длиной управляющего паза 40 в распределителе 29 сжатого воздуха. Как только ротор 38 распределителя 29 дойдет до конца управляющего паза 40, сжатый воздух запирается в приемном клапане 23 и из трубопровода 27 удаляется воздух. Приемный клапан 23 снова возвращается в положение, показанное на фиг, 1. Во время раздельного режима работы дизельного двигателя питающий клапан 22 постоянно открыт, в то время как приемный клапан 23 в ритме ходов вытеснения цилиндра 5 совершает возвратно-поступательное движение между своими двумя положениями. При переходе от раздельного режима работы в режим работы, когда все цшиндры работают в режиме двигателя, для улучшения условий восприятия нагрузки цилиндрами 7...12, ранее работавшими в качестве компрессоров, желательно, чтобы возврат выхлопных газов по магистрали 13 еще продолжился некоторое время. С этой целью закрывается электромагнитный клапан 33, Блокировка подачи сжатого воздуха обеспечивается переключением питающего клапана 22 в его положение Закрыто, и включается подача топлива в цилиндры с 7.,.12. Электромагнитный клапан 34 еще остается открытым. Благодаря этому трубопроводы 27 от .распределителя 29 сжатого воздуха, как ранее описано, периодически запитываются сжатым воздухом. По трубопроводу 28 сжатый воздух также поступает к управляющему золотнику 26 под дифференцирующий поршень 36. Т.к. в полости под плунжером 35 после закрытия электромагнитного клапана 33 давления нет, то плунжер 35 смещается в положение, показанное нз фиг.1. Теперь подводимый по трубопроводу 28 сжатый воздух открывает обратный клапан 42, закрывает обратный клапан 43 и попадает через плунжер 35 на управляющий вход 24 питающего клапана 22. Теперь импульсами, поступающими от распределителя 29 сжатого воздуха, соответственно смещается питающий клапан 22 во время. равное приблизительно длительности хода вытеснения цилиндра 5, в свое проходное положение, так что выхлопные газы могут перетекать из цилиндра 5 по магистрали 13 в цилиндр 8. Этот возврат выхлопных газов

0 оканчивается, когда из-за выключения электромагнитного клапана 34 прекратится подача сжатого воздуха из накопителя 30 сжатого воздуха к распределителю 29, По меньшей мере, одна из магистралей

5 1 через возвратный клапан 46 присоединена к накопителю 30 сжатого воздуха магистрали 45, служащей для дозировки накопителя 30 сжатого воздуха. Для очистки сжатого воздуха в магистрали 45 установлен

0 фильтр 47.

Таким образом, в двигателе обеспечивается поддержание теплового режима цилиндров, работающих в режиме компрессора, на заданном уровне, что по5 зволяет им сразу же включиться в нормальную работу при переходе их на режим работы в качестве двигателя, т.е. с увеличенной нагрузкой.

Формула изобретения

0 1. Многоцилиндровый дизельный двигатель с низкой степенью сжатия в цилиндрах, содержащий коленчатый вал, цилиндры с установленными в них поршнями, связанными с коленчатым валом, по меньшей мере

5 один из которых выполнен с возможностью перевода на режимах запуска и частичных , нагрузок на работу в режиме компрессора и связян отдельной магистралью с цилиндром, работающим в режиме двигателя, и

0 регулирующее устройство, выполненное в виде установленного в указанной отдельной магистрали приемного обратного канала питающего клапана с управляющим входом для подачи управляющего давления, при

5 этом питающий клапан размещен в магистрали у цилиндра, работающего в режиме компрессора, а приемный клапан - у цилиндра, работающего в режиме двигателя, и связь вала с поршнем цилиндра, работаю0 щего в режиме компрессора, выполнена с опережением по углу поворота коленчатого вала относительно поршня цилиндра, работающего в режиме двигателя, на 30-150 , .отличающийся тем, что, с целью

5 повышения эффективности в работе, регулирующее устройство снабжено ресивером с одним входом и двумя выходами, двумя электромагнитными клапанами, распределителем сжатого воздуха, состоящим из неподвижного корпуса с управляющим пазом

и размещенного внутри этого корпуса и кинематически связанного с коленчатым валом распределительного ротора с воздушным каналом и управляющим золотниковым распределителем с тремя входами и выходом, который выполнен в виде размещенных в корпусе подпружиненного золотника и дифференциального поршня, а приемный клапан выполнен управляемым с управляющим входом для подачи управляю- щего золотникового распределителя соединен с управляющим входом питающего клапана, ротор распределителя сжатого воздуха кинематически связан с коленчатым валом двигателя, а его воздушный кла- пан соединен через первый электромагнитный клапан с первым выходом ресивера, управляющий паз корпуса распределителя соединен с управляющим входом приемного клапана и одновременно через обратный клапан - с первым входом,

и непосредственно - с третьим входом управляющего золотникового распределителя, второй вход которого через второй электромагнитный клапан соединен с вторым входом ресивера и одновременно через обратный клапан - с первым входом управляющего золотникового распределителя.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что ресивер входом соединен через обратный клапан по меньшей мере с одной из магистралей, соединяющей цилиндр, работающий в режиме компрессора, с цилиндром, работающим в режиме двигателя, на участке между питающим и приемным клапанами.

3. Двигатель по п.1,отличающийся тем, что поверхность каждой из магистралей, соединяющих цилиндры, работающие в режиме компрессора, с цилиндрами, работающими в режиме двигателя, выполнена из теплоизоляционного материала.

Изобретение позволяет повысить эффективность работы двигателя путем поддержания требуемого теплового режима в цилиндрах, работающих в режиме компрессора. При запуске и, в случае, необходимости, при частичной нагрузке дизельный двигатель работает в так называемом раздельном режиме, при котором некоторые цилиндры работают без подачи топлива как компрессоры и подают сжатый воздух в цилиндры, работающие как двигатели. Например, цилиндр 8 - компрессор соединен с цилиндром 15-двигателем магистралью 13, не зависящей от обычных всасывающих и выпускных магистралей и имеющей на одном своем конце вблизи цилиндра - компрессора питающий клапан, управляемый в режиме раздельной работы, а на своем другом конце вблизи от цилиндра - двигателя приемный клапан 23, Каждый приемный клапан скомбинирован с устройством для преднамеренного открытия соответственно имеющейся магистрали 13 в направлении цилиндра 14 - компрессора, причем управление магистралями 13 происходит с помощью этих устройств при ходе вытеснения сопряженного цилиндра 16 - двигателя. Благодаря этому достигается возврат выхлопных газов из цилиндров - двигателей в цилиндры - компрессоры и при раздельном режиме работы дизельного двигателя - повышение температуры в цилиндрах-компрессорах. 2 з.п ф-лы, 2 ил. (Л С

ЬЈ1

ФЦ8.2