Способ запуска двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК F02N9/00 F02N17/04 

(54) СПОСОБ .ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

I

Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению и, в частности, к способам запуска двигателей внутреннего сгорания сжатым воздухом и подогревом воздуха, наполняющего цилиндры.

Известны способы запуска двигателя внутреннего сгорания путем подачи сжатого воздуха в цилиндры двигателя и устройства для осуществления способа, содержащие воздухораспределитель, подключенный к источнику сжатого воздуха 1 .

Однако эти способы и устройства недостаточно эффективны, так как в них .отсутствуют конструктивные элементы, позволяющие производить очистку переохлажденного в процессе расширения в цилиндрах сжатого воздуха и подогрев воздуха, поступающего на наполнение цилиндров.

Известны также способы запуска двигателя внутреннего сгорания, преимущественно двухтактного, путем подачи

в цилиндры через пусковые клапаны сжатого пускового воздуха, расширения его в цилиндрах с соответствующим снижением температуры, частичного вытеснения расширившегося пускового воздуха из цилиндров через выпускные -органы и наполнения Цилиндров через впускные органы воздушного заряда для совершения рабочего цикла и устройства для осуществления способа,

10 содержащие воздухораспределитель, подключенный к источнику сжатого воздуха и снабженный крьпикой с пусковым и дополнительным каналами подвода сжатого воздуха, корпусом с каналами

15 его отвода в цилиндры двигателя и золотником дискового типа, которьш подключен ic валу двигателя, снабжен пусковым и дополнительным окнами, периодически сообщающимися с каналаЮми в корпусе, установлен в полости, заключенной между крышкой и корпусом, и разделенный подпружиненной перегородкой на основную полость, связывающую пусковой канал в крышке с каналом в корпусе через пусковое OIICHO, и дополнительную полость, связывающую дополнительный канал в крышке с каналом в корпусе через дополнительйое окно f 2 3. Однако в этих способах и устройст вах, хотя и предусмотрены дополнител ные каналы для подачи сжатого воздуха, но они используются в основном для реверса двигателя. В этих условиях отсутствует возможность осуществления продубки цилиндров сжатым воздухом, это приводит к тому, что после осуществления рабочего хода поршней и охлажпения сжатого воздуха при последующем такте сжатия сжимает ся переохлажденный воздушный заряд. Это в значительной мере снижает температуру конца сжатия, что ухудшает пусковые качества двухтактного двига теля, ведет к перерасходу сжатого .воздуха. Цель изобретения - повышение эффективности запуска путем повышения температуры воздушного заряда в цилиндрах двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Поставленная цель достигается тем что расширившийся пусковой воздух . дополнительно вытесняют из цилиндров при помощи продувки их сжатым воздухом при открытых впускных и выпускных органах. Перед подачей на продувку сжатый воздух предварительно подогревают. При этом устройство снабжено допо нительным резервуаром сжатого воздуха, к которому подключен дополнитель ный канал подвода сжатого воздуха, корпус выполнен с продувочными каналами, через которые дополнительное окно золотника подсоединено к канала отвода сжатого воздуха в цилиндры двигателя. Резервуар сжатого воздуха вьшолне заодно с источником сжатого воздуха. А между резервуаром и воздухораспределителем установлен подогреватель . На фиг. 1 представлена схема системы воздушного пуска для реализации предлагаемого способа, применительно к четырехцилиндровому двигателю, на фиг. 2 - воздухораспределитель, продольный разрез; на фиг. 3 - воздухораспределитель без крышки, общий вид Система воздушного пуска (устройства) для осуществления способа со 4 держит источник 1 сжатого воздуха, воздухораспределитель 2, подключенный к последнему через главный пусковой клапан 3, редуктор 4, пусковой. канал 5 и дополнительный резервуар 6 сжатого (продувочного) воздуха, подключенный через клапан 7 подогреватель 8, редуктор 9 и дополнительный канал 10 к воздухораспределителю 2. Трубопроводами 11-14 воздухораспределитель подключен к цилиндрам двигателя (не показаны) через пусковые клапаны (не показаны) . Цилиндры дви-гателя снабжены (как обычно) впускными и вьтускными органами, которые на чертежах не представлены. Дополнительный резервуар 6 сжатого воздуха может быть выполнен заодно с источником 1 сжатого воздуха, а между резервуаром 6 и воздухораспределителем 2 установлен подогреватель 8. Воздухораспределитель 2 состоит из корпуса 15 и крьпики 16, в которой выполнены пусковой канал 5 и дополнительный канал 10 для подвода соответственно пускового и продувочного сжатого воздуха. Дополнительный канал 10 подключен к дополнительному резервуару 6 сжатого (продувочного) воздуха. Б корпусе 15 выполнены каналы 1720 для отвода пускового воздуха и продувочные каналы 21-24 для отвода продувочного воздуха в цилиндры двигателя. Золотник 25 дискового типа установлен на промежуточном валу 26, который связан с валом двигателя. Узел крепления золотника 25 к валу 26 включает шлицовую втулку 27, пружину 28, проставочные кольца 29 и 30 и стопорное кольцо 31, Шлицовая втулка 27 применяется для точной установки золотника 25 по отношению к хвостовику 32 вала 26. Узел крепления золотника 25 к валу 26 закрыт колпачком 33 с уплотнительной прокладкой 34. Осевая фиксация вала 26 осуществлена при помощи стопорного кольца 31 и буртика 35. Для подачи смазки к трущимся поверхностям воздухораспределителя 2 в корпусе 15 выполнено отверстие 36. Радиальный зазор между крышкой 16 и корпусом 15 уплотнен-резиновым кольцом 37. В золотнике 25 вьтолнены пусковое окно 38 и дополнительное (продувочное) окно 39. Длина окна 38 и его угловое расположение устанавливаются игз условия обеспечения оптимальной подачи

пускового сжатого воздуха в цилиндры во время рабочих ходов поршней. Длина окна 39 и его угловое расположени устанавливаются из условия обеспечения оптимальной продувки цилиндров (при открытых впускных и выпускных органах ) и при необходимости последующего наддува в начале такта сжатия в цилиндрах до получения оптимальной величины наддува.

Золотник 25 дискового типа устанолен в полости, заключенной между крьппкой 16 и корпусом 15 ц, разделенной подпружиненной перегородкой 40, выполненной в виде цилиндрическо втулки с пружиной 41, на две полости: основную полость 42, связывающую пусковой канал 5 в крышке 16 с каналами 17-20 в корпусе 15 через пусковое окно 38, и дополнительную полост 43, связывающую дополнительный канал 10 в крышке 16 с каналами 21-24 в корпусе 15 через дополнительное окно, 39.. Радиальный зазор между перегородкой (втулкой) 40 и крышкой 16 уплотнен резиновым кольцом 44.

Б воздухораспределителе 2 выпол неНы также отверстия 45-48, предназначенные для дренажа избыточного даления из полостей 42 и 43 воздухораспределителя и подключенной к нему .ситемы в атмосферу.

На торцовой поверхности золотника 25, обращенной к корпусу 15 выполнена канавка 49, длина и угловое положение которой устанавливаются из условия обеспечения соединения полостей 42 и 43 воздухораспределителя и подключенной к нему системы с атмосферой после прекращения подачи продувочного воздуха в цилиндры до начала подачи пускового сжатого воздуха.

Крепление воздухораспределителя 2 к остову двигателя осуществляется через отверстия 30-53.

Отверстия 17 и 24, 18 и 21, 19 и 22, 20 и 23 попарно соединены между, собой радиальными сверлениями в корпусе 14, которые, в свою очередь, соединены со штуцерами 54-57 подали сжатого воздуха к пусковым клапанам цилиндров двигателя.

Двигатель работает следующим сШразом.

При пуске двигателя сжатого воздуха включают клапаны 3 и 7. Воздух от источника 1 сжатого воздуха через главньй пусковой клапан 3 и воздухораспределитель 2 поступает через

пусковой клапан в один из цилиндров, в котором поршень находится в пусковом положении. При расширении сжатого воздуха в цилиндре совершается рабочий ход поршня и происходит соответствующее снижение температуры воздуха. Затем расширившийся пусковой воздух частично вытесняется из цилиндра через выпускные органы. Ес0ли при открытых впускных и выпускных органах осуществить продувку цилиндра сжатым воздухом (из продувочного резервуара), имеющим высокую температуру (в зависимости от давления воздуха), то из цилиндра будет дополSнительно удален расширившийся и переохлажденный воздух, и поступивший в цилиндры через впускные органы в процессе наполнения воздушный заряд для совершения рабочего цикла при

0 смешении с продувочным сжатым воздухом получит некоторое повышение температуры, что приведет к повышению температуры конца сжатия и улучшения процесса самовоспламенения топлива

5 и запуска двигателя.

По мере раскрутки вала двигателя пусковым сжатым воздухом воздухораспределитль 2 подключает соответствующие цилиндры к источникам сжатого

0 пускового и продувочного воздуха, обеспечивая повьш1ение температуры воздушного заряда в цилиндрах перед тактом сжатия.

Редукторами 4 и 9 регулируются оп5тимальные давления пускового и продувочного воздуха. Резервуар 6 сжатого воздуха целесообразно выполнять заодно с источником 1 сжатого воздуха. В зависимости от условий пуска, в

0 частности, при низких температурах окружающей среды с целью повышения эффективности пуска, между резервуаром и воздухораспределителем может быть установлен подогреватель, на5пример, с использованием горячей жидкости из системы предпускового

прогрева двигателя. I

При пуске двигателя сжатый воздух

из пускового баллона 1 поступает в

0 пусковой канал 5 воздухораспределителя 2, а из него в основную полость 42. Одновременно сжатый воздух из дополнительного резервуара 8 и редуктора 9 поступает в дополнительный ка5нал 10 воздухораспределителя 2, а из него в дополнительную полость 43. Под воздействием давления пускового и продувочного сжатого воздуха 7 золотник 25 плотно прижимается прите тым пояском к корпусу 15, обеспечивая надежное у11лотне1ше между золотником 25 и корпусом 15. Пусковой воздух из основной полос ти 42 через пусковое окно 38 в золот нике 25, канал 17 корпуса 15 и штуцер 54 поступает в один из цилиндров в котором поршень находится в пусковом положении, осуществляя.рабочий. ход поршня. Продувочный воздух из дополнительно полости 43 через окно 38 в золотнике 25, через канал 21 в корпусе 15 и штуцер 55 поступае в цилиндр с открытыми продувочными и выпускными органами, осуществляя продувку цилиндра подогретым воздухо По мере раскрутки коленчатого вал двигателя пусковым воздухом золотник 25, вращаясь по часовой стрелке, подключает соответствующие цилиндры к источникам пускового и продувочного воздуха, при этом обеспечивается повышение температуры воздуха в цилиндрах перед тактом сжатия по сравнению с исходной. После пуска двигателя и отключения подачи пускового и продувочного сжатого воздуха избыточное Давление воздуха в полостях 42 и 43 стравли-вается через дренажные отверстия 45, 46, 47 и 48 в атмосферу, давление воздуха на золотник 25 прекращается и, следовательно, сила прижатия диска к корпусу ослабевает. При ра-/ боте двигателя золотник 25 контактирует с корпусом I5 только под воздействием усилия, развиваемого пружиной 41, величина которой устанавливается из условия достаточного под жатия при минимальных износах диска и корпуса, . Если двигатель имеет кроме воздуш ного запуска еще и стартерный, предлагаемое устройство может быть использовано для облегчения стартерног запуска. При стартерном запуске к воздухораспределителю подводят только проду вочный воздух (включают только клапан 7). По мере раскрутки коленчатого вала двигателя стартером золотник 25 поочередно подключает подогретый про дувочный воздух к цилиндрам, осущест ляя продувку цилиндров перед тактом сжатия. Использование предлагаемого спосо ба и устройства в системе воздушного запуска двигателя ьпучреннего сгорания должно повысить эффективность запуска за счет повышения температуры воздуха в цилиндрах в начале и соответственно в конце хода сжатия. Кроме того, этот способ позволяет осуществить удаление из цилиндров продуктов сгорания, облегчить пуск двигателя как сжатым воздухом, так и от стартера, а также произвести предпусковую продувку отдельных цили1Щров с открытыми продувочными и выпускными органами. Формула изобретения . 1,Способ запуска двигателя внутреннего сгорания, преимущественно двухтактного, путем подачи в цилиндры через пусковые клапаны сжатого пускового воздуха, расширения его в цилиндрах с соответствующим снижением температуры, частичного вытеснения расширившегося пускового воздуха из цилиндров через выпускные органы, и наполнения цилиндров через впускные органы воздушным зарядом для- совершения рабочего цикла, отличающий с я тем, что, с целью повышения эффективности запуска путем повышения температуры воздушного заряда, расширившийся пусковой воздух дополнительно вытесняют из цилиндров при помощи продувки их сжатым воздухом при открытых впускных и выпускных органах, 2,Способ поп,1,отличающ и и с я тем, что перед подачей на продувку сжатый воздух предварительно подогревают, 3,Устройство для запуска двигателя внутреннего сгорания, содержащее воздухораспределитель, подключенный к источнику сжатого воздуха и снабженный крышкой с пусковым и дополнительным каналами подвода сжатого воздуха, корпусом с каналами его отвода в цилиндры двигателя и золотником дискового типа, который подключен к валу двигателя, снабжен.пусковым и дополнительным окнами, периодически сообщающимися с каналами в корпусе, установлен в полости, заключенной между крышкой и корпусом и разделенной подпружиненной перегородкой на основную полость, связывающую пусковой канал в крьш1ке с каналами в корпусе через пусковое окно, и дополнительную полость, связывающую дополнительный канал в крышке с каналами в корпусе через дополнительное окно, ОТ.5ИЧ ающееся тем, что оно снабжено дополнительным резервуаром сжатого воздуха, к которому подключен дополнительный канал подвода сжатого воздуха, корпус вьшолнен с продувочными каналами, через которые дополнительное окно золотника подсоединено к каналам отвода сжатого воздуха в цилиндры двигателя. 4, Устройство по п.3, отличающее с я тем, что резервуар сжато8710 го- воздуха выполнен заодно с источником сжатого воздуха. 5. Устройство попп. Зи4, отличающееся тем-, что между резервуаром и воздухораспределителем установлен подогреватель. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Выложенная заявка Франции №2083738, кл. F 02 N 9/00, опублик. 1970. 2.Патент Франции 2200901, кл. F 02 N 9/00, опублик. 1974 (прототип) .