Устройство для регулирования двухтактного двигателя внутреннего сгорания на холостом ходу и малых нагрузках Советский патент 1983 года по МПК F02D17/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВУХТАКТНОГО

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ НА ХОЛОСТОМ ХОДУ И МАЛЫХ НАГРУЗКАХ

1

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к устройствам для регулирования двухтактных двигателей внутреннего сгорания.

Известны устройства для регулирования 5 двухтактного двигателя внутреннего сгорания на холостом ходу и малых нагрузках путем перекрытия впускных окон гильз цилиндров, содержащие установленную на гильзе цилиндра ширму, состоящую из двух ,о полуширм, связанных с исполнительным органом. Исполнительный орган состоит из пневмоцилиндров с подпружиненными плунжерами, перемещаемыми под действием сжатого воздуха.

В каждое из указанных устройств входит 5 четыре пневмоцилиндра, равномерно расположенных по окружности в отверстиях фланца гильзы, причем количество их соответствует количеству отключаемых на дизеле цилиндров на режимах холостого хода jo и малых нагрузок.

При отключении подачи воздуха в неработающие цилиндры путем перекрытия проходного сечения впускных окон резко повышаетсягидравлическое сопротивление двигателя, что вызывает падение общего расхода воздуха через двигатель и резкое уменьщение давления газов в выпускном коллекторе Rf при незначительном изменении давления наддува 1 . Увеличение перепада Р - Pf вызывает повыщение количества продувочного воздуха и скорости воздушного вихря в работающих цилиндрах 1.

Однако приведенное устройство для регулирования двигателя путем перекрытия подачи воздуха в неработающие цилиндры характеризуется сложностью, низкой ремонтопригодностью и, как показали эксплуатационные испытания, ненадежностью его конструкции.

Устройство состоит из относительно большого количества элементов, отказ одного из которых (например, одного из четырех пневмоциЛиндроБ исполнительного органа) приводит зачастую к отказу всего устройства. Так как ширма устройства должна плотно закрывать впускные окна, то зазор между ней и гильзой должен быть минимальным, что при незначительном перекосе ширмы либо отложении нагара и загрязнений на наружной поверхности гильзы в районе впускных окон приводит к заклиниванию ширмы и отказу устройства. Если отказ устройства, открывающего впускные окна, произойдет при набросе нагрузки, то двигатель окажется в аварийной ситуации. Компоновка устройства не позволяет производить ремонт или замену вышедших из строя пневмоцилиндров без выемки соответствующих гильз цилиндров, что связано с большим объемом демонтажных и монтажных работ на двигателе и, следовательно, со значительными затратами времени и средств. Из-за сложности и низкой эксплуатационной надежности конструкции устройства его внедрение оказалось невозможным. Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности. Указанная цель достигается тем, что полуширмы установлены на гильзе на осях и кинематически связаны между собой при помощи зубчатой передачи, а связь полуширм с исполнительным органом выполнена в виде шарнирной тяги. При частичном перекрытии по высоте впускных окон гильз цилиндров для улучшения аэродинамики воздушного потока в окнах кромки полуширм, перекрываюшие проходное сечение впускных окон, выполнены в виде козырьков с аэродинамическим профилем. На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для регулирования двухтактного двигателя внутреннего егорання путем полного перекрытия впускных окоп гильз цилиндров с отключенной подачей топлива на режимах холостого хода и малых нагрузок применительно к двигателю со встречно движущимися поршнями, например, 1 О ); на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - принципиальная схема исполнения этого устройства для осуществления способа регулирования двухтактного двигателя внутреннего сгорания путем частичного перекрытия впускных окон по высоте на режимах холостого хода и малых нагрузок; на фиг. 4 - то же, вид сверху (пунктирной липией на фиг. 1 и 3 показано устройство в нерабочем положении-); на фиг. 5 - элемент конструкции полуширмы для частичного перекрытия впускных окон по высоте в виде козырька с аэродинамическим профилем. Устройство состоит из выполненных в виде полуколец полуширм 1 и 2, шарнирно установленных на осях 3 кронштейнов 4, закрепленных над впускными окнами 5 на диаметрально противоположных сторонах гильзы цилиндра 6. Полуширмы 1 и 2 сопряжены между собой при помощи зубчатой передачи 7, жестко закрепленной на полуширмах I и 2. Поворот полуширм осуществляется исполнительным органом - пневмоцилиндром 8 (включающим корпус 9, поршень 10, шток 11 и возвратную пружину 12) посредством тяги 13, шарнирно соединенной со штоком 11 и полуширмой 2. Пневмоцилиндр 8 соединен воздухопроводом 14 с посторонним источником сжатого воздуха (например, с воздушной магистралью тепловоза). На воздухопроводе 14 установлен электропневматический вентиль 15, управляемый контактором 16. При использовании устройства для осуществления регулирования двигателя путем частичного перекрытия впускных окон по высоте (фиг. 3-5) кромки полуширм I и 2, ограничивающие проходное сечение окон 5, выполнены в виде козырьков 17 с аэродинамическим профилем (например, по лемнискате, каплеобразным и т. д.). Количество указанных устройств в зависимости от принятого способа регулирования двигателя на холостом ходу и малых нагрузках должно соответствовать либо количеству отключаемых цилиндров, либо, при частичном перекрытии окон, числу всех цилиндров двигателя. Устройство работает следующим образом. При заданных положениях контроллера тепловоза на холостом ходу и малых нагрузках включается контактор 16, замыкая цепь питания электропневматического вентиля 15, который при этом открывает доступ воздуха по воздухопроводу 14 в пневмоцилиндр 8. Под действием сжатого воздуха поршень 10 сжимая возвратную пружину 12, перемещается в корпусе 9, воздействуя через щток 1I и тягу 13 На полуширму 2 и сопряженную с ней при помощи зубчатой передачи 7 полуширму 1. При этом полуширмы 1 и 2, синхронно поворачиваясь на осях 3, движутся навстречу друг другу до упора в гильзу 6 и перекрывают продувочные окна 5. При переходе двигателя на другие режимы контактор 16 отключается, размыкая цепь питания электропневматического вентиля 15, который при этом закрывает доступ воздуха по воздухопроводу 14 в пневмоцилиндр 8. При этом участок воздухопровода 14, соединяющий пневмоцилиндр 8 с электропневматическим вентилем 15, сообщается последним с атмосферой, в результате чего давление в пневмоцилиндре 8 падает и под действием возвратной пружины 12 полуширмы 1 и 2, синхронно поворачиваясь, расходятся и возвращаются в исходное положение, полностью открывая впускные окна 5 цилиндра 6. Такое исполнение устройства значительно повышает его эксплуатационную надежность по следующим причинам. В процессе перекрытия и открытия впускных окон гильзы цилиндра поворотом полуширм, последние соответственно приближаются и удаляются по отношению к наружной поверхности гильзы в районе впускных окон, а не движутся параллельно ей с минимальным зазором, как это имеет место

в прототипе. Поэтому влияние на работоспособность предлагаемого устройства незначительных перекосов полуширм, отложений нагара и загрязнений в районе впускных окон сводится к минимуму.

Конструкция устройства отличается простотой и существенно меньшим количеством составляюш.их ее элементов по сравнению с прототипом (например, один пневмоцилиндр вместо четырех), что несомненно повышает его надежность.

Компоновка устройства позволяет расположить исполнительный орган, например пневмоцилиндр, снаружи двигателя либо в другом доступном для осмотра и ремонта месте, что значительно повышает его ремонтопригодность по сравнению с прототипом, где для доступа к пневмоцилиндрам необходимо демонтировать гильзу цилиндра.

Использование устройства позволяет повысить экономичность двухтактного двигателя внутреннего сгорания на режимах холостого хода и малых нагрузок и, следовательно, значительно снизить эксплуатационные расходы.

Например, для 1000 тепловозов 2ТЭ10В, где установлены двигатели ЮДН X X (10Д100), исходя из полученной при испытаниях экономии топлива 1,8 кг/ч на один двигатель при работе на холостом ходу с отключенной подачей топлива и воздуха в 5 цилиндров, годовой экономический эффект ориентировочно составляет 1000000 руб.

Устройство может быть использовано для регулирования двухтактных ДВС.

Формула изобретения

1.Устройство для регулирования двухтактного двигателя внутреннего сгорания на холостом ходу и малых нагрузках путем перекрытия впускных окон гильз цилиндров, содержащее установленную на гильзе цилиндра ширму, состоящую из двух полуширм, связанных с исполнительным органом, отличающееся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, полуширмы установлены на гильзе на осях и кинематически связаны между собой при помоши зубчатой передачи, а связь полуширм с исполнительным органом выполнена в виде шарнирной тяги.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кромки полущирм, перекрывающие проходное сечение впускных окон, выполнены в виде козырьков с аэродинамическим профилем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 231977, кл. F 02 D 17/02, 1968.

Ш7/1//1Ж

Ч

Фг/г,

/

f5

г-dD

/2

r

Tl

/

77

Фиг. 2 / / 9/

ff

0i/.J nn nil II II I I II II / / rff Фиг.