Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания стартерным механизмом и системой пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора

Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания стартерным механизмом и системой пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший прототип заявленного изобретения - заявка на выдачу патента 2013155775, в отношении которой принято решение о выдаче патента на изобретение «Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания нереверсивным стартером и гидравлическим механизмом привода газораспределительного клапана и топливной форсунки с зарядкой его гидроаккумулятора рабочей жидкостью».

Реферат: «Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к способам реверсирования валов двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности управления двигателем. Сущность изобретения заключается в том, что система управления соединяет вал нереверсивного стартерного механизма с коленвалом ДВС и вращает его. Если направление вращения вала стартерного механизма не совпадает с задаваемым направлением вращения коленвала, система управления при положении поршня в окрестностях верхней мертвой точки в момент времени, когда над поршнем давление газов увеличится до величины, обеспечивающей условия сгорания топлива, разъединяет валы и устанавливает золотник управления потоком жидкости поршня привода форсунки в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора поступает в верхнюю полость поршня привода плунжера форсунки, и форсунка впрыскивает топливо в камеру сгорания. Топливо сгорает, и продукты сгорания меняют направление движения поршня и вращение коленвала на противоположное. При положении поршня в окрестностях нижней мертвой точки система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости в положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора поступает в верхнюю полость поршня привода газораспределительного клапана. Соединенный с ним выпускной газораспределительный клапан открывается. После выброса газов в атмосферу, кинетическая энергия маховика и коленвала вращает его, и система управления обеспечивает работу газораспределительных клапанов и топливной форсунки в соответствии с задаваемым направлением вращения коленвала ДВС».

ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель заявленного изобретения - обеспечить управление рециркуляцией выхлопных газов на всех режимах работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) системой пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора.

В соответствии с пунктом 2 статьи 1350 Кодекса и п. 24.5.3.(4) Регламента, цитата: «Условию изобретательского уровня соответствуют, в частности: изобретения, основанные на дополнении известного средства какой-либо известной частью, при достижении неожиданного для такого дополнения технического результата, обусловленного взаимосвязью дополняемой части и известного средства».

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность заявленного изобретения поясняется описанием принципа действия привода двухклапанного газораспределителя ДВС пневматической системой привода с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора.

Зарядка пневмоаккумулятора системы газом осуществляется следующим образом (см. чертеж). При пуске ДВС поршень ДВС 1 на такте сжатия сжимает воздух или топливную смесь в камере сгорания ДВС 2, которая давит на левую торцевую поверхность поршня привода компрессора 3, в результате чего он движется вправо (по чертежу). Находящееся в правой полости поршня компрессора 4 рабочий газ (далее - газ) через обратный клапан 5 поступает в пневмоаккумулятор системы привода 6 (далее - пневмоаккумулятор 6) и заряжает его. Зарядка пневмоаккумулятора 6 происходит при первом пуске ДВС, а дальнейшая подзарядка на рабочих тактах. После того как давление газа в пневмоаккумуляторе 6 достигнет значения, обеспечивающее оптимальное функционирование двухклапанного газораспределителя в составе клапана впуска воздуха или топливной смеси 7 (далее - клапан 7) и клапана выпуска отработавших продуктов сгорания 8 (далее - клапан 8), а также газораспределительного клапана 9 (далее - газораспределительный клапан 9), газ из пневмоаккумулятора 6 по каналу 10 поступает в нижнюю полость поршня стопора 11. В результате поршень стопора 11 перемещается в верхнее положение, и соединенный с ним стопор 12 входит в выточку поршня компрессора 4, блокирует его движение, и поступление газа в пневмоаккумулятор 6 прекращается.

В исходном положении впускной клапан 7 открыт, а выпускной клапан 8 и газораспределительный клапан 9 закрыт. Газообмен в ДВС осуществляется следующим образом. Для обеспечения такта всасывания система управления устанавливает газораспределительный клапан 9 в открытое положение. Для этого система управления устанавливает золотник 13 в положение, как показано на чертеже. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 14, 15 поступает в верхнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, соединенного штоком 17 с газораспределительным клапаном 9, в результате чего он занимает нижнее положение - открывается. Воздух или топливная смесь через канал впуска воздуха 18 и открытый газораспределительный клапан 9 поступает в камеру сгорания ДВС 2. Из нижней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 отработавший газ по каналам 19, 20, 21 и обратный клапан 22 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 23. При понижении давления газа в пневмоаккумуляторе 6 ниже величины, обеспечивающее оптимальное функционирование клапанов двухклапанного газораспределителя, пружина стопора 24 переводит поршень стопора 11 и стопор 12 в нижнее положение. На одном из последующих тактов всасывания воздуха или топливной смеси в камеру сгорания ДВС 2 пружина поршня компрессора 25 переводит поршень привода компрессора 3 и поршень компрессора 4 в исходное, левое, для подзарядки пневмоаккумулятора 6 положение. Газ из компенсационного пневмоаккумулятора 23 через обратный клапан 26 подается в правую полость поршня компрессора 4. Компрессор готов к очередному циклу подзарядки пневмоаккумулятора 6. По прибытию поршня ДВС 1 в нижнюю мертвую точку система управления переводит золотник 13 в правое положение. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 14, 19 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, и газораспределительный клапан 9 закрывается. Отработавший газ из верхней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 по каналам 15, 27, 21 и обратный клапан 22 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 23. Начинается такт сжатия, а затем такт расширения продуктов сгорания. Для обеспечения такта выпуска отработавших продуктов сгорания система управления переводит впускной клапан 7 и выпускной клапан 8 в правое положение, для чего устанавливает золотник 28 в левое положение. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 29, 30 поступает в левую полость поршня привода впускного клапана и выпускного клапана 31 и перемещает соединенный штоком 32 впускной клапан 7 и соединенный штоком 33 выпускной клапан 9 вправо. Впускной клапан 7 закрывается, а выпускной клапан 8 открывается. Газ из правой полости поршня привода впускного клапана и выпускного клапана 31 по каналам 34, 35 и через обратный клапан 22 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 23. Открытие газораспределительного клапана 9 показано выше. В результате отработавшие продукты сгорания из камеры сгорания ДВС 2 через канал выпуска отработавших продуктов сгорания 36 выбрасываются в выхлопной коллектор. Проблемы предотвращения утечки газа через зазоры по образующим поверхностей штоков 17, 32, 33 решаются сильфонами 37, 38, 39.

Для реверсирования ДВС в задаваемом направлении вращения коленвала система управления при закрытом газораспределительном клапане 9 и положении поршня ДВС 1 в окрестностях верхней мертвой точки подает топливо в камеру сгорания ДВС 2, и при необходимости, воспламеняет его свечой зажигания. Для подачи топлива применяется независимая от механической связи с коленвалом ДВС система подачи топлива в камеру сгорания ДВС 2, например пневматическая, гидравлическая, пьезоэлектрическая и т.д. После остановки и изменения направления движения поршня ДВС 2 на противоположное в результате действия продуктов сгорания, и после завершения расширения продуктов сгорания система пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы 6 газом из компенсационного пневмоаккумулятора 23 газораспределительным клапаном 9 и соединенными штоком 33 впускным 7 и выпускным 8 клапанами обеспечивает газообмен в двигателе внутреннего сгорания при заданном направлении вращения коленвала.

РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания стартерным механизмом и системой пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора, включающей систему управления, двухклапанный газораспределитель в составе газораспределительного клапана и соединенных штоком впускного и выпускного клапанов, стартерный механизм, независимую от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания систему подачи топлива и свечу зажигания, отличающийся тем, что система управления соединяет вал стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания и вращает его коленвал, и если направление вращения вала стартерного механизма не совпадает с задаваемым направлением вращения коленвала двигателя внутреннего сгорания, система управления на такте сжатия при закрытом газораспределительном клапане и положении поршня двигателя внутреннего сгорания в окрестностях верхней мертвой точки не зависимой от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания системой подачи топлива подает топливо в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, при необходимости воспламеняет топливо свечой зажигания, разъединяет вал стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, после остановки и изменения направления движения поршня двигателя внутреннего сгорания на противоположное в результате действия продуктов сгорания и после завершения расширения продуктов сгорания система пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора газораспределительным клапаном и соединенными штоком впускным и выпускным клапанами обеспечивает газообмен в двигателе внутреннего сгорания при заданном направлении вращения коленвала.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Материалы и технология для реализации заявленного изобретения не выходят за рамки современных возможностей. При современном уровне развития систем автоматического управления создание системы управления для заявленного изобретения является вполне ординарной задачей.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Чертеж. Принципиальная схема системы управления рециркуляцией выхлопных газов в двигателе внутреннего сгорания системой гидравлического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора.

1 - поршень ДВС 1; 2 - камера сгорания ДВС 2; 3 - поршень привода компрессора; 4 - поршень компрессора; 5, 22, 26 - обратный клапан; 6 - пневмоаккумулятор; 7, 8 - клапан; 9 - газораспределительный клапана; 10, 14, 15; 19, 20, 21, 27, 29, 30 34, 35 - канал; 11 - поршень стопора; 12 - стопор; 13, 28, - золотник управления потоком жидкости; 16 - поршень привода газораспределительного клапана; 17, 32, 33 - шток; 18 - канал впуска воздуха; 23 - компенсационный пневмоаккумулятор; 24 - пружина стопора; 25 - пружина поршня насоса; 31 - поршень привода впускного клапана и выпускного клапана; 36 - канал выпуска отработавших продуктов сгорания; 37, 38, 39 - сильфон.

Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания стартерным механизмом и системой пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора, включающей систему управления, двухклапанный газораспределитель в составе газораспределительного клапана и соединенных штоком впускного и выпускного клапанов, стартерный механизм, независимую от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания систему подачи топлива, свечу зажигания и компенсационный пневмоаккумулятор, отличающийся тем, что система управления соединяет вал стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, вращает его коленвал, и если направление вращения вала стартерного механизма не совпадает с задаваемым направлением вращения коленвала двигателя внутреннего сгорания, на такте сжатия при закрытом газораспределительном клапане и положении поршня двигателя внутреннего сгорания вблизи верхней мертвой точки системой подачи топлива, не зависимой от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, подает топливо в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, при необходимости воспламеняет топливо свечой зажигания, разъединяет вал стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, после остановки и изменения направления движения поршня двигателя внутреннего сгорания на противоположное в результате действия продуктов сгорания и после завершения расширения продуктов сгорания система пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора газораспределительным клапаном и соединенными штоком впускным и выпускным клапанами обеспечивает газообмен в двигателе внутреннего сгорания при заданном направлении вращения коленвала.