Способ управления рециркуляцией выхлопных газов в двигателе внутреннего сгорания системой пневматического привода трёхклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы

Способ управления рециркуляцией выхлопных газов в двигателе внутреннего сгорания системой пневматического привода трёхклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший прототип заявленного изобретения - патент РФ 2537323 «Способ управления рециркуляцией выхлопных газов в двигателе внутреннего сгорания системой гидравлического привода газораспределительного клапана».

Реферат: «Изобретение относится к области двигателестроения. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что включает систему управления гидравлического привода газораспределительного клапана, золотник управления потоком жидкости, гидроаккумулятор, поршень привода газораспределительного клапана и газораспределительный клапан. Система управления гидравлического привода газораспределительного клапана определяет массу топлива, массу выхлопных газов и момент времени закрытия газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания в соответствии с задаваемой текущей мощностью двигателя внутреннего сгорания. На такте выпуска отработавших продуктов сгорания из цилиндра двигателя внутреннего сгорания в определенный системой управления гидравлического привода газораспределительного клапана момент времени золотником управления потоком жидкости подается из гидроаккумулятора рабочая жидкость в объем под поршнем привода газораспределительного клапана. Поэтому давление рабочей жидкости поршнем привода газораспределительного клапана переводит соединенный с ним газораспределительный клапан в закрытое положение. В результате часть выхлопных газов остается в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, и на последующем цикле всасывания воздуха или топливной смеси в цилиндр двигателя внутреннего сгорания выхлопные газы смешиваются там с всасываемым воздухом или топливной смесью».

ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

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

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 трехклапанного газораспределителя ДВС пневматической системой привода с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы.

Зарядка пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы (далее - воздух) 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). Находящийся в правой полости поршня компрессора 4 воздух 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 воздуха в пневмоаккумуляторе 6 достигнет значения, обеспечивающего оптимальное функционирование трехклапанного газораспределителя в составе клапана впуска воздуха или топливной смеси 7 (далее - впускной клапан 7), газораспределительного клапана ДВС 8 (далее - газораспределительный клапан 8) и клапана выпуска отработавших продуктов сгорания 9 (далее - выпускной клапан 9), воздух 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 воздуха в пневмоаккумулятор 6 прекращается.

В исходном положении впускной клапан 7 открыт, а газораспределительный клапан 8 и выпускной клапан 9 закрыт. Газообмен в ДВС осуществляется следующим образом. Для обеспечения такта всасывания система управления устанавливает газораспределительный клапан 8 в открытое положение. Для этого система управления устанавливает золотник 13 в положение, как показано на чертеже. Воздух из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 14, 15 поступает в верхнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, соединенного штоком 17 с газораспределительным клапаном 8, в результате чего он занимает нижнее положение - открывается. Воздух или топливная смесь через канал впуска воздуха 18 и открытый газораспределительный клапан 8 поступает в камеру сгорания ДВС 2. Из нижней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 отработавший воздух по каналам 19, 20 выбрасывается в атмосферу. При понижении давления воздуха в пневмоаккумуляторе 6 ниже величины, обеспечивающей оптимальное функционирование клапанов трехклапанного газораспределителя, пружина стопора 21 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 22 переводит поршень привода компрессора 3 и поршень компрессора 4 в исходное, левое, для подзарядки пневмоаккумулятора 6, положение. Воздух из атмосферы через обратный клапан 23 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. Воздух из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 14, 19 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, и газораспределительный клапан 8 закрывается. Отработавший воздух из верхней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 по каналам 15, 24 выбрасывается в атмосферу. Начинается такт сжатия, а затем такт расширения продуктов сгорания. Для обеспечения такта выпуска отработавших продуктов сгорания система управления закрывает впускной клапан 7, открывает газораспределительный клапан 8 и выпускной клапан 9. Для закрытия впускного клапана 7 система управления переводит золотник 25 в левое положение. Воздух из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 26, 27 поступает в левую полость поршня привода впускного клапана 28 и перемещает соединенный с ним штоком 29 впускной клапан 7 вправо, и он закрывается. Воздух из правой полости поршня привода впускного клапана 28 по каналам 30, 31 выбрасывается в атмосферу. Для открытия выпускного клапана 9 система управления переводит золотник 32 в правое положение. Воздух из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 33, 34 поступает в правую полость поршня привода выпускного клапана 35 и перемещает соединенный с ним штоком 36 выпускной клапан 9 влево, и он открывается. Отработавший воздух из левой полости поршня привода выпускного клапана 35 по каналам 37, 38 выбрасывается в атмосферу. Открытие газораспределительного клапана 8 показано выше. В результате отработавшие продукты сгорания из камеры сгорания ДВС 2 через канал выпуска отработавших продуктов сгорания 39 выбрасываются в выхлопной коллектор.

Управление рециркуляцией выхлопных газов на всех режимах работы ДВС системой пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы осуществляется следующим образом. Система управления определяет соответствующую задаваемой текущей мощности двигателя массу топлива и массу выхлопных газов для обеспечения сгорания топлива. На такте выброса из цилиндра ДВС 2 отработавших продуктов сгорания при движении поршня ДВС 1 из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку в окрестностях верхней мертвой точки система управления закрывает выпускной клапан 9. Часть выхлопных газов остается в цилиндре. Поршень ДВС достигает верхней мертвой точки, и система управления открывает впускной клапан 7. На последующем такте всасывания оставшиеся в цилиндре выхлопные газы смешиваются с поступающим туда через газораспределительный клапан 8 воздухом или топливной смесью.

РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ управления рециркуляцией выхлопных газов в двигателе внутреннего сгорания системой пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы, включающей систему управления и трехклапанный газораспределитель в составе выпускного клапана, газораспределительного клапана и впускного клапана, отличающийся тем, что система управления пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы в соответствии с задаваемой текущей мощностью двигателя внутреннего сгорания определяет массу выхлопных газов для обеспечения сгорания топлива и при движении поршня двигателя внутреннего сгорания из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку на такте выпуска отработавших продуктов сгорания из цилиндра двигателя внутреннего сгорания в окрестностях верхней мертвой точки в момент времени, когда в цилиндре двигателя внутреннего сгорания окажется определенная системой управления масса выхлопных газов для обеспечения сгорания топлива, закрывает выпускной клапан, часть выхлопных газов остается в цилиндре и на последующем такте всасывания воздуха или топливной смеси оставшиеся в цилиндре двигателя внутреннего сгорания выхлопные газы смешиваются с поступающим в цилиндр двигателя внутреннего сгорания через открытые впускной клапан и газораспределительный клапан воздухом или топливной смесью.

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 трехклапанного газораспределителя ДВС пневматической системой привода с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы.

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

Способ управления рециркуляцией выхлопных газов в двигателе внутреннего сгорания системой пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы, включающей систему управления и трехклапанный газораспределитель в составе выпускного клапана, газораспределительного клапана и впускного клапана, отличающийся тем, что система управления пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы в соответствии с задаваемой текущей мощностью двигателя внутреннего сгорания определяет массу выхлопных газов для обеспечения сгорания топлива и при движении поршня двигателя внутреннего сгорания из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку на такте выпуска отработавших продуктов сгорания из цилиндра двигателя внутреннего сгорания в окрестностях верхней мертвой точки в момент времени, когда в цилиндре двигателя внутреннего сгорания окажется определенная системой управления масса выхлопных газов для обеспечения сгорания топлива, закрывает выпускной клапан, часть выхлопных газов остается в цилиндре и на последующем такте всасывания воздуха или топливной смеси оставшиеся в цилиндре двигателя внутреннего сгорания выхлопные газы смешиваются с поступающим в цилиндр двигателя внутреннего сгорания через открытые впускной клапан и газораспределительный клапан воздухом или топливной смесью.