Двигатель внутреннего сгорания с устройством против гидравлических ударов
Владельцы патента RU 2397341:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") (RU)
Изобретение относится к машиностроению, в частности к авиационному двигателестроению. Двигатель внутреннего сгорания с устройством против гидравлических ударов включает впускной и выпускной клапаны, механизм, обеспечивающий периодическое открытие и закрытие указанных клапанов, и дренажный коллектор (19). Впускной (14) и выпускной клапаны служат для открытия и закрытия впускного и выпускного каналов. Впускной (14) и выпускной клапаны сообщаются с камерой сгорания и механизмом открытия и закрытия клапанов. Дренажный коллектор (19) присоединен к резьбовым штуцерам (18) труб впуска (17) нижних цилиндров. Устройство против гидравлических ударов состоит из поршня (4), штока (3), возвратной пружины (5), уплотнительных колец (6, 7) и манжеты (8). Устройство против гидравлических ударов связано через штуцер (10) с воздушной системой самолета и со штоком клапана впуска (10) и/или клапана выпуска. Связь с воздушной системой самолета осуществляется через штуцер (10). Связь со штоком клапана впуска (10) и/или клапана выпуска осуществляется через ролик коромысла (11). Устройство против гидравлических ударов может быть расположено в крышках клапанных коробок (2) нижних цилиндров. Устройство против гидравлических ударов включают после остановки двигателя и выключают перед запуском. Технический результат заключается в повышении надежности работы двигателя путем полного исключения гидравлического удара. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к авиационному двигателестроению.
При эксплуатации авиационных поршневых двигателей, в том числе звездообразных, приходится сталкиваться с выходом их из строя из-за гидравлических ударов в нижних цилиндрах, которые происходят большей частью при запуске после стоянки. При остановке двигателя масло, которое при работе двигателя разогрелось, имеет пониженную вязкость, стекает по стенкам цилиндров и внутренних частей двигателя и попадает в нижние цилиндры и через зазоры поршневых колец перетекает в камеру сгорания и создает тем самым условия для гидравлического удара при запуске двигателя. Гидравлический удар также происходит от стекания бензина и конденсата в камеру сгорания из труб впуска через открытые впускные клапаны. Как правило двигатель, испытавший гидравлический удар, подлежит списанию. При сильном гидравлическом ударе сначала происходит поломка шатунов и затем поломка других деталей двигателя от воздействия частей поломанных шатунов. Для полного устранения гидравлического удара необходимо удалять накопившееся масло, бензин и конденсат из камеры сгорания, в частности, это можно сделать через открытые впускные или выпускные клапаны.
Известно декомпрессионное устройство, в котором открывается выпускной клапан при воздействии кулачком на его шток или на коромысло. Для открытия клапана необходимо повернуть ось кулачка на определенный угол. Декомпрессионное устройство предназначено для облегчения запуска двигателя путем принудительного открытия клапанов выпуска в процессе запуска по достижении пусковых оборотов двигателя. (US 4340017, 20.07.1982).
Недостатком устройства является невозможность его использования для предотвращения гидроудара путем слива масла и конденсата перед запуском двигателя.
Наиболее близким аналогом является дренажное устройство против возникновения гидравлического удара в авиационных поршневых звездообразных двигателях, включающее дренажный коллектор, присоединенный к резьбовым штуцерам труб впуска нижних цилиндров, который заканчивается сливным краном («Двигатель АИ-14ВФ», Техническое описание, М.Э.Эльберт, В.К.Денисов и др. М.: Машиностроение, 1964, с.22).
Недостатком этой конструкции дренажного устройства является то, что оно полностью не устраняет возникновение гидравлических ударов, так как если клапаны впуска будут закрыты, то слив масла, бензина и конденсата в дренажный коллектор невозможен.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы двигателя путем полного исключения гидравлического удара.
Технический результат достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания содержит устройство, состоящее из поршня со штоком, возвратной пружины, уплотнительных колец и манжеты, с одной стороны связано через штуцер с воздушной системой самолета, а с другой стороны - со штоком клапана впуска и/или клапана выпуска через ролик коромысла. Устройство располагают в крышках клапанных коробок нижних цилиндров клапанов впуска и/или выпуска. Устройство против гидравлических ударов включают после остановки двигателя, а выключают перед запуском.
Преимуществами данного устройства против гидравлических ударов является то, что устройство располагают в крышках клапанных коробок, которые легко снимаются для регулирования зазора между роликом коромысла и штоком клапана, что не нарушает уже отрегулированного зазора. Слив масла и конденсата из камеры сгорания нижних цилиндров в звездообразных двигателях осуществляют через клапаны впуска и выпуска в зависимости от расположения указанных клапанов, а именно через клапаны впуска, если они расположены ниже по уровню, чем клапаны выпуска, через клапаны выпуска, если они расположены ниже по уровню, чем клапаны впуска. А в рядных двигателях с нижним расположением цилиндров - через клапаны впуска или выпуска.
На фиг.1 изображен общий вид устройства против гидравлических ударов, на фиг.2 - пневматическая схема (положение автоматического включения устройства), на фиг.3 - пневматическая схема (положение выключения устройства).
Двигатель внутреннего сгорания с устройством против гидравлических ударов, далее по тексту просто устройство, расположено в одной из крышек клапанной коробки 2 нижних цилиндров 1 и состоит из штока 3, поршня 4, возвратной пружины 5, уплотнительных колец 6 и 7, манжеты 8 и крышки 9, гайки 16 крепления штока 3 к поршню 4.
Устройство работает следующим образом.
При остановке двигателя воздух под давлением из воздушной системы самолета поступает в штуцер 10 крышки 9, поршень 4 со штоком под действием давления воздуха перемещается и надавливает на ролик коромысла 11 и, преодолевая силу возвратной пружины 5 и двух клапанных пружин 12 и 13, открывает клапан 14. Масло, находящееся в камере сгорания 15, стекает через открытый клапан 14 в выпускной коллектор (не показан), если устройство расположено в крышке выпускного клапана, или в трубу впуска 17, если устройство расположено в крышке впускного клапана. В трубах впуска 17 к резьбовым штуцерам 18 присоединен дренажный коллектор 19, который заканчивается клапаном слива 20. Клапан слива 20 включается вместе с включением устройства. Для вытекания масла и конденсата из камеры сгорания 15 открывают клапан 14 на величину не менее 1 мм. При прекращении подачи воздуха, под действием возвратной пружины 5 и двух клапанных пружин 12 и 13, поршень 4 возвращается в исходное положение и клапан слива 20 закрывается.
Для автоматического включения устройства (фиг.2) клапан включения 21 установлен на секторе 22 управления двигателем. При перемещении ручки управления двигателем (РУД) 23 на упор «Останов» 24, происходит включение клапана 21 нажатием РУД 23 на шток 25 этого клапана и воздух под давлением из воздушной системы самолета поступает в устройства, расположенные в клапанных коробках 2 нижних цилиндров 1 и открывается путь масла и конденсата на слив.
При запуске двигателя РУД 23 переводится на упор 26 «Малый газ» (фиг.3), при этом происходит выключение клапана 21 и воздух из устройств в клапанных коробках 2 нижних цилиндров 1 выходит в атмосферу через клапан 21 и клапаны впуска и/или выпуска под действием клапанных пружин 12 и 13 садятся на седла, двигатель готов к работе.
1. Двигатель внутреннего сгорания с устройством против гидравлических ударов, включающий впускной и выпускной клапаны, служащие для открытия и закрытия впускного и выпускного каналов, сообщающихся с камерой сгорания и механизмом, обеспечивающим периодическое открытие и закрытие указанных клапанов в процессе работы двигателя, дренажный коллектор, присоединенный к резьбовым штуцерам труб впуска нижних цилиндров, отличающийся тем, что двигатель внутреннего сгорания содержит устройство, состоящее из поршня со штоком, возвратной пружины, уплотнительных колец и манжеты, с одной стороны связанное через штуцер с воздушной системой самолета, а с другой стороны - со штоком клапана впуска и/или клапана выпуска через ролик коромысла.
2. Двигатель внутреннего сгорания с устройством против гидравлических ударов по п.1, отличающийся тем, что устройство расположено в крышках клапанных коробок нижних цилиндров клапанов впуска и/или выпуска.
3. Двигатель внутреннего сгорания с устройством против гидравлических ударов по п.1, отличающийся тем, что устройство против гидравлических ударов включают после остановки двигателя, а выключают перед запуском.
