Способ привода компрессора зарядки пневмоаккумулятора атмосферным воздухом системы пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания рабочим телом из двух цилиндров двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к системам пневматического привода клапанов, в частности газораспределения двигателей. Техническим результатом является упрощение конструкции. Сущность изобретения заключается в том, что система пневматического привода включает компрессор, пневмоаккумулятор, два газораспределительных клапана, два золотника, две топливные форсунки, два поршня привода компрессора, поршень компрессора и обратные клапана. В одном цилиндре двигателя на такте сжатия сжимаемое рабочее тело давит на поверхность поршня привода компрессора, в результате чего оба поршня привода компрессора и поршень компрессора движутся в сторону другого цилиндра. При этом в одной полости поршня компрессора сжимается воздух и через обратный клапан подается в пневмоаккумулятор, а в противоположную полость поршня компрессора через обратный клапан из атмосферы засасывается воздух. Затем после достижения поршнями крайней точки движения на такте сжатия рабочего тела во втором цилиндре сжимаемое рабочее тело давит на поверхность второго поршня привода компрессора, в результате чего оба поршня привода компрессора и поршень компрессора меняют направление движение на противоположное и начинается очередной цикл зарядки пневмоаккумулятора. 2 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший аналог компрессорного способа зарядки пневмоаккумулятора пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания (далее ДВС) атмосферным воздухом из двух цилиндров - патент 2403409 «Капан-отсечка пневматического привода газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания».

Пневматический привод газораспределительного клапана ДВС с клапаном-отсечкой действует следующим образом. Поршень ДВС 1 при такте сжатия сжимает рабочее тело - воздух или топливную смесь - в камере сгорания 2. При этом часть рабочего тела из камеры сгорания 2 по трубопроводу 3 через клапан-отсечку 4 и обратный клапан 5 поступает в пневмоаккумулятор 6 и заряжает его. Система управления ДВС пневматическим приводом газораспределительных клапанов (далее система управления, на фигуре не показана) отслеживает текущее положение поршня ДВС 1 и, в момент времени, когда требуется открыть газораспределительный клапан 7, устанавливает золотник 8 в положение, как показано на фигуре. Рабочее тело из пневмоаккумулятора 6 по каналам 9 и 10 поступает в верхнюю полость поршня привода клапана 11, в результате чего газораспределительный клапан 7, если он впускной, позволяет воздуху из атмосферы по каналу 12 поступать в камеру сгорания 2, или если он выпускной, вытекать продуктам сгорания из камеры сгорания 2. Для закрывания газораспределительного клапана 7 система управления устанавливает золотник 8 в нижнее положение, и рабочее тело из пневмоаккумулятора 6 по каналам 9 и 13 поступает в нижнюю полость поршня привода 11, и газораспределительный клапан 7 закрывается. В обоих случаях отработавшее рабочее тело по каналам 10, 13, 14, 15 выбрасывается в атмосферу, а в карбюраторном двигателе, где рабочее тело представляет собой топливную смесь, по соображениям экономии топлива подается в воздухозаборный тракт двигателя.

Следует иметь в виду, что зарядка пневмоаккумулятора происходит не только при такте сжатия рабочего тела в камере сгорания, как это показано в упомянутом выше аналоге, но и при такте расширения отработавших газов, когда давление в камере сгорания может достигать сотен атмосфер, а температура сотен градусов. Но для обеспечения работоспособности пневматического привода достаточно давления рабочего тела на порядок и даже меньше. Клапан-отсечка 4 обеспечивает зарядку пневмоаккумулятора рабочим телом до оптимального рабочего давления. Если давление поступающего из камеры сгорания 2 рабочего тела меньше оптимального, оно беспрепятственно проходит через клапан-отсечку 4 в пневмоаккумулятор 6. При повышении давления рабочего тела в пневмоаккумуляторе 6 сверх оптимального рабочее тело из пневмоаккумулятора 6 по каналу 16 поступает в нижнюю полость поршня 17 клапана-отсечки. Под его воздействием поршень клапана-отсечки 17 и соединенный с ним запорный клапан 18 перемещаются вверх и канал 19 перекрывается. Уровень зарядки пневмоаккумулятора 6 рабочим телом определяется жесткостью пружины 20. Чем больше жесткость пружины, тем до более высокого уровня заряжается пневмоаккумулятор.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Энергия сжимаемого в цилиндре ДВС рабочего тела - воздуха или топливной смеси в зависимости от типа ДВС - на такте сжатия напрямую используется для привода различных механизмов, например, для привода газораспределительного механизма или привода топливной форсунки. Однако есть вероятность воспламенения топливной смеси для бензинового ДВС в пневмоаккумуляторе и газовых магистралях привода. Цель изобретения - упростить и унифицировать пневматический привод таким образом, чтобы он подходил для всех типов ДВС.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Компрессорный способ зарядки пневмоаккумулятора пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания атмосферным воздухом из двух цилиндров состоит в следующем.

На фигуре 2 представлена схема привода воздушного компрессора сжатия атмосферного воздуха газами из двух цилиндр ДВС. Поршень ДВС 1 на такте сжатия сжимает рабочее тело - воздух или топливную смесь - в левом (по рисунку) цилиндре ДВС (далее - цилиндр) 2 и сжимаемое рабочее тело давит на левую поверхность поршня привода компрессора 3 поршневой группы компрессора. Поршневая группа компрессора состоит из поршня привода компрессора 3 одного цилиндра, поршня привода компрессора другого цилиндра 4, поршня компрессора 5 и толкателя 6. Назначение толкателя состоит в том, чтобы перемещать поршни привода компрессора 3 и 4 из одного крайнего положения в другое. Введение в схему толкателя вызвано необходимостью согласования установочных размеров между цилиндрами конкретной конструкции ДВС и размером компрессора. Конструкторское решение толкателя может быть различным. Например, на данной схеме это набор шариков. Под воздействием рабочего тела поршень привода компрессора 3 движется вправо (по рисунку), сжимает атмосферный воздух в правой полости поршня компрессора 5 и через обратный клапан 7 подает его в пневмоаккумулятор 8. Одновременно чрез обратный клапан 9 воздух из атмосферы засасывается в правую полость поршня компрессора 5.

Полная зарядка пневмоаккумулятора 8 происходит при пуске ДВС за один или несколько циклов сжатия рабочего тела в каждом цилиндре ДВС, а дозарядка - только за один цикл. Воздух из пневмоаккумулятора 8 по каналам 10 и 11 поступает в верхнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 12. Под его действием газораспределительный клапан 13, если он впускной, позволяет воздуху из атмосферы по каналу 14 поступать в цилиндр 2, или, если он выпускной, вытекать продуктам сгорания в атмосферу. Для закрытия газораспределительного клапана 13 система управления устанавливает золотник 15 в нижнее положение. Воздух из пневмоаккумулятора 8 по каналам 10 и 16 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 12, и газораспределительный клапан 13 закрывается. В обоих случаях отработавший воздух по каналам 11, 17 и 16, 18 выбрасывается в атмосферу. Как только давление в пневмоаккумуляторе 8 достигнет значения, обеспечивающее оптимальное функционирование приводов газораспределительных клапанов и топливной форсунки, воздух из пневмоаккумулятора 8 по трубопроводу 19 поступает в нижнюю полость поршня механизма стопора поршневой группы 20. Поршень механизма стопора поршневой группы 20 перемещается вверх и стопорит поршневую группу в положении, как показано на рисунке. Поступление сжатого воздуха в пневмоаккумулятор 8 прекращается. Уровень зарядки пневмоаккумулятора 8 определяется жесткостью пружины поршня механизма стопора поршневой группы 21. Чем больше жесткость пружины, тем до более высокого уровня заряжается пневмоаккумулятор 8. Хотя время перемещения поршня привода компрессора 3 ничтожно мало, тем не менее, остается вероятность продавливания некоторого количества газов из цилиндра в полость компрессора 5, особенно на рабочем такте, поэтому для отвода этих газов в атмосферу предусмотрены каналы 22 и 23. Для минимизации последствий продавливания этих газов на цилиндрической поверхности поршней привода компрессора 3 и 4 имеются обтюрирующие канавки 24 и 25. При крайнем правом положении поршневой группы поршень привода компрессора 3 перекрывает путь газам из цилиндра 2. Практика покажет, есть ли необходимость в данных дополнениях.

В правой части рисунка показан второй цилиндр ДВС 26, поршень в котором находится в нижней мертвой точке (на рисунке не показан) в начале такта выпуска продуктов сгорания. Газораспределительный клапан 27 открыт. Для его закрытия в конце такта выпуска продуктов сгорания система управления устанавливает золотник 28 в нижнее положение (как показано на рисунке). Воздух из пневмоаккумулятора 8 по каналам 29 и 30 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 31 и газораспределительный клапан 27 закрывается. На такте сжатия давление рабочего тела в цилиндре 26 перемещает поршень привода компрессора 4 влево. Сжимаемый в левой полости компрессора 5 воздух через обратный клапан 32 поступает в пневмоаккумулятор 8, а воздух из атмосферы через обратный клапан 33 засасывается в правую полость поршня компрессора 5.

Таким образом, заявленный способ зарядки пневмоаккумулятора обеспечивает работоспособность пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки ДВС атмосферным воздухом всех типов ДВС с четным числом цилиндров.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ привода компрессора зарядки пневмоаккумулятора атмосферным воздухом системы пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания рабочим телом - воздухом или топливной смесью - из двух цилиндров двигателя внутреннего сгорания, включающей компрессор сжатия атмосферного воздуха в составе двух поршней привода компрессора, поршня компрессора и обратных клапанов, отличающийся тем, что в одном цилиндре двигателя внутреннего сгорания на такте сжатия сжимаемое рабочее тело давит на поверхность поршня привода компрессора, в результате чего оба поршня привода компрессора и поршень компрессора движутся в сторону другого цилиндра двигателя внутреннего сгорания, при этом в одной полости поршня компрессора сжимается воздух из атмосферы и через обратный клапан подается в пневмоаккумулятор, а в противоположную полость поршня компрессора через обратный клапан из атмосферы засасывается воздух, затем после достижения поршнями привода компрессора и поршнем компрессора крайней точки движения на такте сжатия рабочего тела во втором цилиндре сжимаемое рабочее тело - воздух или топливную смесь - давит на поверхность второго поршня привода компрессора, в результате чего оба поршня привода компрессора и поршень компрессора меняют направление движение на противоположное и начинается очередной цикл зарядки пневмоаккумулятора.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Материалы и технология для реализации заявленного изобретения не выходят за рамки современных возможностей.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Фигура 1.

Схема пневматического привода газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания с клапаном-отсечки.

1 - поршень двигателя внутреннего сгорания; 2 - камера сгорания; 3, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 19 - трубопроводы и каналы; 4 - клапан-отсечка; 5 - обратный клапан; 6 - пневмоаккумулятор; 7 - газораспределительный клапан; 8 - золотник; 11 - поршень привода газораспределительного клапана; 17 - поршень привода клапана-отсечки; 18 - запорный клапан; 20 - пружина.

Фигура 2.

Схема привода компрессора атмосферного воздуха газами из цилиндра двигателя внутреннего сгорания.

1 - поршень ДВС; 2, 26 - цилиндр ДВС; 3, 4 - поршень привода компрессора; 5 - поршень компрессора; 6 - толкатель; 7, 9, 32, 33 - обратный клапан; 8 - пневмоаккумулятор; 12, 31 - поршень привода газораспределительного клапана; 13, 27 - газораспределительный клапан; 15, 28 - золотник; 10, 11, 14, 16, 17, 18, 19, 22, 23, 29, 30 - трубопроводы и каналы; 20 - поршень механизма стопора поршневой группы; 21 - пружина поршня механизма стопора поршневой группы; 24, 25 - обтюрирующие канавки.

Способ привода компрессора зарядки пневмоаккумулятора атмосферным воздухом системы пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания рабочим телом - воздухом или топливной смесью - из двух цилиндров двигателя внутреннего сгорания, включающей компрессор сжатия атмосферного воздуха в составе двух поршней привода компрессора, поршня компрессора и обратных клапанов отличающийся тем, что в одном цилиндре двигателя внутреннего сгорания на такте сжатия сжимаемое рабочее тело давит на поверхность поршня привода компрессора, в результате чего оба поршня привода компрессора и поршень компрессора движутся в сторону другого цилиндра двигателя внутреннего сгорания, при этом в одной полости поршня компрессора сжимается воздух из атмосферы и через обратный клапан подается в пневмоаккумулятор, а в противоположную полость поршня компрессора через обратный клапан из атмосферы засасывается воздух, затем после достижения поршнями привода компрессора и поршнем компрессора крайней точки движения на такте сжатия рабочего тела во втором цилиндре сжимаемое рабочее тело - воздух или топливную смесь - давит на поверхность второго поршня привода компрессора, в результате чего оба поршня привода компрессора и поршень компрессора меняют направление движение на противоположное и начинается очередной цикл зарядки пневмоаккумулятора.