Способ зарядки пневмоаккумулятора системы пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания газом из компенсационного пневмоаккумулятора энергией рабочего тела из двух цилиндров двигателя внутреннего сгорания
Изобретение относится к области газораспределения двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы ДВС. Сущность изобретения заключается в том, что сжимаемый воздух, или топливная смесь, или продукты сгорания в камере сгорания одного из цилиндров ДВС по каналу поступают в полость поршня привода компрессора и приводят его в движение, который соединенным с ним поршнем компрессора подает газ в пневмоаккумулятор. Из пневмоаккумулятора газ подается к поршню привода того газораспределительного клапана, который требуется открыть или закрыть. При этом отработавший газ из противоположной полости поршня привода газораспределительного клапана поступает в компенсационный пневмоаккумулятор, а из него в противоположную полость поршня компрессора, обеспечивая газом очередной цикл зарядки пневмоаккумулятора. 1 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области энергомашиностроения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ближайший прототип заявленного изобретения - патент №2403409 «Капан-отсечка пневматического привода газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания».
Реферат патента №2403409
Изобретение относится к двигателестроению. Пневматический привод (ПП) включает поршень привода газораспределительного клапана, соединенный с газораспределительным клапаном, золотник, пневмоаккумулятор (ПА) и систему управления ПП, обеспечивающую газообмен в двигателе. Для этого система управления ПП отслеживает текущее положение поршня двигателя и в момент, когда требуется открыть или закрыть газораспределительный клапан двигателя, устанавливает золотник в положение, обеспечивающее поступление рабочего тела из ПА в полость поршня привода газораспределительного клапана, в которой рабочее тело, воздействуя на поршень привода газораспределительного клапана, открывает или закрывает газораспределительный клапан. Зарядка ПА рабочим телом из камеры сгорания (КС) осуществляется на такте сжатия и на такте расширения. Привод снабжен клапаном-отсечкой, имеющим поршень и соединенный с ним запорный клапан. Полость поршня привода запорного клапана соединена трубопроводом с ПА, и при повышении давления рабочего тела в ПА сверх оптимального рабочее тело из ПА поступает в полость поршня привода запорного клапана и переводит запорный клапан в закрытое положение. Такое выполнение позволяет автоматически обеспечить оптимальный уровень зарядки ПА.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель заявленного изобретения - обеспечить зарядку пневмоаккумулятора системы пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания газом из компенсационного пневмоаккумулятора энергией рабочего тела из двух цилиндров двигателя внутреннего сгорания.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На чертеже представлена схема системы пневматического привода газораспределительного клапана ДВС с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора энергией рабочего тела из двух цилиндров ДВС. Система действует следующим образом. При пуске ДВС поршень первого цилиндра ДВС 1 (далее - поршень 1) на такте сжатия сжимает рабочее тело - воздух или топливную смесь - в камере сгорания первого цилиндра ДВС 2 (далее - камера сгорания 2). Сжимаемое рабочее тело давит на левую (по чертежу) торцевую поверхность поршня привода компрессора 3, и он движется вправо (по чертежу). Находящаяся в правой полости поршня компрессора 4 газ через обратный клапан 5 поступает в пневмоаккумулятор 6. Одновременно газ из компенсационного пневмоаккумулятора 7 через обратный клапан 8 поступает в левую полость поршня компрессора 4. После прибытия поршня 1 в верхнюю мертвую точку в камере сгорания второго цилиндра ДВС 9 (далее - камера сгорания 9) на такте сжатия сжимаемое рабочее тело давит на правую торцевую поверхность поршня привода компрессора 10 и толкателем 11 перемещает поршень компрессора 4 влево. Находящийся в левой полости поршня компрессора 4 газ через обратный клапан 12 поступает в пневмоаккумулятор 6. Одновременно газ из компенсационного пневмоаккумулятора 7 через обратный клапан 13 поступает в правую полость поршня компрессора 4. В интересах оптимальной компоновки системы гидравлического привода между поршнем привода компрессора 10 и поршнем компрессора 4 может помещаться компенсирующий линейный размер элемент 14. На схеме он изображен в шариковом исполнении. Когда давление жидкости в пневмоаккумуляторе 6 достигнет значения, обеспечивающего оптимальное функционирование газораспределительного клапана 15, газ из пневмоаккумулятора 6 по трубопроводу 16 поступает в нижнюю полость поршня стопора 17. Поршень стопора 17 и соединенный с ним стопор 18 занимают верхнее положение. Стопор 18 входит в проточку поршня компрессора 4, блокирует его движение и поступление жидкости в пневмоаккумулятор 6 прекращается. Для открытия газораспределительного клапана 15 система управления отслеживает текущее положение поршня 1 и в момент времени, когда требуется открыть газораспределительный клапан 15, устанавливает золотник управления потоком жидкости 19 в положение, как показано на чертеже. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 20 и 21 поступает в верхнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 22, соединенного штоком 23 с газораспределительным клапаном 15. Под действием давления газа газораспределительный клапан 15 открывается и, если он впускной, позволяет воздуху из атмосферы по каналу 24 поступать в камеру сгорания 2 или, если он выпускной, вытекать продуктам сгорания из камеры сгорания 2 в атмосферу. Жидкость из нижней полости поршня привода газораспределительного клапана 22 по каналам 25 и 26 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 7. Для закрытия газораспределительного клапана 15 система управления устанавливает золотник управления потоком жидкости 19 в нижнее положение. Теперь жидкость из пневмоаккумулятора 6 по каналам 20 и 25 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 15, и он закрывается. Отработавший газ из верхней полости поршня привода газораспределительного клапана 15 по каналам 21 и 26 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 7. При понижении давления газа в пневмоаккумуляторе 6 в результате срабатывания газораспределительного клапана 15 меньше величины, обеспечивающей его оптимальное функционирование, пружина стопора 27 переводит поршень стопора 17 и стопор 18 в нижнее положение. Поршень привода компрессора 3 и поршень компрессора 4 готовы к очередному циклу подзарядки гидроаккумулятора 6. Управление газораспределительным клапаном второго цилиндра происходит аналогичным образом. Для закрытия газораспределительного клапана второго цилиндра 28 (далее - газораспределительный клапан 28) система управления устанавливает золотник управления потоком газа 29 в положение, как показано на чертеже. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 30 и 31 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 32, и газораспределительный клапан 28 закрывается. Газ из верхней полости поршня привода газораспределительного клапана 32 по каналам 33 и 34 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 7. Для открытия газораспределительного клапана 28 система управления переводит золотник управления потоком газа 29 в верхнее положение. Теперь газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 30 и 33 поступает в верхнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 32, и газораспределительный клапан 28 открывается. Отработавший газ из нижней полости поршня привода газораспределительного клапана 32 по каналам 31 и 35 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 7. Подзарядка пневмоаккумулятора 6 может происходить как при такте сжатия рабочего тела в камере сгорания 9, так и при такте сгорания топлива и расширения продуктов сгорания. Проблемы предотвращения утечки газа через зазоры между штоками 23, 36 поршнем привода компрессора 3 и толкателем 11 могут решаться различными способами. Например, на схеме показаны сильфоны 37, 38, 39 и 40, исключающие утечку газа из системы пневмопривода. Таким образом, заявленный способ зарядки пневмоаккумулятора системы пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания газом из изолированного объема энергией рабочего тела из двух цилиндров двигателя внутреннего сгорания обеспечивает работоспособность ДВС.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ зарядки пневмоаккумулятора системы пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания газом из компенсационного пневмоаккумулятора энергией рабочего тела из двух цилиндров двигателя внутреннего сгорания, включающей поршни привода компрессора, поршень компрессора, пневмоаккумулятор, поршень привода газораспределительного клапана и компенсационный пневмоаккумулятор, отличающийся тем, что сжимаемый воздух, или топливная смесь, или продукты сгорания в камере сгорания одного из цилиндров двигателя внутреннего сгорания по каналу, соединяющему его камеру сгорания с полостью поршня привода компрессора, поступают в эту полость поршня привода компрессора, приводят в движение поршень привода компрессора, который соединенным с ним поршнем компрессора подает газ в пневмоаккумулятор, из пневмоаккумулятора газ подается к поршню привода того газораспределительного клапана, который требуется открыть или закрыть, при этом отработавший газ из противоположной полости поршня привода газораспределительного клапана поступает в компенсационный пневмоаккумулятор, а из компенсационного пневмоаккумулятора - в противоположную полость поршня компрессора, затем сжимаемый воздух, или топливная смесь, или продукты сгорания в камере сгорания другого цилиндра двигателя внутреннего сгорания и по каналу, соединяющему его камеру сгорания с полостью поршня привода компрессора, поступают в эту полость поршня привода компрессора, приводят в движение поршень привода компрессора, который соединенным с ним поршнем компрессора подает газ в пневмоаккумулятор, из пневмоаккумулятора газ подается к поршню привода того газораспределительного клапана, который требуется открыть или закрыть, при этом отработавший газ из противоположной полости поршня привода газораспределительного клапана поступает в компенсационный пневмоаккумулятор, а из компенсационного пневмоаккумулятора - в противоположную полость поршня компрессора.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Материалы и технология для реализации заявленного изобретения не выходят за рамки современных возможностей.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Чертеж.
Схема системы пневматического привода газораспределительного клапана ДВС газом из компенсационного пневмоаккумулятора энергией рабочего тела из двух цилиндров двигателя внутреннего сгорания.
1 - поршень первого цилиндра ДВС; 2 - камера сгорания первого цилиндра ДВС; 3 - поршень привода компрессора; 4 - поршень компрессора; 5, 8, 12, 13 - обратный клапан; 6 - пневмоаккумулятор; 7 - компенсационный пневмоаккумулятор; 9 - камера сгорания второго цилиндра ДВС; 10 - поршень привода компрессора второго цилиндра; 11 - толкатель; 14 - компенсирующий элемент; 15 - газораспределительный клапан первого цилиндра; 16, 20, 21, 24, 25, 26, 30, 31, 33, 34, 35 - трубопроводы и каналы; 17 - поршень стопора; 18 - стопор; 19, 29 - золотник управления потоком газа; 22 - поршень привода газораспределительного клапана; 23, 36 - шток; 27 - пружина стопора; 28 - газораспределительный клапан второго цилиндра; 32 - поршень привода газораспределительного клапана второго цилиндра; 36 - шток; 37, 38, 39, 40 - сильфон.
Способ зарядки пневмоаккумулятора системы пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания газом из компенсационного пневмоаккумулятора энергией рабочего тела из двух цилиндров двигателя внутреннего сгорания, включающей поршни привода компрессора, поршень компрессора, пневмоаккумулятор, поршень привода газораспределительного клапана и компенсационный пневмоаккумулятор, отличающийся тем, что сжимаемый воздух, или топливная смесь, или продукты сгорания в камере сгорания одного из цилиндров двигателя внутреннего сгорания по каналу, соединяющему его камеру сгорания с полостью поршня привода компрессора, поступают в эту полость поршня привода компрессора, приводят в движение поршень привода компрессора, который соединенным с ним поршнем компрессора подает газ в пневмоаккумулятор, из пневмоаккумулятора газ подается к поршню привода того газораспределительного клапана, который требуется открыть или закрыть, при этом отработавший газ из противоположной полости поршня привода газораспределительного клапана поступает в компенсационный пневмоаккумулятор, а из компенсационного пневмоаккумулятора - в противоположную полость поршня компрессора, затем сжимаемый воздух, или топливная смесь, или продукты сгорания в камере сгорания другого цилиндра двигателя внутреннего сгорания и по каналу, соединяющему его камеру сгорания с полостью поршня привода компрессора, поступают в эту полость поршня привода компрессора, приводят в движение поршень привода компрессора, который соединенным с ним поршнем компрессора подает газ в пневмоаккумулятор, из пневмоаккумулятора газ подается к поршню привода того газораспределительного клапана, который требуется открыть или закрыть, при этом отработавший газ из противоположной полости поршня привода газораспределительного клапана поступает в компенсационный пневмоаккумулятор, а из компенсационного пневмоаккумулятора - в противоположную полость поршня компрессора.
