Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания реверсивным стартерным механизмом и системой пневматического привода трёхклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы
Изобретение относится к области реверсирования двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы реверса. Сущность изобретения заключается в том, что для пуска ДВС система управления при закрытом газораспределительном клапане трехклапанного газораспределителя соединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом ДВС и вращает его коленвал в задаваемом направлении вращения. При положении поршня ДВС в окрестностях верхней мертвой точки система подачи топлива, в качестве которой используется независимый от механической связи с коленвалом ДВС пьезоэлектрический, либо электрический, либо гидравлический, либо пневматический привод, подает топливо в камеру сгорания и при необходимости воспламеняет его свечой зажигания. Затем разъединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом. Начинается рабочий такт ДВС. В дальнейшем система управления при заданном направлении вращения коленвала обеспечивает газообмен в ДВС впускным клапаном, газораспределительным клапаном и впускным клапаном системы трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы. 1 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области энергомашиностроения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ближайший прототип заявленного изобретения - патент РФ 2536651. «Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания реверсивным стартером и механизмом привода газораспределительного клапана и топливной форсунки с зарядкой его пневмоаккумулятора сжатым воздухом».
Реферат: «Изобретение относится к области управления двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности управления при реверсировании ДВС. Сущность изобретения заключается в том, что система управления соединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом ДВС и вращает его. В конце такта сжатия система управления направляет воздух из пневмоаккумулятора в полость привода плунжера топливной форсунки, и происходит впрыск топлива в камеру сгорания с воспламенением его свечой зажигания. После чего система и разъединяет вал реверсивного стартера с коленвалом ДВС. После сгорания система направляет воздух из пневмоаккумулятора в полость поршня привода выпускного клапана и открывает его. Пневматическая система управления газораспределением и впрыском топлива позволяет эффективно работать ДВС как в одном, так и в противоположном направлении вращения вала».
ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель заявленного изобретения - обеспечить реверсирование 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». В данном случае заявленное неизвестное средство дополняется известной частью.
СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сущность заявленного изобретения поясняется описанием принципа действия привода трехклапанного газораспределителя ДВС пневматической системой привода с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы (далее - воздухом).
Зарядка пневмоаккумулятора системы воздухом 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 фигуре. 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 он занимает нижнее положение - открывается. Воздух или топливная смесь через канал впуска воздуха или топливной смеси 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 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 засасывается в правую полость поршня компрессора 4. Компрессор готов к очередному циклу подзарядки пневмоаккумулятора 6. По прибытии 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.
Для пуска ДВС в задаваемом направлении вращения коленвала система управления при закрытом газораспределительном клапане 8 соединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом ДВС и вращает его коленвал в задаваемом направлении вращения. При положении поршня ДВС 1 в окрестностях верхней мертвой точки система подачи топлива, в качестве которой используется независимый от механической связи с коленвалом ДВС пьезоэлектрический, либо электрический, либо гидравлический, либо пневматический привод, подает топливо в камеру сгорания 2, при необходимости воспламеняет его свечой зажигания и разъединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом ДВС. Начинается рабочий такт ДВС. В дальнейшем система управления при заданном направлении вращения коленвала обеспечивает газообмен в ДВС впускным клапаном 7, газораспределительным клапаном 8 и впускным клапаном 9 системы трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы 6 воздухом из атмосферы.
РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания реверсивным стартерным механизмом и системой пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы, включающей систему управления, трехклапанный газораспределитель в составе впускного, газораспределительного и выпускного клапанов, реверсивный стартерный механизм, систему подачи топлива, в которой используется независимый от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания один из пьезоэлектрического, электрического, гидравлического, пневматического приводов, и свечу зажигания, отличающийся тем, что реверсирование двигателя внутреннего сгорания в задаваемом направлении вращения коленвала осуществляется при пуске, для чего система управления при закрытом газораспределительном клапане трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы соединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, вращает его коленвал в задаваемом направлении вращения и при положении поршня двигателя внутреннего сгорания в окрестностях верхней мертвой точки система подачи топлива, в качестве которой используется независимый от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания один из пьезоэлектрического, электрического, гидравлического, пневматического приводов, подает топливо в камеру сгорания, и при необходимости воспламеняет его свечой зажигания, затем разъединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, и после завершения рабочего такта система пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы впускным, газораспределительным и выпускным клапанами обеспечивает газообмен в двигателе внутреннего сгорания.
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
На чертеже изображена принципиальная схема трехклапанного газораспределителя ДВС с пневматической системой привода клапанов газораспределителя 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 или топливной смеси; 21 - пружина стопора; 22 - пружина поршня компрессора; 28 - поршень привода впускного клапана; 35 - поршень привода выпускного клапана; 39 - канал выпуска отработавших продуктов сгорания.
Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания реверсивным стартерным механизмом и системой пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы, включающей систему управления, трехклапанный газораспределитель в составе впускного, газораспределительного и выпускного клапанов, реверсивный стартерный механизм, систему подачи топлива, в которой используется независимый от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания один из пьезоэлектрического, электрического, гидравлического, пневматического приводов, и свечу зажигания, отличающийся тем, что реверсирование двигателя внутреннего сгорания в задаваемом направлении вращения коленвала осуществляется при пуске, для чего система управления при закрытом газораспределительном клапане трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы соединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, вращает его коленвал в задаваемом направлении вращения и при положении поршня двигателя внутреннего сгорания в окрестностях верхней мертвой точки система подачи топлива, в качестве которой используется независимый от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания один из пьезоэлектрического, электрического, гидравлического, пневматического приводов, подает топливо в камеру сгорания и при необходимости воспламеняет его свечой зажигания, затем разъединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, и после завершения рабочего такта система пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы впускным, газораспределительным и выпускным клапанами обеспечивает газообмен в двигателе внутреннего сгорания.
