Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания реверсивным стартерным механизмом и системой пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора
Изобретение относится к области реверсирования двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы реверса. Сущность изобретения заключается в том, что для реверсирования ДВС в задаваемом направлении вращения коленвала система управления при закрытом газораспределительном клапане соединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом и вращает его коленвал в задаваемом направлении вращения. При положении поршня ДВС в окрестностях верхней мертвой точки система подачи топлива подает топливо в камеру сгорания ДВС и воспламеняет его свечой зажигания. Для подачи топлива применяется независимая от механической связи с коленвалом система подачи топлива в камеру сгорания, например пневматическая, гидравлическая, пьезоэлектрическая и т.д. Топливо горит, и после перехода поршнем верхней мертвой точки система управления разъединяет вал реверсивного стартерного механизма от коленвала. После завершения расширения продуктов сгорания система пневматического привода двухклапанного газораспределителя обеспечивает газообмен в ДВС при заданном направлении вращения коленвала. Газораспределитель выполнен в виде газораспределительного клапана и соединенных штоком впускного и выпускного клапанов, а зарядка пневмоаккумулятора системы газом осуществляется из компенсационного пневмоаккумулятора. 1 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области энергомашиностроения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ближайший прототип заявленного изобретения - патент 2536651 «СПОСОБ РЕВЕРСИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ РЕВЕРСИВНЫМ СТАРТЕРОМ И МЕХАНИЗМОМ ПРИВОДА ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА И ТОПЛИВНОЙ ФОРСУНКИ С ЗАРЯДКОЙ ЕГО ПНЕВМОАККУМУЛЯТОРА СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ».
Реферат к патенту 2536651. «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 двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы рабочим газом из компенсационного пневмоаккумулятора.
СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сущность заявленного изобретения поясняется описанием принципа действия привода двухклапанного газораспределителя ДВС пневматической системой привода с зарядкой пневмоаккумулятора системы рабочим газом (далее - газом) из компенсационного пневмоаккумулятора.
Зарядка пневмоаккумулятора системы газом осуществляется следующим образом (см. фигуру). 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 рисунку). Находящийся в правой полости поршня компрессора 4 газ 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 газа в пневмоаккумуляторе 6 достигнет значения, обеспечивающего оптимальное функционирование двухклапанного газораспределителя в составе клапана впуска воздуха или топливной смеси 7 (далее - клапан 7) и клапана выпуска отработавших продуктов сгорания 8 (далее - клапан 8), а также газораспределительного клапана 9 (далее - газораспределительный клапан 9), газ 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 насоса 4, блокирует его движение, и поступление газа в пневмоаккумулятор 6 прекращается.
В исходном положении впускной клапан 7 открыт, а выпускной клапан 8 и газораспределительный клапан 9 закрыт. Газообмен в ДВС осуществляется следующим образом. Для обеспечения такта всасывания система управления устанавливает газораспределительный клапан 9 в открытое положение. Для этого система управления устанавливает золотник 13 в положение, как показано на фигуре. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 14, 15 поступает в верхнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, соединенного штоком 17 с газораспределительным клапаном 9, в результате чего он занимает нижнее положение - открывается. Воздух или топливная смесь через канал впуска воздуха или топливной смеси 18 и открытый газораспределительный клапан 9 поступает в камеру сгорания ДВС 2. Из нижней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 отработавший газ по каналам 19, 20, 21 и обратный клапан 22 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 23. При понижении давления газа в пневмоаккумуляторе 6 ниже величины, обеспечивающей оптимальное функционирование клапанов трехклапанного газораспределителя, пружина стопора 24 переводит поршень стопора 11 и стопор 12 в нижнее положение. На одном из последующих тактах всасывания воздуха или топливной смеси в камеру сгорания ДВС 2 пружина поршня компрессора 25 переводит поршень привода компрессора 3 и поршень компрессора 4 в исходное, левое, для подзарядки пневмоаккумулятора 6, положение. Газ из компенсационного пневмоаккумулятора 23 через обратный клапан 26 подается 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. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 14, 19 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, и газораспределительный клапан 9 закрывается. Отработавший газ из верхней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 по каналам 15, 27, 21 и обратный клапан 22 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 23. Начинается такт сжатия, а затем такт расширения продуктов сгорания. Для выпуска отработавших продуктов сгорания система управления переводит впускной клапан 7 и выпускной клапан 8 в правое положение, для чего устанавливает золотник 28 в левое положение. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 29, 30 поступает в левую полость поршня привода впускного и выпускного клапана 31 и перемещает соединенный штоком 32 впускной клапан 7 и соединенный штоком 33 выпускной клапан 9 вправо. Впускной клапан 7 закрывается, а выпускной клапан 8 открывается. Жидкость из правой полости поршня привода впускного и выпускного клапана 31 по каналам 34, 35 и через обратный клапан 22 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 23. Открытие газораспределительного клапана 9 показано выше. В результате отработавшие продукты сгорания из камеры сгорания ДВС 2 через канал выпуска отработавших продуктов сгорания 36 выбрасываются в выхлопной коллектор. Проблемы предотвращения утечки газа через зазоры по образующим поверхностей штоков 17, 32, 33 решаются сильфонами 37, 38, 39. Для реверсирования ДВС в задаваемом направлении вращения коленвала система управления при закрытом газораспределительном клапане 9 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 подает топливо в камеру сгорания ДВС 2, и при необходимости воспламеняет его свечой зажигания. Для подачи топлива применяется независимая от механической связи с коленвалом ДВС система подачи топлива в камеру сгорания ДВС, например пневматическая, гидравлическая, пьезоэлектрическая и т.д. Топливо горит, и после перехода поршнем верхней мертвой точки система управления разъединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом ДВС. После завершения расширения продуктов сгорания система пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы 6 газом из компенсационного пневмоаккумулятора 23 газораспределительным клапаном 9 и соединенными штоком 33 впускным 7 и выпускным 8 клапаном обеспечивает газообмен в двигателе внутреннего сгорания при заданном направлении вращения коленвала.
РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания реверсивным стартерным механизмом и системой пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора, включающей систему управления, двухклапанный газораспределитель в составе газораспределительного клапана и соединенных штоком впускного и выпускного клапана, реверсивный стартерный механизм, независимую от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания систему подачи топлива, свечу зажигания и компенсационный пневмоаккумулятор, отличающийся тем, что система управления при закрытом газораспределительном клапане двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора 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 системой подачи топлива, независимой от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, подает топливо в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, при необходимости воспламеняет его свечой зажигания, после перехода поршнем верхней мертвой точки разъединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, и после завершения расширения продуктов сгорания система пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора газораспределительным клапаном и соединенными штоком впускным и выпускным клапаном двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора обеспечивает газообмен в двигателе внутреннего сгорания при заданном направлении вращения коленвала.
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
Фигура. Принципиальная схема системы управления рециркуляцией выхлопных газов в ДВС системой пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора.
1 - поршень ДВС 1; 2 - камера сгорания ДВС 2; 3 - поршень привода компрессора; 4 - поршень компрессора; 5, 22, 26 - обратный клапан; 6 - пневмоаккумулятор; 7, 8 - клапан; 9 - газораспределительный клапана; 10, 14,15; 19, 20, 21, 27, 29, 30 34, 35 - канал; 11 - поршень стопора; 12 - стопор; 13, 28, - золотник; 16 - поршень привода газораспределительного клапана; 17, 32, 33 - шток; 18 - канал впуска воздуха или топливной смеси; 23 - компенсационный пневмоаккумулятор; 24 - пружина стопора; 25 - пружина поршня компрессора; 31 - поршень привода впускного и выпускного клапана; 36 - канал выпуска отработавших продуктов сгорания; 37, 38, 39 - сильфон.
Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания реверсивным стартерным механизмом и системой пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора, включающей систему управления, двухклапанный газораспределитель в составе газораспределительного клапана и соединенных штоком впускного и выпускного клапана, реверсивный стартерный механизм, независимую от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания систему подачи топлива, свечу зажигания и компенсационный пневмоаккумулятор, отличающийся тем, что система управления при закрытом газораспределительном клапане двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора 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 системой подачи топлива, независимой от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, подает топливо в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, при необходимости воспламеняет его свечой зажигания, после перехода поршнем верхней мертвой точки разъединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, и после завершения расширения продуктов сгорания система пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора газораспределительным клапаном и соединенными штоком впускным и выпускным клапаном двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора обеспечивает газообмен в двигателе внутреннего сгорания при заданном направлении вращения коленвала.
