Способ управления потоком рабочей текучей среды в генераторе импульсов давления и устройство для генерирования импульсов давления
Изобретение относится к двигателестроению и м.б. использовано для управления впускным, выпускным или топливным инжекционным клапанами и т.д. Устройство для генерирования импульсов давления содержит источник рабочей текучей среды и область пониженного давления рабочей текучей среды, контур рабочей текучей среды, тело клапана, расположенное в камере с возможностью перемещения, первое ответвление и второе ответвление контура, ведущие к противоположным сторонам тела клапана, камеру, имеющую отверстие с одной стороны от тела клапана, при этом указанное отверстие сообщается с первым ответвлением и позволяет рабочей текучей среде выходить из камеры, а тело клапана под действием рабочей текучей среды в ответвлениях способно перемещаться в первое положение, в котором оно закрывает отверстие, открываемое для выпуска рабочей текучей среды. Устройство содержит клапанный элемент, который способен допускать или прерывать сообщение между камерой и источником рабочей текучей среды через второе ответвление, расположенное выше указанной камеры, по течению потока рабочей текучей среды. Такое выполнение позволяет осуществить генерирование импульсов с высокой частотой и точностью, без потерь рабочей среды при минимальном количестве несложных компонентов. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 10 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу управления потоком рабочей текучей среды в генераторе импульсов давления. В частности, изобретение относится к способу, описанному в ограничительной части п.1 формулы изобретения.
Кроме того, настоящее изобретение относится к устройству для генерирования импульсов давления, в частности к устройству, описанному в ограничительной части п.12 формулы изобретения.
Изобретение применимо во всех технических областях, в которых необходимо создавать импульсы давления. В частности, оно может применяться там, где высоки требования к скорости, с которой нужно создавать импульсы, и к периоду следования отдельных импульсов.
Двигатели внутреннего сгорания представляют собой такую область техники, где импульсы давления можно использовать для управления впускным, выпускным и топливным инжекционным клапанами вместо использования управления этими клапанами с помощью обычной передачи движения от поршней двигателя к клапанам посредством распределительного вала. Изобретение может также использоваться для управления перемещением поршня, предназначенного для обеспечения переменной степени сжатия в цилиндре двигателя внутреннего сгорания.
Поэтому настоящее изобретение будет описано на примере, не ограничивающем изобретение, в котором оно используется для управления перемещением впускного или выпускного клапанов в камере сгорания в двигателе внутреннего сгорания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В течение многих лет разработчики поршневых двигателей внутреннего сгорания видели необходимость регулировки времени действия клапанов при работе двигателя, поскольку это дало бы большие преимущества, например, с точки зрения экономии горючего и уменьшения выхлопов.
Поэтому были приложены значительные усилия для замены обычных систем открытия и закрытия клапанов двигателя с использованием распределительного вала системами аналогичного назначения, работа которых основана на использовании электромагнитного управления. Недостатком таких решений является то, что высокие требования к скорости управления клапанами приводят к высоким требованиям, предъявляемым к используемым электромагнитам. Масса, которую должен привести в движение каждый электромагнит, соответствует массе клапана. Чтобы перемещаться под действием одного или нескольких электромагнитов, клапан должен содержать подходящий электромагнитный материал, а такие материалы вносят свой вклад в увеличение массы обычных клапанов. Это часто порождает порочный круг, когда усовершенствование клапана с магнитной точки зрения ведет к увеличению его веса, что, в свою очередь, требует использования все более мощных электромагнитов. Таким образом, в результате трудно достичь экономичного и практичного решения для обеспечения достаточно быстрого управления работой клапанов двигателя. Кроме того, известно, что электромагнитам для намагничивания и размагничивания требуется определенное время.
Кроме того, были предприняты усилия для достижения требуемого перемещения клапанов двигателей посредством гидравлики. Сегодня такие системы испытываются, помимо других, автомобилестроителями. Рабочая текучая среда, т.е. рабочая гидравлическая жидкость, в данном случае используется для перемещения клапанов двигателей. Таким образом, необходимо, чтобы используемый генератор импульсов давления был способен создавать такие импульсы давления, которые обеспечивают быстрое перемещение клапанов с высокой точностью. Автору настоящего изобретения не известен какой-либо генератор импульсов давления с параметрами, позволяющими удовлетворительно справиться с управлением клапанами при скоростях вращения двигателя, которые на сегодняшний день используются в двухтактных и, в особенности, в четырехтактных двигателях внутреннего сгорания. Препятствием для создания такого генератора импульсов давления является трудность достижения достаточно быстрых перемещений при открытии/закрытии клапана или клапанов, что требуется в таком генераторе импульсов давления. Здесь необходимо отметить, что в современных конструкциях двухтактного двигателя вместо клапанов часто используются окна, однако настоящее изобретение позволяет использовать клапанную технику в двухтактных двигателях аналогично тому, как она применяется в четырехтактных двигателях.
В связи с этим следует также отметить, что рассматриваемые генераторы импульсов давления должны быть компактными и занимать в двигателе внутреннего сгорания лишь небольшое пространство.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Одной из целей настоящего изобретения является создание способа и устройства, которые позволяют осуществлять генерирование гидравлических импульсов в рабочей текучей среде с очень высокой частотой и точностью.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание способа и устройства, которые позволяют осуществлять генерирование гидравлических импульсов в рабочей текучей среде с очень высокой частотой и точностью при максимальном использовании рабочей текучей среды, то есть без каких-либо потерь рабочей текучей среды в контуре или контурах рабочей текучей среды.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание способа и устройства, которые позволяют при использовании минимально возможного количества несложных компонентов, в особенности минимально возможного количества электромагнитов, генерировать импульсы давления с высокой частотой и точностью.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание способа и устройства для генерирования импульсов давления, которые можно использовать в двигателях внутреннего сгорания для управления отдельными впускным, выпускным и инжекционным клапанами (для подачи топлива или воды). Кроме того, настоящее изобретение может использоваться в приводе для поршня с целью достижения переменной степени сжатия в двигателе внутреннего сгорания.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание способа и устройства для генерирования импульсов давления, которые создают условия для перехода или на практике позволяют осуществить переход от двухтактной работы к четырехтактной работе и обратно в двигателе внутреннего сгорания, клапанами которого управляет устройство, выполненное согласно настоящему изобретению, которое работает в соответствии со способом согласно настоящему изобретению.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Основная цель настоящего изобретения достигается посредством исходного способа, имеющего признаки, указанные в отличительной части п.1 формулы изобретения, и исходного устройства, имеющего признаки, указанные в отличительной части п.12 формулы изобретения.
Предпочтительные варианты осуществления предлагаемого способа, которые способствуют достижению целей настоящего изобретения, описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Предпочтительные варианты выполнения предлагаемого устройства, которые способствуют достижению целей настоящего изобретения, описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Остальные особенности и преимущества настоящего изобретения рассмотрены ниже в подробном описании.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже предпочтительные варианты выполнения устройства согласно настоящему изобретению описаны подробно со ссылками на сопровождающие чертежи, где:
на фиг.1 схематично в сечении показан первый вариант выполнения устройства согласно настоящему изобретению в исходном положении,
на фиг.2 показана конструкция, соответствующая изображенной на фиг.1, но устройство находится в состоянии первой фазы цикла,
на фиг.3 показано устройство, изображенное на фиг.1 и 2, в конце первой фазы цикла,
на фиг.4 показано устройство, изображенное на фиг.1-3, в процессе продолжения перемещения,
на фиг.5 показано устройство, изображенное на фиг.1-4, во время второй фазы,
на фиг.6 показан альтернативный вариант выполнения части контура устройства согласно настоящему изобретению,
на фиг.7 показан второй вариант выполнения устройства согласно настоящему изобретению в первой фазе, устройство включает контур, изображенный на фиг.6,
на фиг.8 показано устройство, изображенное на фиг.7, во время второй фазы,
на фиг.9 показан третий вариант выполнения устройства согласно настоящему изобретению во время первой фазы и
на фиг.10 показано устройство, изображенное на фиг.9, во время второй фазы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг.1 показан первый вариант выполнения настоящего изобретения, где устройство, выполненное согласно изобретению и обозначенное в целом позицией 1, содержит контур 2 рабочей текучей среды, первое тело 3 клапана, которое установлено в первой камере 4, второе тело 5 клапана, которое установлено во второй камере 6, источник 7 рабочей текучей среды, область 8 пониженного давления рабочей текучей среды, первый клапан, который содержит электромагнит 9 и третье тело 10 клапана, приводимое в движение указанным электромагнитом, и второй клапан, который содержит второй электромагнит 11 и четвертое тело 12 клапана, приводимое в движение этим электромагнитом.
Кроме того, устройство содержит цилиндр 13 и приводной поршень 14, который установлен в этом цилиндре с возможностью перемещения. Контур 2 рабочей текучей среды сообщается с поршнем 14 и способен подавать гидравлические импульсы рабочей текучей среды к одной его стороне с целью его перемещения. Поршень 14 посредством клапанного штока 16 связан с клапаном 17 камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания. Однако клапан 17 может быть и клапаном для инжекции топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания или может быть связан с каким-либо поршнем в цилиндре или непосредственно быть таким поршнем, связанным с камерой сгорания с целью обеспечения переменной степени сжатия, при этом положением клапанного поршня для обеспечения переменной степени сжатия относительно цилиндра двигателя внутреннего сгорания управляют посредством гидравлических импульсов рабочей текучей среды.
Предпочтительно, рабочая текучая среда является газообразной, а наиболее предпочтительно она образована воздухом или двуокисью углерода. В приложениях, указанных выше, источник 7 рабочей текучей среды предпочтительно является компрессором с соответствующим резервуаром или просто баком под давлением, связанным с двигателем внутреннего сгорания, а область пониженного давления рабочей текучей среды может быть любым местом, давление в котором ниже, чем давление, создаваемое компрессором, или давление в баке.
Контур 2 рабочей текучей среды содержит первое ответвление 18 и второе ответвление 19, которые отходят от источника 7 рабочей текучей среды и идут к противоположным сторонам первого тела 3 клапана в первой камере 4. От одной из сторон первого тела 3 клапана в первой камере 4 трубопровод 20 ведет к области пониженного давления рабочей текучей среды, а с другой стороны от первого тела 3 клапана имеется отверстие 21, периферийная часть которого образует седло для тела 3 клапана, при этом первая камера, или сторона повышенного давления контура 2 рабочей текучей среды, может сообщаться с цилиндрической камерой 15 через отверстие 21. Первое ответвление сообщается с первой камерой 4 с той стороны от первого тела 3 клапана, с которой расположено отверстие 21.
В иллюстрируемом варианте выполнения изобретения первая камера 4 постоянно сообщается с ответвлением 18 источника 7 рабочей текучей среды через первое ответвление.
Кроме того, устройство 1 содержит третье ответвление 22 и четвертое ответвление 23, которые отходят от области 8 пониженного давления рабочей текучей среды и от источника 7 рабочей текучей среды соответственно и идут к противоположным сторонам второго тела 5 клапана во второй камере 6. Пятое ответвление 24 идет от области 8 пониженного давления рабочей текучей среды к одной стороне второго тела 5 клапана во второй камере 6, а с другой стороны от второго тела 5 клапана имеется отверстие, периферийная часть которого образует седло для тела 5 клапана, при этом вторая камера или сторона пониженного давления контура рабочей текучей среды может сообщаться с цилиндрической камерой 15 через отверстие 25.
Третье ответвление сообщается со второй камерой 6 с той стороны от второго тела 5 клапана, с которой расположено отверстие 25. Площади тел 3 и 5 клапанов, на которые рабочая текучая среда контура рабочей текучей среды действует в одном из направлений, в данном случае - в направлении закрытия, являются большими, чем площади с противоположной стороны в камерах 4 и 6, на которые рабочая текучая среда действует в противоположном направлении, когда тела 3 и 5 клапанов лежат на периферийных частях отверстий, то есть в области или на краях вокруг отверстий 21, 25, и закрывают эти отверстия. Более того, площадь поверхности, которая закрывает отверстие 21, 25, меньше первой упомянутой площади поверхности каждого отдельного тела клапана. Тела 3, 5 клапанов выполнены в виде тарельчатых клапанов.
В иллюстрируемом варианте выполнения изобретения вторая камера 6 постоянно сообщается с областью 8 пониженного давления рабочей текучей среды через третье ответвление 22.
Устройство содержит первый электрически управляемый клапанный элемент для открытия/прерывания сообщения между первой камерой 4 и источником 7 рабочей текучей среды и второй электрически управляемый клапанный элемент для открытия/прерывания сообщения между первой камерой 4 и областью пониженного давления рабочей текучей среды через указанный трубопровод. Первый и второй клапанные элементы сформированы первым электромагнитом 9 и телом 10 клапана, приводимым в действие этим электромагнитом, при этом указанное тело клапана образует декомпрессионный золотниковый клапан. Первый клапанный элемент открывается, когда второй клапанный элемент закрывается и наоборот. Это достигается тем, что в теле 10 клапана имеется по меньшей мере один канал или проход (не показан), который после включения электромагнита перемещается в позицию напротив (точная центровка не требуется, хотя и предпочтительна) трубопровода 20 или второго ответвления 19 и перемещается в позицию напротив другого из них при выключении электромагнита 9.
Устройство содержит пружинный элемент 26, предназначенный для перемещения первого тела 10 клапана при выключении электромагнита 9. Это более подробно объясняется ниже.
Согласно альтернативному варианту выполнения настоящего изобретения, показанному на фиг.6-10, устройство содержит третий клапанный элемент, сформированный вторым электромагнитом 11 и связанным с ним телом 12 клапана, этот третий клапанный элемент предназначен для открытия/прерывания сообщения между первой камерой 4 и областью 8 пониженного давления рабочей текучей среды через трубопровод 20. В этом случае третий элемент расположен выше второго клапанного элемента по течению потока. После включения второго электромагнита 11 третий клапанный элемент открывается для сообщения с трубопроводом 20, а после выключения электромагнита указанный клапанный элемент прерывает это сообщение.
Во всех показанных вариантах выполнения изобретения устройство дополнительно содержит четвертый клапанный элемент, сформированный вторым электромагнитом 11 и связанным с ним телом 12 клапана, четвертый клапанный элемент предназначен для открытия/прерывания сообщения между источником 7 рабочей текучей среды и второй камерой 6 через четвертое ответвление 23. Кроме того, устройство содержит пятый клапанный элемент, сформированный вторым электромагнитом 11 и телом 12 связанного с ним клапана, указанный пятый клапанный элемент предназначен для открытия/прерывания сообщения между второй камерой 6 и областью 8 пониженного давления рабочей текучей среды. Четвертый клапанный элемент открывается, когда пятый клапанный элемент закрывается и наоборот. Этого можно достичь, если в теле 12 клапана имеется по меньшей мере один канал или отверстие, которое после включения второго электромагнита 11 перемещается в позицию напротив четвертого ответвления 23 или пятого ответвления 24, а после выключения электромагнита перемещается в позицию напротив другого из четвертого и пятого ответвлений 23, 24.
В вариантах выполнения настоящего изобретения, иллюстрируемых на фиг.7-10, третий клапанный элемент открывается в трубопровод 20, когда четвертый клапанный элемент открывается для обеспечения сообщения между источником 7 рабочей текучей среды и второй камерой 6 через четвертое ответвление 23, то есть когда четвертый элемент разрывает сообщение между областью 8 пониженного давления рабочей текучей среды и второй камерой через пятое ответвление 24.
Устройство содержит пружинный элемент 27, предназначенный для перемещения второго тела 12 клапана при выключении второго электромагнита 11. Это более подробно объясняется ниже.
В третьем варианте выполнения изобретения, который показан на фиг.9 и 10, устройство содержит шестое ответвление 28, посредством которого первая камера 4 сообщается с источником 7 рабочей текучей среды, и шестой клапанный элемент, сформированный вторым электромагнитом 11 и связанным с ним телом 12 клапана, что дает возможность открывать и прерывать сообщение между первой камерой 4 и источником 7 рабочей текучей среды через шестое ответвление 28. Шестой клапанный элемент открывается, когда открывается пятый клапанный элемент, то есть когда четвертый клапанный элемент закрывается.
Кроме того, устройство содержит датчик 29, например оптический или индуктивный датчик, который регистрирует положение приводного поршня 16 или любой связанной с ним части. Датчик 29 функционально связан с блоком управления (не показан), который на основе сигнала датчика включает или выключает первый и второй электромагниты 9, 11. Кроме того, устройство содержит датчик (не показан), предназначенный для регистрации положения цилиндра двигателя внутреннего сгорания, с которым связан данный клапанный привод. При этом блок управления, который также функционально связан с этим датчиком, может управлять электромагнитами 9, 11 на основе информации, получаемой от этого датчика.
Как было сказано выше, устройство включает пружинные элементы 26, 27, предназначенные для обеспечения возвратного перемещения тел 10, 12 клапанов после выключения электромагнитов 9, 11, то есть когда последние освобождают тела 10, 12 клапанов. В этом случае пружинными элементами 26, 27 управляет рабочая текучая среда, поскольку одна поверхность тел 10, 12 клапанов может сообщаться через ответвление или трубопровод - в данном случае постоянно - с источником 7 рабочей текучей среды, а вторая, противоположная, поверхность может сообщаться через другое ответвление или трубопровод - в данном случае постоянно - с областью 8 пониженного давления рабочей текучей среды. В этом случае сторона повышенного давления противодействует электромагниту и возвращает тело 10, 12 клапана на место после выключения электромагнита. Кроме того, допустимо, чтобы одна из поверхностей сообщалась с атмосферой, а другая поверхность сообщалась с областью пониженного давления рабочей текучей среды при условии, что последняя имеет более высокое давление, чем атмосферное давление (предполагается, что площади поверхностей одинаковы).
Кроме уже упомянутых компонентов устройство предпочтительно содержит по меньшей мере одно гидравлическое тормозное и фиксирующее устройство, включающее гидравлический контур, который состоит из трубопровода 30, идущего от источника давления (не показан), который, например, может включать масляный насос двигателя внутреннего сгорания, в камеру 31, в которую поршневой шток 32, связанный с приводным поршнем 16, проникает по меньшей мере на некоторое время при перемещении приводного поршня, предпочтительно когда связанный с последним впускной клапан 17 достигает исходного положения, в котором он находится в своем седле на вершине цилиндра. Устройство содержит клапан, предпочтительно обратный клапан 41, который открыт для протекания жидкости между источником жидкости и камерой 31 через трубопровод 30 для жидкости и закрыт в противоположном направлении. Кроме того, имеется нижний трубопровод 33, через который камера 31 может сообщаться со стороной 34 низкого давления в гидравлическом контуре, например с маслосборником двигателя внутреннего сгорания.
Камера 31 содержит сужение 37, через которое перемещается поршневой шток 32, причем сужение 37 или поршневой шток выполнены так, что между ними имеется промежуток, уменьшающийся по мере указанного перемещения. Например, как в иллюстрируемом случае, это достигается тем, что конец поршневого штока 32 выполнен коническим. Тем самым достигается возрастание тормозящего эффекта в указанном направлении, поскольку по мере перемещения штока жидкость, которая вытесняется поршневым штоком 32 в камеру 31, вынуждена проходить через все более сужающийся промежуток. При этом рабочая жидкость, которая нагревается в процессе торможения, удаляется через отводящий трубопровод 33.
Устройство содержит управляемый клапан 35, предназначенный для открытия/прерывания сообщения с отводящим трубопроводом 33 для рабочей жидкости. Клапан 35 образует зависимый декомпрессионный клапан и через седьмое ответвление 36 связан со второй камерой 6 или с четвертым и пятым ответвлением, которые на время открываются для обеспечения прохода рабочей текучей среды между второй камерой и источником рабочей текучей среды или областью пониженного давления рабочей текучей среды соответственно. Рабочая текучая среда в седьмом ответвлении 36 действует на поверхность клапана 35, перемещая его в направлении закрытого положения. На противоположную поверхность действует встречная сила, в этом случае обусловленная гидравлической жидкостью в отводящем трубопроводе 33 для гидравлической рабочей жидкости, с целью перемещения клапана в положение, в котором он закрывается, то есть разрывает сообщение с отводящим трубопроводом 33. Давления и площади поверхностей, на которые действует рабочая текучая среда и рабочая гидравлическая жидкость, соответственно, выбраны так, что зависимый клапан 35 открывается для обеспечения сообщения через трубопровод 33, когда седьмое ответвление 36 сообщается с областью 8 пониженного давления рабочей текучей среды, и закрывает указанный трубопровод 33, когда седьмое ответвление 36 сообщается с источником 7 рабочей текучей среды.
Ниже со ссылками на фиг.1-5 описан рабочий цикла устройства согласно настоящему изобретению в рамках первого варианта выполнения изобретения.
На фиг.1 устройство показано в исходном положении, в котором два электромагнита 9, 11 с соответствующими телами 10, 12 клапанов выключены, в результате чего клапан 17 двигателя находится в исходном положении, в котором он лежит в своем седле. Источник 7 рабочей текучей среды сообщается с первой камерой 4 с обеих сторон от первого тела 3 клапана и, поскольку сторона тела 3, которая направлена от отверстия 21, имеет большую площадь, чем противоположная сторона, клапан закрыт. Аналогично, область пониженного давления рабочей текучей среды сообщается со второй камерой 6 с обеих сторон от второго тела 5, в результате чего соответствующее отверстие 25 закрыто.
На фиг.2 устройство показано в состоянии, имеющем место непосредственно после включения первого электромагнита 9 по команде из блока управления, которая подается на основе результата измерения, посредством датчика, положения поршня в рассматриваемом цилиндре двигателя внутреннего сгорания. В результате включения первого электромагнита 9 первое тело 10 клапана разрывает сообщение между первой камерой 4 и источником 7 рабочей текучей среды через второе ответвление. Давление, которым рабочая текучая среда действует на первое тело 3 клапана через первое ответвление, заставляет тело клапана отодвинуться от отверстия 21 и тем самым позволяет рабочей текучей среде втекать в камеру 15 и, таким образом, смещать приводной поршень 14 и клапан 17 из исходного положения. Перемещение клапана из исходного положения происходит обычным образом с преодолением действия клапанной пружины 40.
Включается и второй электромагнит 11, что обеспечивает установление сообщения между источником 7 рабочей текучей среды и второй камерой 6 через четвертое ответвление 23. Тем самым второму телу 5 клапана не дают смещаться от соответствующего отверстия 25, что привело бы к тому, что текучая среда смогла бы течь из камеры 15 через указанное отверстие 25.
На фиг.3 показана следующая фаза цикла, во время которой был выключен первый электромагнит 9 и соответствующее тело 10 клапана возвратилось в исходное положение под действием пружинного элемента 26. Первый клапанный элемент вновь открывается для обеспечения сообщения между первой камерой 4 и источником 7 рабочей текучей среды через второе ответвление 19, в результате чего первое тело 3 клапана, которое расположено в первой камере, вновь перемещается в положение, в котором оно закрывает первое отверстие 21. Благодаря продолжающему расширению рабочей текучей среды в камере 15 и кинетической энергии движущейся массы движение приводного поршня 14 и клапана 17 еще немного продолжается.
Следует отметить, что зависимый клапан 35 посредством седьмого ответвления 36 и четвертого ответвления 23 сообщается с источником 7 рабочей текучей среды, тем самым не допуская никакого выхода рабочей жидкости через отводящий трубопровод 33, но при этом приток через подводящий трубопровод 30 разрешен. Это приводит к тому, что гидравлический контур действует как фиксатор, когда клапан 17 достигает своего удаленного положения или нижнего мертвого положения, до того момента, пока зависимый клапан 35 вновь не будет приведен в открытое положение.
На фиг.4 показано только продолжающееся перемещение приводного поршня 14 и соответствующего клапана 17 в удаленное положение, при этом клапан может быть временно зафиксирован перед выключением второго электромагнита.
На фиг.5 устройство показано в следующей фазе рабочего цикла после выключения второго электромагнита 11 и перемещения соответствующего тела 12 клапана под воздействием соответствующего пружинного элемента 27 в положение, при котором вторая камера 6 вновь сообщается с областью 8 пониженного давления рабочей текучей среды через пятое ответвление 24. Тело 5 клапана, расположенное во второй камере 6, под воздействием давления текучей среды в камере 15 сместилось от отверстия 25 и рабочая текучая среда теперь может течь из камеры 15 через третье ответвление 22 в область 8 пониженного давления рабочей текучей среды, в то время как приводной поршень 14 и соединенный с ним клапан 17 перемещаются по направлению к исходному положению.
Следует отметить, что зависимый клапан 35 перемещен в открытое положение и, таким образом, больше не фиксирует клапан 17 в удаленном положении, поскольку седьмое ответвление 36 теперь сообщается с областью 8 пониженного давления рабочей текучей среды через пятое ответвление 24.
Когда давление в камере 15 понижается до такой степени, что клапан достигает своего исходного положения, второе тело клапана закрывается под действием силы тяжести и/или его верхняя сторона вновь сообщается с источником рабочей текучей среды до момента начала нового цикла. Таким образом, возвращаемся к исходному положению, изображенному на фиг.1.
Должно быть понятно, и это также показано на чертежах, что в каждом из тел 10, 12 клапанов может иметься множество отверстий или проходов для обеспечения сообщения в трубопроводах и ответвлениях в соответствии с общей концепцией настоящего изобретения.
Должно быть понятно, что используемые электромагниты могут быть толкающими или тянущими электромагнитами.
В случае, когда устройство используется для достижения переменной степени сжатия, клапан 17 в нем нужно заменить соответствующим поршнем такого устройства. Этот поршень устанавливают в цилиндре, который непосредственно сообщается с камерой сгорания. Когда устройство используется в топливном клапане, клапан 17 должен быть заменен поршнем.
Кроме того, устройство может использоваться для расширения газов, а создаваемые в результате импульсы газа/воздуха можно использовать в пневматических двигателях и вообще для преобразования импульсов газа в механическое движение.
Особое преимущество настоящего изобретения состоит в том, что в нем используется минимальное число электромагнитов и соответствующих тел клапанов для открывания/закрывания вышеописанных трубопроводов и ответвлений в контуре 2 рабочей текучей среды. Соответственно, один электромагнит 9 используется для открывания/закрывания второго ответвления 19 и трубопровода 20 посредством перемещения соответствующего тела 10 клапана. Другой электромагнит 11 используется для открывания/закрывания четвертого и пятого ответвлений 23, 24 и трубопровода 20 и шестого ответвления 28 посредством перемещения соответствующего тела 12 клапана.
1. Способ управления потоком рабочей текучей среды в генераторе импульсов давления, содержащем контур (2) рабочей текучей среды, первый конец которого связан с источником (7) рабочей текучей среды, а второй конец связан с областью (8) пониженного давления рабочей текучей среды, первое ответвление (18) и второе ответвление (19) указанного контура (2), которые ведут от источника (7) рабочей текучей среды к противоположным сторонам тела (3) клапана, которое расположено в камере (4) с возможностью перемещения, при этом в указанной камере (4) с одной стороны от тела (3) клапана имеется отверстие (21), которое сообщается с первым ответвлением (18) и позволяет рабочей текучей среде вытекать из камеры (4), а тело (3) клапана под воздействием рабочей текучей среды в ответвлениях (18, 19) перемещается в первое положение, в котором оно закрывает отверстие (21), или во второе положение, в котором оно оставляет отверстие (21) открытым для выпуска рабочей текучей среды, причем во время первой фазы для создания импульса давления, выходящего из отверстия (21), тело клапана перемещают путем установления сообщения источника (7) рабочей текучей среды с указанной камерой (4) через первое ответвление (18) при одновременном прекращении сообщения между камерой (4) и источником (7) рабочей текучей среды через второе ответвление (19), а во время второй фазы для прекращения импульса источнику (7) позволяют сообщаться с камерой (4) через второе ответвление (19), в течение первой фазы камере (4) позволяют сообщаться через трубопровод (20) с областью (8) пониженного давления, а в течение второй фазы сообщение между камерой (4) и областью (8) пониженного давления постоянно прервано.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что контур рабочей текучей среды содержит
третье ответвление (22) и четвертое ответвление (23) контура (2), которые ведут к противоположным сторонам второго тела (5) клапана, которое расположено во второй камере (6) с возможностью перемещения, причем в камере (6) с одной стороны от тела (5) клапана имеется отверстие (25), которое сообщается с третьим ответвлением (22) и через которое рабочая текучая среда может течь в камеру или из камеры, а тело клапана (5) при перемещении под действием рабочей текучей среды в ответвлениях перемещается в первое положение, в котором оно закрывает отверстие (25), или во второе положение, в котором оно оставляет отверстие (25) открытым для притока или оттока рабочей текучей среды, при этом в течение первой фазы обеспечивают постоянное сообщение второй камеры (6) с источником (7) рабочей текучей среды через четвертое ответвление (23).
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что сообщение между второй камерой (6) и источником (7) рабочей текучей среды через четвертое ответвление (23) разрывают во время второй фазы.
4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что устанавливают сообщение второй камеры (6) через третье ответвление (22) с областью (8) пониженного давления рабочей текучей среды, когда сообщение между второй камерой (6) и источником (7) рабочей текучей среды через четвертое ответвление прерывается.
5. Способ по п.2, отличающийся тем, что контур рабочей текучей среды содержит пятое ответвление (24), которое идет от области (8) пониженного давления рабочей текучей среды во вторую камеру (6), с той же стороны от второго тела (5) клапана, что и четвертое ответвление (23), при этом устанавливают сообщение второй камеры (6) с областью (8) пониженного давления рабочей текучей среды через пятое ответвление (24), когда сообщение между второй камерой (6) и источником рабочей текучей среды (7) прерывается.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что отверстия (21, 25) ведут в цилиндрическое пространство (15) с одной стороны от поршня (14), расположенного в указанном пространстве с возможностью перемещения и соединенного с впускным или выпускным клапаном (17) двигателя внутреннего сгорания, или с топливным инжекционным клапаном камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания, или соединенного с поршнем цилиндра или образующего такой поршень, который связан с камерой сгорания для обеспечения в ней переменной степени сжатия, а положением клапана (17) или поршня, обеспечивающего переменную степень сжатия, относительно цилиндра двигателя внутреннего сгорания управляют посредством импульсов рабочей текучей среды, подаваемых через указанные отверстия (21, 25).
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что установлением и прерыванием сообщения в контуре управляют посредством тел (10, 12) клапанов с электромагнитным управлением, установленных в контуре, посредством включения связанных с ними электромагнитов (9, 11).
8. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что положение поршня в цилиндре двигателя внутреннего сгорания регистрируют с помощью датчика, и сообщение в контуре устанавливают или прерывают на основе зарегистрированного положения поршня.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что устанавливают сообщение первой камеры (4) с источником (7) рабочей текучей среды через шестое ответвление (28), когда сообщение между первой камерой (4) и источником (7) рабочей текучей среды через второе ответвление (19) прерывается или уже прервано, и это сообщение через шестое ответвление (28) прерывают, когда первой камере (4) в течение первой фазы позволяют сообщаться с областью (8) пониженного давления рабочей текучей среды через указанный трубопровод (20).
10. Устройство для генерирования импульсов давления, содержащее источник (7) рабочей текучей среды и область (8) пониженного давления рабочей текучей среды, контур (2) рабочей текучей среды, тело (3) клапана, расположенное в камере (4) с возможностью перемещения, первое ответвление (18) и второе ответвление (19) контура (2), ведущие к противоположным сторонам тела (3) клапана, и камеру (4), имеющую отверстие (21) с одной стороны от тела (3) клапана, при этом указанное отверстие (21) сообщается с первым ответвлением (18) и позволяет рабочей текучей среде вытекать из камеры (4), а тело (3) клапана под действием рабочей текучей среды в ответвлениях (18, 19) способно перемещаться в первое положение, в котором оно закрывает отверстие (21), и во второе положение, в котором оно оставляет отверстие (21) открытым для выпуска рабочей текучей среды, трубопровод (20), который ведет от той стороны камеры (4), которая сообщается со вторым ответвлением (19), в область (8) пониженного давления рабочей текучей среды, и клапанный элемент (9, 10) для открывания или прерывания сообщения между камерой (4) и источником (7) рабочей текучей среды через второе ответвление (19), расположенное выше указанной камеры (4) по течению потока рабочей текучей среды, и для открывания или прерывания сообщения между камерой (4) и областью (8) пониженного давления рабочей текучей среды через трубопровод (20).
11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что указанный трубопровод (20) и второе ответвление (19), по меньшей мере, частично проходят параллельно друг другу или рядом друг с другом.
12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что оно содержит второе тело (5) клапана, которое расположено во второй камере (6) с возможностью перемещения, третье ответвление (22) и четвертое ответвление (23) контура, ведущие к противоположным сторонам второго тела (5) клапана во второй камере (6), при этом во второй камере (6) с одной стороны от тела (5) клапана имеется отверстие (25), которое сообщается с третьим ответвлением (22) и через которое рабочая текучая среда может втекать в эту вторую камеру (6) или вытекать из нее, а тело (5), клапана под воздействием рабочей текучей среды в ответвлениях (22, 23) способно перемещаться в первое положение, в котором оно закрывает отверстие (25), или во второе положение, в котором оно оставляет отверстие (25) открытым для притока или оттока рабочей текучей среды, при этом третье ответвление (22) идет от второй камеры (6) к области (8) пониженного давления рабочей текучей среды, а четвертое ответвление (23) идет от второй камеры (6) к источнику (7) рабочей текучей среды, и клапанный элемент (11, 12) для открывания или прерывания сообщения между второй камерой (6) и источником (7) рабочей текучей среды через четвертое ответвление (23).
13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что контур рабочей текучей среды содержит пятое ответвление (24), которое идет от области (8) пониженного давления рабочей текучей среды ко второй камере (6), с той же стороны от второго тела (5) клапана, что и четвертое ответвление (23), а клапанный элемент (11, 12) допускает сообщение второй камеры (6) с областью (8) пониженного давления рабочей текучей среды через пятое ответвление (24), когда сообщение между второй камерой (6) и источником (7) рабочей текучей среды через четвертое ответвление (23) прерывается.
14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что четвертое и пятое ответвления (23, 24), по меньшей мере, частично проходят параллельно друг другу или рядом друг с другом.
15. Устройство по любому из пп.12-14, отличающееся тем, что трубопровод (20), который ведет от первой камеры (4) к области (8) пониженного давления рабочей текучей среды, частично проходит параллельно пятому ответвлению (24) или рядом с ним.
16. Устройство по любому из пп.12-14, отличающееся тем, что клапанный элемент (11, 12) способен перемещаться одновременно в указанном трубопроводе (20) и в четвертом и пятом ответвлениях (23, 24).
17. Устройство по п.10, отличающееся тем, что поверхность, по меньшей мере, одного из первого (3) и второго (5) тел клапанов, обращенная к отверстию (21, 25), связанному с соответствующим телом клапана, и подвергающаяся действию рабочей текучей среды в указанных ответвлениях, меньше соответствующей поверхности на противоположной стороне тела клапана.
18. Устройство по п.10, отличающееся тем, что отверстия (21, 25) в первой камере (4) и второй камере (6) открываются в цилиндрическое пространство (15) с одной стороны от подвижного поршня (14), расположенного в указанном пространстве и соединенного с впускным или выпускным клапаном (17) двигателя внутреннего сгорания или топливным инжекционным клапаном камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания, или соединенного с поршнем или образующего часть такого поршня, который расположен в цилиндре, связанном с камерой сгорания для обеспечения в ней переменной степени сжатия, а управление положением клапана или поршня, обеспечивающего переменную степень сжатия, соответственно, относительно цилиндра двигателя внутреннего сгорания, осуществляется посредством импульсов рабочей текучей среды, подаваемых через указанные отверстия (21, 25).
19. Устройство по п.10, отличающееся тем, что клапанный элемент содержит тело (10, 12) клапана, управляемое электромагнитом.
20. Устройство по любому из п.18 или 19, отличающееся тем, что четвертое и пятое ответвления (23, 24) сообщаются с зависимым клапаном (35), управляемым рабочей текучей средой, для разрешения или прерывания вытекания жидкости из устройства для гидравлического торможения и/или фиксации поршня (14).
21. Устройство по п.10, отличающееся тем, что оно содержит шестое ответвление (28), через которое первая камера (4) сообщается с источником (7) рабочей текучей среды, а клапанный элемент (11, 12) устанавливает и прерывает сообщение между первой камерой и источником (7) рабочей текучей среды через шестое ответвление (28).
