Способ и система запуска авиационного звездообразного поршневого двигателя



Способ и система запуска авиационного звездообразного поршневого двигателя
Способ и система запуска авиационного звездообразного поршневого двигателя
Способ и система запуска авиационного звездообразного поршневого двигателя
Способ и система запуска авиационного звездообразного поршневого двигателя
Способ и система запуска авиационного звездообразного поршневого двигателя

 


Владельцы патента RU 2496025:

Закрытое акционерное общество "Опытно-конструкторское бюро моторостроения" (ЗАО "ОКБМ") (RU)

Изобретение относится к области авиационных двигателей. Технический результат - повышение надежности запуска авиационных двигателей в условиях низких температур окружающей среды. Указанный технический результат достигается тем, что в способе запуска впрыск сжатой топливовоздушной смеси в цилиндры и инициирование ее воспламенения осуществляют синхронно. Используют воспламеняемую топливовоздушную смесь с коэффициентом избытка воздуха а=0,6-0,7. В системе запуска в распределителе сжатого воздуха отверстие для перепускания топливовоздушной смеси в цилиндры выполнено в теле диска золотника и смещено по дуге окружности на угол у=4,5-5,5° от оси симметрии диска золотника, находящегося в нерабочем положении. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к средствам, обеспечивающим запуск авиационных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано для обеспечения надежного запуска двигателей в условиях низких температур окружающей среды.

Из уровня техники известны наиболее близкие аналоги предлагаемому изобретению - способ и система запуска авиационных звездообразных поршневых двигателей (Вахитов А.В. «Вертолет Ка-26», издательство «Транспорт», 1973 год, стр.33, 45, 121-122, штатная система воздушного запуска двигателя М-14В26)

Способ запуска включает впрыск сжатой топливовоздушной смеси (ТВС) из эжекторного баллона с эжектором через распределитель сжатого воздуха и пусковые форсунки в мелкодисперсном состоянии в цилиндры в такте расширения, инициирование воспламенения топливовоздушной смеси с последующей раскруткой двигателя.

По существу раскрутку двигателя осуществляют за счет подачи сжатого воздуха (с давлением 35-50 кг/см2 через баллон с эжектором), смешанного с топливом в мелкодисперсном состоянии, в цилиндры после 12° верхней мертвой точки (ВМТ) в такте расширения без инициирования воспламенения.

Одновременно с этим, посредством традиционной карбюраторной системы, топливо подается по цилиндрам в тактах всасывания с последующей подачей искры в тактах расширения после 5-10°ВМТ с последующим перебросом искры после запуска двигателя на 23° до ВМТ в тактах сжатия, за счет автомата опережения зажигания магнето.

Система запуска включает воздушный компрессор, баллон сжатого воздуха, баллон с эжектором, систему трубопроводов и распределитель сжатого воздуха, содержащий корпус с крышками, валик с шлицевым концом, выполненный за одно целое с ведомым зубчатым колесом привода, подпружиненный золотник с диском, в котором выполнены отверстие для перепускания сжатой ТВС в цилиндры для раскрутки двигателя и отверстие для продувки цилиндров

Недостатком этой системы является трудность запуска двигателя при температуре окружающей среды ниже плюс 5°С из-за низкой плотности топливной смеси, поступающей в цилиндры из смесесборника, в результате плохой испаряемости топлива и конденсации его в достаточно длинном впускном тракте, а так же из-за отсутствия инициирования воспламенения, хорошо распыленной до мелкодисперсного состояния ТВС, подаваемой через воздухораспределитель и пусковые форсунки непосредственно по цилиндрам в тактах расширения, т.к. искрообразование не синхронное и заканчивается раньше начала впрыска топлива. Раскрутка двигателя идет вяло с небольшой скоростью (примерно 30-40 об/мин) только за счет сжатого воздуха.

При существующей системе запуск двигателя при окружающей температуре ниже плюс 5°С затруднен и требует, согласно инструкции по эксплуатации, выполнение дополнительных приемов, связанных с разжижением масла топливом или предварительного подогрева двигателя от аэродромных средств, что вынуждает затрачивать много времени для подготовки к запуску и увеличивает трудоемкость. Особенное неудобство проявляется при эксплуатации авиатехники в полевых условиях (на точках).

Технической задачей настоящего изобретения является повышение надежности запуска авиационных двигателей в условиях низких температур окружающей среды.

Решение поставленной технической достигается тем, что в способе запуска, включающем впрыск сжатой топлво-воздушной смеси в мелкодисперсном состоянии в цилиндры в такте расширения, инициирование воспламенения топливовоздушной смеси с последующей раскруткой двигателя, впрыск сжатой топливовоздушной смеси в цилиндры и инициирование ее воспламенения осуществляют синхронно, при этом в качестве топливовоздушной смеси используют воспламеняемую топливовоздушную смесь с коэффициентом избытка воздуха а=0,6-0,7.

В системе запуска, включающей воздушный компрессор, баллон сжатого воздуха, баллон с эжектором, систему трубопроводов и распределитель сжатого воздуха, содержащий корпус с крышками, валик с шлицевым концом, выполненный за одно целое с ведомым зубчатым колесом привода, подпружиненный золотник с диском, в теле которого выполнены отверстие для перепускания сжатой ТВ С в цилиндры для раскрутки двигателя и отверстие для продувки цилиндров, отверстие для перепускания ТВС в цилиндры выполнено в теле диска золотника и смещено по дуге окружности на угол у=4,5-5,5° от оси симметрии диска золотника, находящегося в нерабочем положении, до запуска распределителя системы в рабочее состояние, обеспечивающее начало впрыска ТВС в положении поршней 2-3° после верхней мертвой точки в такте расширения и ее воспламенение в результате синхронной подачи искры в процессе впрыска.

Значения величин коэффициента избытка воздуха a=0,6-0,7 являются оптимальными для используемой ТВС и получены экспериментально в ряде проведенных испытаний при запуске двигателя, поскольку такой состав ТВС обеспечивает наиболее быстрое и легкое воспламенение.

Значения величин угла смещения по дуге окружности y=4,5-5,5° отверстия для перепускания ТВС являются оптимальными для используемой ТВС и получены экспериментально в ряде проведенных испытаний при запуске двигателя, поскольку именно при таком расположении отверстия одновременно (синхронно) подается искра и происходит воспламенение ТВС, что обеспечивает увеличение оборотов двигателя и осуществление запуска при низких температурах.

Предлагаемые способ и система запуска двигателя поясняются чертежами, где на фиг.1 представлена общая схема запуска двигателя, на фиг.2 - распределитель сжатого воздуха, на фиг.3 - золотник (вид сверху, увеличено), на фиг.4 - диаграмма газораспределения штатной системы запуска, на фиг.5 - диаграмма газораспределения предлагаемой системы запуска.

На фиг.1 пунктирной линией показан авиационный поршневой двигатель.

Система запуска в общем виде (фиг.1) состоит из воздушного компрессора 1, распределителя сжатого воздуха 2, баллона с эжектором 3, баллона сжатого воздуха 4, системы заливки бензина, содержащей шприц заливочный 5, трубопровод бензомагистрали 6 и заливочную форсунку двигателя 7.

Система запуска также содержит систему трубопроводов 8 и пусковой клапан 9.

Распределитель сжатого воздуха 2 (фиг.1, фиг.2) содержит корпус 10 с крышкой 11, внутри которого установлен ведомый валик 12 со шлицевым концом 13, выполненный за одно целое с ведомым зубчатым колесом 14 привода (на чертеже не показано). Шлицевой конец 13 валика 12 через регулировочную муфту 15, имеющую наружные и внутренние шлицы соединен с подпятником 16, который в свою очередь соединен с золотником 17, диск 18 которого подпружинен распорной пружиной 19 к втулке 20 крышки 11 корпуса 10.

В теле диска 18 золотника 17 (фиг.3) выполнены отверстие 21 для перепускания сжатой ТВС в цилиндры для раскрутки двигателя и отверстие 22 для продувки цилиндров. Оба отверстия 21 и 22 расположены по дуге окружности на разных расстояниях от центра диска 18 золотника 17.

Отверстие 21 (фиг.3) для перепускания ТВС в цилиндры выполнено в теле диска золотника и смещено по дуге окружности на угол y=4,5-5,5° от оси симметрии диска 18 золотника 17, находящегося внерабочем положении, до запуска распределителя системы в рабочее состояние, обеспечивающее начало впрыска ТВС в положении поршня 2-3° (вместо 12°) после верхней мертвой точки в такте расширения, таким образом синхронизируя впрыск ТВС с подачей искры и инициацию ее воспламенения.

Предлагаемый способ запуска авиационного двигателя реализуется предлагаемой системой запуска.

Способ осуществляют посредством системы запуска следующим образом:

По сигналу на запуск двигателя через заливочный шприц 5 (фиг.1) заполняют топливом баллон с эжектором 3, затем сжатый воздух под давлением 50 кг/см2 из баллона сжатого воздуха 4 подают в баллон с эжектором 3. Воздух, смешиваясь с топливом, образует турболизованную карбюрированную ТВС, которая через распределитель сжатого воздуха 2 и пусковые клапаны 9 впрыскивается в цилиндры двигателя в положении поршней 2-3° после ВМТ (вместо 12° штатных) в тактах расширения. При дальнейшем движении поршня, в положении 5-10° после ВМТ подается искра и происходит воспламенение ТВС.

Таким образом, подача ТВС, длящаяся около 50° по углу поворота коленчатого вала, и подача искры осуществляются синхронно.

В результате происходит резкое повышение давления над поршнями и происходит энергичная раскрутка двигателя, обеспечивающая необходимое разряжение во впускном тракте и включение в работу основной системы топливопитания - карбюраторной.

Увеличение оборотов двигателя происходит за счет выполнения отверстия 21 для перепускания ТВС в цилиндры в теле диска 18 золотника 17 распределителя сжатого воздуха 2 со смещением отверстия 21 на угол у=4,5-5,5°.

Такая конструкция распределителя сжатого воздуха 2 позволяет осуществить синхронную с искрообразованием подачу ТВС, оптимально задействовать систему зажигания на запуске и воспламенить ТВС с коэффициентом избытка воздуха a=0,6-0,7, что прежде исключалось, т.к. искрообразование заканчивалось до начала впрыска топлива. Значения величин коэффициента избытка воздуха a=0,6-0,7 являются оптимальными для используемой ТВС и получены экспериментально в ряде проведенных испытаний при запуске двигателя, поскольку такой состав ТВС обеспечивает наиболее быстрое и легкое воспламенение.

При этом резко возрастает давление газов на поршень и, как следствие, многократно увеличиваются обороты раскрутки двигателя при запуске. Увеличение оборотов при запуске вызывает, в свою очередь, оптимизацию работы карбюраторной топливной системы за счет увеличения разрежения на впуске и запуска двигателя в целом.

Физический процесс, происходящий при осуществлении способа запуска наглядно представлен на диаграмме газораспределения с моментами подачи искры и началом впрыска в цилиндр топливовоздушной смеси.

На фиг.4 - представлена диаграмма газораспределения штатной системы запуска, на фиг.5 - диаграмма газораспределения предлагаемой системы запуска.

Преимущества предлагаемого способа и системы запуска с синхронизацией впрыска ТВС и инициирования воспламенения перед существующими способом и системой запуска подтверждаются следующими полученными экспериментальными данными:

Был проведен ряд испытаний системы запуска при различных температурах окружающей среды. Все испытания предлагаемой системы, реализующей предлагаемый способ запуска, проводились без использования средств подогрева двигателя.

Пример 1.

Испытания проводились при температуре окружающего воздуха 0°С. Обороты раскрутки двигателя на запуске составили 90-95 об/мин. Время запуска около 3 сек.

Пример 2.

Испытания проводились при температуре окружающего воздуха минус 7°С.

Обороты раскрутки двигателя составили 85-92 об/мин.

Время запуска около 5 сек.

Пример 3.

Испытания проводились при температуре окружающего воздуха минус 17°С.

Обороты раскрутки двигателя составили 60-65 об/мин.

Время запуска 14 сек.

Для сравнения полученных экспериментальных данных запуска двигателя при низких температурах с использованием предлагаемого изобретения был проведен контрольный запуск двигателя со штатным вариантом конструкции золотника распределителя.

При контрольной попытке запуска двигателя со штатным вариантом конструкции золотника распределителя, т.е. без синхронизации впрыска ТВС и искры и без использования средств подогрева, при температуре окружающего воздуха 0°С двигатель не запустился.

Во всех случаях проведенных испытаний формирование ТВС с коэффициентом избытка воздуха 0,6-0,7 в районе свечи получено предварительной, перед запуском, заливкой эжекторного бачка.

В результате проведенных экспериментальных работ выяснилось, что предлагаемая система позволяет производить запуски двигателя даже без (предусмотренной инструкцией по эксплуатации) предварительной заливки топлива в смесесборник шприцом заливочным через заливочную форсунку, что позволяет судить о ее высокой эффективности.

В реально имеющихся метеоусловиях, ограниченных температурами окружающего воздуха до минус 17°С, предлагаемая система обеспечила уверенный запуск двигателя, при этом возросла скорость вращения коленчатого вала в 2-3 раза, увеличилось число запусков двигателя после длительной стоянки при одноразовой зарядке восьми литрового штатного баллона сжатого воздуха до 4-5 запусков вместо одного. Планируется проверка работоспособности системы при температурах окружающего воздуха до 30°С и ниже.

Таким образом, предлагаемые способ и система запуска двигателя полностью решают поставленную техническую задачу.

1. Способ запуска авиационного звездообразного поршневого двигателя, включающий впрыск сжатой топливовоздушной смеси в мелкодисперсном состоянии в цилиндры в такте расширения, инициирование воспламенения топливовоздушной смеси с последующей раскруткой двигателя, отличающийся тем, что впрыск сжатой топливовоздушной смеси в цилиндры и инициирование ее воспламенения осуществляют синхронно, при этом в качестве топливовоздушной смеси используют воспламеняемую топливовоздушную смесь с коэффициентом избытка воздуха а=0,6-0,7.

2. Система запуска авиационного звездообразного поршневого двигателя, включающая воздушный компрессор, баллон сжатого воздуха, баллон с эжектором, систему трубопроводов и распределитель сжатого воздуха, содержащий корпус с крышками, валик с шлицевым концом, выполненный за одно целое с ведомым зубчатым колесом привода, подпружиненный золотник с диском, в теле которого выполнены отверстие для перепускания сжатой топливовоздушной смеси в цилиндры для раскрутки двигателя и отверстие для продувки цилиндров, отличающаяся тем, что в распределителе сжатого воздуха отверстие для перепускания топливовоздушной смеси в цилиндры выполнено в теле диска золотника и смещено по дуге окружности на угол у=4,5-5,5° от оси симметрии диска золотника, находящегося в нерабочем положении, до запуска распределителя системы в рабочее состояние, обеспечивающее начало впрыска топливовоздушной смеси в положении 2-3° после верхней мертвой точки в такте расширения и ее последующего воспламенения в процессе впрыска.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано на автономных и стационарных установках, где используют ДВС. .

Изобретение относится к запуску двигателей тепловозов и других транспортных средств электродвигателями, объединенными с тяговыми генераторами, и может быть использовано в электрических цепях, приспособленных для запуска двигателей, для модернизации магистральных и маневровых тепловозов всех серий.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. .

Изобретение относится к устройству управления подачей электрической мощности для гибридного транспортного средства. .

Изобретение относится к области автомобилестроения, а именно к устройствам включения электростартера двигателя внутреннего сгорания. .

Стартер // 2296878
Изобретение относится к электрооборудованию двигателей внутреннего сгорания, а именно к стартерам. .

Изобретение относится к области пусковых устройств двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в транспортных средствах и стационарных установках, где применяются двигатели внутреннего сгорания и необходим их частый пуск.

Изобретение относится к области автомобиле- и тракторостроения, а именно к электрооборудованию двигателей внутреннего сгорания, и более точно к конструкция стартеров с планетарным редуктором.

Изобретение относится к области электротехники и транспорта и касается, в частности, комбинированных энергетических установок гибридных транспортных средств, оборудованных стартер-генераторами. Предлагаемая стартер-генераторная установка автотранспортного средства содержит обратимую электрическую машину, содержащую статор (1), соединенный с корпусом (2) двигателя внутреннего сгорания, ротор (3), соединенный резьбовыми крепежными элементами с валом (4) двигателя, кожух (5), прикрепленный к корпусу (2) двигателя. Статор подключен электрической цепью к аккумуляторной батарее. Ротор выполнен в виде тороидальной чаши, имеющей на периферии окна (6), разделенные перегородками, образованными длинными криволинейными лопастями (7), (8), расположенными на вогнутой поверхности чаши, обращенной в сторону статора (1). Часть перегородок между окнами в чаше образована длинными лопастями (7), а другая такая же часть перегородок - короткими лопастями (8), размещенными между длинными лопастями (7). К чаше прикреплен обруч (9), окружающий статор (1). В обруч (9) напротив статора вставлено упругое цилиндрическое кольцо (10) из магнитопласта. В кожухе (5) вдоль оси электрической машины выполнены два ряда вентиляционных отверстий (11) и (12), разделенных коническим гребнем (13), выполненным на внутренней поверхности кожуха напротив ротора и выступающим в сторону указанного обруча (9). Технический результат - обеспечение эффективного охлаждения стартер-генераторной установки для соблюдения оптимального теплового режима ее работы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Настоящее изобретение относится к способу приведения транспортного средства в движение. Технический результат - приведение транспортного средства в движение в аварийных ситуациях. Транспортное средство содержит двигатель внутреннего сгорания для генерирования движущей силы для передачи к, по меньшей мере, одному ведущему колесу через сцепление и коробку передач, причем движущая сила может быть выборочно передана от двигателя к ведущим колесам посредством замыкания упомянутого сцепления, и переключения передач посредством коробки передач, по меньшей мере, частично управляются управляющей системой, предусмотренной на транспортном средстве. Управляющая система осуществляет, при замкнутом упомянутом сцеплении и по требованию приведения транспортного средства в движение с замкнутым сцеплением, приведение в действие стартерного двигателя транспортного средства с включенной передачей и использование стартерного двигателя для ускорения двигателя внутреннего сгорания до исходной частоты вращения, которая представляет частоту вращения, при которой двигатель внутреннего сгорания заведется. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стартер-генераторным устройствам транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания. Технический результат заключается в снижении неравномерности вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, возникающей от пульсаций моментов ДВС и ВЭМ. Тем самым повысится комфортность транспортного средства и уменьшится влияние вибраций на долговечность комплектующих элементов. Сущность предложенного изобретения состоит в следующем: система стартер-генератор двигателя внутреннего сгорания (ДВС), содержит накопитель электрической энергии, например емкостной или аккумулятор, электрически связанный с системой управления, включающей в себя широтно-импульсный преобразователь напряжения, коммутатором и вентильной электрической машиной, статор которой жестко закреплен на картере ДВС, а ротор является маховиком ДВС, и датчиком положения ротора, выход которого электрически связан с коммутатором. Согласно изобретению система дополнительно снабжена дифференциальным звеном второго порядка, вход которого электрически связан с выходом датчика положения ротора, а выход дифференциального звена второго порядка выполнен с возможностью выработки отрицательной обратной связи по второй производной угла поворота ротора на вход системы управления. 1ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Способ управления работой двигателя, в котором происходит запуск и остановка двигателя внутреннего сгорания, содержащего коленчатый вал, имеющий шейку вала и опорный подшипник, в котором может вращаться шейка вала. Когда в двигатель внутреннего сгорания не подается топливо, осуществляют непрерывное вращение коленчатого вала. Для смазки шейки вала и опорного подшипника, когда в двигатель внутреннего сгорания не подается топливо, осуществляют привод масляного насоса для обеспечения режима гидродинамической смазки. В заявке также описан двигатель. Изобретение обеспечивает гидродинамический режим смазки шейки коленчатого вала и опорного подшипника с помощью давления масла к опорному подшипнику и постоянного вращения коленчатого вала. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к конструкциям стартеров с планетарным редуктором. Стартер с планетарным редуктором содержит переднюю и среднюю части корпуса и крышку, тяговое реле, тяговый электромотор и обгонную муфту, тяговый электромотор выполнен в виде водила с установленными на нем шестернями и торцевыми роторами, центральной подтормаживающей шестерни, внешнего и внутреннего концентрических статоров и системы управления. В устройстве реализован режим пониженной скорости вращения, для предварительного прогрева двигателя и заполнения маслом маслосистемы при включенном тормозе, при этом статоры включены на разнонаправленное вращение, роторы-сателлиты вращаются, а шестерни-сателлиты перемещены по центральной шестерне, вращающей водило и обгонную муфту. При выключенном тормозе следует режим повышенной скорости, при котором статоры включены на согласное направление вращения, роторы-сателлиты вращаются в неподвижном состоянии вместе с водилом и центральной шестерней как единое целое. После запуска двигателя реле и статоры отключаются. Технический результат состоит в возможности реализации режима пониженной скорости при пусковых токах, меньших в число раз, равное передаточному отношению редуктора. 3 ил.

Изобретение относится к системам запуска ДВЗ. Технический результат - повышение эксплуатационных характеристик стартера. Использование: системы запуска двигателей НТС (наземные транспортные системы): автомобили, тракторы и т.д. Задача: расширение эксплуатационных характеристик двигателей НТС за счет подачи смазки к узлам трения до запуска двигателя. Сущность изобретения: водило и корпус эпициклического колеса простого трехзвенного ПМ (планетарного механизма) имеют зубчатые венцы и муфту переключения, обеспечивающие работу ПМ в двух режимах. Положительный эффект: расширяются эксплуатационные характеристики двигателя НТС - повышаются его надежность и долговечность за счет исключения запуска двигателя до подачи смазки к узлам трения. 2 ил.

Изобретение относится ко всем типам стартеров для всех типов тепловых двигателей, в том числе для газотурбинного двигателя. Технический результат - уменьшение потребления электроэнергии. Для исключения потребления тока в крайних положениях скользящей шестерни для ее привода используется рычаг, подпружиненный так, что находится в положении неустойчивого равновесия, а электромагнит имеет две обмотки, втягивающие сердечник в разные стороны. Или электромагнит поляризованный. Или вместо электромагнита применен дополнительный реверсивный электродвигатель. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к автомобильной технике. Технический результат - устранение провала тяги на низких оборотах. Провал тяги на низких оборотах является известным недостатком двигателей малого объема с турбонаддувом, имеющих мощность двигателей большого объема. Способ ускорения вращения турбины с приводом от выхлопных газов в течение промежутка времени, пока водитель переносит свою ногу с педали тормоза на педаль акселератора, чтобы вызвать старт. Неполный перечень действий, которые можно предпринять для увеличения внутренней энергии выхлопных газов, поступающих в турбину, включают: открытие дроссельной заслонки, уменьшение угла опережения зажигания и закрытие регулятора давления наддува. Дополнительно к одному из колес автомобиля могут быть применены тормоза, чтобы двигатель не произвел преждевременный старт в течение этого интервала. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх