Компрессорный способ зарядки пневмоаккумулятора пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания атмосферным воздухом

Авторы патента:

F16K31/122 - с воздействием жидкости или газа на поршень ( F16K 31/143,F16K 31/163,F16K 31/363,F16K 31/383 имеют преимущество)

F01L9/02 - гидравлическим или пневматическим

Владельцы патента RU 2528797:

Рыбаков Анатолий Александрович (RU)

Изобретение относится к пневмоприводам клапанов газораспределения двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и топливных форсунок. Техническим результатом является повышение степени унификации приводов в ДВС. Сущность изобретения заключается в том, что пневматический привод включает поршень компрессора, пружину поршня компрессора, впускной и выпускной обратные клапаны и пневмоаккумулятор. Сжимаемое в цилиндре ДВС рабочее тело давит на торцевую поверхность поршня компрессора. Под его воздействием поршень компрессора движется и в противоположной торцевой полости поршня компрессора сжимает атмосферный воздух, который через выпускной обратный клапан подается в пневмоаккумулятор. После окончания движения поршня компрессора на цикле всасывания пружина, расположенная в противоположной торцевой полости поршня компрессора, перемещает поршень компрессора в сторону цилиндра двигателя. Воздух из атмосферы через впускной обратный клапан всасывается в противоположную торцевую полость поршня компрессора, после чего цикл зарядки пневмоаккумулятора завершается и поршень компрессора готов к очередному циклу зарядки пневмоаккумулятора. 2 ил.

Область техники

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

Уровень техники

Энергия сжимаемого в цилиндре двигателя внутреннего сгорания (далее - ДВС) рабочего тела - воздуха или топливной смеси в зависимости от типа ДВС - на такте сжатия может напрямую использоваться для привода различных механизмов, например, для привода газораспределительного механизма двигателя, патент 2403409, или привода топливной форсунки, патент 2392482 - ближайшие аналоги заявленного изобретения.

Принцип действия привода воздушного компрессора газами из цилиндра ДВС поясняется на основе патента 2403409 «Клапан-отсечка пневматического привода газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания».

Поршень двигателя внутреннего сгорания 1 при такте сжатия сжимает рабочее тело-воздух или топливную смесь - в камере сгорания 2. При этом часть рабочего тела из камеры сгорания 2 по трубопроводу 3, через автоматический клапан-отсечку 4 и обратный клапан 5 поступает в пневмоаккумулятор 6 и заряжает его. Электронная система управления ДВС пневматическим приводом газораспределительных клапанов (далее система управления, на чертеже не показана) отслеживает текущее положение поршня ДВС 1 и, в момент времени, когда требуется открыть газораспределительный клапан 7, устанавливает золотник 8 в положение, как показано на чертеже. Рабочее тело из пневмоаккумулятора 6 по каналам 9 и 10 поступает в верхнюю полость поршня привода клапана 11, в результате чего газораспределительный клапан 7, если он впускной, позволяет воздуху из атмосферы по каналу 12 поступать в камеру сгорания 2, или если он выпускной, вытекать продуктам сгорания из камеры сгорания 2. Для закрывания газораспределительного клапана 7 система управления устанавливает золотник 8 в нижнее положение, и рабочее тело из пневмоаккумулятора 6 по каналам 9 и 13 поступает в нижнюю полость поршня привода 11, и газораспределительный клапан 7 закрывается. В обоих случаях отработавшее рабочее тело по каналам 10, 13, 14, 15 выбрасывается в атмосферу, а в карбюраторном двигателе, где рабочее тело представляет собой топливную смесь, по соображениям экономии топлива подается в воздухозаборный тракт двигателя.

Следует иметь в виду, что зарядка пневмоаккумулятора происходит не только при такте сжатия рабочего тела в камере сгорания, как это показано в упомянутом выше аналоге, но и при такте расширения отработавших газов, когда давление в камере сгорания может достигать сотен атмосфер, а температура сотен градусов. Но для обеспечения работоспособности пневматического привода достаточно давления рабочего тела на порядок и даже меньше. Ограничение давления рабочего тела в пневмоаккумуляторе до оптимального значения обеспечивает автоматический клапан-отсечка 4. Если давление поступающего из камеры сгорания 2 рабочего тела меньше оптимального, оно беспрепятственно проходит через клапан-отсечку 4 в пневмоаккумулятор 6. При повышении давления рабочего тела в пневмоаккумуляторе 6 сверх оптимального рабочее тело по каналу 16 поступает в нижнюю полость поршня 17 клапана-отсечки. Под его воздействием поршень клапана-отсечки 17 и соединенный с ним запорный клапан 18 перемещаются вверх и канал 19 перекрывается. Уровень зарядки пневмоаккумулятора 6 рабочим телом определяется жесткостью пружины 20.

Чем больше жесткость пружины, тем до более высокого уровня заряжается пневмоаккумулятор. Энергия сжимаемого в цилиндре ДВС рабочего тела - воздуха или топливной смеси в зависимости от типа ДВС - на такте сжатия напрямую используется для привода различных механизмов, например, для привода газораспределительного механизма или привода топливной форсунки. Однако есть вероятность воспламенения топливной смеси для бензинового ДВС в пневмоаккумуляторе и газовых магистралях привода.

Цель изобретения - унифицировать пневматический привод таким образом, чтобы он подходил для всех типов ДВС.

Сущность изобретения

Компрессорный способ зарядки пневмоаккумулятора пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки ДВС атмосферным воздухом состоит в следующем.

На фиг.2 представлена схема привода воздушного компрессора атмосферного воздуха газами из цилиндра двигателя внутреннего сгорания.

Поршень ДВС 1 на такте сжатия сжимает рабочее тело - воздух или топливную смесь - в камере сгорания 2 и сжимаемое рабочее тело давит на левую поверхность поршня компрессора 3, в результате чего поршень компрессора 3 движется вправо (по чертежу). Сжимаемый находящийся в правой компрессорной полости поршня компрессора 3 воздух через обратный клапан 4 поступает в пневмоаккумулятор 5. Полная зарядка пневмоаккумулятора 5 происходит при пуске ДВС за один или несколько циклов сжатия в камере сгорания 2 рабочего тела, а дозарядка - только за один цикл. На цикле всасывания воздуха в камеру сгорания 2 давление воздуха в ней уменьшается, пружина компрессора 6 перемещает поршень компрессора 3 влево и воздух из атмосферы через обратный клапан 7 засасывается в его правую компрессорную полость. Одновременно электронная система управления ДВС отслеживает текущее положение поршня ДВС 1 и, в момент времени, когда требуется открыть газораспределительный клапан 8, устанавливает золотник 9 в положение, как показано на чертеже. Сжатый воздух из пневмоаккумулятора 5 по каналам 10 и 11 поступает в верхнюю полость поршня привода клапана 12. Под его действием газораспределительный клапан 8, если он впускной, позволяет воздуху из атмосферы по каналу 13 поступать в камеру сгорания 2, или, если он выпускной, вытекать в атмосферу продуктом сгорания из камеры сгорания 2. Для закрытия газораспределительного клапана 8 система управления устанавливает золотник 9 в нижнее положение, и воздух из пневмоаккумулятора 5 по каналам 10 и 14 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 12, и газораспределительный клапан 8 закрывается. В обоих случаях отработавший воздух по каналам 11, 15 и 14, 16 выбрасывается в атмосферу. Как только давление в пневмоаккумуляторе 5 достигнет оптимального значения, обеспечивающего оптимальное функционирование приводов газораспределительного клапана и топливной форсунки, воздух из пневмоаккумулятора 5 по каналу 17 поступает в нижнюю полость поршня механизма стопора 18 поршня компрессора 3. Поршень механизма стопора 18 перемещается вверх и стопорит поршень компрессора 3 в положении, как показано на чертеже, либо в положении, как показано на фрагменте схемы, расположенной ниже основной схемы. Поступление сжатого воздуха в пневмоаккумулятор 5 прекращается. Уровень зарядки пневмоаккумулятора 5 определяется жесткостью пружины поршня компрессора 6. Чем больше жесткость пружины, тем до более высокого уровня заряжается пневмоаккумулятор 5. Канал 19 служит для вентиляции средней полости поршня компрессора 3.

Таким образом, заявленный способ зарядки пневмоаккумулятора обеспечивает работоспособность пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки атмосферным воздухом всех типов ДВС.

Раскрытие изобретения

Компрессорный способ зарядки атмосферным воздухом пневмоаккумулятора пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания, включающего поршень компрессора, пружину поршня компрессора, впускной обратный клапан, выпускной обратный клапан и пневмоаккумулятор, отличающийся тем, что в цилиндре двигателя внутреннего сгорания на такте сжатия сжимаемое в цилиндре двигателя внутреннего сгорания рабочее тело - воздух или топливная смесь - давит на торцевую поверхность поршня компрессора, под воздействием которого поршень компрессора движется и в его противоположной торцевой полости сжимает атмосферный воздух, откуда сжимаемый воздух через выпускной обратный клапан подается в пневмоаккумулятор, затем на цикле всасывания воздуха в цилиндр двигателя внутреннего сгорания в конце движения поршня компрессора расположенная в противоположной торцевой полости поршня компрессора пружина перемещает поршень компрессора в сторону цилиндра двигателя внутреннего сгорания и воздух из атмосферы через впускной обратный клапан всасывается в противоположную торцевую полость поршня компрессора, после чего цикл зарядки пневмоаккумулятора завершается и поршень компрессора готов к очередному циклу зарядки пневмоаккумулятора.

Техническая применимость изобретения

Материалы и технология для реализации заявленного изобретения не выходят за рамки современных возможностей.

Графический материал

Фиг.1.

Схема пневматического привода газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания с клапаном-отсечкой: 1 - поршень двигателя внутреннего сгорания; 2 - камера сгорания; 3, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 19 - трубопроводы и каналы; 4 - клапан-отсечка; 5 - обратный клапан; 6 - пневмоаккумулятор; 7 - газораспределительный клапан; 8 - золотник; 11 - поршень привода газораспределительного клапана; 17 - поршень привода клапана-отсечки; 18 - запорный клапан; 20 - пружина.

Фиг.2.

Схема привода воздушного компрессора атмосферного воздуха газами из цилиндра двигателя внутреннего сгорания: 1 - поршень ДВС; 2 - камера сгорания; 3 - поршень компрессора; 4, 7 - обратный клапан; 5 - пневмоаккумулятор; 6 - пружина поршня компрессора; 8 - газораспределительный клапан; 9 - золотник; 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17, 19 - трубопроводы и каналы; 12 - поршень привода газораспределительного клапана; 18 - поршень механизма стопора.

Компрессорный способ зарядки атмосферным воздухом пневмоаккумулятора пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания, включающего поршень компрессора, пружину поршня компрессора, впускной обратный клапан, выпускной обратный клапан и пневмоаккумулятор, отличающийся тем, что в цилиндре двигателя внутреннего сгорания на такте сжатия сжимаемое в цилиндре двигателя внутреннего сгорания рабочее тело-воздух или топливная смесь - давит на торцевую поверхность поршня компрессора, под воздействием которого поршень компрессора движется и в его противоположной торцевой полости сжимает атмосферный воздух, откуда сжимаемый воздух через выпускной обратный клапан подается в пневмоаккумулятор, затем на цикле всасывания воздуха в цилиндр двигателя внутреннего сгорания в конце движения поршня компрессора расположенная в противоположной торцевой полости поршня компрессора пружина перемещает поршень компрессора в сторону цилиндра двигателя внутреннего сгорания и воздух из атмосферы через впускной обратный клапан всасывается в противоположную торцевую полость поршня компрессора, после чего цикл зарядки пневмоаккумулятора завершается и поршень компрессора готов к очередному циклу зарядки пневмоаккумулятора.

Изобретение относится к области газораспределения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение степени унификации приводов различных типов ДВС.

Поршневая задвижка // 2527774

Поршневая задвижка относится к трубопроводной арматуре и может быть использована в нефтяной, химической и других отраслях промышленности. Поршневая задвижка содержит корпус с уплотняющей втулкой, два поршня-шибера, два штока, две крышки, две опорные вогнутые площадки.

Исполнительный механизм с устройством для изменения скорости подачи // 2527268

Система исполнительного механизма для клапана состоит из исполнительного механизма, выполненного с возможностью перемещения первого штока исполнительного механизма, причем исполнительный механизм содержит корпус и управляющий исполнительный компонент, расположенный в корпусе и соединенный с первым штоком исполнительного механизма, при этом управляющий исполнительный компонент и корпус определяют местоположение первой тормозной камеры и второй тормозной камеры, причем в первую тормозную камеру поступает управляющая текучая среда, вызывая перемещение управляющего исполнительного компонента в первом направлении, а во вторую тормозную камеру поступает управляющая текучая среда, вызывая перемещение управляющего исполнительного компонента во втором, противоположном первому, направлении; и устройства для изменения скорости подачи, подсоединенного к исполнительному механизму, причем устройство для изменения скорости подачи содержит корректирующий исполнительный компонент; и пружину, образующую в рабочем режиме связь с корректирующим исполнительным компонентом для перемещения посредством него первого штока исполнительного механизма в предопределенное положение при возникновении условия коррекции.

Клапан нижнего спуска с встроенным пневматическим приводом // 2503867

Изобретение относится к области трубопроводной арматуры и предназначено для перекрытия потока суспензии при расходовании из емкостей. Пневматический привод встроен в клапан нижнего спуска и разделен от проточной части клапана эластичной диафрагмой и защитной металлической мембраной.

Клапан // 2502911

Клапан имеет по меньшей мере одну впускную камеру (1) и по меньшей мере одну выпускную камеру (3), выполненные с возможностью сообщения между собой или запирания друг от друга посредством исполнительного органа (5, 12, 13, 14, 15), а также управляющую камеру (6) для управления исполнительным органом (5, 12, 13, 14, 15).

Регулятор давления // 2453723

Изобретение относится к регулятору давления и может быть использовано в системе подачи газовой текучей среды для регулирования давления потока от источника газового топлива к рабочему устройству.

Пневмопривод с тормозным устройством // 2447329

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в тех областях, в частности в космической технике для раскрытия посадочного устройства пилотируемого транспортного космического корабля, где необходимо осуществить торможение поршня пневмоцилиндра в конце его движения для избежания удара, который нежелателен или недопустим.

Устройство, управляемое текучей средой под давлением, с безопасной крышкой камеры, содержащей текучую среду под давлением // 2429388

Изобретение относится к устройству или системе взаимной блокировки двух механических элементов, в частности двух механических элементов, образующих камеру для жидкости под давлением, которая заставляет их отдаляться друг от друга.

Клапанное переключающее устройство (варианты) // 2428614

Изобретение относится к области узлов и деталей машин, обеспечивающих их нормальную эксплуатацию, а именно в области переключающих клапанов, предпочтительно обеспечивающих изменение газового или жидкостного потоков, и может быть использовано в любой области науки и техники, использующей регулируемое перемещение жидкостных и газовых потоков, а в основном используется в газовой, нефтехимической и химической отраслях промышленности.

Запорно-фиксирующее устройство поворотного механизма // 2426017

Изобретение относится к области машиностроения. .

Способ привода компрессора зарядки пневмоаккумулятора атмосферным воздухом системы пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания рабочим телом из двух цилиндров двигателя внутреннего сгорания // 2528538

Изобретение относится к системам пневматического привода клапанов, в частности газораспределения двигателей. Техническим результатом является упрощение конструкции.

Газораспределительный механизм двигателя внутреннего сгорания с гидравлическим приводом // 2528238

Изобретение может быть использовано в газораспределительных механизмах двигателей внутреннего сгорания. Газораспределительный механизм двигателя внутреннего сгорания с гидравлическим приводом содержит впускные и выпускные тарельчатые клапаны (2) и (3), соединяющие и разъединяющие впускные и выпускные каналы (9) и (10) с камерой сгорания двигателя, плунжерные втулки (14) и (15) тарельчатых клапанов с плунжерами тарельчатых клапанов, гидропривод с кулачковым валом, содержащим кулачки, управляющие впускными и выпускными тарельчатыми клапанами (2) и (3), и с плунжерами.

Поршневая расширительная машина // 2528204

Поршневая расширительная машина предназначена для использования в энергомашиностроении в качестве пневматического или газового двигателя, например в горной, химической и нефтехимической промышленности.

Система газообменного клапана для двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания с такой системой. // 2518319

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Система (1) газообменного клапана содержит тело (4) клапана, движущееся в двух противоположных друг другу прямолинейных направлениях (В1, В2) и приводной элемент (12) для приведения в действие клапанного тела (4).

Способ сквозной продувки пневмоаккумулятора пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки с клапаном-отсечкой двигателя внутреннего сгорания // 2514975

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к системам газораспределения с пневмоприводом. Техническим результатом является повышение надежности работы системы.

Способ обратной продувки пневмоаккумулятора пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки с клапаном-отсечкой двигателя внутреннего сгорания // 2514974

Способ продувки пневмоаккумулятора и клапана-отсечки пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания // 2514971

Самоадаптивная гидравлическая система с изменяемыми фазами газораспределения для дизельного двигателя и способ управления // 2505683

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Самоадаптивная гидравлическая система с изменяемыми фазами газораспределения предназначена для дизельного двигателя (1) с электронным блоком управления.

Двигатель внутреннего сгорания // 2489576

Способ амортизации ударных нагрузок газораспределительного клапана с электропневматическим приводом двигателя внутреннего сгорания // 2529267

Изобретение относится к области газораспределения в двигателях внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение ресурса. Сущность изобретения заключается в том, что при открытии или закрытии клапана, в конце его движения, система управления отслеживает текущее положение и скорость клапана и подает команду на перевод золотника таким образом, чтобы воздух из пневмоаккумулятора начал поступать в противоположную полость привода поршня газораспределительного клапана. При этом скорость движения клапана уменьшается до величины, обеспечивающей безударный контакт. После этого система управления возвращает золотник переключения потока воздуха из пневмоаккумулятора в первоначально задаваемое открытое или закрытое положение. 1 ил.