Способ амортизации ударных нагрузок на газораспределительный клапан в системе пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора
Изобретение относится к газораспределению двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является снижение ударных нагрузок в клапанной системе. Сущность изобретения заключается в том, что при движении газораспределительного клапана из одной крайней точки в другую система управления отслеживает текущее положение и скорость клапана и определяет момент времени начала его торможения, в соответствии с которым золотником управления меняет направление подачи газа из пневмоаккумулятора в противоположный объем поршня привода клапана. Скорость клапана перед крайней точкой его движения уменьшается. Затем система управления возвращает золотник в предыдущее положение, и газ из пневмоаккумулятора окончательно завершает установку клапана в заданное положение. Зарядка пневмоаккумулятора осуществляется энергией продуктов сгорания в цилиндре ДВС посредством поршня компрессора. 1 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области энергомашиностроения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ближайший прототип заявленного изобретения - патент 2529267 «Способ амортизации ударных нагрузок газораспределительного клапана с электропневматическим приводом двигателя внутреннего сгорания».
Реферат к патенту 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.
ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
При действии газораспределительного клапана при посадке клапана на седло и его открытии могут наблюдаться ударные нагрузки, что снижает ресурс, надежность газораспределительной системы и повышает шумность двигателя. Цель заявленного изобретения состоит в том, чтобы не допустить ударных нагрузок на клапан и изъять из привода газораспределительного клапана систему продувки пневмоаккумулятора, в результате чего исключается возможность засорения воздушных магистралей и ударных нагрузок на газораспределительный клапан.
СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сущность заявленного изобретения поясняется на примере действия пневматического привода газораспределительного клапана с зарядкой пневмоаккумулятора системы привода газом из компенсационного пневмоаккумулятора, 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 6. Зарядка пневмоаккумулятора 6 происходит при первом пуске ДВС, а подзарядка может происходить и на рабочем такте. Когда давление газа в пневмоаккумуляторе 6 достигнет величины, обеспечивающей оптимальное функционирование привода газораспределительного клапана 7, газ из пневмоаккумулятора 6 поступает в нижнюю полость поршня стопора 8 по каналу 9, в результате чего поршень стопора 8 и соединенный с ним стопор 10 занимают верхнее положение. Стопор 10 входит в выточку поршня компрессора 4, блокирует движение поршня компрессора 4 и поступление газа в пневмоаккумулятор 6 прекращается. Для открывания газораспределительного клапана 7 система управления отслеживает текущее положение поршня ДВС 1 и в момент времени, когда требуется открыть газораспределительный клапан 7, устанавливает золотник 11 в положение, как показано на фигуре. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 12 и 13 поступает в верхнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 14, соединенного штоком 15 с газораспределительным клапаном 7. Под давлением газа газораспределительный клапан 7 открывается и, если он впускной, позволяет воздуху из атмосферы по каналу 16 поступать в камеру сгорания ДВС 2, или, если он выпускной, вытекать продуктам сгорания из камеры сгорания ДВС 2 в атмосферу. Отработавший газ из нижней полости поршня привода газораспределительного клапана 14 по каналам 17 и 18 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 19. Для закрывания газораспределительного клапана 7 система управления в момент времени, когда требуется закрыть газораспределительный клапан 7, устанавливает золотник 11 в нижнее положение, газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 12 и 17 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 14 и газораспределительный клапан 7 закрывается. Отработавший газ из верхней полости поршня привода газораспределительного клапана 14 по каналам 13 и 20 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 19. Компенсационный пневмоаккумулятор 19, кроме приема газа при срабатывании привода газораспределительного клапана 7, выполняет функцию температурного демпфера. Как только в результате нагрева температура газа в пневмоаккумуляторе 6 превысит оптимальное давление, открывается предохранительный клапан 21 и газ из пневмоаккумулятора 6 стравливается в компенсационный пневмоаккумулятор 19. При понижении давления газа в пневмоаккумуляторе 6 ниже величины, обеспечивающей оптимальное функционирование привода газораспределительного клапана 7, пружина стопора 22 переводит поршень стопора 8 и стопор 10 в нижнее положение. На последующих тактах всасывания воздуха в камеру сгорания ДВС 2 пружина поршня компрессора 23 переводит поршень привода компрессора 3 и поршень компрессора 4 в исходное, левое, для подзарядки пневмоаккумулятора 6, положение. При этом газ из компенсационного пневмоаккумулятора 19 через обратный клапан 24 подается в правую полость поршня компрессора 4. Компрессор готов к очередному циклу подзарядки пневмоаккумулятора 6. Проблемы предотвращения утечки газа через зазоры между штоком 15, поршнем привода компрессора 3, поршнем компрессора 4 решаются сильфонами 26, 25. Таким образом, обеспечивается постоянство состава газа пневмопривода.
Способ амортизации ударных нагрузок на газораспределительный клапан в системе пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора состоит в следующем.
Система управления при открытии или закрытии газораспределительного клапана 7 и в окрестностях крайней точки его движения подает команду на золотник управления потока газа 11 таким образом, чтобы воздух из пневмоаккумулятора 6 начал поступать в противоположную полость привода поршня газораспределительного клапана 14. В результате скорость движения газораспределительного клапана 7 уменьшается до величины, обеспечивающей амортизацию ударных нагрузок - безударный контакт. После этого система управления возвращает золотник 11 в первоначально задаваемое - открытое или закрытое - положение.
РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ амортизации ударных нагрузок на газораспределительный клапан в системе пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора, включающей газораспределительный клапан, систему управления приводом газораспределительного клапана, газораспределительный клапан, золотник управления потоком газа, пневмоаккумулятор системы пневматического привода газораспределительного клапана, поршень компрессора газа и компенсационный пневмоаккумулятор, отличающийся тем, что при движении газораспределительного клапана из одной крайней точки в другую система управления привода газораспределительного клапана отслеживает текущее положение и скорость газораспределительного клапана, определяет момент времени начала торможения движения газораспределительного клапана, в соответствии с которым золотником управления потоком газа меняет направление подачи газа из пневмоаккумулятора системы пневматического привода газораспределительного клапана в противоположный объем поршня привода газораспределительного клапана, в результате чего скорость газораспределительного клапана уменьшается до величины, обеспечивающей амортизацию при прибытии газораспределительного клапана в конечную точку движения, после чего система управления возвращает золотник управления потоком газа в предыдущее положение, и газ из пневмоаккумулятора окончательно завершает установку газораспределительного клапана в заданное положение, при этом зарядка пневмоаккумулятора осуществляется энергией продуктов сгорания или топливной смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, приводящей поршень компрессора газа в колебательное движение, при котором газ перекачивается из компенсационного пневмоаккумулятора в пневмоаккумулятор системы пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Материалы и технология для реализации заявленного изобретения не выходят за рамки современных возможностей. При современном уровне развития систем автоматического управления создание системы управления для заявленного изобретения является вполне ординарной задачей.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Фигура. Принципиальная схема пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающая постоянство состава газа в системе пневматического привода.
1 - поршень ДВС; 2 - камера сгорания ДВС; 3 - поршень привода компрессора; 4 - поршень компрессора; 5, 24 - обратный клапан; 6 - пневмоаккумулятор; 7 - газораспределительный клапан; 8 - поршень стопора; 9, 12, 13, 16, 17, 18, 20 - канал; 10 - стопор; 11 - золотник; 14 - поршень привода газораспределительного клапана; 15 - шток поршня привода газораспределительного клапана; 19 - компенсационный пневмоаккумулятор; 21 - предохранительный клапан; 22 - пружина стопора; 23 - пружина поршня компрессора; 25, 26 - сильфон.
Способ амортизации ударных нагрузок на газораспределительный клапан в системе пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора, включающей газораспределительный клапан, систему управления приводом газораспределительного клапана, газораспределительный клапан, золотник управления потоком газа, пневмоаккумулятор системы пневматического привода газораспределительного клапана, поршень компрессора газа и компенсационный пневмоаккумулятор, отличающийся тем, что при движении газораспределительного клапана из одной крайней точки в другую система управления привода газораспределительного клапана отслеживает текущее положение и скорость газораспределительного клапана, определяет момент времени начала торможения движения газораспределительного клапана, в соответствии с которым золотником управления потоком газа меняет направление подачи газа из пневмоаккумулятора системы пневматического привода газораспределительного клапана в противоположный объем поршня привода газораспределительного клапана, в результате чего скорость газораспределительного клапана уменьшается до величины, обеспечивающей амортизацию при прибытии газораспределительного клапана в конечную точку движения, после чего система управления возвращает золотник управления потоком газа в предыдущее положение, и газ из пневмоаккумулятора окончательно завершает установку газораспределительного клапана в заданное положение, при этом зарядка пневмоаккумулятора осуществляется энергией продуктов сгорания или топливной смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, приводящей поршень компрессора газа в колебательное движение, при котором газ перекачивается из компенсационного пневмоаккумулятора в пневмоаккумулятор системы пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания.
