Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания реверсивным стартерным механизмом и системой пневматического привода трёхклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы из компенсационного пневмоаккумулятора

Изобретение относится к области реверсирования двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы реверса. Сущность изобретения заключается в том, что для пуска ДВС система управления при закрытом газораспределительном клапане трехклапанного газораспределителя соединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом ДВС и вращает его коленвал в задаваемом направлении вращения. При положении поршня ДВС в окрестностях верхней мертвой точки система подачи топлива, в качестве которой используется независимый от механической связи с коленвалом ДВС пьезоэлектрический, либо электрический, либо гидравлический, либо пневматический привод, подает топливо в камеру сгорания и при необходимости воспламеняет его свечой зажигания. Затем разъединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом. Начинается рабочий такт ДВС. В дальнейшем система управления при заданном направлении вращения коленвала обеспечивает газообмен в ДВС впускным клапаном, газораспределительным клапаном и впускным клапаном системы трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора. 1 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший прототип заявленного изобретения - заявка на выдачу патента 2013155774 «Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания нереверсивным стартером и гидравлическим механизмом привода газораспределительного клапана и топливной форсунки с зарядкой его гидроаккумулятора рабочей жидкостью», в отношении которой принято решение о выдаче патента на изобретение.

Реферат: «Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к способам реверсирования валов двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности управления двигателем. Сущность изобретения заключается в том, что система управления соединяет вал реверсивного стартера с коленвалом ДВС и вращает его в задаваемом направлении вращения коленвала ДВС. На такте сжатия при закрытых газораспределительных клапанах в момент времени, когда над поршнем давление сжимаемого воздуха или топливной смеси увеличится до величины, обеспечивающей условия сгорания топлива, система разъединяет вал реверсивного стартера с коленвалом ДВС. Затем форсункой впрыскивает топливо в камеру сгорания и воспламеняет топливо свечой зажигания. Одновременно система устанавливает последовательность открытия и закрытия газораспределительных клапанов и срабатывания топливной форсунки в соответствии с заданным направлением вращения коленвала».

ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель заявленного изобретения - обеспечить реверсирование двигателя внутреннего сгорания (ДВС) системой пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора. В соответствии с пунктом 2 статьи 1350 Кодекса и п. 24.5.3.(4) Регламента, цитата: «Условию изобретательского уровня соответствуют, в частности: изобретения, основанные на дополнении известного средства какой-либо известной частью, при достижении неожиданного для такого дополнения технического результата, обусловленного взаимосвязью дополняемой части и известного средства». В данном случае заявленное неизвестное средство дополняется известной частью.

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность заявленного изобретения поясняется описанием принципа действия системой пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора.

Зарядка пневмоаккумулятора системы газом осуществляется следующим образом (см. чертеж). 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 чертежу). Находящийся в правой полости поршня компрессора 4 рабочий газ (далее - газ) через обратный клапан 5 поступает в пневмоаккумулятор системы привода 6 (далее - пневмоаккумулятор 6) и заряжает его. Зарядка пневмоаккумулятора 6 происходит при первом пуске ДВС, а дальнейшая подзарядка на рабочих тактах. После того как давление газа в пневмоаккумуляторе 6 достигнет значения, обеспечивающего оптимальное функционирование трехклапанного газораспределителя в составе клапана впуска воздуха или топливной смеси 7 (далее - впускной клапан 7), газораспределительного клапана ДВС 8 (далее - газораспределительный клапан 8) и клапана выпуска отработавших продуктов сгорания 9 (далее - выпускной клапан 9), газ из пневмоаккумулятора 6 по каналу 10 поступает в нижнюю полость поршня стопора 11. В результате поршень стопора 11 перемещается в верхнее положение и соединенный с ним стопор 12 входит в выточку поршня компрессора 4, блокирует его движение, и поступление газа в пневмоаккумулятор 6 прекращается.

В исходном положении впускной клапан 7 открыт, а газораспределительный клапан 8 и выпускной клапан 9 закрыт. Газообмен в ДВС осуществляется следующим образом. Для обеспечения такта всасывания система управления устанавливает газораспределительный клапан 8 в открытое положение. Для этого система управления устанавливает золотник 13 в положение, как показано на чертеже. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 14, 15 поступает в верхнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, соединенного штоком 17 с газораспределительным клапаном 8, в результате он занимает нижнее положение - открывается. Воздух или топливная смесь через канал впуска воздуха или топливной смеси 18 и открытый газораспределительный клапан 8 поступает в камеру сгорания ДВС 2. Из нижней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 отработавший газ по каналам 19, 20, 21 и обратный клапан 22 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 23. При понижении давления газа в пневмоаккумуляторе 6 ниже величины, обеспечивающей функционирование клапанов трехклапанного газораспределителя, пружина стопора 24 переводит поршень стопора 11 и стопор 12 в нижнее положение. На одном из последующих тактов всасывания воздуха или топливной смеси в камеру сгорания ДВС 2 пружина поршня компрессора 25 переводит поршень привода компрессора 3 и поршень компрессора 4 в исходное, левое, для подзарядки пневмоаккумулятора 6, положение. Газ из компенсационного пневмоаккумулятора 23 через обратный клапан 26 подается в правую полость поршня компрессора 4. Компрессор готов к очередному циклу подзарядки пневмоаккумулятора 6. По прибытии поршня ДВС 1 в нижнюю мертвую точку система управления переводит золотник 13 в правое положение. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 14, 19 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, и газораспределительный клапан 8 закрывается. Отработавший газ из верхней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 по каналам 15, 27, 21 и обратный клапан 22 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 23. Начинается такт сжатия, а затем такт расширения продуктов сгорания. Для обеспечения такта выпуска отработавших продуктов сгорания система управления закрывает впускной клапан 7, открывает газораспределительный клапан 8 и выпускной клапан 9. Для закрытия впускного клапана 7 система управления переводит золотник 28 в левое положение. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 29, 30 поступает в левую полость поршня привода впускного клапана 31 и перемещает соединенный с ним штоком 32 впускной клапан 7 вправо, и он закрывается. Газ из правой полости поршня привода впускного клапана 31 по каналам 33, 34, 21 и через обратный клапан 22 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 23. Для открытия выпускного клапана 9 система управления переводит золотник 35 в правое положение. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 36, 37 поступает в правую полость поршня привода выпускного клапана 38 и перемещает соединенный с ним штоком 39 выпускной клапан 9 влево, и он открывается. Отработавший газ из левой полости поршня привода выпускного клапана 38 по каналам 40, 41, 21 и через обратный клапан 22 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 23. Открытие газораспределительного клапана 8 показано выше. В результате отработавшие продукты сгорания из камеры сгорания ДВС 2 через канал выпуска отработавших продуктов сгорания 42 выбрасываются в выхлопной коллектор. Проблемы предотвращения утечки газа через зазоры по образующим поверхностей штока газораспределительного клапана 17, штока впускного клапана 32, штока выпускного клапана 39 и штока поршня привода компрессора 43 решаются сильфонами 44, 45, 46, 47.

Для пуска ДВС в задаваемом направлении вращения коленвала система управления при закрытом газораспределительном клапане 8 соединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом ДВС и вращает его коленвал в задаваемом направлении вращения. При положении поршня ДВС 1 в окрестностях верхней мертвой точки система подачи топлива, в качестве которой используется независимый от механической связи с коленвалом ДВС пьезоэлектрический, либо электрический, либо гидравлический, либо пневматический привод, подает топливо в камеру сгорания 2, при необходимости воспламеняет его свечой зажигания и разъединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом ДВС. Начинается рабочий такт ДВС. В дальнейшем система управления при заданном направлении вращения коленвала обеспечивает газообмен в ДВС впускным клапаном 7, газораспределительным клапаном 8 и впускным клапаном 9 системы трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы 6 газом из компенсационного пневмоаккумулятора 23.

РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания реверсивным стартерным механизмом и системой пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора, включающей систему управления, трехклапанный газораспределитель в составе впускного, газораспределительного и выпускного клапана, реверсивный стартерный механизм, систему подачи топлива, в которой используется независимый от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания один из пьезоэлектрического, электрического, гидравлического, пневматического привода, и свечу зажигания, отличающийся тем, что реверсирование двигателя внутреннего сгорания в задаваемом направлении вращения коленвала осуществляется при пуске, для чего система управления при закрытом газораспределительном клапане трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом соединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, вращает его коленвал в задаваемом направлении вращения и при положении поршня двигателя внутреннего сгорания в окрестностях верхней мертвой точки система подачи топлива, в качестве которой используется независимый от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания один из пьезоэлектрического, электрического, гидравлического, пневматического привода, подает топливо в камеру сгорания, и при необходимости воспламеняет его свечой зажигания, затем разъединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, и после завершения рабочего такта система пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора впускным, газораспределительным и выпускным клапаном обеспечивает газообмен в двигателе 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.

На чертеже приведена принципиальная схема трехклапанного газораспределителя ДВС с пневматической системой привода клапанов газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора.

1 - поршень ДВС; 2 - камера сгорания ДВС; 3 - поршень привода компрессора; 4 - поршень компрессора; 5, 22, 26 - обратный клапан; 6 - пневмоаккумулятор; 7 - впускной клапан; 8 - газораспределительный клапан; 9 - выпускной клапан; 10, 14, 15; 19, 20, 21, 27, 29, 30, 33, 34, 36, 37, 40, 41 - канал; 11 - поршень стопора; 12 - стопор; 13, 28, 35 - золотник; 16 - поршень привода газораспределительного клапана; 17, 32, 39 - шток; 18 - канал впуска воздуха или топливной смеси; 23 - компенсационный пневмоаккумулятор; 24 - пружина стопора; 25 - пружина поршня компрессора; 31 - поршень привода впускного клапана; 38 - поршень привода выпускного клапана; 42 - канал выпуска отработавших продуктов сгорания; 43 - шток поршня привода компрессора; 44, 45, 46, 47 - сильфон.

Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания реверсивным стартерным механизмом и системой пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора, включающей систему управления, трехклапанный газораспределитель в составе впускного, газораспределительного и выпускного клапана, реверсивный стартерный механизм, систему подачи топлива, в которой используется независимый от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания один из пьезоэлектрического, электрического, гидравлического, пневматического привода, и свечу зажигания, отличающийся тем, что реверсирование двигателя внутреннего сгорания в задаваемом направлении вращения коленвала осуществляется при пуске, для чего система управления при закрытом газораспределительном клапане трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом соединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, вращает его коленвал в задаваемом направлении вращения и при положении поршня двигателя внутреннего сгорания в окрестностях верхней мертвой точки система подачи топлива, в качестве которой используется независимый от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания один из пьезоэлектрического, электрического, гидравлического, пневматического привода, подает топливо в камеру сгорания и при необходимости воспламеняет его свечой зажигания, затем разъединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, и после завершения рабочего такта система пневматического привода трехклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора впускным, газораспределительным и выпускным клапаном обеспечивает газообмен в двигателе внутреннего сгорания.