Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания стартерным механизмом и системой гидравлического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора

Изобретение относится к области реверсирования двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы реверса. Сущность изобретения заключается в том, что для реверсирования ДВС в задаваемом направлении вращения коленвала система управления при закрытом газораспределительном клапане и положении поршня ДВС в окрестностях верхней мертвой точки (ВМТ) независимой от механической связи с коленвалом ДВС системой подачи топлива подает топливо в камеру сгорания ДВС и при необходимости воспламеняет его свечой зажигания. При этом применяется независимая от механической связи с коленвалом ДВС система подачи топлива в камеру сгорания ДВС, например пневматическая, гидравлическая, пьезоэлектрическая и т.д. После остановки и изменения направления движения поршня на противоположное и после завершения расширения продуктов сгорания система гидравлического привода двухклапанного газораспределителя обеспечивает газообмен в двигателе внутреннего сгорания при заданном направлении вращения коленвала. Двухклапанный газораспределитель состоит из газораспределительного клапана и соединенных штоком впускного и выпускного клапанов, а гидроаккумулятор заряжается жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора. 1 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший прототип заявленного изобретения - патент 2536651 «Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания реверсивным стартером и механизмом привода газораспределительного клапана и топливной форсунки с зарядкой его пневмоаккумулятора сжатым воздухом».

Реферат к патенту 2536651: «Изобретение относится к области управления двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности управления при реверсировании ДВС. Сущность изобретения заключается в том, что система управления соединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом ДВС и вращает его. В конце такта сжатия система управления направляет воздух из пневмоаккумулятора в полость привода плунжера топливной форсунки, и происходит впрыск топлива в камеру сгорания с воспламенением его свечой зажигания. После чего система и разъединяет вал реверсивного стартера с коленвалом ДВС. После сгорания система направляет воздух из пневмоаккумулятора в полость поршня привода выпускного клапана и открывает его. Пневматическая система управления газораспределением и впрыском топлива позволяет эффективно работать ДВС как в одном, так и в противоположном направлении вращения вала».

ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Реверсирование двигателя внутреннего сгорания (ДВС) прототипа по патенту 2536651 осуществляется реверсивным стартером и механизмом привода газораспределительного клапана и топливной форсунки с зарядкой его пневмоаккумулятора сжатым воздухом.

Цель заявленного изобретения - обеспечить реверсирование (ДВС) стартерным механизмом и системой гидравлического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора.

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность заявленного изобретения поясняется описанием принципа действия привода двухклапанного газораспределителя ДВС гидравлической системой привода с зарядкой гидроаккумулятора системы жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора.

Зарядка гидроаккумулятора системы жидкостью 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 насоса 3, в результате чего он движется вправо (по чертежу). Находящаяся в правой полости поршня насоса 4 рабочая жидкость (далее - жидкость) через обратный клапан 5 поступает в гидроаккумулятор системы привода 6 (далее - гидроаккумулятор 6) и заряжает его. Зарядка гидроаккумулятора 6 происходит при первом пуске ДВС, а дальнейшая подзарядка - на рабочих тактах. После того как давление жидкости в гидроаккумуляторе 6 достигнет значения, обеспечивающего оптимальное функционирование двухклапанного газораспределителя в составе клапана впуска воздуха или топливной смеси 7 (далее - клапан 7) и клапана выпуска отработавших продуктов сгорания 8 (далее - клапан 8), а также газораспределительного клапана 9, жидкость из гидроаккумулятора 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 насоса 4, блокирует его движение, и поступление жидкости в гидроаккумулятор 6 прекращается.

В исходном положении впускной клапан 7 открыт, а выпускной клапан 8 и газораспределительный клапан 9 закрыты. Газообмен в ДВС осуществляется следующим образом. Для обеспечения такта всасывания система управления устанавливает газораспределительный клапан 9 в открытое положение. Для этого система управления устанавливает золотник 13 в положение, как показано на чертеже. Жидкость из гидроаккумулятора 6 по каналам 10, 14, 15 поступает в верхнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, соединенного штоком 17 с газораспределительным клапаном 9, в результате чего он занимает нижнее положение - открывается. Воздух или топливная смесь через канал впуска воздуха 18 и открытый газораспределительный клапан 9 поступает в камеру сгорания ДВС 2. Из нижней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 отработавшая жидкость по каналам 19, 20, 21 и обратному клапану 22 поступает в компенсационный гидроаккумулятор 23. При понижении давления жидкости в гидроаккумуляторе 6 ниже величины, обеспечивающей оптимальное функционирование клапанов трехклапанного газораспределителя, пружина стопора 24 переводит поршень стопора 11 и стопор 12 в нижнее положение. На одном из последующих тактах всасывания воздуха или топливной смеси в камеру сгорания ДВС 2 пружина поршня насоса 25 переводит поршень привода насоса 3 и поршень насоса 4 в исходное, левое, для подзарядки гидроаккумулятора 6, положение. Жидкость из компенсационного гидроаккумулятора 23 через обратный клапан 26 подается в правую полость поршня насоса 4. Насос готов к очередному циклу подзарядки гидроаккумулятора 6. По прибытии поршня ДВС 1 в нижнюю мертвую точку система управления переводит золотник 13 в правое положение. Жидкость из гидроаккумулятора 6 по каналам 10, 14, 19 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, и газораспределительный клапан 9 закрывается. Отработавшая жидкость из верхней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 по каналам 15, 27, 21 и обратный клапан 22 поступает в компенсационный гидроаккумулятор 23. Начинается такт сжатия, а затем такт расширения продуктов сгорания. Для обеспечения такта выпуска отработавших продуктов сгорания система управления переводит впускной клапан 7 и выпускной клапан 8 в правое положение, для чего устанавливает золотник 28 в левое положение. Жидкость из гидроаккумулятора 6 по каналам 10, 29, 30 поступает в левую полость поршня привода впускного клапана и выпускного клапана 31 и перемещает соединенный штоком 32 впускной клапан 7 и соединенный штоком 33 выпускной клапан 9 вправо. Впускной клапан 7 закрывается, а выпускной клапан 8 открывается. Жидкость из правой полости поршня привода впускного клапана и выпускного клапана 31 по каналам 34, 35, 21 и через обратный клапан 22 поступает в компенсационный гидроаккумулятор 23. Открытие газораспределительного клапана 9 показано выше. В результате отработавшие продукты сгорания из камеры сгорания ДВС 2 через канал выпуска отработавших продуктов сгорания 36 выбрасываются в выхлопной коллектор. Проблемы предотвращения утечки жидкости через зазоры по образующим поверхностей штоков 17, 32, 33 решаются сильфонами 37, 38, 39.

Пуск ДВС для действия в основном режиме осуществляется нереверсивным (традиционным) стартерным механизмом, далее - стартер. Для изменения вращения коленвала ДВС в противоположном направлении - реверсирования - система управления подсоединяет вал стартера к коленвалу ДВС, включает стартер, который вращает коленвал ДВС и при закрытом газораспределительном клапане 9 и положении поршня ДВС 1 в окрестностях верхней мертвой точки подает топливо в камеру сгорания ДВС 2. При этом используется независимая от механической связи с коленвалом ДВС система подачи топлива, например пневматическая, гидравлическая (2422667, 2544116, 2536650) либо пьезоэлектрическая и т.д. После остановки и изменения направления движения поршня ДВС 1 на противоположное в результате действия продуктов сгорания и после завершения расширения продуктов сгорания система гидравлического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы 6 жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора 23 газораспределительным клапаном 9 и соединенными штоком 33 впускным 7 и выпускным 8 клапанами обеспечивает газообмен в двигателе внутреннего сгорания при заданном направлении вращения коленвала.

РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания стартерным механизмом и системой гидравлического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора, включающей систему управления, двухклапанный газораспределитель в составе газораспределительного клапана и соединенных штоком впускного и выпускного клапанов, стартерный механизм, независимую от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания систему подачи топлива, свечу зажигания и компенсационный гидроаккумулятор, отличающийся тем, что система управления соединяет вал стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, вращает его коленвал и, если направление вращения вала стартерного механизма не совпадает с задаваемым направлением вращения коленвала двигателя внутреннего сгорания, на такте сжатия при закрытом газораспределительном клапане и положении поршня двигателя внутреннего сгорания в окрестностях верхней мертвой точки системой подачи топлива, независимой от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, подает топливо в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, при необходимости воспламеняет топливо свечой зажигания, разъединяет вал стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, после остановки и изменения направления движения поршня двигателя внутреннего сгорания на противоположное в результате действия продуктов сгорания и после завершения расширения продуктов сгорания система гидравлического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора газораспределительным клапаном и соединенными штоком впускным клапаном и выпускным клапаном обеспечивает газообмен в двигателе внутреннего сгорания при заданном направлении вращения коленвала.

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

На чертеже показана принципиальная схема системы управления рециркуляцией выхлопных газов в двигателе внутреннего сгорания системой гидравлического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора.

1 - поршень ДВС 1; 2 - камера сгорания ДВС 2; 3 - поршень привода насоса; 4 - поршень насоса; 5, 22, 26 - обратный клапан; 6 - гидроаккумулятор; 7, 8 - клапан; 9 - газораспределительный клапан; 10, 14, 15, 19, 20, 21, 27, 29, 30, 34, 35 - канал; 11 - поршень стопора; 12 - стопор; 13, 28, - золотник управления потоком жидкости; 16 - поршень привода газораспределительного клапана; 17, 32, 33 - шток; 18 - канал впуска воздуха; 23 - компенсационный гидроаккумулятор; 24 - пружина стопора; 25 - пружина поршня насоса; 31 - поршень привода впускного клапана и выпускного клапана; 36 - канал выпуска отработавших продуктов сгорания; 37, 38, 39 - сильфон.

Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания стартерным механизмом и системой гидравлического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора, включающей систему управления, двухклапанный газораспределитель в составе газораспределительного клапана и соединенных штоком впускного и выпускного клапанов, стартерный механизм, независимую от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания систему подачи топлива, свечу зажигания и компенсационный гидроаккумулятор, отличающийся тем, что система управления соединяет вал стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, вращает его коленвал и, если направление вращения вала стартерного механизма не совпадает с задаваемым направлением вращения коленвала двигателя внутреннего сгорания, на такте сжатия при закрытом газораспределительном клапане и положении поршня двигателя внутреннего сгорания в окрестностях верхней мертвой точки системой подачи топлива, независимой от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, подает топливо в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, при необходимости воспламеняет топливо свечой зажигания, разъединяет вал стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, после остановки и изменения направления движения поршня двигателя внутреннего сгорания на противоположное в результате действия продуктов сгорания и после завершения расширения продуктов сгорания система гидравлического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой гидроаккумулятора системы жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора газораспределительным клапаном и соединенными штоком впускным клапаном и выпускным клапаном обеспечивает газообмен в двигателе внутреннего сгорания при заданном направлении вращения коленвала.