Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания стартерным механизмом и системой пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы

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 подает топливо в камеру сгорания ДВС и воспламеняет его свечой зажигания. Для подачи топлива 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 в результате действия продуктов сгорания и после завершения расширения продуктов сгорания система пневматического привода двухклапанного газораспределителя обеспечивает газообмен в двигателе внутреннего сгорания при заданном направлении вращения коленвала. Газораспределитель выполнен в виде газораспределительного клапана и соединенных штоком впускного и выпускного клапанов, а система пневмопривода выполнена с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы. 1 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший прототип заявленного изобретения - патент 2543907 «Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания нереверсивным стартером и механизмом привода газораспределительного клапана и топливной форсунки с зарядкой его пневмоаккумулятора сжатым воздухом», в отношении которой принято решение о выдаче патента на изобретение.

Реферат патента 2543907: «Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к способам реверсирования их валов. Техническим результатом является повышение эффективности управления двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Сущность изобретения заключается в том, что система управления соединяет вал нереверсивного стартерного механизма с коленвалом ДВС и вращает коленвал ДВС. Если направление вращения вала стартерного механизма не совпадает с задаваемым направлением вращения коленвала ДВС, система управления при закрытых газораспределительных клапанах в момент времени, когда над поршнем ДВС давление сжимаемого воздуха или топливной смеси увеличится до величины, обеспечивающей условия сгорания топлива, разъединяет вал нереверсивного стартерного механизма с коленвалом ДВС. Затем форсункой впрыскивает топливо в камеру сгорания и воспламеняет топливо свечой зажигания. Топливо горит, и под действием продуктов сгорания поршень меняет направление своего движения и направление вращения коленвала ДВС на противоположное направление. Одновременно система управления меняет последовательность открытия и закрытия газораспределительных клапанов и срабатывания топливной форсунки в соответствии с заданным направлением вращения коленвала».

ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель заявленного изобретения - обеспечить управление рециркуляцией выхлопных газов на всех режимах работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) системой пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы. 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 привода двухклапанного газораспределителя ДВС пневматической системой привода с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы.

Зарядка пневмоаккумулятора системы газом осуществляется следующим образом (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). Находящееся в правой полости поршня компрессора 4 воздух из атмосферы (далее - воздух) 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 воздуха в пневмоаккумуляторе 6 достигнет значения, обеспечивающего оптимальное функционирование трехклапанного газораспределителя в составе клапана впуска воздуха или топливной смеси 7 (далее - впускной клапан 7), клапана выпуска отработавших продуктов сгорания 8 (далее - выпускной клапан 8) и газораспределительного клапана ДВС 9 (далее - газораспределительный 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 воздуха из атмосферы в пневмоаккумулятор 6 прекращается.

В исходном положении впускной клапан 7 открыт, а выпускной клапан 8 и газораспределительный клапан 9 закрыт. 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 фигуре. Воздух из пневмоаккумулятора 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 или топливной смеси 18 и открытый газораспределительный клапан 9 поступает в камеру сгорания ДВС 2. Из нижней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 отработавший воздух по каналам 19, 20 выбрасывается в атмосферу. При понижении давления воздуха в пневмоаккумуляторе 6 ниже величины, обеспечивающей оптимальное функционирование клапанов двухклапанного газораспределителя, пружина стопора 21 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 компрессора 22 переводит поршень привода компрессора 3 и поршень компрессора 4 в исходное, левое, для подзарядки пневмоаккумулятора 6, положение. Воздух из атмосферы через обратный клапан 23 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. Воздух из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 14, 19 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, и газораспределительный клапан 9 закрывается. Отработавший воздух из верхней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 по каналам 15, 24 выбрасывается в атмосферу. 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 25 в левое положение. Воздух из пневмоаккумулятора 6 до каналам 10, 26, 27 поступает в левую полость поршня привода впускного и выпускного клапана 28 и перемещает соединенные штоками 29, 30 впускной клапан 7 и выпускной клапан 8 вправо. Впускной клапан 7 закрывается, а выпускной клапан 8 открывается. Воздух из правой полости поршня привода впускного и выпускного клапана 28 по каналам 31, 32 выбрасывается в атмосферу. Открытие газораспределительного клапана 9 показано выше. В результате отработавшие продукты сгорания из камеры сгорания ДВС 2 через канал выпуска отработавших продуктов сгорания 33 выбрасываются в выхлопной коллектор.

Для реверсирования ДВС в задаваемом направлении вращения коленвала система управления при закрытом газораспределительном клапане 9 и положении поршня ДВС 1 в окрестностях верхней мертвой точки подает топливо в камеру сгорания ДВС 2 и, при необходимости, воспламеняет его свечой зажигания. Для подачи топлива применяется независимая от механической связи с коленвалом ДВС система подачи топлива в камеру сгорания ДВС 2, например пневматическая, гидравлическая, пьезоэлектрическая и т.д. После остановки и изменения направления движения поршня на противоположное в результате действия продуктов сгорания и после завершения расширения продуктов сгорания система пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы 6 воздухом из атмосферы газораспределительным клапаном 9 и соединенными штоком 30 впускным 7 и выпускным 8 клапаном обеспечивает газообмен в двигателе внутреннего сгорания при заданном направлении вращения коленвала.

РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания стартерным механизмом и системой пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы, 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 и свечу зажигания, отличающийся тем, что система управления соединяет вал стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания и вращает его коленвал, и, если направление вращения вала стартерного механизма не совпадает с задаваемым направлением вращения коленвала двигателя внутреннего сгорания, система управления на такте сжатия при закрытом газораспределительном клапане и положении поршня двигателя внутреннего сгорания в окрестностях верхней мертвой точки, независимой от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания системой подачи топлива 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 пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы газораспределительным клапаном и соединенными штоком впускным и выпускным клапанами 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 фигуре дана принципиальная схема трехклапанного газораспределителя ДВС пневматической системой привода с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы.

1 - поршень ДВС; 2 - камера сгорания ДВС; 3 - поршень привода компрессора; 4 - поршень компрессора; 5, 23 - обратный клапан; 6 - пневмоаккумулятор; 7 - впускной клапан; 8 - газораспределительный клапан; 9 - выпускной клапан; 10, 14, 15; 19, 20, 24, 26, 27, 31, 32 - канал; 11 - поршень стопора; 12 - стопор; 13, 25 - золотник; 16 - поршень привода газораспределительного клапана; 17, 29, 30 - шток; 18 - канал впуска воздуха или топливной смеси; 21 - пружина стопора; 22 - пружина поршня компрессора; 28 - поршень привода впускного и выпускного клапанов; 33 - канал выпуска отработавших продуктов сгорания.

Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания стартерным механизмом и системой пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы, 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 и свечу зажигания, отличающийся тем, что система управления при закрытом газораспределительном клапане двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы 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 положении поршня двигателя внутреннего сгорания вблизи 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 пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы газораспределительным клапаном и соединенными штоком впускным и выпускным клапанами двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы воздухом из атмосферы обеспечивает газообмен в двигателе внутреннего сгорания при заданном направлении вращения коленвала.