Двигатель внутреннего сгорания

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сеюз Советскнк

Соцнаанстнчесмнк

Уес ублин

Оо 861 765

К АВТОИ:КОМУ СВ И П!ЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 240778 (21) 2649659j25-06 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 070981. Бюллетень Но 33

Дата опубликования описания 07,0981 (51)М. Кд.

F N 17/00

Государствеииый комитет

СССР ао делам изобретений и откРытий (53) УДК 621.43-575. 1 (088, 8 (72) Авторы изобретения

В.И. Паюсов и В.И.. Горохов

1

i .

Ленинградский машиностроительн и завод-„, Звезда / им. К.Е. Ворошилова с (73) Заявитель (54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к области машиностроения, а именно двигателестроения, в частности к устройствам, облегчающим запуск двигателя внутреннего сгорания при помоци сжатого воздуха.

Известны двигатели внутреннего сгорания,.содержащее компрессорные цилиндры с патрубками отвода сжатого газа, пусковые цилиндры с патрубками подвода .сжатого газа, перепускной трубопровод, подключенный к указанным патрубкам, источник сжатого воздуха и статор раскрутки (1).

В известных двигателях при пуске перекрывается заслонка, установленная на выхлопе, и включаются в работу компрессорные цилиндры, которые сжимают отработавшие газы и свежий воздух, поступившие от пусковых цилиндров и рт источника сжатого воздуха (компрессора), и подают сжатую газовоэдушную смесь, имеющую высокую температуру, в пусковые цилиндры.

Однако в таких двигателях при запуске ухудшаются процессы гаэообмена и сгорания в пусковых цилиндрах изэа наличия высокого противодавления на выхлопе и большого количества отработавших газов в рабочем теле, что приводит к снижению экономичности двигателя на пусковых режимах и увеличению времени запуска.

Кроме того, в известных двигателях в качестве стартера раскрутки используется посторонний источник энергии, например электродвигатель, либо источник сжатого воздуха, которые из.-за габаритных ограничений не могут быть выполнены большой мощности, что приводит также к увеличению времени запуска.

Целью изобретения является ускорение запуска двигателя за счет улучшения процессов сгорания и газообмена в пусковых цилиндрах и использования части цилиндров двигателя для его раскрутки.

Поставленная цель достигается тем, что двигатель дополнительно содержит воздухораспределитель, подклю« ченный к источнику сжатого воздуха, и пневматические клапаны, установленные в патрубках подвода и отвода сжатого газа и подключенные к воздухораспределителю, а также тем, что стартер раскрутки выполнен в виде блока цилиндров раскрутки, подключенных через воэдухораспределитель

30 к источнику сжатого воздуха. При

861705 этом, блок цилиндров раскрутки может быть выполнен заодно с пусковыми и компрессорными цилиндрами.

На фиг. 1 изображена схема описы-. ваемого двигателяу на фиг. 2 — вариант двигателя, когда блок цилиндров раскрутки выполнен заодно с пус,— ковыми и компрессорными цилиндрами на фиг. 3 — диаграмма фаз гаэораспределителя пусковых цилиндров; на фиг.

4 - диаграмма фаз газораспределитяля компрессорных цилиндрову на фиг. l0

5 — конструкция пневматических клапанов на фиг; б — принципиальная схема воздухораспределителя.

Описываемый двигатель внутреннего сгорания содержит компрессорные 15 цилиндры 1, патрубки 2 отвода сжатого газа, пусковые цилиндры 3, патрубки 4 подвода сжатого газа и перепускной трубопровод 5. Воэдухораспределители б и 7 подключены к источни- 2О ку сжатого воздуха (не показан) и к пневматическим клапанам 8 и 9. Стартер раскрутки выполнен в виде блока цилиндров 10 раскрутки, подключенных через воэдухораспределитель 7, пневма- 2 тические клапаны 8 и 9 и трубопровод

11 к источнику сжатого воздуха.

Пневматические клапаны 8 установлены в патрубках 2 и 4 отвода и подвода сжатого газа.

Блок цилиндров 10 раскрутки может быть выполнен заодно с пусковыми и компрессорными цилиндрами 3 и l (Фиг. 2) .

На .фиг. 3 изображена диаграмма фаэ газораспределения пусковых ци- 35 линдров 3 (для четырехтактного двигателя). На диаграмме обозначены следующие точки: 12 — верхняя мертвая точка, 13 — нижняя мертвая точка, 14 — открыти впускного клапана, 15 — закрытие впускного клапана и открытие пневматического клапана 8, 16 — дозарядка сжатым газом, 17 закрытие пневматического клапана 8, 18 — открытие выпускного клапана, 45

19 - закрытие выпускного клапана.

Оптимальная зона дозаряда сжатым газом находится на такте сжатия сразу после закрытия впускного клапана (между точками 15 и 17).

$0

На фиг. 4 изображена диаграмма фаз газораспределения компрессорных цилиндров 1 (для четырехтактного двигателя). На диаграмме дополнительно обозначены следующие точки: 20 закрытие впускного клапана, 21 — от- 55 крытие пневматического клапана 8, 22 - отбор сжатого газа. Наиболее оптимальная зона отбора воздуха находится на такте сжатия вблизи верхней мертвой точки 12 (между точкамг фО

21 и 17) .

На фиг. 5 изображена одна иэ возможных конструкций пневматических клапанов 8 и 9, которые состоят иэ штока 23, корпуса 24, тарелки 25, g$ пружины 26, накидной гайки 27, ниппеля 28. К управляющей полости 29 клапана подводится сжатый воздух от воэдухораспределителя 6 или 7. Рабочая полость 30 клапана предназначена для перепуска сжатого газа иэ ком» прессорного цилиндра 1 в трубопровод

5, либо для перепуска сжатого газа иэ трубопровода 5 в пусковой цилиндр

3 °

На фиг. 6 изображена конструктивная схема воздухораспределителей 6 или 7, которые состоят из золотника

31, корпуса 32 и крышки 33. Через отверстие 34 в крышке 33 в полость

35 воздухораспределителя подводится сжатый воздух. Отверстие 36 в золотнике 31 служит для сообщения полости 35 с отверстиями 37 и 38 в корпусе 32, которые соединены с упр ляющими полостями 29 пневматических клапанов 8 и 9. В корпусе 32 soapy"" хораспределителя имеется отверстие

39, сообщающее полость 40 золотника

31 с атмосферой.

Кромка 41 золотника 31 служит для соединения отверстий 37 и 38 s корпусе 32 воздухораспределителя, а значит и управляющих полостей 29 пневматических клапанов с полостью

40 золотника и через отверстие 39 с атмосферой. Золотник 31 через зубчатую передачу связан с коленчатым валом двигателя и в случае четырехтактного двигателя вращается с числом оборотов, равным половине числа оборотов коленчатого вала. Корпус

32 и крышка 33 воздухораспределителя неподвижны. Количество отверстий 37 и 38 соответствует количеству управляемых воздухораспределителем пневматических клапанов 8 и 9. На фиг. б приведен также вид на торец 42 золотника 31 и корпуса 32.

Взаимное расположение отверстий

38 в корпусе 32 воздухораспределителя обеспечивает нужный порядок работы пневматических клапанов, обусловленный схемой коленчатого вала, отверстий 37 - нужный порядок работы пневматических клапанов 8, установленных на пусковых цилиндрах взаимное расположение отвефЬтий 37 и 38 обеспечивает смещение по фазе работы пневматических клапанов 8 в соответствии с наступлением моментов отбора сжатого газа из компрессорных цилиндров 1 и дозарядки пусковых цилиндров 3.

Конструкция воэдухораспределителя

7 (см. фиг. 1 и 2) отличается от конструкции воздухораспределителя 6 (см. фиг. 6) тем, что отверстия 37 и 38 в корпусе 32 расположены равномерно по окружности, так как подача воздуха из баллона в цилиндры раскрутки должна осуществляться через равные промежутки по углу поворота коленчатого вала в соответствии с моментом наступления в них такта

861705 рабочего хода (для раскрутки коленчатого вала двигателя воздух

s блок цилиндров 10 раскрутки должен нодаваться на такте рабочего хода . Золотник воздухараспределите ля 7 также. через зубчатую передачу связан с коленчатым валом двигателя и для четырехтактного двигателя вращается с оборотами, равными половине оборотов коленчатого вала.

Двигатель работает следующим образом.

В трубопровод 11 и в полости 35 (см. фиг. 6) воздухораспределителей

6 и 7 подается из баллона (источника) сжатый воздух высокого давления.

Воздухораспределитель 7 всегда выполняется так, чтобы при любом положенин вала двигателя отверстие 36 в золотнике 31 сообщалось с одниМ из отверстий в корпусе 32. Сжатый воздух, пройдя по трубопроводу, соединяющему отверстие 36 в корпусе с управляющей полостью 29 клапана 9 раскрутки (см..фиг. 5), толкает шток

23 клапана вниз, сообщая с полостью соответствующего цилиндра блока цилиндров 10 раскрутки трубопровод

11..Так как положение поршня в этом цилиндре соответствует такту ра бочего хода (расширения), что достигается настройкой воэдухораспределителя, то воздух высокого давления толкает поршень вниз, приводя во вращение коленчатый вад двигателя. Золотник 31 воэдухораспределителя, механически связанный с коленча-. тым валом двигателя, начинает вращаться, и отверстия, 36 .в золотнике

31 последовательно соединяется с отверстиями 37 и 38 в корпусе 32 воздухораапределителя, открывая доступ сжатого, воздуха из баллона к управляющей полости 29 соответствующих пневматических клапанов 9.

Воздух из баллона поступает в блок цилиндров 10 раскрутки,:толкает их поршни и раскручивает коленчатый вал двигателя до оборотов, соответствующих давлению воздуха в баллоне.

Закрытие пневматических клапанов 9 происходит под действием пружины 26 и давления в цилиндрах 10 сразу восле того, как кромка 41 золотника

31 сообщает управляющую полость.29 клапана с полостью 40 и золотника 31 через отверстие 39 с атмосферой.

В тот же момент, как начинают двигаться поршни цилиндров 10 раскрутки (начинает вращаться коленча-. тый вал), приходят в движение поршния пусковых цилиндров 3 и компрессорных цилиндров .1, начинает вра-. щаться золотник 31 воздухораспределителя 6, полость 35 сообщает с баллоном через отверстия 37 и 38 в корпусе 32 последовательно управляющие полости 29 пневматических клапанов 8; Штоки 23 клапанов 8, уста60

65 мере увеличения скорости вращения вала двигателя работающими пусковыми цилиндрами 3 и по мере прогрева деталей и систем двигателя в цилиндрах 10 раскрутки и компрессорных цилиндрах 1 (в этот момент они уже не выполняют роль цилиндров раскрутки и компрессорных цилиндров) возникают температурные условия, достаточные для самовоспламенения топлиновленных на компрессорных цилиндрах 1, двигаясь вниз, сообщают их рабочие полости 30, а следовательно и трубопровод 5 с полостями компрессорных цилиндров 1. Штоки 23 клапа- . нов 8, установленных на пусковых цилиндрах 3, сообщают свои рабочие полости 30 с полостями пусковых ци-. линдров 3.

Поскольку воздух иэ компрессорных ,О цилиндров 1 перепускается в трубопровод 5 при давлении более высоком в конце такта сжатия, чем давление в пусковых цилиндрах 3 в момент дозарядки, то происходит перепуск воэ— духа из трубопровода 5 в пусковые

15 цилиндры 3 и дозарядка их.

Закрытие клапанов 8 происходит последовательно после того, как кромка 41 золотника 31 сообщит их управляющие полости 29 с атмосферой

20 через полость 40 и отверстие 39.:

Перепуск воздуха иэ компрессорных цилиндров 1 в трубопровод 5 приводит к тому, .что давление воздушного заряда в них, а следовательно и температура понижается, т.е. самовоспламенение топлива в компрессорных цилиндрах 1 в момент пуска пуса ковых цилиндров 3 исключено. Поэтому нет необходимости в отключении на этот момент подачи топлива в компрессорные цилиндры 1.

Доэарядка пусковых цилиндров 3 порцией сжатого горячего воздуха, . отобранного из компрессорных цилиндров l„ приводит к тому, что давление, а следовательно и температура воздушного заряда в них в начале его сжатия (сразу после закрытия впускных клапанов) окажутся выше; чем давление и температура воздушного заряда

40 в цилиндрах 10 раскрутки. В конце сжатия давление и температура воэдушного эаряда в пусковых цилиндрах

3 значительно выше, чем в цилиндрах

10 раскрутки и достигают значений, достаточных для самовоспламенения впрыскиваемого топлива.

Происходит пуск пусковых цилиндров 3, и коленчатый вал двигателя .начинает крутиться под действием о газовых сил,которые будут толкать поршни пусковых цилиндров 3.

После пуска пусковых цилиндров

3 принудительно прекращается подача сжатого воздуха из баллона к воэдухораспределителям 6 и 7, клапаны

8 и 9 перестают функционировать. По

861705

Формула изобретения

7 ва. Происходит их пуск. Топливо, накопившееся в этих цилиндрах за время, предшествующее их пуску, спо-собствует обогащению смеси в них и ускоряет пуск.

В результате подачи в пусковые цилиндры 3 сжатого воздуха из компрессорных цилиндров 1: достижение температур, достаточных для самовос» пламенения топлива, становится возможным при доэарядке их меньшим количеством воздуха, чем в случае подачи воздуха в цилиндры из баллона (в последнем случае имеется охлаждаю. щий эффект). Это предотвращает возникновение черезмерно высоких давлений в цилиндрах в момент вспышки при пуске двигателя.

При работе двигателя, изображенного на фиг. 2, раскрутка его сжатым воздухом, процесс отбора воздуха и дозарядки цилиндров осуществляется одними цилиндрами. При этой фазе работы клапаны 8 и 9 не накладываются друг на друга.

Описываемый двИгатель внутреннего сгорания позволяет иметь низкую степень сжатия, сохраняя при этом пусковые свойства и увеличенный ресурс и мощность. Ожидаемый экономический эффект от снижения степени сжатия в результате применения описываемого технического решения достигает до

ЗОВ от стоимости дизеля.

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий компрессорные цилиндры с патрубками отвода сжатого газа, пусковые цилиндра с патрубками подвода сжатого газа, перепускной трубопровод, подключенный к укаэанным патрубкам, источник сжатого воздуха и стартер раскрутки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью ускорения запуска, двигатель дополнительно содержит воздухораспределитель, подключенный к источнику сжатого воздуха, и пневматические клапаны, установленные в патрубках подвода и отвода сжатого газа и. подключенные к .воэдухораспределителю.

2. Двигатель по и. 1„ о т л и" ч а ю шийся,тем, что стартер раскрутки выполнен в виде блока ци- .

20 линдров раскрутки, подключенный через воздухораспределитель к источнику сжатого, воздуха.

3. Двигатель пО .пП. 1 и 2, о тл и ч а ю щ и.й с я тем, что блок цилиндров раскрутки выполнен заодно с пусковыми и компрессорными цилиндрами.

Источники информации, ЗО принятые во внимание при ;экспертизе

1. Патент CltlA Р 394113, кл. F 02 8 17/00, 1976.

86l705

Заказ 6493/22

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Козлов

Редактор П. Горькова Texyep g. Кастелевич Корректор Г; Решетник

ФЮ

Тираж 581 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Il3035, Москва, Ж35, Рауюская иаб., д. 4/5