ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПРИВОДА ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА И ТОПЛИВНОЙ ФОРСУНКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ОТ ОБЩЕГО ПНЕВМОАККУМУЛЯТОРА
PNEUMATIC METHOD OF DRIVE AND GAS-DISTRIBUTING VALVE AND FUEL NOZZLE OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE FROM COMMON PNEUMATIC ACCUMULATOR

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области энергомашиностроения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ближайшие аналоги заявленного изобретения - патент 2403409 «Клапан-отсечка пневматического привода газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания» и патент 2392482 «Клапан-отсечка привода топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания».
Принцип действия пневматического привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания (далее - ДВС), патент 2403409.
Поршень ДВС 1 (см. чертеж) при такте сжатия движется вверх по рисунку и сжимает воздух в цилиндре ДВС 2. Часть сжимаемого воздуха по трубопроводу 3, через клапан-отсечку 4 и обратный клапан 5 поступает в ппевмоаккумулятор 6 и заряжает его. Система управления (на рисунке не показана) отслеживает текущее положение поршня ДВС 1 и в момент времени, когда требуется открыть газораспределительный клапан 7 электромагнитным приводом золотника 8, устанавливает золотник 9 в положение, как показано на рисунке. Воздух из пневмоаккумулятора 6 по трубопроводам 10 и 11 поступает в верхнюю полость поршня привода клапана 12, в результате чего поршень привода клапана 12 и соединенный с ним газораспределительный клапан 7 перемещаются (по чертежу) вниз. Газораспределительный клапан 7 открыт, и отработавшие продукты сгорания из цилиндра ДВС 2 по трубопроводу 13 выбрасываются в атмосферу. Одновременно воздух из нижней полости поршня привода клапана 12 по трубопроводам 14 и 15 также выбрасывается в атмосферу. Для закрытия газораспределительного клапана 7 система управления электромагнитным приводом золотника 8 устанавливает золотник 9 в нижнее положение. Теперь воздух из пневмоаккумулятора 6 по трубопроводам 10 и 14 поступает в нижнюю полость поршня привода клапана 12, в результате чего поршень привода клапана 12 и соединенный с ним газораспределительный клапан 7 перемещаются вверх, клапан 7 закрывается. Одновременно воздух из верхней полости поршня привода клапана 12 по трубопроводам 11 и 16 также выбрасывается в атмосферу.
На такте сжатия во время движения поршня двигателя 1 давление сжимаемого в цилиндре ДВС 2 воздуха может превышать необходимый и достаточный для действия привода уровень зарядки пневмоаккумулятора 6. При превышении давления воздуха в ппевмоаккумуляторе 6 сверх оптимального поступающий из пневмоаккумулятора 6 воздух по трубопроводу 17 в нижнюю полость поршня клапана-отсечки 18 воздух перемешает поршень клапана-отсечки 18 и связанный с ним запорный клапан 19 вверх и перекрывает доступ воздуха в пневмоаккумулятор 6. После циклов открытия и закрытия клапана 7 давление воздуха в ппевмоаккумуляторе 6 и в нижней полости поршня клапана отсечки 18 уменьшается. В результате под действием пружины 20 запорный клапан 19 перемещается вниз и открывает доступ воздуха из цилиндра ДВС 2 по каналу 3 и через обратный клапан 5 в пневмоаккумулятор 6. Клапан-отсечка готов к очередному циклу подзарядки пневмоаккумулятора 6 на такте сжатия.
Принцип действия пневматического привода топливной форсунки ДВС, патент 2392482.
Поршень ДВС 1 при такте сжатия движется вверх по чертежу и сжимает воздух в цилиндре ДВС 2. Часть сжимаемого воздуха по трубопроводу 21, через клапан-отсечку 22 и обратный клапан 23 поступает в пневмоаккумулятор 24 и заряжает его. Система управления отслеживает текущее положение поршня ДВС 1 и в момент времени, когда требуется подать топливо в цилиндр 2, электромагнитным приводом золотника 25 устанавливает золотник 26 в положение, как показано на рисунке. Воздух из пневмоаккумулятора 24 по трубопроводам 27 и 28 поступает в верхнюю полость поршня привода форсунки 29, в результате чего поршень привода форсунки 29 и соединенный с ним плунжер 30 перемещаются вниз. Доза топлива из подплунжерной полости плунжера 30 через обратный клапан форсунки 31 впрыскивается в камеру сгорания цилиндра ДВС 2. Одновременно воздух из нижней полости поршня привода форсунки 29 по трубопроводам 32 и 33 также выбрасывается в атмосферу.
Для подготовки привода форсунки к очередному циклу подачи топлива система управления электромагнитным приводом золотника 25 устанавливает золотник 26 в верхнее положение. Воздух из пневмоаккумулятора 24 по трубопроводам 27 и 32 поступает в нижнюю полость поршня привода форсунки 29. Поршень привода форсунки 29 и соединенный с ним плунжер 30 перемещаются вверх, и топливо из топливного бака (на чертеже не показан) через топливный обратный клапан 34 засасывается в подплунжерную полость плунжера 30. Привод топливной форсунки готов к очередному циклу подачи топлива в цилиндр ДВС 2. Одновременно воздух из верхней полости поршня привода форсунки 29 по трубопроводам 28 и 35 также выбрасывается в атмосферу.
Принцип обеспечения необходимого и достаточного уровня зарядки воздухом пневмоаккумулятора 24 с помощью клапана-отсечки 22 идентичен принципу действия клапана-отсечки 4 для привода газораспределительного клапана 7, поэтому описание его опускается.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель заявленного изобретения состоит в увеличении удельной мощности ДВС путем удаления из схемы лишних узлов и деталей - одного из двух пневмоаккумуляторов и сопряженного с ним обратного клапана и клапана-отсечки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Из описания принципа действия приводов газораспределительного клапана и топливной форсунки видно, что пневмоаккумуляторы 6 и 24, и клапаны-отсечки 4 и 22 соответственно выполняют одни и те же функции. Удалив из схемы приводов газораспределительного клапана и топливной форсунки один пневмоаккумулятор, например пневмоаккумулятор 24, и один клапан-отсечку с обратным клапаном, например клапан-отсечку 22 и обратный клапан 23, можно уменьшить массу ДВС без ухудшения его технических характеристик и тем самым увеличить его удельную мощность. Для обеспечения работоспособности приводов достаточно соединить один из пневмоаккумуляторов, например пневмоаккумулятор 6, трубопроводом 36 с трубопроводом 27. И убрать из схемы пневмоаккумулятор 24, обратный клапан 23 и клапан-отсечку 22. Кроме того, питание приводов газораспределительных клапанов и топливных форсунок всех цилиндров двигателя может осуществляется от одного пневмоаккумулятора.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пневматический способ привода газораспределительного клапана и привода топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания, включающего привод газораспределительного клапана в составе впускного клапана, соединенного с поршнем привода газораспределительного клапана, золотника с приводом золотника, клапана-отсечки и пневмоаккумулятора, и включающего привод топливной форсунки в составе поршня привода форсунки, соединенного с плунжером форсунки, золотника с приводом золотника, клапана-отсечки и пневмоаккумулятора, отличающийся тем, что
1. пневматический привод газораспределительного клапана и пневматический привод топливной форсунки каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания приводится в действие энергией сжатого воздуха, поступающего из общего пневмоаккумулятора;
2. пневматический привод газораспределительного клапана каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания приводится в действие энергией сжатого воздуха, поступающего из общего пневмоаккумулятора;
3. пневматический привод топливной форсунки каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания приводится в действие энергией сжатого воздуха, поступающего из общего пневмоаккумулятора.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Требования к материалам и технологии для реализации заявленного изобретения не выходят за рамки современных возможностей. При современном уровне развития электроники создание системы управления является вполне ординарной задачей. Об этом говорят мобильные средства связи, компьютеры, марсоходы и т.д.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Чертеж. Принципиальная схема пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки ДВС, где
1 - поршень двигателя внутреннего сгорания; 2 - цилиндр ДВС; 3, 10, 11, 13 14, 15, 16, 17, 21, 27, 28, 32, 33, 35, 36 - трубопроводы; 4, 22, - клапан-отсечка; 5, 23, - обратный клапан; 6, 24 - пневмоаккумулятор; 7 - газораспределительный клапан; 8, 25 - электромагнитный привод золотника; 9, 26 - золотник; 12 - поршень привода газораспределительного клапана; 18 - поршень клапана-отсечки; 19 - запорный клапан; 20 - пружина поршня клапана-отсечки; 29 - поршень привода форсунки; 30 - плунжер; 31 - обратный клапан форсунки; 34 - топливный обратный клапан.