СПОСОБ ПРИВОДА КОМПРЕССОРА ЗАРЯДКИ ПНЕВМОАККУМУЛЯТОРА АТМОСФЕРНЫМ ВОЗДУХОМ СИСТЕМЫ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПРИВОДА ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА И ТОПЛИВНОЙ ФОРСУНКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ РАБОЧИМ ТЕЛОМ ИЗ ДВУХ ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
METHOD OF DRIVING COMPRESSOR OF TWO-CYLINDER ICE DIVERTER VALVE AND FUEL INJECTOR AIR DRIVE PNEUMATIC ACCUMULATOR CHARGING WITH ATMOSPHERIC AIR

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области энергомашиностроения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ближайший аналог компрессорного способа зарядки пневмоаккумулятора пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания (далее ДВС) атмосферным воздухом из двух цилиндров - патент 2403409 «Капан-отсечка пневматического привода газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания».
Пневматический привод газораспределительного клапана ДВС с клапаном-отсечкой действует следующим образом. Поршень ДВС 1 при такте сжатия сжимает рабочее тело - воздух или топливную смесь - в камере сгорания 2. При этом часть рабочего тела из камеры сгорания 2 по трубопроводу 3 через клапан-отсечку 4 и обратный клапан 5 поступает в пневмоаккумулятор 6 и заряжает его. Система управления ДВС пневматическим приводом газораспределительных клапанов (далее система управления, на фигуре не показана) отслеживает текущее положение поршня ДВС 1 и, в момент времени, когда требуется открыть газораспределительный клапан 7, устанавливает золотник 8 в положение, как показано на фигуре. Рабочее тело из пневмоаккумулятора 6 по каналам 9 и 10 поступает в верхнюю полость поршня привода клапана 11, в результате чего газораспределительный клапан 7, если он впускной, позволяет воздуху из атмосферы по каналу 12 поступать в камеру сгорания 2, или если он выпускной, вытекать продуктам сгорания из камеры сгорания 2. Для закрывания газораспределительного клапана 7 система управления устанавливает золотник 8 в нижнее положение, и рабочее тело из пневмоаккумулятора 6 по каналам 9 и 13 поступает в нижнюю полость поршня привода 11, и газораспределительный клапан 7 закрывается. В обоих случаях отработавшее рабочее тело по каналам 10, 13, 14, 15 выбрасывается в атмосферу, а в карбюраторном двигателе, где рабочее тело представляет собой топливную смесь, по соображениям экономии топлива подается в воздухозаборный тракт двигателя.
Следует иметь в виду, что зарядка пневмоаккумулятора происходит не только при такте сжатия рабочего тела в камере сгорания, как это показано в упомянутом выше аналоге, но и при такте расширения отработавших газов, когда давление в камере сгорания может достигать сотен атмосфер, а температура сотен градусов. Но для обеспечения работоспособности пневматического привода достаточно давления рабочего тела на порядок и даже меньше. Клапан-отсечка 4 обеспечивает зарядку пневмоаккумулятора рабочим телом до оптимального рабочего давления. Если давление поступающего из камеры сгорания 2 рабочего тела меньше оптимального, оно беспрепятственно проходит через клапан-отсечку 4 в пневмоаккумулятор 6. При повышении давления рабочего тела в пневмоаккумуляторе 6 сверх оптимального рабочее тело из пневмоаккумулятора 6 по каналу 16 поступает в нижнюю полость поршня 17 клапана-отсечки. Под его воздействием поршень клапана-отсечки 17 и соединенный с ним запорный клапан 18 перемещаются вверх и канал 19 перекрывается. Уровень зарядки пневмоаккумулятора 6 рабочим телом определяется жесткостью пружины 20. Чем больше жесткость пружины, тем до более высокого уровня заряжается пневмоаккумулятор.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Энергия сжимаемого в цилиндре ДВС рабочего тела - воздуха или топливной смеси в зависимости от типа ДВС - на такте сжатия напрямую используется для привода различных механизмов, например, для привода газораспределительного механизма или привода топливной форсунки. Однако есть вероятность воспламенения топливной смеси для бензинового ДВС в пневмоаккумуляторе и газовых магистралях привода. Цель изобретения - упростить и унифицировать пневматический привод таким образом, чтобы он подходил для всех типов ДВС.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Компрессорный способ зарядки пневмоаккумулятора пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания атмосферным воздухом из двух цилиндров состоит в следующем.
На фигуре 2 представлена схема привода воздушного компрессора сжатия атмосферного воздуха газами из двух цилиндр ДВС. Поршень ДВС 1 на такте сжатия сжимает рабочее тело - воздух или топливную смесь - в левом (по рисунку) цилиндре ДВС (далее - цилиндр) 2 и сжимаемое рабочее тело давит на левую поверхность поршня привода компрессора 3 поршневой группы компрессора. Поршневая группа компрессора состоит из поршня привода компрессора 3 одного цилиндра, поршня привода компрессора другого цилиндра 4, поршня компрессора 5 и толкателя 6. Назначение толкателя состоит в том, чтобы перемещать поршни привода компрессора 3 и 4 из одного крайнего положения в другое. Введение в схему толкателя вызвано необходимостью согласования установочных размеров между цилиндрами конкретной конструкции ДВС и размером компрессора. Конструкторское решение толкателя может быть различным. Например, на данной схеме это набор шариков. Под воздействием рабочего тела поршень привода компрессора 3 движется вправо (по рисунку), сжимает атмосферный воздух в правой полости поршня компрессора 5 и через обратный клапан 7 подает его в пневмоаккумулятор 8. Одновременно чрез обратный клапан 9 воздух из атмосферы засасывается в правую полость поршня компрессора 5.
Полная зарядка пневмоаккумулятора 8 происходит при пуске ДВС за один или несколько циклов сжатия рабочего тела в каждом цилиндре ДВС, а дозарядка - только за один цикл. Воздух из пневмоаккумулятора 8 по каналам 10 и 11 поступает в верхнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 12. Под его действием газораспределительный клапан 13, если он впускной, позволяет воздуху из атмосферы по каналу 14 поступать в цилиндр 2, или, если он выпускной, вытекать продуктам сгорания в атмосферу. Для закрытия газораспределительного клапана 13 система управления устанавливает золотник 15 в нижнее положение. Воздух из пневмоаккумулятора 8 по каналам 10 и 16 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 12, и газораспределительный клапан 13 закрывается. В обоих случаях отработавший воздух по каналам 11, 17 и 16, 18 выбрасывается в атмосферу. Как только давление в пневмоаккумуляторе 8 достигнет значения, обеспечивающее оптимальное функционирование приводов газораспределительных клапанов и топливной форсунки, воздух из пневмоаккумулятора 8 по трубопроводу 19 поступает в нижнюю полость поршня механизма стопора поршневой группы 20. Поршень механизма стопора поршневой группы 20 перемещается вверх и стопорит поршневую группу в положении, как показано на рисунке. Поступление сжатого воздуха в пневмоаккумулятор 8 прекращается. Уровень зарядки пневмоаккумулятора 8 определяется жесткостью пружины поршня механизма стопора поршневой группы 21. Чем больше жесткость пружины, тем до более высокого уровня заряжается пневмоаккумулятор 8. Хотя время перемещения поршня привода компрессора 3 ничтожно мало, тем не менее, остается вероятность продавливания некоторого количества газов из цилиндра в полость компрессора 5, особенно на рабочем такте, поэтому для отвода этих газов в атмосферу предусмотрены каналы 22 и 23. Для минимизации последствий продавливания этих газов на цилиндрической поверхности поршней привода компрессора 3 и 4 имеются обтюрирующие канавки 24 и 25. При крайнем правом положении поршневой группы поршень привода компрессора 3 перекрывает путь газам из цилиндра 2. Практика покажет, есть ли необходимость в данных дополнениях.
В правой части рисунка показан второй цилиндр ДВС 26, поршень в котором находится в нижней мертвой точке (на рисунке не показан) в начале такта выпуска продуктов сгорания. Газораспределительный клапан 27 открыт. Для его закрытия в конце такта выпуска продуктов сгорания система управления устанавливает золотник 28 в нижнее положение (как показано на рисунке). Воздух из пневмоаккумулятора 8 по каналам 29 и 30 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 31 и газораспределительный клапан 27 закрывается. На такте сжатия давление рабочего тела в цилиндре 26 перемещает поршень привода компрессора 4 влево. Сжимаемый в левой полости компрессора 5 воздух через обратный клапан 32 поступает в пневмоаккумулятор 8, а воздух из атмосферы через обратный клапан 33 засасывается в правую полость поршня компрессора 5.
Таким образом, заявленный способ зарядки пневмоаккумулятора обеспечивает работоспособность пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки ДВС атмосферным воздухом всех типов ДВС с четным числом цилиндров.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ привода компрессора зарядки пневмоаккумулятора атмосферным воздухом системы пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания рабочим телом - воздухом или топливной смесью - из двух цилиндров двигателя внутреннего сгорания, включающей компрессор сжатия атмосферного воздуха в составе двух поршней привода компрессора, поршня компрессора и обратных клапанов, отличающийся тем, что в одном цилиндре двигателя внутреннего сгорания на такте сжатия сжимаемое рабочее тело давит на поверхность поршня привода компрессора, в результате чего оба поршня привода компрессора и поршень компрессора движутся в сторону другого цилиндра двигателя внутреннего сгорания, при этом в одной полости поршня компрессора сжимается воздух из атмосферы и через обратный клапан подается в пневмоаккумулятор, а в противоположную полость поршня компрессора через обратный клапан из атмосферы засасывается воздух, затем после достижения поршнями привода компрессора и поршнем компрессора крайней точки движения на такте сжатия рабочего тела во втором цилиндре сжимаемое рабочее тело - воздух или топливную смесь - давит на поверхность второго поршня привода компрессора, в результате чего оба поршня привода компрессора и поршень компрессора меняют направление движение на противоположное и начинается очередной цикл зарядки пневмоаккумулятора.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Материалы и технология для реализации заявленного изобретения не выходят за рамки современных возможностей.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Фигура 1.
Схема пневматического привода газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания с клапаном-отсечки.
1 - поршень двигателя внутреннего сгорания; 2 - камера сгорания; 3, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 19 - трубопроводы и каналы; 4 - клапан-отсечка; 5 - обратный клапан; 6 - пневмоаккумулятор; 7 - газораспределительный клапан; 8 - золотник; 11 - поршень привода газораспределительного клапана; 17 - поршень привода клапана-отсечки; 18 - запорный клапан; 20 - пружина.
Фигура 2.
Схема привода компрессора атмосферного воздуха газами из цилиндра двигателя внутреннего сгорания.
1 - поршень ДВС; 2, 26 - цилиндр ДВС; 3, 4 - поршень привода компрессора; 5 - поршень компрессора; 6 - толкатель; 7, 9, 32, 33 - обратный клапан; 8 - пневмоаккумулятор; 12, 31 - поршень привода газораспределительного клапана; 13, 27 - газораспределительный клапан; 15, 28 - золотник; 10, 11, 14, 16, 17, 18, 19, 22, 23, 29, 30 - трубопроводы и каналы; 20 - поршень механизма стопора поршневой группы; 21 - пружина поршня механизма стопора поршневой группы; 24, 25 - обтюрирующие канавки.