СПОСОБ РЕВЕРСИРОВАНИЯ ВРАЩЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ СИСТЕМОЙ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПРИВОДА ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА С ЗАРЯДКОЙ ПНЕВМОАККУМУЛЯТОРА СИСТЕМЫ ГАЗОМ ИЗ КОМПЕНСАЦИОННОГО ПНЕВМОАККУМУЛЯТОРА И СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ ФОРСУНКОЙ
ICE CRANKSHAFT REVERSING BY GAS PRESSURE CONTROL VALVE PNEUMATIC DRIVE SYSTEM WITH PNEUMATIC ACCUMULATOR CHARGING WITH GAS FROM COMPENSATING PNEUMATIC ACCUMULATOR AND FUEL INJECTOR CONTROL SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области энергомашиностроения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ближайший прототип заявленного изобретения - патент 2403409 «Клапан-отсечка пневматического привода газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания».
Реферат патента 2403409: Изобретение относится к двигателестроению. Пневматический привод (ПП) включает поршень привода газораспределительного клапана, соединенный с газораспределительным клапаном, золотник, пневмоаккумулятор (ПА) и систему управления ПП, обеспечивающую газообмен в двигателе. Для этого система управления ПП отслеживает текущее положение поршня двигателя и в момент, когда требуется открыть или закрыть газораспределительный клапан двигателя, устанавливает золотник в положение, обеспечивающее поступление рабочего тела из ПА в полость поршня привода газораспределительного клапана, в которой рабочее тело, воздействуя на поршень привода газораспределительного клапана, открывает или закрывает газораспределительный клапан. Зарядка ПА рабочим телом из камеры сгорания (КС) осуществляется на такте сжатия и на такте расширения. Привод снабжен клапаном-отсечкой, имеющим поршень и соединенный с ним запорный клапан. Полость поршня привода запорного клапана соединена трубопроводом с ПА, и при повышении давления рабочего тела в ПА сверх оптимального рабочее тело из ПА поступает в полость поршня привода запорного клапана и переводит запорный клапан в закрытое положение. Такое выполнение позволяет автоматически обеспечить оптимальный уровень зарядки ПА.
ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель заявленного изобретения состоит в том, чтобы обеспечить реверсирование вращения коленчатого вала ДВС системой пневматического привода газораспределительного клапана с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора. Изоляция объема газа позволит избежать попадание инородных тел из атмосферы в компенсационный пневмоаккумулятор системы привода.
СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фигуре представлена принципиальная схема реверсирования вращения коленвала ДВС нереверсивным стартерным механизмом и системой пневматического привода газораспределительного клапана с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из изолированного объема. Система действует следующим образом. При пуске ДВС на такте сжатия воздуха или топливной смеси (на рабочем такте - продукты сгорания) поршнем ДВС 1 газы в камере сгорания ДВС 2 (далее - камера сгорания 2) давят на левую торцевую поверхность поршня компрессора 3. В результате поршень компрессора 3 движется вправо (по рисунку) и находящийся в правой торцевой полости поршня компрессора 3 газ, например воздух, через обратный клапан 4 поступает в пневмоаккумулятор системы привода 5 (далее - пневмоаккумулятор 5). Полная зарядка пневмоаккумулятора 5 происходит при пуске ДВС за один или несколько тактов сжатия воздуха или топливной смеси в камере сгорания 2, а дозарядка - и на такте расширения продуктов сгорания. На такте всасывания воздуха в камеру сгорания ДВС 2 давление газов в ней уменьшается, пружина поршня компрессора 6 перемещает поршень компрессора 3 влево, и газ из компенсационного пневмоаккумулятора 7 через обратный клапан 8 поступает в правую торцевую полость поршня компрессора 3. Как только давление в пневмоаккумуляторе 5 достигнет величины, обеспечивающей функционирование газораспределительного клапана и топливной форсунки, газ из него по трубопроводу 9 поступает в нижнюю полость поршня стопора 10, в результате чего он перемещается вверх, стопор 11 входит в проточку поршня насоса 3 и стопорит его. Поступление газа в пневмоаккумулятор 5 прекращается. Уровень зарядки пневмоаккумулятора 5 определяется жесткостью пружины поршня стопора 12. Чем больше жесткость пружины, тем до более высокого уровня заряжается пневмоаккумулятор 5. Для открытия газораспределительного клапана система управления отслеживает текущее положение поршня ДВС 1 и в момент времени, когда требуется его открыть, устанавливает золотник управления потоком газа газораспределительного клапана 13 (далее - золотник 13) в положение, как показано на фигуре. Газ из пневмоаккумулятора 5 по каналам 14 и 15 поступает в верхнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, соединенного с газораспределительным клапаном 17. Под его воздействием газораспределительный клапан 17 открывается и, если он впускной, позволяет воздуху из атмосферы по каналу 18 поступать в камеру сгорания ДВС 2, или, если он выпускной, вытекать продуктам сгорания из камеры сгорания ДВС 2 в атмосферу. Для закрытия газораспределительного клапана 17 система управления устанавливает золотник 13 в нижнее положение, и газ из пневмоаккумулятора 5 по каналам 14 и 19 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16 и закрывает газораспределительный клапан 17. В обоих случаях отработавший газ по каналам 15, 20 и 19, 21 вытесняется в компенсационный пневмоаккумулятор 7. Для подачи топлива в камеру сгорания, например, того цилиндра, который показан в правой нижней части рисунка, система управления ДВС отслеживает текущее положение его поршня. В момент времени, когда требуется подать плунжером топливной форсунки 22 топливо в камеру сгорания, система управления устанавливает золотник управления потоком газа топливной форсунки 23 (далее - золотник 23) в положение, как показано на фигуре. Газ из пневмоаккумулятора 5 по каналам 24 и 25 поступает в верхнюю полость поршня привода плунжера топливной форсунки 26. Под действием поступающего газа поршень привода топливной форсунки 26 движется вниз и соединенным с ним плунжером топливной форсунки 22 через обратный клапан плунжера топливной форсунки 27 впрыскивает дозу топлива в камеру сгорания. Для подготовки плунжера топливной форсунки 22 к очередному впрыску топлива система управления устанавливает золотник 23 в нижнее положение. Теперь газ из пневмоаккумулятора 5 по каналам 24 и 28 поступает в нижнюю полость поршня привода плунжера топливной форсунки 26, и плунжер топливной форсунки 22 движется вверх. В обоих случаях отработавший газ по каналам 25, 29 и 28, 30 через обратный клапан компенсационного пневмоаккумулятора 8 вытесняется в компенсационный пневмоаккумулятор 7. Одновременно через обратный клапан топливного бака 31 из топливного бака (на фигуре не показан) топливо всасывается в полость плунжера топливной форсунки 22. Изоляция газа от окружающей среды в системе пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки обеспечивается герметизирующими сильфонами 32, 33, 34.
Реверсирование вращения коленвала ДВС осуществляется следующим образом. Система управления соединяет вал нереверсивного стартерного механизма с коленвалом ДВС и вращает его в задаваемом направлении вращения коленвала. Затем, на такте сжатия при закрытых газораспределительных клапанах в момент времени, когда над поршнем давление сжимаемого воздуха или топливной смеси увеличится до величины, обеспечивающей при сгорании топлива выделение энергии, достаточной для изменения направления движения поршня на противоположное направление, маховика на противоположное направление, при этом система пневматического привода газораспределительного клапана с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора и система управления топливной форсункой обеспечивают последовательность открытия и закрытия газораспределительных клапанов и срабатывание топливной форсунки в соответствии с заданным направлением вращения коленвала.
РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ реверсирования вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания системой пневматического привода газораспределительного клапана с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора и системой управления топливной форсункой, включающей систему управления двигателем внутреннего сгорания, цилиндр двигателя внутреннего сгорания, поршень двигателя внутреннего сгорания, коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания, маховик двигателя внутреннего сгорания, систему управления топливной форсункой и систему пневматического привода газораспределительного клапана с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора, отличающийся тем, что система управления двигателем внутреннего сгорания определяет дозу топлива, при сгорании которой в цилиндре двигателя внутреннего сгорания выделится достаточная для остановки и изменения направления движения поршня, направления вращения коленчатого вала и маховика, энергия, и при положении поршня в окрестностях верхней мертвой точки система управления топливной форсункой подает дозу топлива в цилиндр двигателя внутреннего сгорания, топливо горит, и давление продуктов сгорания меняет направление движения поршня и направление вращения коленчатого вала и маховика на противоположное направление, при этом система пневматического привода газораспределительного клапана с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора и система управления топливной форсункой обеспечивают последовательность открытия и закрытия газораспределительных клапанов и срабатывание топливной форсунки в соответствии с заданным направлением вращения коленвала.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Материалы и технология для реализации заявленного изобретения не выходят за рамки современных возможностей. При современном развитии электроники создание системы управления двигателем не более чем рутинная задача, являющаяся отдельной задачей проектирования ДВС.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Фигура. Принципиальная схема системы реверсирования вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания системой пневматического привода газораспределительного клапана с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора и системой управления топливной форсункой.
1 - поршень ДВС; 2 - камера сгорания ДВС; 3 - поршень компрессора; 4, 8 - обратный клапан; 5 - пневмоаккумулятор; 6 - пружина поршня компрессора; 7 - компенсационный пневмоаккумулятор; 9, 14, 15, 18, 19, 20, 21, 24, 25, 28, 29, 30 - каналы и трубопроводы; 10 - поршень стопора; 11 - стопор; 12 - пружина поршня стопора; 13, 23 - золотник; 16 - поршень привода газораспределительного клапана; 17 - газораспределительный клапан; 22 - плунжер топливной форсунки; 26 - поршень привода плунжера топливной форсунки; 27 - обратный клапан плунжера топливной форсунки; 31 - обратный клапан топливного бака, 32, 33, 34 - сильфон.