СПОСОБ АМОРТИЗАЦИИ УДАРНЫХ НАГРУЗОК ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА С ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
ISOLATION OF SHOCKS AT ICE TIMING VALVE WITH PNEUMOELECTRIC DRIVE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области энергомашиностроения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ближайший прототип заявленного изобретения - патент 2403409 «Клапан-отсечка пневматического привода газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания».
Принцип действия электропневматического привода газораспределительного клапана с клапаном-отсечкой.
Для открытия газораспределительного клапана поршень двигателя внутреннего сгорания (далее - двигатель, см. чертеж) 1 при такте сжатия сжимает воздух в камере сгорания 2 цилиндра двигателя. Часть сжимаемого воздуха по трубопроводу 3 через клапан-отсечку 4 и обратный клапан 5 поступает в пневмоаккумулятор 6 и заряжает его. Система управления (не показана) отслеживает текущее положение поршня двигателя 1 и, в момент времени, когда требуется открыть газораспределительный клапан 7, устанавливает электромагнитным приводом золотника 8 золотник 9 в положение, как показано на чертеже. При этом воздух из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10 и 11 поступает в верхнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 12, который, перемещаясь вниз (по чертежу), открывает соединенный с ним газораспределительный клапан 7, и отработавшие продукты сгорания из камеры сгорания цилиндра 2 по каналу 13 выбрасываются в атмосферу. А воздух из нижней полости поршня привода газораспределительного клапана 12 по каналам 14 и 15 выбрасывается в атмосферу. Для закрытия газораспределительного клапана 7 система управления снимает напряжение с электромагнитного привода золотника 8, и золотник 9 занимает нижнее положение. Воздух из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10 и 14 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 12, в результате чего поршень привода газораспределительного клапана 12 перемещается вверх и переводит газораспределительный клапан 7 в закрытое положение. При этом отработавший воздух из верхней полости поршня привода газораспределительного клапана 12 по каналам 11 и 16 выбрасываются в атмосферу. При превышении давления рабочего тела в пневмоаккумуляторе 6 сверх оптимального воздух из пневмоаккумулятора 6 по трубопроводу 17 поступает в нижнюю полость поршня привода запорного клапана 18 и переводит запорный клапан 19 в закрытое положение. Маршрут воздуха из камеры сгорания 2 по каналу 3 и через обратный клапан 5 перекрывается, и поступление воздуха в пневмоаккумулятор 6 прекращается в течение до окончания такта сжатия. В конце такта выпуска продуктов сгорания и в начале такта сжатия давление в газов в камере сгорания 2 становится близким к атмосферному. То есть после уменьшения давления газа в камере сгорания 2 меньше, чем в пневмоаккумуляторе 6 пружина 20 возвращает запорный клапан 19 в исходное положение. Клапан-отсечка 4 готов к очередному циклу срабатывания. В результате расхода части воздуха из пневмоаккумулятора как следствие срабатывания газораспределительного клапана 7 давление воздуха в пневмоаккумуляторе 6 может снизиться меньше оптимального значения. Тогда потребуется подзарядка пневмоаккумулятора 6, что и происходит на такте сжатия.
В результате длительной работы двигателя в пневмоаккумуляторе и в канале 3, соединяющего камеру сгорания 2 с клапаном-отсечкой 4, могут накапливаться продукты износа деталей двигателя, несгораемые частицы топлива и иные загрязнения. Для очистки (продувки) пневмоаккумулятора 6, канала 3 и клапана-отсечки от накопившихся в результате длительной работы двигателя инородных тел (продуктов износа деталей двигателя, несгораемых примесей топлива и т.д.) система управления периодически в начале каждого цикла пуска двигателя, и/или выключения двигателя подает сигнал на привод продувочного клапана 21 для перемещения его в нижнее положение. Продувочный клапан 22 перемещается вниз и открывает путь воздуху из пневмоаккумулятора 6 через клапан-отсечку 4 и канал 3 в цилиндр двигателя 2. Воздух вытекает из пневмоаккумулятора 6 и вместе с загрязнениями выбрасывается в камеру сгорания 2. После чего система управления закрывает продувочный клапан 22 и он готов к очередному циклу срабатывания.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
При действии газораспределительного клапана при посадке клапана на седло и его открытии могут наблюдаться ударные нагрузки, что снижает ресурс, надежность газораспределительной системы и повышает шумность двигателя. Цель заявленного изобретения состоит в том, чтобы не допустить ударных нагрузок на клапан.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сущность заявленного изобретения состоит в том, что система управления при открытии или закрытии газораспределительного клапана в конце его движения подает команду на перевод золотника таким образом, чтобы воздух из пневмоаккумулятора начал поступать в противоположную полость привода газораспределительного клапана. При этом скорость движения газораспределительного клапана уменьшается до величины обеспечивающей безударный контакт, после этого система управления возвращает золотник переключения потока воздуха из пневмоаккумулятора в первоначально задаваемое открытое или закрытое положение.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ амортизации ударных нагрузок на газораспределительный клапан двигателя внутреннего сгорания, включающего привод газораспределительного клапана с клапаном-отсечкой, в состав которого входят газораспределительный клапан двигателя внутреннего сгорания, пневмоаккумулятор, электромагнитный привод золотника, золотник переключения потока воздуха из пневмоаккумулятора, поршень привода газораспределительного клапана и система управления приводом газораспределительного клапана, отличающийся тем, что при перемещении газораспределительного клапана из закрытого положения в открытое и наоборот система управления отслеживает текущее положение и скорость газораспределительного клапана и в момент нахождения газораспределительного клапана в окрестностях точек крайнего положения (закрытое или открытое положение) подает сигнал на электромагнитный привод золотника переключения потока воздуха из пневмоаккумулятора таким образом, что воздух из пневмоаккумулятора, обеспечивающий закрытие или открытие газораспределительного клапана, поступает в противоположную полость поршня привода газораспределительного клапана, в результате чего в момент прибытия газораспределительного клапана в положение закрытия или открытия скорость движения газораспределительного клапана уменьшается до величины, обеспечивающей его безударное закрытие или открытие, после этого система управления возвращает золотник переключения потока воздуха из пневмоаккумулятора в первоначально задаваемое закрытое или открытое положение.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Материалы и технология 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 ДВС с обратной продувкой пневмоаккумулятора.
1 - поршень двигателя внутреннего сгорания; 2 - камера сгорания; 3, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17 - каналы и трубопроводы; 4 - клапан-отсечка; 5 - обратный клапан; 6 - пневмоаккумулятор; 7 - газораспределительный клапан; 8 - электромагнитный привод золотника; 9 - золотник; 12 - поршень привода газораспределительного клапана; 18 - поршень привода запорного клапана; 19 - запорный клапан; 20 - пружина; 21 - привод продувочного клапана; 22 - продувочный клапан.