RU2594829C1

RU2594829C1 - Method for reversing internal combustion engine by reversing starter mechanism and pneumatic drive system of two-valve gas distributor, with charging pneumatic accumulator system using gas from compensating pneumatic accumulator

Info

Publication number: RU2594829C1
Application number: RU2015103868/06A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Александрович Рыбаков
Original assignee: Анатолий Александрович Рыбаков
Priority date: 2015-02-05
Filing date: 2015-02-05
Publication date: 2016-08-20

Abstract

FIELD: engines.

SUBSTANCE: invention relates to reversal of internal combustion engines (ICE). This invention consists in that for reversal of ICE in preset direction of crankshaft rotation, control system with closed gas-distributing valve connects shaft of reversing starter mechanism to crankshaft, and rotates its crankshaft in preset direction of rotation. At position of ICE piston near upper dead center, fuel feed system supplies fuel to combustion chamber of ICE and ignites its with ignition plug. For fuel supply, fuel feed system to combustion chamber is employed independent of mechanical connection to crankshaft, for example pneumatic, hydraulic, piezoelectric, etc. Fuel burns, and after piston passed upper dead center, control system disconnects shaft of reversing starter mechanism from crankshaft. At end of combustion products expansion, system of two-valve gas distributor pneumatic drive provides gas exchange in ICE at specified direction of crankshaft rotation. Gas distributor is made in form of gas distributing valve, and inlet and outlet valves interconnected by rod, and charging pneumatic accumulator with gas is performed from compensating pneumatic accumulator.

EFFECT: technical result is higher efficiency of reverse system operation.

1 cl, 1 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Изобретение относится к области энергомашиностроения.The invention relates to the field of power engineering.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Ближайший прототип заявленного изобретения - патент 2536651 «СПОСОБ РЕВЕРСИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ РЕВЕРСИВНЫМ СТАРТЕРОМ И МЕХАНИЗМОМ ПРИВОДА ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА И ТОПЛИВНОЙ ФОРСУНКИ С ЗАРЯДКОЙ ЕГО ПНЕВМОАККУМУЛЯТОРА СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ».The closest prototype of the claimed invention is patent 2536651 “METHOD FOR REVERSING THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE BY A REVERSE STARTER AND THE MOTOR OF THE GAS DISTRIBUTOR VALVE AND THE FUEL INJECTOR IS WITCHED.

Реферат к патенту 2536651. «Изобретение относится к области управления двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности управления при реверсировании ДВС. Сущность изобретения заключается в том, что система управления соединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом ДВС и вращает его. В конце такта сжатия система управления направляет воздух из пневмоаккумулятора в полость привода плунжера топливной форсунки, и происходит впрыск топлива в камеру сгорания с воспламенением его свечой зажигания. После чего система и разъединяет вал реверсивного стартера с коленвалом ДВС. После сгорания система направляет воздух из пневмоаккумулятора в полость поршня привода выпускного клапана и открывает его. Пневматическая система управления газораспределением и впрыском топлива позволяет эффективно работать ДВС как в одном, так и в противоположном направлении вращения вала».Abstract to patent 2536651. “The invention relates to the field of control of an internal combustion engine (ICE). The technical result is to increase the efficiency of control when reversing the internal combustion engine. The essence of the invention lies in the fact that the control system connects the shaft of the reversing starter mechanism with the engine crankshaft and rotates it. At the end of the compression stroke, the control system directs air from the pneumatic accumulator into the cavity of the plunger drive of the fuel injector, and fuel is injected into the combustion chamber with the ignition of its spark plug. Then the system and disconnects the shaft of the reversing starter with the engine crankshaft. After combustion, the system directs air from the pneumatic accumulator into the piston cavity of the exhaust valve actuator and opens it. "The pneumatic control system for gas distribution and fuel injection allows the internal combustion engine to operate efficiently both in one and in the opposite direction of shaft rotation."

ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯOBJECT OF THE INVENTION

Цель заявленного изобретения - обеспечить реверсирование двигателя внутреннего сгорания (ДВС) системой пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы рабочим газом из компенсационного пневмоаккумулятора.The purpose of the claimed invention is to provide reversal of an internal combustion engine (ICE) by a pneumatic drive system of a two-valve gas distributor with charging the pneumatic accumulator of the system with working gas from a compensating pneumatic accumulator.

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Сущность заявленного изобретения поясняется описанием принципа действия привода двухклапанного газораспределителя ДВС пневматической системой привода с зарядкой пневмоаккумулятора системы рабочим газом (далее - газом) из компенсационного пневмоаккумулятора.The essence of the claimed invention is illustrated by the description of the principle of operation of the two-valve gas distributor of the internal combustion engine by the pneumatic drive system with charging the pneumatic accumulator of the system with working gas (hereinafter referred to as gas) from the compensation pneumatic accumulator.

Зарядка пневмоаккумулятора системы газом осуществляется следующим образом (см. фигуру). При пуске ДВС поршень ДВС 1 на такте сжатия сжимает воздух или топливную смесь в камере сгорания ДВС 2, которая давит на левую торцевую поверхность поршня привода компрессора 3, в результате чего он движется вправо (по рисунку). Находящийся в правой полости поршня компрессора 4 газ через обратный клапан 5 поступает в пневмоаккумулятор системы привода 6 (далее - пневмоаккумулятор 6) и заряжает его. Зарядка пневмоаккумулятора 6 происходит при первом пуске ДВС, а дальнейшая подзарядка - на рабочих тактах. После того как давление газа в пневмоаккумуляторе 6 достигнет значения, обеспечивающего оптимальное функционирование двухклапанного газораспределителя в составе клапана впуска воздуха или топливной смеси 7 (далее - клапан 7) и клапана выпуска отработавших продуктов сгорания 8 (далее - клапан 8), а также газораспределительного клапана 9 (далее - газораспределительный клапан 9), газ из пневмоаккумулятора 6 по каналу 10 поступает в нижнюю полость поршня стопора 11. В результате поршень стопора 11 перемещается в верхнее положение, и соединенный с ним стопор 12 входит в выточку поршня насоса 4, блокирует его движение, и поступление газа в пневмоаккумулятор 6 прекращается.Charging the pneumatic accumulator of the system with gas is as follows (see figure). When starting the internal combustion engine, the piston of the internal combustion engine 1 compresses air or fuel mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine 2 at the compression stroke, which presses on the left end surface of the piston of the compressor drive 3, as a result of which it moves to the right (according to the figure). The gas located in the right cavity of the compressor piston 4 through the check valve 5 enters the pneumatic accumulator of the drive system 6 (hereinafter - the pneumatic accumulator 6) and charges it. Charging the pneumatic accumulator 6 occurs at the first start of the internal combustion engine, and further recharging at working cycles. After the gas pressure in the pneumatic accumulator 6 reaches a value that ensures the optimal functioning of the two-valve gas distributor as part of the air intake valve or the fuel mixture 7 (hereinafter - valve 7) and the exhaust valve 8 (hereinafter - valve 8), as well as the gas distribution valve 9 (hereinafter, the gas distribution valve 9), the gas from the pneumatic accumulator 6 through the channel 10 enters the lower cavity of the piston of the stopper 11. As a result, the piston of the stopper 11 moves to the upper position, and connected to the stopper 12 enters into the recess 4 of the piston pump, blocks its movement and flow of gas in accumulator 6 is stopped.

В исходном положении впускной клапан 7 открыт, а выпускной клапан 8 и газораспределительный клапан 9 закрыт. Газообмен в ДВС осуществляется следующим образом. Для обеспечения такта всасывания система управления устанавливает газораспределительный клапан 9 в открытое положение. Для этого система управления устанавливает золотник 13 в положение, как показано на фигуре. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 14, 15 поступает в верхнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, соединенного штоком 17 с газораспределительным клапаном 9, в результате чего он занимает нижнее положение - открывается. Воздух или топливная смесь через канал впуска воздуха или топливной смеси 18 и открытый газораспределительный клапан 9 поступает в камеру сгорания ДВС 2. Из нижней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 отработавший газ по каналам 19, 20, 21 и обратный клапан 22 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 23. При понижении давления газа в пневмоаккумуляторе 6 ниже величины, обеспечивающей оптимальное функционирование клапанов трехклапанного газораспределителя, пружина стопора 24 переводит поршень стопора 11 и стопор 12 в нижнее положение. На одном из последующих тактах всасывания воздуха или топливной смеси в камеру сгорания ДВС 2 пружина поршня компрессора 25 переводит поршень привода компрессора 3 и поршень компрессора 4 в исходное, левое, для подзарядки пневмоаккумулятора 6, положение. Газ из компенсационного пневмоаккумулятора 23 через обратный клапан 26 подается в правую полость поршня компрессора 4. Компрессор готов к очередному циклу подзарядки пневмоаккумулятора 6. По прибытии поршня ДВС 1 в нижнюю мертвую точку система управления переводит золотник 13 в правое положение. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 14, 19 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 16, и газораспределительный клапан 9 закрывается. Отработавший газ из верхней полости поршня привода газораспределительного клапана 16 по каналам 15, 27, 21 и обратный клапан 22 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 23. Начинается такт сжатия, а затем такт расширения продуктов сгорания. Для выпуска отработавших продуктов сгорания система управления переводит впускной клапан 7 и выпускной клапан 8 в правое положение, для чего устанавливает золотник 28 в левое положение. Газ из пневмоаккумулятора 6 по каналам 10, 29, 30 поступает в левую полость поршня привода впускного и выпускного клапана 31 и перемещает соединенный штоком 32 впускной клапан 7 и соединенный штоком 33 выпускной клапан 9 вправо. Впускной клапан 7 закрывается, а выпускной клапан 8 открывается. Жидкость из правой полости поршня привода впускного и выпускного клапана 31 по каналам 34, 35 и через обратный клапан 22 поступает в компенсационный пневмоаккумулятор 23. Открытие газораспределительного клапана 9 показано выше. В результате отработавшие продукты сгорания из камеры сгорания ДВС 2 через канал выпуска отработавших продуктов сгорания 36 выбрасываются в выхлопной коллектор. Проблемы предотвращения утечки газа через зазоры по образующим поверхностей штоков 17, 32, 33 решаются сильфонами 37, 38, 39. Для реверсирования ДВС в задаваемом направлении вращения коленвала система управления при закрытом газораспределительном клапане 9 соединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом ДВС и вращает его коленвал в задаваемом направлении вращения. При положении поршня ДВС 1 в окрестностях верхней мертвой точки система подачи топлива подает топливо в камеру сгорания ДВС 2, и при необходимости воспламеняет его свечой зажигания. Для подачи топлива применяется независимая от механической связи с коленвалом ДВС система подачи топлива в камеру сгорания ДВС, например пневматическая, гидравлическая, пьезоэлектрическая и т.д. Топливо горит, и после перехода поршнем верхней мертвой точки система управления разъединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом ДВС. После завершения расширения продуктов сгорания система пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы 6 газом из компенсационного пневмоаккумулятора 23 газораспределительным клапаном 9 и соединенными штоком 33 впускным 7 и выпускным 8 клапаном обеспечивает газообмен в двигателе внутреннего сгорания при заданном направлении вращения коленвала.In the initial position, the intake valve 7 is open, and the exhaust valve 8 and the gas distribution valve 9 are closed. Gas exchange in the internal combustion engine is as follows. To ensure a suction stroke, the control system sets the gas distribution valve 9 in the open position. For this, the control system sets the spool 13 to the position as shown in the figure. Gas from the pneumatic accumulator 6 through the channels 10, 14, 15 enters the upper cavity of the piston of the gas distribution valve 16, which is connected by the rod 17 to the gas distribution valve 9, as a result of which it occupies the lower position - it opens. Air or fuel mixture through the air intake channel or the fuel mixture 18 and the open gas distribution valve 9 enters the combustion chamber of the engine 2. From the lower cavity of the piston of the gas distribution valve 16, the exhaust gas flows through the channels 19, 20, 21 and the check valve 22 enters the compensation air accumulator 23 . When lowering the gas pressure in the pneumatic accumulator 6 below a value that ensures optimal functioning of the valves of the three-valve gas distributor, the spring of the stopper 24 transfers the piston of the stopper 11 and the stopper 12 to the lower her position. At one of the subsequent strokes of the intake of air or fuel mixture into the combustion chamber of the engine 2, the spring of the compressor piston 25 transfers the compressor drive piston 3 and the compressor piston 4 to the original, left, position for charging the pneumatic accumulator 6. Gas from the compensation pneumatic accumulator 23 is supplied through the non-return valve 26 to the right cavity of the piston of the compressor 4. The compressor is ready for the next cycle of recharging the pneumatic accumulator 6. Upon the arrival of the ICE piston 1 to the bottom dead center, the control system puts the spool 13 into the right position. Gas from the pneumatic accumulator 6 through channels 10, 14, 19 enters the lower cavity of the piston of the gas distribution valve 16, and the gas distribution valve 9 closes. The exhaust gas from the upper piston drive of the gas distribution valve 16 through the channels 15, 27, 21 and the check valve 22 enters the compensation pneumatic accumulator 23. The compression cycle begins, and then the expansion cycle of the combustion products begins. To exhaust the exhaust products of combustion, the control system puts the intake valve 7 and exhaust valve 8 in the right position, for which sets the spool 28 in the left position. Gas from the pneumatic accumulator 6 through the channels 10, 29, 30 enters the left cavity of the piston of the drive of the intake and exhaust valves 31 and moves the intake valve 7 connected by the rod 32 and the exhaust valve 9 connected by the rod 33 to the right. The inlet valve 7 closes and the exhaust valve 8 opens. The fluid from the right-hand cavity of the piston of the intake and exhaust valve 31 through channels 34, 35 and through the check valve 22 enters the compensation pneumatic accumulator 23. The opening of the gas distribution valve 9 is shown above. As a result, the exhaust combustion products from the combustion chamber of the engine 2 through the exhaust exhaust channel 36 are thrown into the exhaust manifold. The problems of preventing gas leakage through the gaps on the generatrix surfaces of the rods 17, 32, 33 are solved by bellows 37, 38, 39. To reverse the internal combustion engine in the set direction of rotation of the crankshaft, the control system with the gas valve closed 9 connects the shaft of the reversing starter mechanism to the engine crankshaft and rotates its crankshaft in the set direction of rotation. With the piston of the engine 1 in the vicinity of the top dead center, the fuel supply system delivers fuel to the combustion chamber of the engine 2 and, if necessary, ignites it with the spark plug. For fuel supply, a system for supplying fuel to the combustion engine of an internal combustion engine, independent of mechanical communication with the engine crankshaft, is used, for example, pneumatic, hydraulic, piezoelectric, etc. The fuel burns, and after the piston passes the top dead center, the control system disconnects the shaft of the reversing starter mechanism with the ICE crankshaft. After completion of the expansion of the combustion products, the pneumatic drive system of the two-valve gas distributor with the pneumatic accumulator of the system 6 being charged with gas from the compensation pneumatic accumulator 23 with the gas distribution valve 9 and the inlet 7 and the outlet 8 valve connected by the rod 33 provides gas exchange in the internal combustion engine for a given direction of rotation of the crankshaft.

РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Способ реверсирования двигателя внутреннего сгорания реверсивным стартерным механизмом и системой пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора, включающей систему управления, двухклапанный газораспределитель в составе газораспределительного клапана и соединенных штоком впускного и выпускного клапана, реверсивный стартерный механизм, независимую от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания систему подачи топлива, свечу зажигания и компенсационный пневмоаккумулятор, отличающийся тем, что система управления при закрытом газораспределительном клапане двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора соединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, вращает его коленвал в задаваемом направлении вращения, и при положении поршня двигателя внутреннего сгорания в окрестностях верхней мертвой точки системой подачи топлива, независимой от механической связи с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, подает топливо в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, при необходимости воспламеняет его свечой зажигания, после перехода поршнем верхней мертвой точки разъединяет вал реверсивного стартерного механизма с коленвалом двигателя внутреннего сгорания, и после завершения расширения продуктов сгорания система пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора газораспределительным клапаном и соединенными штоком впускным и выпускным клапаном двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора обеспечивает газообмен в двигателе внутреннего сгорания при заданном направлении вращения коленвала.A method for reversing an internal combustion engine with a reversing starter mechanism and a pneumatic drive system for a two-valve gas distributor with charging the pneumatic accumulator of the system with gas from a compensating pneumatic accumulator, including a control system, a two-valve gas distributor in the gas distribution valve and connected by the inlet and outlet valve stem, and the reversing starter mechanism is independent of crankshaft internal combustion engine fuel supply system willow, spark plug and compensation pneumatic accumulator, characterized in that the control system with the gas distribution valve of the two-valve gas distributor closed and charging the pneumatic accumulator of the system with gas from the compensation pneumatic accumulator connects the shaft of the reversing starter mechanism to the crankshaft of the internal combustion engine, rotates its crankshaft in the set direction of rotation piston of an internal combustion engine in the vicinity of the top dead center fuel supply system, independently from mechanical connection with the crankshaft of the internal combustion engine, delivers fuel to the combustion chamber of the internal combustion engine, if necessary, ignites it with the spark plug, after the piston moves to the top dead center, it disconnects the shaft of the reversing starter mechanism with the crankshaft of the internal combustion engine, and after the expansion of the combustion products is completed, the system of a pneumatic actuator of a two-valve gas distributor with charging the pneumatic accumulator of the system with gas from a compensating pneumatic accumulator g zoraspredelitelnym valve stem and connected to the inlet and outlet valve of the gas distributor Two valve with pneumatic accumulator charging gas system of compensating pneumatic accumulator provides gas exchange in the internal combustion engine at a predetermined crankshaft rotational direction.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ Материалы и технология для реализации заявленного изобретения не выходят за рамки современных возможностей. При современном уровне развития систем автоматического управления создание системы управления для заявленного изобретения является вполне ординарной задачей.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Materials and technology for implementing the claimed invention do not go beyond the scope of modern capabilities. At the current level of development of automatic control systems, the creation of a control system for the claimed invention is quite an ordinary task.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛGRAPHIC MATERIAL

Фигура. Принципиальная схема системы управления рециркуляцией выхлопных газов в ДВС системой пневматического привода двухклапанного газораспределителя с зарядкой пневмоаккумулятора системы газом из компенсационного пневмоаккумулятора.Figure. Schematic diagram of the exhaust gas recirculation control system in the internal combustion engine by the pneumatic drive system of a two-valve gas distributor with charging the pneumatic accumulator of the system with gas from a compensating pneumatic accumulator.

1 - поршень ДВС 1; 2 - камера сгорания ДВС 2; 3 - поршень привода компрессора; 4 - поршень компрессора; 5, 22, 26 - обратный клапан; 6 - пневмоаккумулятор; 7, 8 - клапан; 9 - газораспределительный клапана; 10, 14,15; 19, 20, 21, 27, 29, 30 34, 35 - канал; 11 - поршень стопора; 12 - стопор; 13, 28, - золотник; 16 - поршень привода газораспределительного клапана; 17, 32, 33 - шток; 18 - канал впуска воздуха или топливной смеси; 23 - компенсационный пневмоаккумулятор; 24 - пружина стопора; 25 - пружина поршня компрессора; 31 - поршень привода впускного и выпускного клапана; 36 - канал выпуска отработавших продуктов сгорания; 37, 38, 39 - сильфон.1 - piston ICE 1; 2 - combustion chamber of the internal combustion engine 2; 3 - the piston of the compressor drive; 4 - compressor piston; 5, 22, 26 - check valve; 6 - pneumatic accumulator; 7, 8 - valve; 9 - gas distribution valve; 10, 14.15; 19, 20, 21, 27, 29, 30 34, 35 - channel; 11 - stopper piston; 12 - stopper; 13, 28, - the spool; 16 - the piston of the valve timing; 17, 32, 33 - stock; 18 - channel inlet air or fuel mixture; 23 - compensation pneumatic accumulator; 24 - a spring of a stopper; 25 - compressor piston spring; 31 - piston of the intake and exhaust valve actuator; 36 - channel exhaust exhaust products; 37, 38, 39 - bellows.

Claims

A method for reversing an internal combustion engine with a reversing starter mechanism and a pneumatic drive system for a two-valve gas distributor with charging the pneumatic accumulator of the system with gas from a compensating pneumatic accumulator, including a control system, a two-valve gas distributor in the gas distribution valve and connected by the inlet and outlet valve stem, and the reversing starter mechanism is independent of crankshaft internal combustion engine fuel supply system willow, spark plug and compensation pneumatic accumulator, characterized in that the control system with the gas distribution valve of the two-valve gas distributor closed and charging the pneumatic accumulator of the system with gas from the compensation pneumatic accumulator connects the shaft of the reversing starter mechanism to the crankshaft of the internal combustion engine, rotates its crankshaft in the set direction of rotation piston of an internal combustion engine in the vicinity of the top dead center fuel supply system, independently from mechanical connection with the crankshaft of the internal combustion engine, delivers fuel to the combustion chamber of the internal combustion engine, if necessary, ignites it with the spark plug, after the piston moves to the top dead center, it disconnects the shaft of the reversing starter mechanism with the crankshaft of the internal combustion engine, and after the expansion of the combustion products is completed, the system of a pneumatic actuator of a two-valve gas distributor with charging the pneumatic accumulator of the system with gas from a compensating pneumatic accumulator g zoraspredelitelnym valve stem and connected to the inlet and outlet valve of the gas distributor Two valve with pneumatic accumulator charging gas system of compensating pneumatic accumulator provides gas exchange in the internal combustion engine at a predetermined crankshaft rotational direction.