RU2529267C1 - Isolation of shocks at ice timing valve with pneumoelectric drive - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: at valve opening or closing, control system tracks valve current position and speed to generate the instruction for switching of slide valve so that air is fed from pneumatic accumulator to timing valve piston drive opposite cavity. Note here that valve speed is decreased to ensure a shock-free contact. Thereafter, control system changes the air switch slide valve to initial preset open or closed position.

EFFECT: longer life.

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 2403409 «Клапан-отсечка пневматического привода газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания».The closest prototype of the claimed invention is patent 2403409 "Valve shut-off pneumatic drive of the gas distribution mechanism of an internal combustion engine."

Принцип действия электропневматического привода газораспределительного клапана с клапаном-отсечкой.The principle of operation of the electro-pneumatic timing valve actuator with shut-off valve.

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.To open the gas distribution valve, the piston of an internal combustion engine (hereinafter referred to as the engine, see drawing) 1 compresses the air in the combustion chamber 2 of the engine cylinder during a compression stroke. Part of the compressed air through the pipeline 3 through the shutoff valve 4 and the check valve 5 enters the pneumatic accumulator 6 and charges it. A control system (not shown) monitors the current position of the piston of the engine 1 and, at the time when it is necessary to open the gas distribution valve 7, sets the spool 9 by the electromagnetic drive of the spool 8 to the position as shown in the drawing. In this case, air from the pneumatic accumulator 6 through channels 10 and 11 enters the upper cavity of the piston of the gas distribution valve 12, which, moving down (according to the drawing), opens the gas distribution valve 7 connected to it, and the exhaust products from the combustion chamber of the cylinder 2 through channel 13 emitted into the atmosphere. And air from the lower cavity of the piston of the valve 12 through the channels 14 and 15 is discharged into the atmosphere. To close the gas control valve 7, the control system removes the voltage from the electromagnetic drive of the spool 8, and the spool 9 is in the lower position. The air from the pneumatic accumulator 6 through the channels 10 and 14 enters the lower cavity of the piston of the gas distribution valve 12, as a result of which the piston of the gas distribution valve 12 moves up and puts the gas distribution valve 7 in the closed position. In this case, the exhaust air from the upper cavity of the piston of the valve of the gas distribution valve 12 through the channels 11 and 16 are released into the atmosphere. If the pressure of the working fluid in the pneumatic accumulator 6 is exceeded above the optimum, the air from the pneumatic accumulator 6 through the pipe 17 enters the lower cavity of the piston of the actuator of the shut-off valve 18 and puts the shut-off valve 19 in the closed position. The air path from the combustion chamber 2 through the channel 3 and through the check valve 5 is closed, and the flow of air into the pneumatic accumulator 6 is stopped for until the end of the compression stroke. At the end of the cycle of release of combustion products and at the beginning of the cycle of compression, the pressure in the gases in the combustion chamber 2 becomes close to atmospheric. That is, after reducing the gas pressure in the combustion chamber 2 less than in the pneumatic accumulator 6, the spring 20 returns the shut-off valve 19 to its original position. The shutoff valve 4 is ready for the next cycle of operation. As a result of the consumption of part of the air from the pneumatic accumulator as a result of the actuation of the gas distribution valve 7, the air pressure in the pneumatic accumulator 6 may decrease below the optimum value. Then you need to recharge the pneumatic accumulator 6, which happens on the compression stroke.

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.As a result of prolonged operation of the engine in the pneumatic accumulator and in the channel 3 connecting the combustion chamber 2 to the shut-off valve 4, wear products of engine parts, fireproof fuel particles and other contaminants can accumulate. To clean (purge) the pneumatic accumulator 6, channel 3 and the shut-off valve from foreign bodies accumulated as a result of long-term engine operation (products of wear of engine parts, non-combustible fuel impurities, etc.), the control system periodically at the beginning of each engine start cycle, and / or turning off the engine sends a signal to the actuator purge valve 21 to move it to the lower position. The purge valve 22 moves down and opens the way for air from the pneumatic accumulator 6 through the shutoff valve 4 and channel 3 to the cylinder of the engine 2. Air flows from the pneumatic accumulator 6 and, together with the impurities, is discharged into the combustion chamber 2. After that, the control system closes the purge valve 22 and it ready for the next cycle of operation.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯOBJECT OF THE INVENTION

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.Under the action of the gas distribution valve, when the valve is seated on the seat and its opening, shock loads can be observed, which reduces the resource, the reliability of the gas distribution system and increases the noise of the engine. The purpose of the claimed invention is to prevent shock loads on the valve.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

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.The essence of the claimed invention lies in the fact that the control system when opening or closing the gas distribution valve at the end of its movement gives a command to transfer the valve so that air from the pneumatic accumulator begins to flow into the opposite cavity of the gas distribution valve. In this case, the gas distribution valve travels to a value that provides shock-free contact, after which the control system returns the spool for switching the air flow from the pneumatic accumulator to the initially set open or closed position.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

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.The shock absorption method for the gas distribution valve of an internal combustion engine, including a gas distribution valve with a shut-off valve, which includes a gas distribution valve of an internal combustion engine, a pneumatic accumulator, an electromagnetic spool actuator, a spool for switching the air flow from an pneumatic accumulator, a piston of a gas distribution valve actuator and a control system timing valve, characterized in that when moving the valve of the diesel valve from the closed position to the open and vice versa, the control system monitors the current position and speed of the gas distribution valve and, when the gas distribution valve is in the vicinity of the extreme position points (closed or open position), sends a signal to the electromagnetic drive of the spool for switching the air flow from the pneumatic accumulator in such a way that air from the pneumatic accumulator, providing closing or opening of the gas distribution valve, enters the opposite direction the piston of the gas distribution valve actuator, as a result of which, at the moment the gas distribution valve arrives in the closed or open position, the speed of the gas distribution valve decreases to a value that ensures its shockless closing or opening, after which the control system returns the spool of switching the air flow from the pneumatic accumulator to the initially set closed or open position.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯTECHNICAL APPLICABILITY OF THE INVENTION

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.Materials and technology for the implementation of the claimed invention do not go beyond the scope of modern capabilities. At the current level of development of electronics, the creation of a control system is quite an ordinary task. This is evidenced by mobile communications, computers, rovers, etc.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛGRAPHIC MATERIAL

Чертеж. Принципиальная схема пневматического привода газораспределительного клапана ДВС с обратной продувкой пневмоаккумулятора.Drawing. Schematic diagram of the pneumatic drive of the gas distribution valve of the internal combustion engine with reverse blowing of the pneumatic accumulator.

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.1 - piston of an internal combustion engine; 2 - a combustion chamber; 3, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17 - channels and pipelines; 4 - shutoff valve; 5 - check valve; 6 - pneumatic accumulator; 7 - gas distribution valve; 8 - electromagnetic drive spool; 9 - spool; 12 - the piston of the valve timing; 18 - the piston of the drive shut-off valve; 19 - shutoff valve; 20 - spring; 21 - purge valve actuator; 22 - purge valve.

Claims (1)

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. The shock absorption method for the gas distribution valve of an internal combustion engine, including a gas distribution valve with a shut-off valve, which includes a gas distribution valve of an internal combustion engine, a pneumatic accumulator, an electromagnetic spool actuator, a spool for switching the air flow from an pneumatic accumulator, a piston of a gas distribution valve actuator and a control system timing valve, characterized in that when moving the valve of the diesel valve from the closed position to the open and vice versa, the control system monitors the current position and speed of the gas distribution valve and, when the gas distribution valve is in the vicinity of the extreme position points (closed or open position), sends a signal to the electromagnetic drive of the spool for switching the air flow from the pneumatic accumulator in such a way that air from the pneumatic accumulator, providing closing or opening of the gas distribution valve, enters the opposite direction the piston of the gas distribution valve actuator, as a result of which, at the moment the gas distribution valve arrives in the closed or open position, the gas distribution valve speed decreases to the value ensuring its shockless closing or opening, after which the control system returns the spool of switching the air flow from the pneumatic accumulator to the initially set closed or open position.