Система управління клапанами газорозподілу двигуна

Реферат: Винахід належить до двигунобудування і може бути використаний для управління газовими і рідинними потоками в магістралях двигунів внутрішнього і зовнішнього згорання, а також двигунів, що працюють на стисненому газі. Система управління клапанами газорозподілу двигуна містить гідроциліндри з поршнями подвійної дії, штоки яких є стрижнями клапанів газорозподілу, систему забезпечення подачі масла під тиском з пристроєм управління потоком масла до гідроциліндрів клапанів, що має керуючий і робочий золотники на кожному гідроциліндрі клапана газорозподілу. За рахунок спрощення конструкції і розширення можливостей управління клапанами газорозподілу двигуна підвищені економічність, потужність і надійність роботи двигуна. UA 104524 C2 (12) UA 104524 C2 UA 104524 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до двигунобудування і може бути використаний для управління газовими і рідинними потоками в магістралях двигунів внутрішнього і зовнішнього згорання, а також двигунів, що працюють на стисненому газі. Найбільш близьким з відомих технічних рішень до рішення, що заявляється, є система управління клапанами газорозподілу двигуна, що містить гідроциліндри подвійної дії, штоки яких є стрижнями клапанів газорозподілу, систему забезпечення подачі масла під тиском з пристроєм управління потоком масла в гідравлічній системі клапанів, описана в патенті Німеччини № 3935218 [МПК F01L 9/02, опубл. 25.04.1991]. У цій системі як пристрій управління потоком масла використовують золотник, який має механічний зв'язок з колінчастим валом, відкриваючи і закриваючи відповідні клапани газорозподілу згідно з циклом роботи двигуна. Зміна фаз відкриття і закриття клапанів золотником здійснюється механічним диференціальним регулятором. Кожен гідроциліндр клапанів газорозподілу сполучений лініями подачі-скидання масла із золотником і диференціальним поршнем з системою зворотних гідравлічних клапанів. Зворотні гідравлічні клапани служать для зменшення гідравлічних ударів при різкій зміні тиску і зміні напряму руху масла в гідравлічних трубках. Недоліками відомої системи управління клапанами газорозподілу двигуна є: - складна конструкція, оскільки до кожного гідроциліндра кожного клапана газорозподілу приєднані по три гідравлічні трубки ліній подачі-скидання масла і один зворотний гідравлічний клапан; - наявність гідравлічних ударів в системі при зміні тиску і напряму руху масла, що знижують надійність роботи двигуна; - диференціальний регулятор зміни фаз відкриття і закриття клапанів золотником виготовлений для усередненого режиму роботи двигуна; - необхідність високоточного виготовлення механічного диференціального регулятора фаз відкриття і закриття клапанів. Задачею винаходу є спрощення конструкції і розширення можливостей управління клапанами газорозподілу двигуна, що дозволяє підвищити економічність, потужність і надійність роботи двигуна. Поставлена задача вирішується тим, що в системі управління клапанами газорозподілу двигуна, що містить гідроциліндри з поршнями подвійної дії, штоки яких є стрижнями клапанів газорозподілу, систему забезпечення подачі масла під тиском з пристроєм управління потоком масла до гідроциліндрів клапанів, відповідно до винаходу, пристрій управління потоком масла має керуючий і робочий золотники на кожному гідроциліндрі клапана газорозподілу. При цьому керуючі золотники можуть бути сполучені з електронним блоком управління або з електронним блоком управління в комбінації з гідравлічним або механічним блоком управління. Використання на кожному гідроциліндрі клапана газорозподілу керуючого і робочого золотників дозволяє мати одну гідравлічну трубку високого тиску подачі масла і одну гідравлічну трубку лінії скидання масла на всі гідроциліндри клапанів газорозподілу двигуна. Таким чином, спрощується конструкція системи управління клапанами газорозподілу і, отже, конструкція двигуна. Відсутність зміни тиску і напряму руху масла в гідравлічній трубці високого тиску лінії подачі масла і гідравлічній трубці лінії скидання масла унеможливлює утворення гідравлічних ударів, що підвищує надійність роботи гідравлічної системи і двигуна в цілому. Відповідно до режиму роботи двигуна, показників навантажень і програмою управління електронного блока відбувається зміна початку подачі і тривалість командного імпульсу на керуючий золотник. Командний імпульс з блока управління має малу потужність і його простіше направити до керуючого золотника. Керуючий золотник використовує тиск масла в гідравлічній системі і перемикає робочий золотник, що управляє гідроциліндром клапана газорозподілу. У системі управління клапанами газорозподілу, яка заявляється, розширені можливості зміни фаз і тривалості відкриття і закриття клапанів, що дозволяє змінювати величину наповнення і продування циліндрів двигуна, отримуючи при цьому необхідну потужність і економічність роботи двигуна на будь-яких режимах його експлуатації. Суть винаходу, що заявляється, пояснюється кресленням, на якому представлена схема системи управління клапанами газорозподілу двигуна. Система, що заявляється, містить гідроциліндри 1 з поршнями 2 подвійної дії, штоки 3 яких є стрижнями клапанів газорозподілу 4, систему забезпечення подачі масла під тиском, яка включає насос 5, керуючий 6 і робочий 7 золотники, сполучені з кожним гідроциліндром 1 клапана газорозподілу 4. Насос 5 сполучений лінією 8 подачі масла з гідравлічною трубкою 9 високого тиску і лінією 10 з гідравлічною трубкою 11 скидання масла. Керуючий 6 і робочий 7 1 UA 104524 C2 5 10 15 20 25 30 35 золотники можуть бути виконані окремими вузлами або конструктивно об'єднані в один вузол і в переважному варіанті розміщені в головці блока циліндрів 12. Керуючі золотники 6 сполучені з блоком управління 13, який може бути електронним або електронним в комбінації з гідравлічним або механічним блоком управління. Система управління клапанами газорозподілу двигуна, що заявляється, працює таким чином. Перед початком роботи двигуна включається блок управління 13 і електродвигун насоса 5, при цьому гідравлічна система приводу клапанів забезпечується маслом під тиском. Блок управління 13 командними імпульсами через керуючі золотники 6 впливає на робочі золотники 7, які встановлюють за допомогою гідроциліндрів 1 відповідні ним клапани газорозподілу 4 у положення даної фази робочого циклу двигуна. За відсутності командного імпульсу з блока управління 13 на керуючий золотник 6 робочий золотник 7 направляє масло під тиском в нижню порожнину гідроциліндра 1. Тиск масла на поршень 2 тримає клапан газорозподілу 4 в закритому положенні. Відповідно до фази газорозподілу двигуна, блок управління 13 подає командний імпульс на керуючий золотник 6. Керуючий золотник 6 перемикає робочий золотник 7 з початкового положення режиму чекання в положення відкриття клапана газорозподілу 4. Це перемикання направляє масло під тиском у верхню порожнину гідроциліндра 1 і переміщає поршень 2 з клапаном газорозподілу 4. Переміщення клапана 4 сполучає порожнину циліндра 14 двигуна з газовим каналом 15 і відбувається поточний цикл газорозподілу в двигуні. При припиненні подачі командного імпульсу блоком управління 13, керуючий золотник 6 перемикає робочий золотник 7 у початкове положення. Робочий золотник 7 направляє масло під тиском в нижню порожнину гідроциліндра 1. Тиск масла в гідравлічному контурі переміщає поршень 2, закриває і утримує в закритому положенні клапан газорозподілу 4. Постійна циркуляція в гідроциліндрі 1 подвійної дії масла, що скидається, при відкритті і закритті клапана газорозподілу 4 відводить надлишкове тепло безпосередньо від штока 3 клапана, покращуючи умови його роботи і збільшує моторесурс двигуна. Безпосередній контакт в головці блока циліндрів 12 гідроциліндра 1 клапана газорозподілу 4, керуючого 6 і робочого 7 золотників забезпечує швидкодію і надійну роботу гідравлічної системи. Роботу двигуна із змінними фазами газорозподілу простіше здійснити електронним блоком управління з електричним командним імпульсом. Механічний або гідравлічний блок подачі командних імпульсів може бути дублюючим у випадках установки двигуна на літак або гелікоптер для можливості здійснення аварійної посадки. Хоча тут показаний і описаний варіант, який визнаний кращим для здійснення винаходу, що заявляється, фахівцям в даної області техніки буде зрозуміло, що можна здійснювати всілякі зміни і модифікації, і елементи можна замінювати на еквівалентні, не виходячи при цьому за межі об'єму домагань за цим винаходом. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 1. Система управління клапанами газорозподілу двигуна, що містить гідроциліндри з поршнями подвійної дії, штоки яких є стрижнями клапанів газорозподілу, систему забезпечення подачі масла під тиском з пристроєм управління потоком масла до гідроциліндрів клапанів, яка відрізняється тим, що пристрій управління потоком масла має керуючий і робочий золотники на кожному гідроциліндрі клапана газорозподілу. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що керуючі золотники сполучені з електронним блоком управління. 3. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що керуючі золотники сполучені з електронним блоком управління в комбінації з гідравлічним або механічним блоком управління. 2 UA 104524 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3