устройство для получения сжатого воздуха цилиндром двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

1. Устройство для получения сжатого воздуха цилиндром двигателя внутреннего сгорания, содержащее клапан управления, размещенный в цилиндре двигателя и подключенный через воздухопровод к воздушным баллонам, нагнетательный клапан, установленный в воздухопроводе вблизи клапана управления с образованием между ними полости, и электромагнитный привод клапана управления, электрически связанный через контакты с пневмовыключателем, причем последний сообщен с воздушным баллоном, отличающееся тем, что оно снабжено механизмом отключения подачи топлива с электромагнитным приводом, электрически связанным с контактами пневмовыключателя, первым емкостным элементом, установленным параллельно катушке электромагнитного привода клапана управления, вторым емкостным элементом с диодом, включенным последовательно с катушкой электромагнитного привода механизма отключения подачи топлива, термореле, установленное в полости между нагнетательным клапаном и клапаном управления, причем термореле электрически связано с контактами пневмовыключателя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механизм отключения подачи топлива выполнен в виде магнитопроводной втулки топливовпрыскивающего насоса, размещенной в катушке электромагнитного привода, а плунжер насоса в виде сердечника катушки.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм отключения подачи топлива выполнен в виде цилиндрического корпуса с окнами подвода воздуха и топливовоздушной смеси и окном, сообщенным с цилиндром двигателя, и поворотной заслонки с подводящим и отводящим окнами, установленной в цилиндрическом корпусе с возможностью периодического сообщения цилиндра двигателя с окном подвода топливовоздушной смеси или окном подвода топлива, причем цилиндрический корпус установлен во всасывающем трубопроводе двигателя, а поворотная заслонка кинематически связана с электромагнитным приводом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к двигателям, снабженным компрессорами для производства сжатого воздуха.

Известно в автобусах, большегрузных автомобилях, колесной, гусеничной, судовой, транспортной и пр. технике, сжатый воздух используют для пуска двигателей, привода: тормозов, дверей, наполнения шин и др. Для получения сжатого воздуха, как на дизельных, так и на карбюраторных двигателях устанавливают компрессоры.

Например, пневматический привод тормозов состоит из компрессора, тормозного крана, воздухопроводов и соединительных шлангов, регулятора давления, манометра, воздушных баллонов, тормозных камер, разобщительного крана и т.д. (см. книгу "Автомобиль" В.С.Калисский и др. Москва, 1970).

Для зарядки баллонов высокого давления используют стационарные или передвижные многоступенчатые компрессоры.

Недостатком компрессоров является их сравнительно высокая металлоемкость и стоимость. Компрессоры на двигателях 90-95% неоправданно работают на клапан сброса, следовательно на износ.

Трудности с ремонтом из-за непоставок деталей и компрессоров, проблемы, влекущие за собой простой и списания транспортных средств.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому решению является, принимаемое за прототип, устройство для запуска двигателя внутреннего сгорания (см. а.с. СССР N 1474313, м.кл. F O2 N 9/04, опубл. 1989), содержащее по меньшей мере один автоматический пусковой клапан, размещенный в цилиндре двигателя и подключенный при помощи пусковой магистрали через воздухораспределитель и главный пусковой клапан к источнику сжатого воздуха, дополнительно сообщенному с цилиндром двигателя при помощи трубопровода, а также содержащее два обратных клапана и трубопровод, связанный с цилиндром через пусковой клапан, снабженный элементом его принудительного открытия, причем первый из обратных клапанов установлен в пусковой магистрали между воздухораспределителем и пусковым клапаном, а второй в трубопроводе вблизи пускового клапана с образованием между ними полости, при этом элемент принудительного открытия пускового клапана снабжен электромагнитным приводом, а полость, образованная между пусковым и вторым обратным клапанами, снабжена холодильником.

Недостатком известного устройства для запуска двигателя внутреннего сгорания является то, что он не может быть использован для получения сжатого воздуха в цилиндре карбюраторного двигателя и недостаточно надежен.

Задачей изобретения является получение сжатого воздуха цилиндром двигателя внутреннего сгорания и повышение надежности устройства.

Поставленная задача достигается за счет того, что устройство для получения сжатого воздуха цилиндром двигателя внутреннего сгорания, содержащее клапан управления, размещенный в цилиндре двигателя и подключенный через воздухопровод к воздушному баллону, нагнетательный клапан, установленный в воздухопроводе вблизи клапана управления с образованием между ними полости, и электромагнитный привод клапана управления, электрически связанный через контакты с пневмовыключателем, причем последний сообщен с воздушным баллоном, снабжено механизмом отключения подачи топлива с электромагнитным приводом, электрически связанным с контактами пневмовыключателя, первым емкостным элементом, установленным параллельно катушке электромагнитного привода клапана управления, вторым емкостным элементом с диодом, включенным последовательно с катушкой электромагнитного привода механизма отключения подачи топлива, термореле, установленном в полости между нагнетательным и клапаном управления, причем термореле электрически связано с контактами пневмовыключателя, в варианте выполнения механизм отключения подачи топлива выполнен в виде магнитопроводной втулки топливовпрыскивающего насоса, размещенной в катушке электромагнитного привода, а плунжер насоса в виде сердечника катушки, в другом варианте выполнения механизм отключения подачи топлива выполнен в виде цилиндрического корпуса с окнами подвода воздуха и топливовоздушной смеси и окном, сообщенным с цилиндром двигателя, и поворотной заслонки с подводящим и отводящим окнами, установленной в цилиндрическом корпусе с возможностью периодического сообщения цилиндра двигателя с окном подвода топливовоздушной смеси или окном подвода воздуха, причем цилиндрический корпус установлен во всасывающем трубопроводе двигателя, а поворотная заслонка кинематически связана с электромагнитным приводом.

Совокупность существенных признаков заявляемого изобретения достаточна и необходима для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата поставленной задачи.

На фиг. 1 изображена схема цилиндрового компрессора ДВС; на фиг. 2 - устройство закрытия впрыска топлива в цилиндр дизеля; на фиг. 3 механизм замены рабочей смеси воздухом в карбюраторном двигателе.

Устройство для получения сжатого воздуха цилиндром двигателя внутреннего сгорания (фиг. 1), содержит клапан управления 1, размещенный в цилиндре двигателя и подключенный через воздухопровод 2 к воздушному баллону 3.

Нагнетательный клапан 4, установленный в воздухопроводе 2 вблизи клапана управления 1 с образованием между ними полости 5 и электромагнитный привод 6 клапана управления 7, электрически связанный через контакты 8 с пневмовыключателем 9.

Пневмовыключатель 9 сообщен с воздушным баллоном 3. Устройство содержит также механизм отключения подачи топлива 10 с электромагнитным приводом 11, электрически связанным с контактами пневмовыключателя 9, первым емкостным элементом C₁, установленным параллельно катушке электромагнитного привода 6 клапана управления 1.

Кроме того, устройство содержит второй емкостный элемент C₂ с диодом Д₁, включенным последовательно с катушкой электромагнитного привода 11 механизма отключения подачи топлива 10, термореле 12, установленное в полости между нагнетательным 4 и клапаном управления 1. Термореле 12 электрически связано с контактами пневмовыключателя 9.

В варианте выполнения механизм отключения подачи топлива 10 выполнен в виде (фиг. 2) магнитопроводной втулки 13 топливовпрыскивающего насоса, размещенной в катушке 14 электромагнитного привода 11, а плунжер насоса 15 в виде сердечника катушки 14.

В другом варианте выполнения (фиг. 3) механизм отключения подачи топлива 16 выполнен в виде цилиндрического корпуса 17 с окнами подвода воздуха 18 и топливовоздушной смеси 19 и окном 20, сообщенным с цилиндром двигателя, и поворотной заслонки 21 с подводящим 22 и отводящим 23 окнами, установленной в цилиндрическом корпусе 17 с возможностью периодического сообщения цилиндра двигатели с окном подвода топливовоздушной смеси 19 или окном подвода воздуха 18, причем цилиндрический корпус 17 установлен во всасывающем трубопроводе 24 двигателя, а поворотная заслонка 21 кинематически связана с электромагнитным проводом (не показан).

Устройство для получения сжатого воздуха цилиндром двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.

При включенном выключателе 25 и замкнутых контактах 8,12 замыканием контактов 8 пневмовыключателя 9 срабатывает электромагнит 11 (фиг. 2). В последующем электромагнит 6 с выдержкой время за счет зарядки емкости С₁. Плунжер 15 под действием кулачка 10 в верхнем нерабочем положении удерживается магнитопроводом 13 в катушке 14 прекращается подача впрыска топлива в цилиндр дизели.

Включением электромагнит 6 открывает компрессионный клапан. Сжатый воздух в цилиндре через нагнетательный (обратный) клапан 4 по воздухопроводу 2 поступает в баллоны 3. Как только в баллонах следовательно в пневмовыключателе 9 достигнет определенное давление, контакты 8 разомкнутся, отключатся электромагниты 6 (ЭМ-11) отключится после задержки время, прекращается в баллоны подача сжатого воздуха, цилиндр станет работать в режиме двигателя. При необходимости в схеме может быть использовано термореле 12. В случае недопустимо высокой температуры в полости 5 разомкнутся контакты 12 отключается электромагнит 6 и 11. При понижении температуры устройства, состоящего из клапанов 1 и 2 и полости 5, при этом контакты 12 разомкнутся, цилиндр станет работать компрессором и т.д.

Описанная выше автоматическая схема управления работой компрессором цилиндра дизельного двигателя также применима к бензиновому двигателю. На фиг. 3 показано простейшее устройство, обеспечивающее возможность использовать цилиндр двигателя как компрессор, так и двигателем за счет замены рабочей смеси воздухом и наоборот вместо воздуха рабочей смесью.

Получение сжатого воздуха, заключающееся в переходе цилиндра бензинового двигателя для работы компрессором, управляемый электрической схемой (фиг. 1) осуществляется механизмом 16 (фиг. 3) работает следующим образом.

При работе цилиндра двигателем в заслонке 21 окна 22 и 23 совмещены с окнами, выполненными в корпусе 17, в котором заслонка 21 через ось механизма 16 соединена с поворотным электромагнитом (не показан). В этом положении заслонки 21 рабочая смесь, приготовленная карбюратором, всасываемая разряжением в цилиндре, по трубопроводу 24 через окно 19, 22, а затем через окна 20 и 23 поступает в камеру сгорания.

При снижении давления в пневмовыключателе 9 контакты 8 замкнутся, включатся электромагнит (фиг. 1), повернет заслонку 21 на угол 90^o, в связи с чем окно 23 совместится с окном 18 в корпусе 17 соответственно и в трубопроводе 24, имеющее резьбу 27 для подсоединения воздухоочистителя (не показан). В положении снабжения цилиндра воздухом, стенка заслонки 21 в корпусе 17 закроет проход для рабочей смеси, а окно 20 откроет в цилиндр поступления воздуха проходящее через окно 18. Цилиндр двигателя будет работать компрессором. Сжатый в цилиндре воздух станет под давлением поступать через клапан 1 и 4 в полости 5 по воздухопроводу 2 в баллоны 3. При достижении заданного давления контакты 8 пневмореле 9 разомкнутся, отключится ЭМ-6, ЭМ-11 отключится с выдержкой времени. Заслонка 21 под действием тягового усилия пружины (или замены электрической полярности) механизма 16 возвратится в положение работы цилиндра двигателем.

Для того, чтобы взбежать попадания отработанных газов с воздухом в баллоны впрыск топлива или поступление рабочей смеси в цилиндр, прекращается раньше за два-три рабочих цикла до того, как цилиндр станет работать компрессором. В этой связи электромеханический привод работает следующим образом:

В дизельном двигателе, при замыканий контактов 8 первым включается ЭМ-11 закрывает подачу топлива, на зарядку включается конденсатор С₂. Затем с задержкой времени на включение срабатывает ЭМ-6, это происходит за счет того, что пока не зарядится конденсатор С₁, ЭМ-6 не включится на время 2-3 циклов обеспечивающие очистку цилиндра от остатков сгорания топлива.

При размыкании контактов 8 (переход цилиндра в режим двигателя) первым срабатывает ЭМ-6, т.е. закроется клапан, здесь конденсатор С₁ контактами 8 или 12 с минуса на минус замыкается К8 на разряд. А ЭМ-11 будет оставаться включенным, пока не разрядится конденсатор C₂, питая катушку 11, а для того, чтобы ток в этой цепочке не питал катушку 6 помещен диод Д₁, который к катушке 11 пропускает ток, а в обратном направлении нет, что исключает питание катушки 6 от конденсатора C₂. Тоже самое произойдет в двигателе, исполнения непосредственный впрыск с искровым зажиганием, а также в карбюраторном двигателе внутреннего сгорания, Там, где примеси отработанных газов к воздуху не имеют значения, задержка время на включения ЭМ-6 не требуется. В карбюраторных двигателях задержка время на включения ЭМ-6 необходима.

Следует отметить, что в предлагаемом изобретении используется только такт всасывания и такт сжатия, а такты работы, выхлоп и всасывания являются временем охлаждения клапана управления 1. Охлаждение осуществляется за счет теплообмена клапана с телом корпуса охлаждаемого водой двигателя. Поэтому необходимость в термореле только при длительном времени работы цилиндра компрессором.

У прототипа отбор сжатого воздуха происходит под давлением вспышки, в момент такта всасывания над поверхностью поршня остается до 3% отработанных газов. Остальной воздух, который при такте сжатия под давлением заполняет вторую ступень, т.е. полость 5, в которую попадание отработанных газов, находящихся под толстым слоем сжатого воздуха исключено. Однако вследствие высоких температур 2500^oС после 3-5 мин, работы цилиндра компрессором клапан управления подвержен перегреву, что недопустимо. Процесс требует регулирования температуры клапана с помощью термореле 12. При этом отпадает необходимость в таких элементах, как электромагнит 11, конденсаторов С₁, C₂ и диода Д₁, работающих на отключение подачи топлива на впрыск.

Таким образом, применение предлагаемого изобретения в народном хозяйстве позволит получить значительный экономический эффект, за счет использования эффективного устройства, надежного в работе и более дешевого в изготовлении.