PL199244B1 - Sposób i urządzenie do uruchamiania, hamowania i nawracania dwusuwowego, wysokoprężnego silnika spalinowego oraz dwusuwowy silnik wysokoprężny - Google Patents

Abstract

Sposób uruchamiania, hamowania i nawracania dwusuwowego, wysokopr eznego silnika spalinowe- go, polegaj acy na tym, ze sprezony p lyn, zw laszcza sprezone powietrze, doprowadza si e, w zale zno sci od k ata obrotu wa lu korbowego, do co najmniej jed- nego cylindra w taki sposób, ze znajduj acy si e w cylindrze t lok jest przez wynikaj aca z tego zmian e ci snienia przyspieszany lub hamowany, charaktery- zuje si e tym, ze zawór wylotowy (4a) otwiera si e lub zamyka na zmian e odpowiednio do k ata obrotu wa lu korbowego, przy czym dla uruchomienia przesuwa si e zamykaj acy bok dla zaworu wylotowego (4a) w kierunku do górnego, martwego punktu, tak ze cylinder w zasadzie jest utrzymywany bez kompresji i dla hamowania otwieraj acy bok dla zaworu wyloto- wego (4a) przesuwa si e w kierunku do górnego, martwego punktu, tak, ze powodowany jest wcze- sniejszy spadek ci snienia w cylindrze. Przedmiotem wynalazku jest tak ze urz adzenie do realizacji tego sposobu oraz dwusuwowy silnik wysokopr ezny, zawieraj acy to urz adzenie. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób uruchamiania, hamowania i nawracania dwusuwowego wysokoprężnego silnika spalinowego. Przedmiotem wynalazku jest poza tym urządzenie do realizacji tego sposobu oraz dwusuwowy silnik wysokoprężny.

Znane jest pneumatyczne uruchamianie, hamowanie lub nawracanie silnika spalinowego z zapłonem samoczynnym o posuwisto-zwrotnym ruchu tłoka, zwanego poza tym także silnikiem Diesla. Tak więc na przykład duże, stosowane do napędu statków dwusuwowe silniki wysokoprężne uruchamia się w ten sposób, że w pierwszej fazie pracy sprężony płyn, zwłaszcza sprężone powietrze, wdmuchuje się do cylindrów w ten sposób, że znajdujące się w nich tłoki są wprawiane w ruch i napędzają silnik wysokoprężny, przy czym po osiągnięciu pewnej minimalnej prędkości obrotowej do cylindrów w drugiej fazie pracy doprowadza się paliwo i dokonuje się zapłonu w cylindrach w celu dalszego wykonywania pracy silnika spalinowego. Tego typu silniki wysokoprężne dają się także hamować przy użyciu sprężonego płynu, takiego jak sprężone powietrze, ewentualnie aż do unieruchomienia. W przypadku, gdy jest to wymagane może także zostać dokonany nawrót silnika wysokoprężnego, podczas którego obracający się silnik wysokoprężny doprowadza się do zatrzymania i uruchamia się go ponownie obracając w przeciwnym kierunku. Jako sprężony płyn nadaje się zwłaszcza do stosowania sprężone powietrze, przy czym mogą być także stosowane inne niepalne płyny.

Wadę znanego sposobu pneumatycznego uruchamiania, hamowania i nawracania dwusuwowych silników wysokoprężnych, zwłaszcza wysokoprężnych silników okrętowych względnie dwusuwowych wysokoprężnych silników dużej mocy, stanowi to, że wymagana jest duża ilość znajdującego się pod wysokim ciśnieniem sprężonego powietrza. Istnieją więc międzynarodowe przepisy mówiące, że zapas sprężonego powietrza powinien starczać na 12 rozruchów, przy czym dla dużego wysokoprężnego silnika okrętowego potrzeba sprężonego powietrza w ilości 30 m³, które znajduje się pod ciśnieniem 30 bar. Tego rodzaju zasobniki sprężonego powietrza są bardzo duże, mają duże wymiary w stosunku do ciężaru i są drogie, przy czym do dalszego napełniania potrzebne są oprócz tego drogie sprężarki.

Uruchamianie, hamowanie lub nawracanie dwusuwowego silnika wysokoprężnego jest ponadto utrudnione przez to, że dwusuwowy silnik wysokoprężny często jest bezpośrednio połączony za pomocą ciągłego wału z obrotową śrubą napędową statku. Siły działające na śrubę napędową są więc przenoszone bezpośrednio na dwusuwowy silnik napędowy. Stąd przy uruchamianiu, hamowaniu lub nawrocie muszą być pokonywane nie tylko masowe siły bezwładności dwusuwowego silnika wysokoprężnego, lecz ponadto jeszcze znaczne, przyłożone do śruby napędowej siły i dodatkowe masy.

Celem wynalazku jest zaproponowanie korzystnego pod względem ekonomicznym sposobu oraz urządzenia do uruchamiania, hamowania i nawracania dwusuwowego silnika wysokoprężnego.

Sposób uruchamiania, hamowania i nawracania dwusuwowego wysokoprężnego silnika spalinowego polegający na tym, że sprężony płyn ze zbiornika ciśnieniowego, zwłaszcza sprężone powietrze ze zbiornika ze sprężonym powietrzem, doprowadza się w zależności od kąta obrotu wału korbowego do co najmniej jednego cylindra w taki sposób, że znajdujący się w cylindrze tłok jest przez wynikającą z tego zmianę ciśnienia przyspieszany lub hamowany, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawór wylotowy na zmianę otwiera się lub zamyka odpowiednio do kąta obrotu wału korbowego, przy czym dla uruchomienia przesuwa się zamykający bok dla zaworu wylotowego w kierunku do górnego martwego punktu, tak że cylinder w zasadzie utrzymuje się bez kompresji, i przy czym dla hamowania otwierający bok dla zaworu wylotowego przesuwa się do górnego martwego punktu, tak że powoduje się wcześniejszy spadek ciśnienia w cylindrze.

Korzystnie, dla uruchomienia otwiera się zawory wylotowe wszystkich cylindrów, zamyka się zawór wylotowy tego cylindra, którego tłok znajduje się bezpośrednio za górnym martwym punktem, i do tego cylindra doprowadza się sprężony płyn na skutek czego tłok przemieszczany jest do dolnego martwego punktu, otwiera się zawór wylotowy i zamyka się go znowu najpóźniej po tym, jak tłok znajdzie się przy górnym martwym punkcie, doprowadza się znowu do cylindra sprężony płyn skoro tylko tłok znajdzie się za górnym martwym punktem, i w ten sposób na przemian otwiera się i zamyka zawór wylotowy i potem doprowadza się sprężony płyn, aż silnik wysokoprężny ma pewną minimalną prędkość obrotową, po osiągnięciu której przestawia się zawory wylotowe silnika wysokoprężnego dla kontynuowania pracy w trybie pracy silnika spalinowego.

Korzystnie, zawór wylotowy zamyka się w przedziale pomiędzy -150 stopni i 0 stopni, zwłaszcza pomiędzy -90 stopni i 0 stopni, przed górnym martwym punktem.

PL 199 244 B1

Korzystnie, do cylindra w części przedziału pomiędzy 0 stopni i 90 stopni za górnym martwym punktem doprowadza się sprężony płyn, w celu napędzania dwusuwowego silnika wysokoprężnego.

Korzystnie, w kilku lub wszystkich cylindrach na zmianę otwiera się i zamyka się zawór wylotowy i potem doprowadza się sprężony płyn.

Korzystnie, w celu hamowania do cylindra, w którym tłok wykonuje suw sprężania, doprowadza się sprężony płyn, a podczas następującego potem suwu rozprężania otwiera się zawór wylotowy i zamyka się go znowu podczas następującego potem suwu sprężania, i w ten sposób na przemian doprowadza się sprężony płyn oraz otwiera się i zamyka się zawór wylotowy.

Korzystnie, zawór wylotowy otwiera się w przedziale pomiędzy 0 stopni i 90 stopni za górnym martwym punktem, zwłaszcza pomiędzy 0 stopni i 45 stopni.

Korzystnie, sprężony płyn doprowadza się do cylindra w części przedziału pomiędzy -180 stopni i 0 stopni przed górnym martwym punktem.

Korzystnie, w celu dokonania nawrotu w zasadniczo wyhamowanym lub zatrzymanym silniku wysokoprężnym zamyka się zawór wylotowy tego cylindra, którego tłok znajduje się bezpośrednio przed górnym martwym punktem, i doprowadza się do tego cylindra sprężony płyn.

Korzystnie, w przypadku, gdy sposób dotyczy on nawracania silnika wysokoprężnego, w celu hamowania do cylindra, w którym tłok wykonuje suw sprężania, doprowadza się sprężony płyn, a podczas następującego potem suwu rozprężania otwiera się zawór wylotowy i zamyka się go znowu podczas następującego potem suwu sprężania, i w ten sposób na przemian doprowadza się sprężony płyn oraz otwiera się i zamyka się zawór wylotowy, a w celu następnie nawrócenia w zasadniczo wyhamowanym lub zatrzymanym silniku wysokoprężnym zamyka się zawór wylotowy tego cylindra, którego tłok znajduje się bezpośrednio przed górnym martwym punktem, i doprowadza się do tego cylindra sprężony płyn, i w celu następującego potem uruchomienia otwiera się zawory wylotowe wszystkich cylindrów, zamyka się zawór wylotowy tego cylindra, którego tłok znajduje się bezpośrednio za górnym martwym punktem, i do tego cylindra doprowadza się sprężony płyn na skutek czego tłok przemieszczany jest do dolnego martwego punktu, otwiera się zawór wylotowy i zamyka się go znowu najpóźniej po tym jak tłok znajdzie się przy górnym martwym punkcie, doprowadza się znowu do cylindra sprężony płyn skoro tylko tłok znajdzie się za górnym martwym punktem, i w ten sposób na przemian otwiera się i zamyka zawór wylotowy i potem doprowadza się sprężony płyn, aż silnik wysokoprężny ma pewną minimalną prędkość obrotową, po osiągnięciu której przestawia się zawory wylotowe silnika wysokoprężnego dla kontynuowania pracy w trybie pracy w silnika spalinowego.

Urządzenie do uruchamiania, hamowania i nawracania dwusuwowego wysokoprężnego silnika spalinowego, zawierające zbiornik ciśnieniowy mieszczący sprężony płyn, zwłaszcza sprężone powietrze, sterowany zawór wylotowy, który jest łączony w sposób zapewniający prowadzenie płynu z wewnętrzną przestrzenią jego korpusu cylindrowego, i czujnik kąta obrotu do mierzenia położenia wału korbowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zbiornik ciśnieniowy jest połączony w sposób zapewniający prowadzenie płynu z wewnętrzną przestrzenią jego korpusu cylindrowego, przy czym urządzenie to zawiera urządzenie regulujące, w którym zaimplementowany jest sposób uruchamiania, hamowania i nawracania dwusuwowego wysokoprężnego silnika spalinowego, i które jest połączone w sposób zapewniający prowadzenie sygnału z czujnikiem kąta obrotu, zaworem oraz z zaworem wylotowym, w celu otwierania i zamykania na zmianę zaworu wylotowego cylindra odpowiednio do kąta obrotu wału korbowego.

Dwusuwowy silnik wysokoprężny, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wyposażony jest on w urządzenie do uruchamiania, hamowania i nawracania, przy czym urządzenie to zawiera zbiornik ciśnieniowy mieszczący sprężony płyn, zwłaszcza sprężone powietrze, sterowany zawór wylotowy, który jest łączony w sposób zapewniający prowadzenie płynu z wewnętrzną przestrzenią jego korpusu cylindrowego dwusuwowego silnika wysokoprężnego, i czujnik kąta obrotu do mierzenia położenia wału korbowego, przy czym zbiornik ciśnieniowy jest połączony w sposób zapewniający prowadzenie płynu z wewnętrzną przestrzenią korpusu cylindrowego, przy czym urządzenie to zawiera urządzenie regulujące, w którym zaimplementowany jest sposób uruchamiania, hamowania i nawracania dwusuwowego wysokoprężnego silnika spalinowego, i które jest połączone w sposób zapewniający prowadzenie sygnału z czujnikiem kąta obrotu, zaworem oraz z zaworem wylotowym, w celu otwierania i zamykania na zmianę zaworu wylotowego cylindra odpowiednio do kąta obrotu wału korbowego.

Sposób uruchamiania, hamowania lub nawracania dwusuwowego silnika wysokoprężnego polega na tym, że sprężony płyn, zwłaszcza sprężone powietrze, doprowadza się do co najmniej jedne4

PL 199 244 B1 go cylindra w ten sposób, że znajdujący się w cylindrze tłok jest, przez będącą wynikiem tego zmianę ciśnienia, wprawiany w ruch lub hamowany, przy czym cylinder ma co najmniej jeden zawór wylotowy, który w zależności od kąta obrotu wału korbowego jest na zmianę otwierany i zamykany, aby utrzymywać cylinder w zasadzie bez kompresji, albo aby spowodować wcześniejszy spadek ciśnienia w cylindrze, i przy tym doprowadzanie sprężonego pł ynu i wydech z cylindra są wzajemnie tak dopasowywane w zależności od kąta obrotu wału korbowego, że na skutek tego współdziałania uzyskuje się podwyższoną zmianę ciśnienia w cylindrze.

Warunkiem realizacji tego sposobu jest to, aby silnik wysokoprężny miał zawory, które dają się regulować mechanicznie oddzielnie od wału korbowego. Przy uruchamianiu silnika wysokoprężnego zawory są tak ustawiane względnie utrzymywane otwarte, że silnik wysokoprężny może być uruchomiony w zasadzie bez kompresji. Dwusuwowy silnik wysokoprężny uruchamia się przykładowo w ten sposób, że w tym cylindrze, którego tłok znajduje się bezpośrednio za górnym martwym punktem, zawór wylotowy zamyka się i wdmuchuje się sprężone powietrze, aby przemieścić tłok w kierunku do dolnego martwego punktu. Zawory wylotowe pozostałych cylindrów pozostają otwarte, aby nie było w nich wywoływane żadne sprężanie. Skoro tylko dalszy tłok znajduje się za górnym martwym punktem, zamyka się jego zawór wylotowy i wdmuchuje się sprężone powietrze, aby także ten tłok przemieścić do dolnego martwego punktu. Zanim tłok cylindra znajdującego się pod ciśnieniem osiągnie dolny martwy punkt otwiera się znowu zawór wylotowy, aby tłok przemieścił się w zasadzie znowu bez sprężania do górnego martwego punktu. Przykładowo dwa cylindry mogą być zasilane sprężonym powietrzem jak opisano powyżej, aby uruchomić silnik wysokoprężny, podczas gdy pozostałe cylindry utrzymywane są w zasadzie bez kompresji. Mogą być jednak także wszystkie cylindry po kolei zasilane sprężonym powietrzem jak opisano. Ponieważ cylinder w chwili, w której tłok znajduje się za górnym martwym punktem, jest w zasadzie wolny od sprężania, uzyskuje się jako zasadniczą zaletę sposobu według wynalazku to, że wystarcza stosunkowo niższe ciśnienie powietrza, aby uruchomić silnik wysokoprężny. Dotychczas powietrze stosowane do uruchamiania musiało mieć ciśnienie znacznie wyższe niż ciśnienie sprężania w cylindrze wymagane przy uruchamianiu, gdy tłok znajduje się w górnym martwym punkcie. Sposób wedł ug wynalazku ma wię c tę zaletę , ż e ciś nienie utrzymywane w zasobniku sprężonego powietrza może być niż sze, względnie to, że pojemność zasobnika sprężonego powietrza może być mniejsza. Zasobnik sprężonego powietrza, korzystnie ukształtowany z butli wysokociśnieniowych, może więc być ukształtowany jako tańszy lub mniejszy, albo za pomocą zawartości istniejącego zasobnika sprężonego powietrza daje się przeprowadzić większą liczbę uruchomień. Poza tym do ładowania zasobnika sprężonego powietrza mogą być stosowane tańsze sprężarki.

W celu hamowania silnika wysokoprężnego wdmuchuje się sprężone powietrze do cylindra podczas suwu sprężania tłoka i potem tak steruje się zaworem wylotowym cylindra, że jest on otwierany wkrótce po przekroczeniu przez tłok górnego martwego punktu, tak aby zostało wypuszczone znajdujące się w cylindrze sprężone powietrze i aby dzięki temu zmniejszyć napędzanie tłoka przez rozprężanie się sprężonego powietrza.

Sposób według wynalazku nadaje się również do nawracania silnika wysokoprężnego, podczas którego jest on w pierwszym etapie wyhamowywany aż do zatrzymania, jak to przedstawiono powyżej, a w drugim etapie sprężone powietrze jest w zależności od położ enia tłoka tak wydmuchiwane i zawory wylotowe są tak sterowane, że silnik wysokoprężny porusza się obracając się w przeciwnym kierunku, tak że w trzecim etapie obracający się w przeciwnym kierunku silnik wysokoprężny jest uruchamiany za pomocą już przedstawionego powyżej sposobu.

Sposób według wynalazku jest przeznaczony dla dwusuwowych silników wysokoprężnych.

Wynalazek jest objaśniony na podstawie przykładu wykonania pokazanego na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie dwusuwowy silnik wysokoprężny zawierający urządzenie do realizacji sposobu według wynalazku, fig. 2a - wykres pokazujący ciśnienie w cylindrze w funkcji kąta obrotu korby przy uruchamianiu znanego dwusuwowego silnika wysokoprężnego, fig. 2b - wykres pokazujący ciśnienie w cylindrze w funkcji kąta obrotu korby przy uruchamianiu dwusuwowego silnika wysokoprężnego zgodnie ze sposobem według wynalazku, fig. 2c - wykres pokazujący ciśnienie w cylindrze w funkcji ką ta obrotu korby przy hamowaniu dwusuwowego silnika wysokoprężnego zgodnie ze sposobem według wynalazku, a fig. 2d - wykres pokazujący ciśnienie w cylindrze w funkcji kąta obrotu korby przy nawracaniu dwusuwowego silnika wysokoprężnego zgodnie ze sposobem według wynalazku.

Przedstawiony schematycznie na fig. 1 dwusuwowy silnik wysokoprężny zawiera korpus cylindrowy 6 z większą liczbą cylindrów, z których każdy ma pompę wtryskową 3 z przewodami doprowaPL 199 244 B1 dzającymi 3a, 3b, oraz korpus 7 wału korbowego z wałem korbowym 2. Urządzenie sterujące i regulujące 8 jest za pomocą przewodów elektrycznych 8a, 8d, 8e, 8f, 8h połączone z czujnikiem 9 kąta obrotu, który mierzy kąt obrotu wału korbowego 2, zaworem wylotowym 4a, zaworem 4b sprężonego powietrza, pompą wtryskową 3, oraz z czujnikiem 12 do mierzenia ciśnienia w zasobniku 11 sprężonego powietrza.

Sprężone powietrze jest poprzez przewód 11b doprowadzane z zasobnika 11 sprężonego powietrza do zaworu 4b sprężonego powietrza. Za zaworem wylotowym 4a znajduje się przewód wydechowy 13.

Powietrze do spalania jest doprowadzane do dwusuwowego silnika wysokoprężnego poprzez znajdujące się w cylindrze, niewidoczne na rysunku, szczeliny wlotowe.

Figura 2a ukazuje ciśnienie 20 wewnątrz cylindra dwusuwowego silnika wysokoprężnego w funkcji ką ta ω obrotu korby wał u korbowego 2. Po lewej stronie tł ok przemieszcza się począ tkowo do dolnego martwego punktu UTP, przy czym ciśnienie 20 w cylindrze obniża się i najpierw, jak to pokazano za pomocą krzywej 22, otwiera się zawór wylotowy 4a, a potem, jak to przedstawiono za pomocą krzywej 21, otwarta jest szczelina wlotowa dwusuwowego silnika wysokoprężnego. Podczas przemieszczania się tłoka od dolnego martwego punktu UPT do górnego martwego punktu OTP najpierw zamykana jest szczelina wlotowa, po czym zamykany jest zawór wylotowy 4a, przy czym przedtem ciśnienie 20 w cylindrze rośnie w wyniku sprężania. Do tego cylindra, którego tłok znajduje się bezpośrednio za górnym martwym punktem OTP, doprowadza się sprężone powietrze 23, poprzez uruchomienie zaworu 4b sprężonego powietrza, tak że wewnętrzne ciśnienie 20 w cylindrze ma podwyższony przebieg. Odcinek 20a krzywej ukazuje przebieg ciśnienia bez wdmuchiwania sprężonego powietrza. Powierzchnia 24a ukazuje wzrost ciśnienia w cylindrze, na skutek którego tłok jest popychany w dół, przy czym ciśnienie 20 spada w sposób ciągły, aż otwarte zostaną zawór wylotowy 4a oraz szczelina wlotowa, jak to zostało pokazane za pomocą krzywych 22, 21. Silnik wysokoprężny jest uruchamiany w ten sposób, że co najmniej w dwóch, korzystnie jednak we wszystkich cylindrach, jak to pokazano na fig. 2a, doprowadzane jest sprężone powietrze, aż silnik wysokoprężny osiągnie określaną uprzednio nominalną prędkość obrotową, przy przekroczeniu której do cylindra doprowadza się paliwo, które ulega zapłonowi, tak że silnik wysokoprężny przechodzi w stan pracy silnika spalinowego.

Figura 2b ukazuje ciśnienie 20 w cylindrze w funkcji kąta ω obrotu korby przy sposobie uruchamiania według wynalazku. Zawór wylotowy 4a jest podczas krzywej 22 otwarty, przy czym krzywa 22 ma bok 22a, otwierający zawór wylotowy 4a, oraz bok 22b, zamykający zawór wylotowy 4a. W stanie normalnej pracy, to znaczy podczas pracy dwusuwowego silnika wysokoprężnego ze stałą prędkością obrotową, zawór wylotowy 4a jest zasadniczo, odpowiednio do przebiegu krzywej 22 pokazanego na fig. 2a, otwierany i zamykany. Urządzenie według wynalazku ma tę właściwość, że zawór wylotowy 4a, jak to przedstawiono za pomocą boków 22a, 22b, może być otwierany i zamykany przy dowolnie dobieranym kącie ω obrotu korby. Szczelina wlotowa w przebiegach według fig. 2a do fig. 2d, z uwagi na uwarunkowania konstrukcyjne dwusuwowego silnika wysokoprężnego, jest otwierana i zamykana w tych samych chwilach, podczas gdy zawór wylotowy 4a w przebiegu według fig. 2b jest zamykany później, względnie w odniesieniu do normalnej pracy z przesunięciem do górnego martwego punktu OTP, co, jak to pokazuje przebieg ciśnienia 20, powoduje, że tłok przemieszczający się w kierunku do górnego martwego punktu OTP prawie nie powoduje sprężania w komorze cylindra, ponieważ powietrze ulatnia się przez zawór wylotowy 4a, tak że cylinder jest w zasadzie utrzymywany w stanie bez kompresji. Zawór wylotowy 4a jest zamykany krótko przed górnym martwym punktem OPT. Po przekroczeniu przez tłok górnego martwego punktu OPT jest otwierany zawór sprężonego ciśnienia 4b i, jak to ukazano za pomocą krzywej 23, sprężone powietrze jest wprowadzane do cylindra, co powoduje utworzenie przebiegu ciśnienia 20. Odcinek 20a krzywej ukazuje przebieg ciśnienia, gdyby nie było doprowadzane sprężone powietrze. Powierzchnia 24a ukazuje wzrost ciśnienia w cylindrze, na skutek którego tłok wykonuje ruch rozprężania. Zawór wylotowy 4a poprzez krzywą 22 sterowania i zawór sprężonego ciśnienia 4b poprzez krzywą 23 sterowania są tak przestawiane z wzajemnym dostrajaniem, że cylinder w przybliżeniu przy górnym martwym punkcie OTP jest w zasadzie pozbawiony kompresji lub ma małe ciśnienie wewnętrzne, i że następujące potem wdmuchiwanie sprężonego powietrza powoduje podwyższoną zmianę ciśnienia w cylindrze względnie stosunkowo dużą zmianę ciśnienia w cylindrze. W przeciwieństwie do znanego sposobu według fig. 2a w sposobie według fig. 2b wymagane jest sprężone powietrze o znacznie mniejszym ciśnieniu, przy czym to sprężone powietrze ponadto powoduje podwyższoną zmianę ciśnienia w cylindrze, która wspomaga rozpieranie tłoka. Poza tym uruchamianie przebiega jak przedstawiono już w opisie fig. 2, w którym po przekro6

PL 199 244 B1 czeniu pewnej zadanej nominalnej prędkości obrotowej silnik wysokoprężny jest przeprowadzany w stan pracy silnika spalinowego.

Zawór wylotowy 4a jest zamykany w przedziale pomiędzy -180 stopni i 0 stopni przed górnym martwym punktem OTP, zwłaszcza w przedziale pomiędzy -90 stopni i 0 stopni przed górnym martwym punktem OTP.

Hamowanie zgodnie ze sposobem według wynalazku jest objaśnione za pomocą fig. 2c, która przedstawia ciśnienie 20 w cylindrze w funkcji kąta ω obrotu korby. Najpierw zostaje wstrzymane doprowadzanie paliwa. Podczas suwu sprężania jest do cylindra, jak to przedstawiono za pomocą krzywej 23, doprowadzane sprężone powietrze, tak że ciśnienie wznosi się ponad poza tym istniejące ciśnienie 20a do ciśnienia 20 w cylindrze, czego rezultatem jest podwyższenie o powierzchnię 24a ciśnienia w cylindrze. Po przekroczeniu górnego martwego punktu OTP zawór wylotowy, jak to widać z krzywej 22, zwł aszcza z otwierają cego boku 22a, jest otwierany wcześ niej, wzglę dnie z przesunię ciem wyprzedzającym do górnego martwego punktu OTP w stosunku do normalnej pracy, na skutek czego ciśnienie 20 w cylindrze ma wartość znacznie niższą od poza tym istniejącego ciśnienia 20a w cylindrze, która to róż nica jest przedstawiona za pomocą powierzchni 24b. Na skutek tego wcześniejszego otwarcia zaworu wylotowego 4a płyn znajdujący się w cylindrze w zasadzie nie jest rozprężany przez tłok, lecz jest wydmuchiwany do otoczenia. Tak więc ruch tłoka jest wyhamowywany przez wprowadzanie sprężonego powietrza przed górnym martwym punktem OTP, a po przekroczeniu górnego martwego punktu napędzające działanie sprężonego płynu zmniejsza się. Co najmniej jeden z cylindrów jest zgodnie z tym sposobem hamowania wedł ug wynalazku przestawiany, przy czym, aby powodować szybkie hamowanie względnie szybsze zatrzymanie silnika, korzystnie w ten sposób są regulowane wszystkie cylindry.

Zawór wylotowy jest przy hamowaniu otwierany w przedziale pomiędzy 0 stopni i 90 stopni za górnym martwym punktem OTP, na przykład przy w przybliżeniu 45 stopniach, a mianowicie wówczas, gdy siła otwierająca zaworu wylotowego 4a pokonuje siłę zamykającą powodowaną przez ciśnienie w cylindrze.

Zawór wylotowy 4a poprzez krzywą 22 sterowania i zawór sprężonego ciśnienia 4b poprzez krzywą 23 sterowania są tak przestawiane z wzajemnym dostrajaniem, że w wewnętrznej komorze cylindra podczas sprężania panuje podwyższone ciśnienie wewnętrzne, a podczas rozprężania występuje wcześniejsza redukcja ciśnienia, czego następstwem jest zwiększona redukcja ciśnienia w wewnętrznej komorze cylindra i mniejsza energia ciśnienia bę dąca do dyspozycji dla przemieszczania tłoka.

Figura 2d ukazuje ciśnienie 20 w cylindrze w funkcji kąta ω obrotu korby przy nawracaniu silnika wysokoprężnego 1. Przy tym do cylindra, którego tłok znajduje się przed górnym martwym punktem OTP, jak to przedstawiono za pomocą krzywej 23, jest doprowadzane powietrze, co wywołuje przebieg ciśnienia 20, który jest podwyższony względem przebiegu ciśnienia 20a bez zastosowania sprężonego ciśnienia. Powoduje to, że tłok obraca wał korbowy 2 w przeciwnym kierunku, tak że silnik wysokoprężny 1 zostaje nawrócony. Skoro wał korbowy obraca się już w przeciwnym kierunku, silnik wysokoprężny 1 może zostać przyspieszony odpowiednio do pokazanego na fig. 2b sposobu uruchamiania, tak aby przy osiągnięciu pewnej minimalnej prędkości obrotowej przeprowadzić silnik wysokoprężny w stan pracy silnika spalinowego. Przy nawracaniu według fig. 2d mogłaby wewnętrzna komora cylindra zostać najpierw pozbawiona kompresji poprzez uruchomienie zaworu wylotowego, a po zamknięciu zaworu wylotowego 4a mogłoby zostać doprowadzone sprężone powietrze.

Nawracanie pracującego silnika spalinowego odbywa się w kilku etapach, przy czym w pierwszym etapie wyhamowuje się silnik, aż do zatrzymania, za pomocą sposobu hamowania przedstawionego na fig. 2c, a potem w drugim etapie za pomocą sposobu nawracania przedstawionego na fig. 2d zmienia się jego kierunek obrotu, aby w trzecim etapie za pomocą sposobu uruchamiania przedstawionego na fig. 2b znowu przyspieszyć silnik wysokoprężny w odwrotnym kierunku i przy przekroczeniu pewnej minimalnej prędkości obrotowej doprowadzić paliwo i aby po zapłonie paliwa nadal eksploatować silnik w stanie pracy silnika spalinowego. Sposób według wynalazku ma tę zaletę, że nawrót może być osiągnięty szybciej, tak że silnik wysokoprężny jest przy mniejszej ilości obrotów hamowany, nawracany i napędzany z obrotami w przeciwnym kierunku, a w przypadku napędu statku statek może zostać zatrzymany na krótszym odcinku.

Claims (12)

1. Sposób uruchamiania, hamowania i nawracania dwusuwowego wysokoprężnego silnika spalinowego polegający na tym, że sprężony płyn ze zbiornika ciśnieniowego, zwłaszcza sprężone powietrze ze zbiornika ze sprężonym powietrzem, doprowadza się w zależności od kąta obrotu wału korbowego do co najmniej jednego cylindra w taki sposób, że znajdujący się w cylindrze tłok jest przez wynikającą z tego zmianę ciśnienia przyspieszany lub hamowany, znamienny tym, że zawór wylotowy (4a) na zmianę otwiera się lub zamyka odpowiednio do kąta obrotu wału korbowego, przy czym dla uruchomienia przesuwa się zamykający bok (22b) dla zaworu wylotowego (4a) w kierunku do górnego martwego punktu (OTP), tak że cylinder w zasadzie utrzymuje się bez kompresji, i przy czym dla hamowania otwierający bok (22a) dla zaworu wylotowego (4a) przesuwa się do górnego martwego punktu (OTP), tak że powoduje się wcześniejszy spadek ciśnienia w cylindrze.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dla uruchomienia otwiera się zawory wylotowe wszystkich cylindrów, zamyka się zawór wylotowy tego cylindra, którego tłok znajduje się bezpośrednio za górnym martwym punktem (OTP), i do tego cylindra doprowadza się sprężony płyn na skutek czego tłok przemieszczany jest do dolnego martwego punktu (UTP), otwiera się zawór wylotowy i zamyka się go znowu najpóź niej po tym, jak t ł ok znajdzie się przy górnym martwym punkcie (OPT), doprowadza się znowu do cylindra sprężony płyn skoro tylko tłok znajdzie się za górnym martwym punktem (OTP), i w ten sposób na przemian otwiera się i zamyka zawór wylotowy i potem doprowadza się sprężony płyn, aż silnik wysokoprężny ma pewną minimalną prędkość obrotową, po osiągnięciu której przestawia się zawory wylotowe silnika wysokoprężnego dla kontynuowania pracy w trybie pracy silnika spalinowego.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zawór wylotowy zamyka się w przedziale pomiędzy -150 stopni i 0 stopni, zwłaszcza pomiędzy -90 stopni i 0 stopni, przed górnym martwym punktem (OTP).

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że do cylindra w części przedziału pomiędzy 0 stopni i 90 stopni za górnym martwym punktem (OTP) doprowadza się sprężony płyn, w celu napędzania dwusuwowego silnika wysokoprężnego.

5. Sposób wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e w kilku lub wszystkich cylindrach na zmianę otwiera się i zamyka się zawór wylotowy i potem doprowadza się sprężony płyn.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e w celu hamowania do cylindra, w którym tłok wykonuje suw sprężania, doprowadza się sprężony płyn, a podczas następującego potem suwu rozprężania otwiera się zawór wylotowy i zamyka się go znowu podczas następującego potem suwu sprężania, i w ten sposób na przemian doprowadza się sprężony płyn oraz otwiera się i zamyka się zawór wylotowy.

7. Sposób wedł ug zastrz. 6, znamienny tym, ż e zawór wylotowy otwiera się w przedziale pomiędzy 0 stopni i 90 stopni za górnym martwym punktem (OTP), zwłaszcza pomiędzy 0 stopni i 45 stopni.

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że sprężony płyn doprowadza się do cylindra w części przedziału pomiędzy -180 stopni i 0 stopni przed górnym martwym punktem (OTP).

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e w celu dokonania nawrotu w zasadniczo wyhamowanym lub zatrzymanym silniku wysokoprężnym zamyka się zawór wylotowy tego cylindra, którego tłok znajduje się bezpośrednio przed górnym martwym punktem (OTP), i doprowadza się do tego cylindra sprężony płyn.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w przypadku, gdy dotyczy on nawracania silnika wysokoprężnego, w celu hamowania do cylindra, w którym tłok wykonuje suw sprężania, doprowadza się sprężony płyn, a podczas następującego potem suwu rozprężania otwiera się zawór wylotowy i zamyka się go znowu podczas następującego potem suwu sprężania, i w ten sposób na przemian doprowadza się sprężony płyn oraz otwiera się i zamyka się zawór wylotowy, a w celu następnie nawrócenia w zasadniczo wyhamowanym lub zatrzymanym silniku wysokoprężnym zamyka się zawór wylotowy tego cylindra, którego tłok znajduje się bezpośrednio przed górnym martwym punktem (OTP), i doprowadza się do tego cylindra sprężony płyn, i w celu następującego potem uruchomienia otwiera się zawory wylotowe wszystkich cylindrów, zamyka się zawór wylotowy tego cylindra, którego tłok znajduje się bezpośrednio za górnym martwym punktem (OTP), i do tego cylindra doprowadza się sprężony płyn na skutek czego tłok przemieszczany jest do dolnego martwego punktu (UTP), otwiera się zawór wylotowy i zamyka się go znowu najpóźniej po tym jak tłok znajdzie się przy górnym mar8

PL 199 244 B1 twym punkcie (OPT), doprowadza się znowu do cylindra sprężony płyn skoro tylko tłok znajdzie się za górnym martwym punktem (OTP), i w ten sposób na przemian otwiera się i zamyka zawór wylotowy i potem doprowadza się sprężony płyn, aż silnik wysokoprężny ma pewną minimalną prędkość obrotową, po osiągnięciu której przestawia się zawory wylotowe silnika wysokoprężnego dla kontynuowania pracy w trybie pracy w silnika spalinowego.

11. Urządzenie do uruchamiania, hamowania i nawracania dwusuwowego wysokoprężnego silnika spalinowego, zawierające zbiornik ciśnieniowy mieszczący sprężony płyn, zwłaszcza sprężone powietrze, sterowany zawór wylotowy, który jest łączony w sposób zapewniający prowadzenie płynu z wewnętrzną przestrzenią jego korpusu cylindrowego, i czujnik kąta obrotu do mierzenia położenia wału korbowego, znamienne tym, że zbiornik ciśnieniowy (11) jest połączony w sposób zapewniający prowadzenie płynu z wewnętrzną przestrzenią jego korpusu cylindrowego (6), przy czym urządzenie to zawiera urządzenie regulujące (8), w którym zaimplementowany jest sposób uruchamiania, hamowania i nawracania dwusuwowego wysokoprężnego silnika spalinowego, i które jest połączone w sposób zapewniający prowadzenie sygnału z czujnikiem (9) kąta obrotu, zaworem (4b) oraz z zaworem wylotowym (4a), w celu otwierania i zamykania na zmianę zaworu wylotowego (4a) cylindra odpowiednio do kąta obrotu wału korbowego.

12. Dwusuwowy silnik wysokoprężny, znamienny tym, że wyposażony jest on w urządzenie do uruchamiania, hamowania i nawracania, przy czym urządzenie to zawiera zbiornik ciśnieniowy (11) mieszczący sprężony płyn, zwłaszcza sprężone powietrze, sterowany zawór wylotowy (4a), który jest łączony w sposób zapewniający prowadzenie płynu z wewnętrzną przestrzenią jego korpusu cylindrowego (6) dwusuwowego silnika wysokoprężnego (1), i czujnik (9) kąta obrotu do mierzenia położenia wału korbowego (2), przy czym zbiornik ciśnieniowy (11) jest połączony w sposób zapewniający prowadzenie płynu z wewnętrzną przestrzenią korpusu cylindrowego (6), i przy czym urządzenie to zawiera urządzenie regulujące (8), w którym zaimplementowany jest sposób uruchamiania, hamowania i nawracania dwusuwowego wysokoprężnego silnika spalinowego, i które jest połączone w sposób zapewniający prowadzenie sygnału z czujnikiem (9) kąta obrotu, zaworem (4b) oraz z zaworem wylotowym (4a), w celu otwierania i zamykania na zmianę zaworu wylotowego (4a) cylindra odpowiednio do kąta obrotu wału korbowego.