Двигатель внутреннего сгорания и способ его работы

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания, в частности в системах питания. Целью изобретения является улучшение экономичности и снижение углеводородов в отработавших газах при работе двигателя на частичных нагрузках. Для этого в двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр, в котором размещен поршень, совершающий возвратно-поступательное движение, головку цилиндров, в которой образован впускной канал с выходным отверстием, размещенный во впускном канале впускной клапан с седлом, расположенным под углом к выходному отверстию канала с образованием между ними стенки, распределительный вал с кулачком, подсоединенным к впускному клапану, и устройство для изменения нагрузки, кулачок изготовлен с переменной рабочей поверхностью вдоль оси распределительного вала, установлен на последнем подвижно и снабжен механизмом для его продольного перемещения, соединенным с устройством для изменения нагрузки, а впускной канал может быть выполнен винтовым. Сущность способа работы двигателя внутреннего заключается в том, что при уменьшении нагрузки часть заряда, поступающую на стенку впускного канала, увеличивают путем уменьшения хода впускного клапана и при этом может быть увеличена продолжительность открытия впускного клапана. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Предложение относится к области машиностроения и может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания и, в частности, в системах питания и регулирования.

Известны двигатели внутреннего сгорания, содержащие цилиндр, в котором размещен поршень, совершающий возвратно-поступательное движение, головку цилиндра, в которой образован впускной канал с выходным отверстием, размещенный во впускном канале впускной клапан с седлом, расположенным под углом к выходному отверстию впускного канала с образованием между ними стенки, распределительный вал с кулачком, подсоединенным к впускному клапану, и устройство для изменения нагрузки.

Известны способы работы двигателя внутреннего сгорания, характеризующиеся открытием кулачком распределительного вала впускного клапана, подводом заряда по впускному каналу к открытому впускному клапану, направлением клапаном части заряда на стенку впускного канала, образованную между плоскостями расположения седла клапана и выходного отверстия, и впуском заряда в цилиндр через выходное отверстие впускного канала в зависимости от изменения нагрузки [1].

В известных двигателях, работающих по известным способам, при работе на частичных нагрузках целесообразно увеличить вихревое движение заряда в цилиндре для увеличения скорости сгорания и повышения полноты использования топлива и воздуха.

Известны также двигатели внутреннего сгорания и способы их работы, в которых при работе на частичных нагрузках происходит изменение подаваемого в цилиндр заряда путем уменьшения хода впускного клапана и увеличения турбулизации заряда во впускном канале [2].

Однако в этих двигателях при уменьшении хода клапана снижается вихревое движение заряда в цилиндре из-за узкой равномерной щели между впускным клапаном и его седлом, в которой поток заряда будет заторможен и направленность его движения из выходного отверстия впускного канала будет практически отсутствовать.

Прототипом для данного предложения в соответствии с получаемым эффектом является совокупность признаков двигателя и способа его работы в соответствии с источником [1].

Задачей, поставленной в данном предложении, является создание двигателя внутреннего сгорания и способа его работы, в котором при работе на частичных нагрузках увеличивалось бы вихревое движение заряда в цилиндре.

Согласно поставленной задаче целью изобретения является улучшение экономичности и снижение углеводородов в отработавших газах при работе двигателя на частичных нагрузках.

Для этого в двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр, в котором размещен поршень, совершающий возвратно-поступательное движение, головку цилиндра, в которой образован впускной канал с выходным отверстием, размещенный во впускном канале впускной клапан с седлом, расположенным под углом к выходному отверстию канала с образованием между ними стенки, распределительный вал с кулачком, подсоединенным к впускному клапану, и устройство для изменения нагрузки, кулачек изготовлен с переменной рабочей поверхностью вдоль оси распределительного вала, установлен на нем подвижно и снабжен механизмом для его продольного перемещения, соединенным с устройством для изменения нагрузки, а впускной канал может быть выполнен винтовым.

В способе работы для двигателя внутреннего сгорания, характеризующемся открытием кулачком распределительного вала впускного клапана, подводом заряда по впускному каналу к открытому впускному клапану, направлением клапаном части заряда на стенку впускного канала, образованную между плоскостями расположения седла клапана и выходного отверстия впускного канала, и впуском заряда в цилиндр через выходное отверстие в зависимости от изменения нагрузки, причем при уменьшении нагрузки часть заряда, поступающую на стенку впускного канала, увеличивают путем уменьшения хода впускного клапана и при этом продолжительность открытия впускного клапана не изменяют либо увеличивают.

Анализ патентной и технической литературы не выявил двигателей внутреннего сгорания и способов их работы с заявленной совокупностью существенных признаков.

Пример выполнения двигателя внутреннего сгорания и пояснения способа его работы иллюстрируется чертежами.

На фиг. 1 показан вариант выполнения двигателя внутреннего сгорания в разрезе по впускному каналу и впускному клапану при работе на полной нагрузке; на фиг.2 показано положение впускного клапана при работе двигателя на частичной нагрузке; на фиг.3 показан распределительный вал с вариантом изготовления механизма для продольного перемещения кулачка; на фиг.4 показан разрез А-А фиг.3; на фиг.5 - разрез Б-Б фиг.3.

Как показано на фиг.1, двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1, в котором размещен поршень 2, совершающий возвратно-поступательное движение, головку 3 цилиндра 1, в которой образован впускной канал 4 с выходным отверстием 5. Во впускном канале 4 головки 3 размещены впускной клапан 6 и его седло 7, расположенное под углом к выходному отверстию 5 таким образом, что образуется усеченная цилиндрическая стенка 8 впускного канала 4, расположенная между плоскостью седла 7 и плоскостью расположения выходного отверстия 5. На шлицах распределительного вала 9 установлен кулачок 10 с возможностью перемещения вдоль оси 11. Кулачок 10 изготовлен с переменными рабочими поверхностями, расположенными вдоль оси 11 распределительного вала 9, и снабжен механизмом для его продольного перемещения. В варианте изготовления, показанном на фиг. 3, кулачок 10 выполнен с двумя рабочими поверхностями 12 и 13. Рабочая поверхность 12 предназначена для работы двигателя на полной нагрузке, а рабочая поверхность 13 - на частичных нагрузках. Механизм для продольного перемещения кулачка 10 может быть выполнен в виде силовой пружины 14, размещенной на распределительном валу 9 и опирающейся в кулачок 10. С другой стороны на кулачок 10 через подпружиненную втулку 15 воздействует вильчатый рычаг 16, установленный на оси 17 и соединенный с устройством 18 для изменения нагрузки. Рычаг 16 снабжен двумя подшипниками 19, опирающимися на подпружиненную втулку 15. Распределительный вал 9 может быть расположен либо в картере двигателя, либо в головке 3 цилиндра 1. В качестве устройства 18 для изменения нагрузки может быть использован или привод дроссельной заслонки в двигателе с искровым зажиганием, либо привод рейки топливного насоса в дизельном двигателе.

При работе двигателя на полной нагрузке устройство 18 для изменения нагрузки воздействует на рычаг 16, подшипники 19 которого, обкатываясь по втулке 15, прижимают ее к кулачку 10 и сжимают силовую пружину 14. Рабочая поверхность 12 кулачка полностью открывает впускной клапан 6. Заряд поступает в цилиндр 1 из впускного патрубка 4, конструкцией которого задается движение заряда в цилиндре 1. При снижении нагрузки до 50-75% от полной устройство 18 для изменения нагрузки перестает воздействовать на рычаг 16 и силовая пружина 14 сдвигает кулачек 10 по шлицам распределительного вала 9 вдоль оси 11 для открытия впускного клапана 6 рабочей поверхностью 13 кулачка 10. Впускной клапан 6 открывается частично, как это показано на фиг.2, и часть заряда направляется впускным клапаном 6 на стенку 8 впускного канала 4, увеличивая закрутку заряда и его вихревое движение в цилиндре 1. Ход впускного клапана 6 может быть одинаковым при работе двигателя на полной и частичной нагрузках или для улучшения наполнения цилиндра 1 зарядом, особенно при использовании на дизельном двигателе, продолжительность открытия впускного клапана 6 при работе на частичных нагрузках может быть увеличена. Эта задача может быть решена при использовании рабочей поверхности 13 кулачка 10 или с более ранним открытием впускного клапана 6, или с более ранним открытием и более позднем закрытием впускного клапана 6, как это показано на фиг. 5.

Таким образом, при использовании данного предложения создаются условия для эффективного сгорания в цилиндре 1 при работе двигателя на частичных нагрузках и получением высокой мощности при работе на полной нагрузке.

Источники информации 1. Патент США 5140958 по кл. 123-276 за 1992 - прототип.

2. Заявка Японии 7006397 по кл. F 02 В 31/02 за 1995.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, в котором размещен поршень, совершающий возвратно-поступательное движение, головку цилиндра, в которой образован впускной канал с выходным отверстием, размещенный во впускном канале впускной клапан с седлом, расположенным под углом к выходному отверстию канала с образованием между ними стенки, распределительный вал с кулачком, подсоединенным к впускному клапану, и устройство для изменения нагрузки, отличающийся тем, что кулачок изготовлен с переменной рабочей поверхностью вдоль оси распределительного вала, установлен на последнем подвижно и снабжен механизмом для его продольного перемещения, соединенным с устройством для изменения нагрузки.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что впускной канал выполнен винтовым.

3. Способ работы двигателя внутреннего сгорания, характеризующийся открытием кулачком распределительного вала впускного клапана, подводом заряда по впускному каналу к открытому впускному клапану, направлением клапаном части заряда на стенку впускного канала, образованную между плоскостями расположения седла клапана и выходного отверстия впускного канала, и впуском заряда в цилиндр через выходное отверстие впускного канала в зависимости от изменения нагрузки, отличающийся тем, что при уменьшении нагрузки часть заряда, поступающую на стенку впускного канала, увеличивают путем уменьшения хода впускного клапана.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что при уменьшении хода впускного клапана продолжительность его открытия не изменяют.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что при уменьшении хода впускного клапана увеличивают продолжительность его открытия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) с объемным и объемно-пленочным рабочими процессами

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, у которых во впускных каналах головки цилиндров установлены лопатки для завихривания проходящего через них воздуха (лопатки-завихрители)

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к ДВС с регулируемым впускным каналом в головке цилиндра, и может быть использовано при стендовой доводке и в производстве ДВС, преимущественно высокооборотных дизельных транспортного назначения

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в ДВС для турбулизации потока топливовоздушной смеси

Изобретение относится к области двигателестроения и преобразователей тепловой энергии в электрическую

Изобретение относится к двигателестроению, в частности системам впуска и выпуска двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам питания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в автомобильной промышленности

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам смесеобразования в двигателе внутреннего сгорания

Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания и, в частности, к выполнению впускных каналов головки блока цилиндров, а также к соответствующей механической обработке

Изобретение относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что при подаче топлива в камеру сгорания поршневого ДВС используют эффект Ранка. Для этого топливо в потоке воздуха подают по касательной к внутренней цилиндрической стенке камеры сгорания, в результате чего температура заряда на периферии цилиндра увеличивается, и улучшаются условия для смесеобразования. 2 ил.

Изобретение может быть использовано в устройствах контролирования звука для систем впуска воздуха двигателей внутреннего сгорания транспортных средств. Система впуска воздуха для транспортного средства, содержащего двигатель внутреннего сгорания, включает в себя первый впуск (234) для воздуха, второй впуск (246) для воздуха и выпуск (220) для воздуха, сообщающиеся по текучей среде с устройством (130) управления впуском двигателя. Система впуска воздуха включает в себя также и первый канал (230), который пропускает воздух, принятый во впуск для воздуха системы впуска воздуха, к выпуску для воздуха системы впуска воздуха. Воздух проходит внутри системы впуска воздуха через внутренность первого канала и по существу в противоположном направлении вдоль наружной стороны первого канала при его прохождении от впуска для воздуха системы впуска воздуха к выпуску для воздуха системы впуска воздуха. Воздух от первого впуска для воздуха и от второго впуска для воздуха проходит вдоль наружной стороны первого канала. Технический результат заключается в снижении уровня шума, испускаемого системой впуска воздуха. Раскрыты варианты выполнения системы впуска воздуха, транспортное средство, имеющее двигатель с системой впуска воздуха, и способ контролирования звука, испускаемого системой впуска воздуха. 6 н. и 23 з.п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложено устройство для подвода к двигателю газообразного топлива, содержащее трубку 1 для подачи газообразного топлива к впускному клапану 3 цилиндра двигателя, расположенную во впускном канале 4 головки цилиндров. Устройство снабжено завихрителем 7 потока воздуха, состоящим из косо расположенных лопастей 8, связанных с трубкой 1. Технический результат заключается в повышении мощности двигателя и экономических показателей его работы на газообразном топливе путем улучшения перемешивания горючего газа и воздуха. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх