Устройство для устранения паразитного объема камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение может быть использовано в четырехтактных двигателях внутреннего сгорания. Устройство содержит цилиндр, поршень, головку цилиндра с впускным и выпускным клапанами, подвижный цилиндрический подклапанный стакан, распределительный вал с кулачковым механизмом для привода впускного и выпускного клапанов и приводной механизм подклапанного стакана. Подклапанный стакан снабжен седлами для впускного и выпускного клапанов и втулкой, установленной внутри подклапанного стакана коаксиально седлу выпускного клапана. В головке цилиндра, в выпускном тракте выполнено отверстие для перемещения втулки, на наружных сторонах подклапанного стакана и втулки установлены уплотняющие элементы, на противоположной от поршня стороне подклапанного стакана выполнен, по меньшей мере, один направляющий шток. Камера сгорания образована днищем поршня, днищами подклапанного стакана, впускным и выпускным клапанами и стенками отверстия подклапанного стакана. В начале такта выхлопа подклапанный стакан с закрытым впускным клапаном находится в крайнем верхнем положении, а открытый выпускной клапан - в крайнем нижнем положении. При завершении такта выхлопа по мере приближения поршня к верхней мертвой точке (ВМТ) подклапанный стакан с закрытым впускным клапаном перемещается в крайнее нижнее положение, удаляя отработавшие газы из камеры сгорания и уменьшая паразитный (мертвый) объем камеры сгорания. В начале такта впуска подклапанный стакан перемещается в крайнее верхнее положение, при открытом впускном клапане в крайнем нижнем положении. В конце такта всасывания впускной клапан перемещается в крайнее верхнее положение и закрывается. На такте сжатия и во время рабочего такта подклапанный стакан с закрытыми впускным и выпускным клапанами находится в крайнем верхнем положении. Технический результат заключается в повышении коэффициента полезного действия (КПД) двигателя, снижении расхода топлива и увеличении эффективности работы двигателя. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к четырехтактным двигателям внутреннего сгорания с устройствами для изменения рабочего объема камеры сгорания.

Известно устройство для изменения рабочего объема камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания, содержащее цилиндр, поршень, головку цилиндра, в которой размещены впускной и выпускной клапаны, перекрывающие впускной и выпускной тракты, подвижный цилиндрический подклапанный стакан, установленный в отверстии подклапаного стакана головки цилиндра, распределительный вал с кулачковым механизмом для привода впускного и выпускного клапанов и приводной механизм подклапанного стакана, причем подклапанный стакан со стороны впускного тракта двигателя снабжен отверстием для впуска воздуха или топливовоздушной смеси, а со стороны поршня - седлом впускного клапана (см. заявку Великобритании 2033960, опубл. 29.05.1980).

Недостатком известного устройства является недостаточно высокий коэффициент полезного действия (КПД) ввиду плохой очистки паразитного (мертвого) объема камеры сгорания.

Задачей изобретения является повышение КПД двигателя, снижение расхода топлива и увеличение эффективности работы двигателя.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для изменения рабочего объема камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания содержит цилиндр, поршень, головку цилиндра, в которой размещены впускной и выпускной клапаны, установленный в отверстии подклапаного стакана головки цилиндра подвижный цилиндрический подклапанный стакан, распределительный вал с кулачковым механизмом для привода впускного и выпускного клапанов и приводной механизм подклапанного стакана, причем подклапанный стакан со стороны поршня снабжен седлом впускного клапана, согласно изобретению подклапанный стакан снабжен дополнительным седлом для выпускного клапана, втулкой, установленной внутри подклапанного стакана коаксиально седлу выпускного клапана, сообщенной с выпускным трактом двигателя и разделяющей впускной и выпускной тракты двигателя, в головке цилиндра в выпускном тракте выполнено отверстие для перемещения втулки, на наружных сторонах подклапанного стакана и втулки установлены уплотняющие элементы, на противоположной от поршня стороне подклапанного стакана выполнен, по меньшей мере, один направляющий шток, камера сгорания образована днищем поршня, днищами подклапанного стакана, впускным и выпускным клапанами и стенками отверстия подклапанного стакана, причем в начале такта выхлопа подклапанный стакан с закрытым впускным клапаном выполнен с возможностью нахождения в крайнем верхнем положении, при этом открытый выпускной клапан находится крайнем нижнем положении, а при завершении такта выхлопа по мере приближения поршня к верхней мертвой точке (ВМТ) подклапанный стакан с закрытым впускным клапаном выполнен с возможностью перемещения в крайнее нижнее положение, удаляя отработавшие газы из камеры сгорания и отделяя камеру сгорания от полости цилиндра, в начале такта впуска при начале перемещения поршня от ВМТ к нижней мертвой точке (НМТ) подклапанный стакан выполнен с возможностью перемещения в крайнее верхнее положение совместно с выпускным клапаном, оставляя открытый впускной клапан в крайнем нижнем положении, при этом в конце такта всасывания впускной клапан выполнен с возможностью перемещения в крайнее верхнее положение и последующего закрытия, отделяя камеру сгорания от впускного тракта, а на такте сжатия и во время рабочего такта подклапанный стакан с закрытыми впускным и выпускным клапанами выполнен с возможностью нахождения в крайнем верхнем положении.

Приводной механизм подклапанного стакана может быть выполнен или гидравлическим, или в виде кулачков на распределительном валу.

В головке цилиндра может быть выполнен кольцевой упор для подклапанного стакана при нахождении его в крайнем верхнем положении.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана конструкция подклапанного стакана; на фиг. 2 - устройство для изменения рабочего объема камеры сгорания с подклапанным стаканом в начале такта выхлопа с выпускным клапаном в крайнем нижнем положении; на фиг. 3 - устройство для изменения рабочего объема камеры сгорания с подклапанным стаканом в нижнем положении при завершении такта выхлопа; на фиг. 4 - устройство для изменения рабочего объема камеры сгорания с подклапанным стаканом во время такта впуска с открытым впускным клапаном в крайнем нижнем положении; на фиг. 5 - устройство для изменения рабочего объема камеры сгорания с подклапанным стаканом в крайнем верхнем положении при завершении такта впуска и перемещении впускного клапана в крайнее верхнее положение; на фиг. 6 - устройство для изменения рабочего объема камеры сгорания с подклапанным стаканом в крайнем верхнем положении с закрытыми впускным и выпускным клапанами в крайнем верхнем положении.

Устройство для изменения рабочего объема камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания содержит цилиндр 1, поршень 2, головку 3 цилиндра, в которой размещены впускной и выпускной клапаны 4 и 5, и впускной и выпускной тракты 6 и 7. Подвижный цилиндрический подклапанный стакан 8 установлен в отверстии 9 подклапаного стакана головки 3 цилиндра. Имеется распределительный вал с кулачковым механизмом для привода впускного и выпускного клапанов 4 и 5 и приводной механизм подклапанного стакана 8 (не показаны). Подклапанный стакан 8 со стороны поршня снабжен седлом 11 впускного клапана 4 и дополнительным седлом 12 для выпускного клапана 5. Втулка 13 установлена внутри подклапанного стакана 8 коаксиально седлу 12 выпускного клапана 5, сообщена с выпускным трактом 7 двигателя и разделяет впускной и выпускной тракты 6 и 7. В головке 3 цилиндра, а именно в выпускном тракте 7 выполнено отверстие 14 для перемещения втулки 13. В головке 3 цилиндра выполнен кольцевой упор 10 для подклапанного стакана при нахождении его в крайнем верхнем положении. На наружных сторонах подклапанного стакана 8 и втулки 13 установлены уплотняющие элементы 15. На противоположной от поршня 2 стороне подклапанного стакана 8 выполнен, по меньшей мере, один направляющий шток 16. Камера сгорания 17 образована днищем поршня 2, днищами подклапанного стакана 8, впускных и выпускных клапанов 4 и 5 и стенками отверстия 9 подклапанного стакана.

Приводной механизм подклапанного стакана может быть выполнен или гидравлическим, или в виде кулачков на распределительном валу (не показаны).

Устройство работает следующим образом. В начале такта выхлопа подклапанный стакан 8 с закрытым впускным клапаном 4 находится в крайнем верхнем положении, оставляя открытым выпускной клапан 5 в крайнем нижнем положении. Во время такта выхлопа по мере приближения поршня 2 к ВМТ подклапанный стакан 8 с закрытым впускным клапаном 4 перемещается в крайнее нижнее положение, осуществляя через открытый выпускной клапан 5 удаление отработавших газов из камеры сгорания 17. Во время движения подклапанного стакана 8 также происходит отделение камеры сгорания 17 от полости цилиндра 1 и уменьшение паразитного (мертвого) объема камеры сгорания 17 до минимума. В начале такта впуска, когда начинается перемещение поршня 2 от ВМТ к НМТ, подклапанный стакан 8 перемещается в крайнее верхнее положение вместе с выпускным клапаном 5, оставляя открытый впускной клапан 4 в крайнем нижнем положении. Происходит процесс всасывания воздуха или топливовоздушной смеси. В конце такта всасывания впускной клапан 4 перемещается в крайнее верхнее положение и закрывается, отделяя камеру сгорания 17 от впускного тракта 6. На такте сжатия и во время рабочего такта подклапанный стакан 8 с закрытыми впускным и выпускным клапанами 4 и 5 находится в крайнем верхнем положении. При этом камера сгорания соединена с полостью цилиндра 1.

Перемещение подклапанного стакана 8 может происходить под действием гидравлического приводного механизма, например, известного из а. с. СССР 1288319, или с помощью соответствующим образом спрофилированных кулачков, выполненных на распределительном валу и обеспечивающих перемещение подклапанного стакана 8 для устранения паразитного (мертвого) объема камеры сгорания и очистки ее от отработавших газов.

Формула изобретения

1. Устройство для изменения рабочего объема камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания, содержащее цилиндр, поршень, головку цилиндра, в которой размещены впускной и выпускной клапаны, установленный в отверстии подклапанного стакана головки цилиндра подвижный цилиндрический подклапанный стакан, распределительный вал с кулачковым механизмом для привода впускного и выпускного клапанов, и приводной механизм подклапанного стакана, причем подклапанный стакан со стороны поршня снабжен седлом впускного клапана, отличающееся тем, что подклапанный стакан снабжен дополнительным седлом для выпускного клапана, втулкой, установленной внутри подклапанного стакана коаксиально седлу выпускного клапана, сообщенной с выпускным трактом двигателя и разделяющей впускной и выпускной тракты двигателя, в головке цилиндра, в выпускном тракте выполнено отверстие для перемещения втулки, на наружных сторонах подклапанного стакана и втулки установлены уплотняющие элементы, на противоположной от поршня стороне подклапанного стакана выполнен, по меньшей мере, один направляющий шток, камера сгорания образована днищем поршня, днищами подклапанного стакана, впускным и выпускным клапанами и стенками отверстия подклапанного стакана, причем в начале такта выхлопа подклапанный стакан с закрытым впускным клапаном выполнен с возможностью нахождения в крайнем верхнем положении, при этом открытый выпускной клапан находится в крайнем нижнем положении, а при завершении такта выхлопа по мере приближения поршня к верхней мертвой точке (ВМТ) подклапанный стакан с закрытым впускным клапаном выполнен с возможностью перемещения в крайнее нижнее положение, удаляя отработавшие газы из камеры сгорания и отделяя камеру сгорания от полости цилиндра, в начале такта впуска, при начале перемещения поршня от ВМТ к нижней мертвой точке (НМТ) подклапанный стакан выполнен с возможностью перемещения в крайнее верхнее положение совместно с выпускным клапаном, оставляя открытый впускной клапан в крайнем нижнем положении, при этом в конце такта всасывания, впускной клапан выполнен с возможностью перемещения в крайнее верхнее положение и последующего закрытия, отделяя камеру сгорания от впускного тракта, а на такте сжатия и во время рабочего такта подклапанный стакан с закрытыми впускным и выпускным клапанами, выполнен с возможностью нахождения в крайнем верхнем положении.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приводной механизм подклапанного стакана выполнен гидравлическим.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приводной механизм подклапанного стакана выполнен в виде кулачков на распределительном валу.

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что в головке цилиндра выполнен кольцевой упор для подклапанного стакана при нахождении его в крайнем верхнем положении.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6