Четырехтактный двигатель с регулируемыми наполнением рабочего цилиндра и степенью сжатия топливной смеси

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в производстве четырехтактных двигателей внутреннего сгорания. К техническому результату относится увеличение коэффициента полезного действия (КПД) четырехтактного двигателя с регулируемыми наполнением рабочего цилиндра и степенью сжатия топливной смеси путем снабжения его механизмом, регулирующим наполнение рабочего цилиндра и степени сжатия топливной смеси. Предложен четырехтактный двигатель с регулируемыми наполнением рабочего цилиндра и степенью сжатия топливной смеси, который содержит цилиндры 1, каждый из которых снабжен установленным с возможностью перемещения вдоль оси цилиндра поршнем 2, головку цилиндра 3, в которой смонтированы всасывающий 4 и выхлопной 5 клапаны. Последний снабжен механическим приводом 6 и обратным клапаном 7, кроме того головка цилиндра 3 снабжена также форсункой 8 впрыска топлива. При этом четырехтактный двигатель снабжен механизмом, регулирующим наполнение рабочего цилиндра и степень сжатия, содержащим, установленную в головке цилиндра 3 подвижную втулку 9, которая сочленяется с зубчатой рейкой 11. Перемещение последней в свою очередь обеспечивает при вращении втулки 9 ее осевое перемещение. Причем втулка 9 через шлицы с резьбой 10, выполненной на ее наружной боковой поверхности, соединена с резьбой расточки, расположенной в головке цилиндра 3. Зубчатая рейка 11 в свою очередь кинематически связана с рычагом управления топливным насосом высокого давления, при повороте которого в сторону увеличения мощности двигателя объем камеры сгорания 12 увеличивается, а сжатие пружины 13 всасывающего клапана уменьшается, и наоборот, что соответственно вызывает изменение степени сжатия топливной смеси. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в производстве четырехтактных двигателей внутреннего сгорания.

Известен «Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия», содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, центральную форсунку, установленную в головке, и камеру сгорания, образованную центральной и периферийной полостями при положении поршня в верхней мертвой точке при помощи кольцевых перекрывающих выступов на головке и днище поршня, отличающийся тем, что, с целью улучшения экономичности путем совершенствования процесса сгорания, центральная и периферийная полости при положении поршня в верхней мертвой точке разобщены при помощи кольцевых выступов, а камера сгорания снабжена аккумулирующей полостью, выполненной в днище поршня в форме тороидальной полости с кольцевой горловиной, размещенной под кольцевым выступом на головке и перекрываемой им при положении поршня в верхней мертвой точке.

Патент на изобретение РФ №2017991, МКИ: F02B 21/02, д.публ. 15.08.2010

Известен «Поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС)», имеющий поршень, который подвижно установлен в цилиндре и который шарнирно соединен с шатуном, движение которого передается на кривошип коленчатого вала, при этом между шатуном и кривошипом предусмотрено передаточное звено, которое выполнено с возможностью управления его движением с помощью управляющего рычага с целью обеспечить управляемое перемещение поршня, прежде всего обеспечить возможность изменения степени сжатия и хода поршня, и которое выполнено в виде поперечного рычага, который соединен с кривошипом) шарниром, который расположен в промежуточном положении на участке между опорной точкой (В), в которой поперечный рычаг соединен с шатуном, и опорной точкой, в которой поперечный рычаг соединен с управляющим рычагом, и на некотором удалении от линии, соединяющей между собой обе эти опорные точки (В, С), в которых поперечный рычаг соединен с управляющим рычагом и шатуном соответственно, отличающийся тем, что длина стороны (а), расположенной между опорной точкой (С), в которой поперечный рычаг соединен с управляющим рычагом, и опорной точкой, в которой поперечный рычаг соединен с шатуном, длина стороны (b), расположенной между опорной точкой (С), в которой поперечный рычаг соединен с управляющим рычагом, и шарниром (А), которым поперечный рычаг соединен с кривошипом, и длина стороны (с), расположенной между опорной точкой (В), в которой поперечный рычаг соединен с шатуном, и шарниром (А), которым поперечный рычаг соединен с кривошипом Четырехтактный двигатель с регулируемым наполнением рабочего цилиндра и изменением степени сжатия топливной смеси, удовлетворяют в пересчете на радиус (г) кривошипа следующим соотношениям:

4,0r≤а≤7,0 г,

2,2r≤<b≤5,5r,

1,2r≤c≤3,5r.

Патент на изобретение РФ, №2256085, МКИ: F02B 75/32, публ. 10.07.2005 г. Наиболее близким аналогом к предлагаемому в качестве изобретения является «Четырехтактный четырехцилиндровый свободно-поршневой двигатель внутреннего сгорания с переменным возвратно-поступательным ходом поршня и воспламенением от сжатия предварительно перемешанной смеси», содержащий: четыре цилиндра, конструкция которых типична для конструкции возвратно-поступательных двигателей и каждый из которых имеет два открытых конца; по меньшей мере, одну головку цилиндра, прикрепленную к указанным цилиндрам и закрывающую один из указанных открытых концов каждого указанного цилиндра; четыре поршня, каждый из которых связан с одним из указанных цилиндров и выполнен с возможностью свободного перемещения в этом цилиндре; причем два из указанных поршней соединены при помощи первого механизма с образованием первой поршневой пары с обеспечением возможности совершения совместного возвратно-поступательного перемещения, а два других из указанных поршней соединены при помощи второго механизма с образованием второй поршневой пары с обеспечением возможности совершения совместного возвратно-поступательного перемещения; средства обеспечения совместного возвратно-поступательного перемещения указанной первой поршневой пары и указанной второй поршневой пары, так что все они не имеют заранее заданной длины хода поршня и обеспечивается переменный ход и переменный коэффициент сжатия; при этом указанное совместное возвратно-поступательное перемещение второй поршневой пары выполняется либо в направлении, противоположном направлению перемещения первой поршневой пары, либо в том же направлении, в котором перемещается первая поршневая пара; средства образования предварительно перемешанной смеси, состоящей из топлива и реагента, которые содержат средства регулирования количества указанной предварительно перемешанной смеси и средства регулирования состава указанной смеси; по меньшей мере, один впускной клапан, связанный с каждым из указанных цилиндров и выполненный с возможностью регулирования поступления указанной предварительно перемешанной смеси в один из связанных с ним указанных цилиндров.

Патент на изобретение РФ №2398120, МКИ: F02B 75/32, д.публ.27.08.2010.

К техническому результату относится увеличение коэффициента полезного действия (КПД) четырехтактного двигателя с регулируемыми наполнением рабочего цилиндра и степени сжатия топливной смеси путем снабжения его механизмом, регулирующим наполнение рабочего цилиндра и степени сжатия топливной смеси.

Достижение данного технического результата обеспечивается тем, что Четырехтактный двигатель с регулируемыми наполнением рабочего цилиндра и степени сжатия топливной смеси, содержит цилиндры, каждый из которых снабжен установленным с возможностью перемещения вдоль оси цилиндра поршень, головку цилиндра, в которой смонтированы всасывающий и выхлопной клапаны. Последний снабжен механическим приводом и обратным клапаном, кроме того головка цилиндра снабжена также форсункой впрыска топлива. При этом четырехтактный двигатель снабжен механизмом, регулирующим наполнение рабочего цилиндра и степень сжатия, содержащим, установленную в головке цилиндра, подвижную втулку, которая сочленяется с зубчатой рейкой. Перемещение последней в свою очередь обеспечивает при вращение втулки и ее осевое перемещение. Причем втулка через шлицы с резьбой, выполненной на ее наружной боковой поверхности, соединена с резьбой расточки, расположенной в головке цилиндра. Зубчатая рейка в свою очередь кинематически связана с рычагом управления топливным насосом высокого давления, при повороте которого в сторону увеличения мощности двигателя - объем камеры сгорания увеличивается, а сжатие пружины всасывающего клапана - уменьшается и наоборот, что соответственно вызывает изменение степени сжатия топливной смеси.

Четырехтактный двигатель с регулируемыми наполнением рабочего цилиндра и степени сжатия топливной смеси поясняется чертежом на Фиг. 1.

Фиг. 1 - Четырехтактный двигатель с регулируемыми наполнением рабочего цилиндра и степени сжатия топливной смеси (общий чертеж-схема).

Четырехтактный двигатель с регулируемыми наполнением рабочего цилиндра и степени сжатия топливной смеси, согласно фиг.1 содержит: четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, который состоит из цилиндра 1, поршня 2 и головки цилиндра 3, в которой смонтированы всасывающий клапан 4, выхлопной клапан 5 с механическим приводом 6 и обратным клапаном 7, а также форсунка впрыска топлива 8. Подвижная втулка 9 всасывающего клапана 4 на части боковой поверхности имеет шлицы 10, на наружной поверхности которых нарезана резьба. Этой резьбой втулка 9 ввернута в соответствующую резьбу расточки 19 в головке цилиндра 3. Втулка 9 сочленяется также с зубчатой рейкой 11. При перемещении зубчатой рейки 11 втулка 9 вращается вокруг своей оси, одновременно перемещаясь в осевом направлении, изменяя одновременно и объем камеры сгорания 12 и сжатие пружины 13. Кроме того, зубчатая рейка 11 кинематически связана с рычагом управления топливного насоса высокого давления (ТНВД). При повороте рычага управления ТНВД в сторону увеличения мощности двигателя объем камеры сгорания 12 увеличивается, а сжатие пружины 13 уменьшается и наоборот. Всасывающий клапан 4 через канал 14 соединен с воздушным фильтром, а выхлопной клапан 5 через канал 15 - с выхлопной системой двигателя.

Металлическое уплотнительное кольцо 16, выполненное в соответствии с патентом РФ №2703126, герметично на весь срок службы двигателя. Камера сгорания 12 соединяется с рабочей камерой 17 каналом 18. Пределы регулирования: давление наполнения цилиндра от 0,2 кГс/см2, степень сжатия от 33 до 100.

Работает четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с регулируемыми наполнением рабочего цилиндра и степени сжатия следующим образом.

1. Поршень 2 движется вниз. Такт всасывания. Клапаны 4 и 5 закрыты. В надпоршневом пространстве (рабочей полости 17) создается разрежение, под действием которого приоткрывается впускной клапан 4 на величину, зависящую от сжатия пружины 13, которое в свою очередь зависит от положения рычага управления ТНВД. В зависимости от положения этого рычага в рабочей плоскости 17 создается давление воздуха от 0,2 кГс/см2 до 0,6 кГс/см2, после чего всасывающий клапан 4 автоматически закрывается.

2. Поршень движется вверх. Такт сжатия. Клапаны 4 и 5 закрыты. При любом положении рычага управления ТНВД сжатие воздуха происходит практически до одного и того же давления, давление сгорания постоянное и максимально возможное несмотря на то, что массы рабочих зарядов различны.

3. Поршень движется вниз. Рабочий ход. Клапаны 4 и 5 закрыты. Расширение рабочих газов при полной загрузке двигателя происходит до давления 1.0 кГс/см2, при частичных нагрузках - до давлений, меньших 1.0 кГс/см2, но обратного хода выхлопных газов с соответствующим снижением КПД не происходит благодаря наличию обратного клапана 7. Топливный насос высокого давления (ТНВД) регулируется в соответствии с уменьшенным расходом топлива. Таким образом практически вся энергия сгоревшего топлива превращается в механическую.

4. Поршень движется вверх. Выхлоп. Клапан 4 закрыт, клапан 5 открыт. Далее процесс повторяется.

Изобретение может быть использовано как для усовершенствования существующих, так и для создания новых двигателей.

Четырехтактный двигатель с регулируемыми наполнением рабочего цилиндра и степенью сжатия топливной смеси, содержащий цилиндры, каждый из которых снабжен установленным с возможностью перемещения вдоль оси цилиндра поршнем, головку цилиндра, в которой смонтированы всасывающий и выхлопной клапаны, последний снабжен механическим приводом и обратным клапаном, кроме того головка цилиндра снабжена также форсункой впрыска топлива, отличающийся тем, что четырехтактный двигатель снабжен механизмом, регулирующим наполнение рабочего цилиндра и степень сжатия, содержащим, установленную в головке цилиндра подвижную втулку, которая сочленяется с зубчатой рейкой, перемещение последней в свою очередь обеспечивает при вращении втулки её осевое перемещение, при этом втулка через шлицы с резьбой, выполненной на ее наружной боковой поверхности, соединена с резьбой расточки, расположенной в головке цилиндра, а зубчатая рейка в свою очередь кинематически связана с рычагом управления топливным насосом высокого давления, при повороте которого в сторону увеличения мощности двигателя объем камеры сгорания увеличивается, а сжатие пружины всасывающего клапана уменьшается, и наоборот, что соответственно вызывает изменение степени сжатия топливной смеси.



 

Похожие патенты:

Устройство для регулирования степени сжатия поршневого двигателя внутреннего сгорания содержит рабочий цилиндр с рабочим поршнем и выходным отверстием, подстроечный цилиндр с подстроечным поршнем и выходным отверстием, ресивер, уплотняющую манжету штока подстроечного поршня, шток с опорной шайбой, обратный клапан, предохранительный клапан, соединительные трубопроводы.

Изобретение относится к машиностроению. Устройство для регулирования степени сжатия поршневого двигателя внутреннего сгорания содержит рабочий цилиндр с рабочим поршнем и выходным отверстием, подстроенный цилиндр с подстроенным поршнем и входным отверстием, ресивер, уплотнительную манжету штока рабочего поршня, шток с опорной шайбой, соединительный трубопровод, элементы соединены трубопроводом в такой последовательности - выходное отверстие с рабочего цилиндра, обратный клапан, ресивер, предохранительный клапан с давлением открывания, меньшим от давления при детонации, входное отверстие подстроенного цилиндра.

Изобретение относится к увеличению коэффициента эффективности во всех типах поршневых двигателей внутреннего сгорания. В камере сгорания поршневого двигателя внутреннего сгорания, предусмотрен смещаемый поршень, который может перемещаться постепенно вверх или вниз между верхней и нижней позицией поворота.

Изобретение относится к бензиновым двигателям внутреннего сгорания со сверхвысокой степенью сжатия. Поршневой двигатель внутреннего сгорания включает как минимум один цилиндр с поршнем, крышку цилиндра, камеру сгорания со свечой зажигания, каждая камера сгорания снабжена компенсационной камерой, полость которой разделена на две части подвижной внутренней стенкой, при этом одна часть полости компенсационной камеры соединена с камерой сгорания, а другая часть соединена с источником постоянного давления газа, кроме того, подвижная стенка, в каждом своем крайнем положении, имеет возможность перекрывать сообщение компенсационной камеры с камерой сгорания или соответственно с источником постоянного давления газа.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложен способ управления для двигателя внутреннего сгорания, включающий в себя формирование воздушно-топливной смеси беднее воздушно-топливной смеси со стехиометрическим соотношением воздух-топливо в цилиндре посредством первого впрыска топлива.

Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания. Предложен способ изменения степени сжатия и изменения отношения воздуха к топливу в двигателе внутреннего сгорания.

Изобретение относится к двигателестроению. Двигатель (100) внутреннего сгорания содержит турбокомпрессор (101), выполненный с возможностью приведения в движение отработавшими газами для повышения давления на впуске.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Двигатель выполнен в виде группы цилиндров, расположенных вокруг цилиндрического корпуса параллельно оси роторного вала, находящегося в центре и снабженного цилиндрическим ротором с беговыми дорожками, впускные окна во всех цилиндрах ДВС расположены в нижних точках и оборудованы впускными клапанами, горючая смесь приготавливается вне цилиндров, каждый цилиндр двигателя содержит две камеры сгорания – запальную и кольцевую форкамеру, расположенную в верхней части цилиндра, необходимая для работы двигателя степень сжатия обеспечивается регулятором, выполненным в виде корректировочных цилиндров, сообщенных с цилиндрами двигателя через кольцевые форкамеры, причем последние выполнены с возможностью их полного перекрытия от полостей цилиндров поршнями двигателя вблизи ВМТ, корректировочных поршней, установленных в корректировочных цилиндрах с возможностью изменения объемов кольцевых форкамер, шатунов, шарнирно связанных верхними головками с поршнями корректировки степени сжатия, а нижними головками через шарнирные соединения - со ступицей червячного колеса, приводимого в действие червячным винтом.

Изобретение относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение КПД двигателя за счет изменения степени сжатия.

Изобретение относится к автомобильной технике, в частности к двигателю внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия, содержит верхнюю - цилиндровую, и нижнюю - картерную части, подвижно соединенные между собой и связанные механизмом перемещения, между верхней и нижней частями двигателя установлен уплотнитель, картерная часть впереди и сзади снабжена жестко закрепленными и выступающими вверх консолями с отверстиями и установленными в отверстиях подшипниками, цилиндровая часть спереди и сзади снабжена валами, жестко закрепленными горизонтально и эксцентрично относительно продольной оси цилиндровой части и входящими в отверстия с подшипниками консолей картерной части, причем цилиндровая часть установлена с возможностью отклонения от вертикального положения по круговой траектории с помощью механизма перемещения.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании поршневых двигателей внутреннего сгорания (далее ДВС), использующих в качестве топлива бензин и/или дизельное топливо. ДВС с переменной степенью сжатия содержит два параллельно расположенных коленчатых вала, которые вращаются навстречу друг другу с одинаковой угловой скоростью и синхронизированы зубчатой передачей с возможностью изменения (рассогласования) угла поворота одного коленчатого вала относительно другого, каждый коленчатый вал со своим кривошипно-шатунным механизмом имеет оппозитно расположенные цилиндры, шатуны выполнены прицепными к шатунным головкам, а шатунные головки одного коленчатого вала имеют кинематическую связь с другим коленчатым валом состоящую из рычага, тяги, ползуна и дополнительного шатуна, указанная кинематическая связь позволяет во время работы двигателя рассогласованием угла поворота одного коленчатого вала относительно другого изменять расстояние от поршня до шатунной шейки коленчатого вала посредством поворота шатунной головки на шатунной шейке коленчатого вала, изменяя степень сжатия в цилиндре, а также механизм синхронизации коленчатых валов выполнен двухпоточным, с одного торца коленчатых валов связывающая зубчатая передача с дифференциалом служит для отбора мощности, а с другого торца - зубчатая передача, служащая для изменения угла поворота одного коленчатого вала относительно другого, состоящая с двух гипоидных передач, связанных между собой силовым валом с косыми шлицами по всей длине, на одной половине вала они повернуты по часовой стрелке и с другой - против, а каждая маленькая шестерня гипоидной передачи имеет внутри косые шлицы, соответствующие своей половине силового вала, благодаря чему при перемещении силового вала вдоль его оси изменяется угол поворота одного коленчатого вала относительно другого.
Наверх