Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания

Номер патента: 1668713

Автор: Луков

ZIP архив

Текст

союз соВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 713 А 1 19) я 15 Р 02 В 23/00 БРЕТЕНИ Й завод 00 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ-И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ 1(57) Изобретение позволгетические, экономическпоказатели четырехтавнутреннего сгорания,цилиндр 1 с поршнем 2сгорания 6, впускной 4лы и газвраспределителйолненную в головкеклапаном 8 с камерой сг9 с впускным каналом 2455175,к. 1980.ЫЙ ДВИГАТЕЛЬ НИЯяет повысить энерие и экологические ктного двигателя Двигатель содержит , головку 3, камеру и выпускной 5 канаьную камеру 7, вы и сообщенную орания 6, клапаном 4. и клапаном 10 с выпускным каналом 5. Причем клапаны 8,9,10 имеют привод от расположенных на распределительном валу(РВ) отдельных для каждого клапана кулачков, профиль которых имеет фазы открытия клапанов, включающие величины углов опережения открытия и запаздывания закрытия, а также основной угловой диапазон, составляющий для первого клапана 360 по углу поворота коленвала (УПК), включая такты выпуска и впуска, для второго клапана 180 - 360 по УПК, включая такт впуска и частично или полностью такт. сжатия, для третьего клапана 180 - 360 по УП К, включая такт выпуска и частично или полностью такт расширения, В вариантах основной угловой диапазон зоны открытия клапанов 9,10 составляет 360 для обеспечения унификации профиля кулачков РВ и 270 для улучшения очистки свежего заряда от отработанных Газов, 2 з,и. ф-лы, 3 ил,Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, аименно к четырехтактным двигателям внутреннего сгорания преимущественно с принудительным зажиганием.Целью изобретения является повышение энергетических, экономических и экологических показателей,На фиг.1 представлен предлагаемыйдвигатель; на фиг,2 - варианты фаз открытия клапанов.Двигатель содержит цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2, головку 3 цилиндра 1 с впускными 4 и выпускными 5 каналами, камеру 6 сгорания, образованную головкой 3 и поршнем 2 и имеющую источник воспламенения, например свечу зажигания (не показана), и газораспределительную камеру 7, выполненную в головке 3, расположенную между камерой 6 сгорания и каналами 4 и 5 и сообщенную с камерой 6 сгорания через управляемый первым кулачком (не показан) перепускной клапан 8 и с каналами 4 и 5 соответственно через управляемые вторым и третьим кулачками (не показаны) впускной 9 и выпускной 10 клапаны. Кулачки расположены на распределительном валу (не показан), При указанном расположении клапанов появляется возможность увеличения их размеров.Профили кулачков обеспечивают фазы открытия клапанов, показанные на фиг.2 на графике зависимости хода клапана и от угла поворота коленчатого вала (УПКВ), Клапан 8 имеет фазу открытия, характеризуемую кривой 11 и состоящую из основного углового диапазона 360 О, включающего такты выпуска 12 и впуска 13, а также двух дополнительных диапазонов - опережения открытия 14 и запаздывания закрытия 15 клапана 8, Клапан 9 имеет форму открытия, характеризуемую кривой 16 и состоящую из основного углового диапазона 360 О, включающего такты впуска 1 и сжатия 17, а также двух дополнительных диапазонов - опережения открытия 18 и запаздывания 19 закрытия клапана 9. Клапан 10 имеет фазу открытия, характеризуемую кривой 20 и состоящую из основного углового диапазонао360, включающеготакты расширения 21 и выпуска 12, а также двух дополнительных диапазонов - опережения открытия 22 и запаздывания закрытия 23 клапана 10.У клапана 8 диапазон 14 опереженияоткрытия такой же, как у впускных клапанов известных серийных 4-тактных искровых ДВС, например, с одним впускным клапаном на цилиндр, а диапазон 15 запаздывания закрытия такой же, как у выпускных клапанов известных указанных ДВС, У клапанов 9 и 10 диапазоны опережения 18 и 22открытия и запаздывания 19 и 23 закрытиятакие же, как у клапана 8.На фиг.2 показан вариант унификации5 кулачков всех трех клапанов 8 - 10, В вариантном исполнении(фиг.З) профили кулачковклапанов 9 и 10 могут обеспечить более раннее закрытие клапана 9 и более позднееоткрытие клапана 10 с целью исключения10 перекрытия (одновременного открытия)клапанов 9 и 10 в зоне 540 угла поворотаколенвала и уменьшения за счет этого загрязнения свежего заряда отработавшимигазами. При этом, чтобы предотвратить рост15 аэродинамического сопротивления клапанов 8 и 9 впуску, клапан 9 во второй половине такта впуска должен быть больше, чемклапан 8, в частности он может быть открытполностью, чтодостигается при его основ 20 ном угловом диапазоне фазы открытия в270 (180 такта впуска и 90 такта сжатия).По тем же причинам предусматривается основной угловой диапазон фазы открытияклапана 10, равный 270(180 такта выпуска25 и 90 такта расширения).Двигатель работает следующим образом,На такте расширения клапан 8 закрыт,клапан 9 в основном также закрЫт. а клапан30 10 к середине (фиг,2) или к концу (фиг,З)такта расширения полностью открывается.На последующем такте выпуска открывается клапан 8, причем в начале такта выпускаклапан 10 полностью открыт, оказывая ми 35 нимальное сопротивление, а основноедросселирующее сопротивление оказываетпостоянно открывающийся клапан 8. В середине такта выпуска оба клапана 8 и 10открыты полностью. В конце такта выпуска40 клапан 8 полностью открыт, а основноедросселирующее сопротивление оказываетзакрывающий клапан 10. Таким образом,зона 24 выпуска, заштрихованная на фиг.2и 3, несмотря на два работающих на выпу 45 ске клапана 8 и 10, всегда формируется сопротивлением одного клапана - клапана 8 вначале выпуска и клапана 10 в конце выпуска. Если учесть, что проходное сечениеэтих клапанов, в особенности клапана 8,50 существенно завышено по сравнению с известными двигателями, суммарное времясечение выше, сопротивление ниже и, какследствие, очистка камеры 6 сгорания ототработавших газов (ОГ) улучшена,55 При последующем такте впуска клапан8 с самого начала полностью открыт, а клапан 9 с некоторыми опережениями начинает открываться, создавая основноедросселирующее сопротивление в начальной части такта впуска, В средней части обаклапана 8 и 9 полностью открыты, а в заключительной части такта впуска при полностью открытом клапане 9 постепенно закрывается клапан 8. создавая основное дросселирующее сопротивление, Таким образом, зона 25 впуска, заштрихованная на фиг, 2 и 3. ограничивается в начале такта открытием клапана 9, а в конце такта закрытием клапана 8, т,е, я начале и в конце основное дросселирующее сопротивление оказывает только один клапан. Поскольку именно в процессе открывания и закрывания клапана создается решающее аэродинамическое сопротивление впуску, в предлагаемом двигателе оно практически равноценно сопротивлению одного клапана, хотя на впуске работают два последовательно расположенных клапана 8 и 9, Так как каждый из этих клапанов позволяется выполнить со значительно большим проходным сечением, чем в известных двигателях. время-сечение открытия впускных клапанов 8 и 9, наполнение двигателя и его энергетические показатели возрастают, Клапан 8, используемый поочередно то как впускной, то как выпускной, может быть выполнен со значительно большими проходным сечением и временем-сечением, чем впускные и выпускные клапаны в известных двигателях, даже многоклапанных, так как в них лишь часть камеры сгорания можно отнести под клапаны впуска, а другую часть - под клапаны выпуска.Проходные сечения клапанов 9 и 10 также могут быть значительно большими, чем у впускных и выпускных клапанов известных двигателей, так как они не связаны ограниченными размерами камеры сгорания и существует известная свобода их компоновки вокруг камеры сгорания,На последующем такте сжатия клапаны 8 и 10 закрыты, что позволяет иметь на этом такте клапан 9 еще не закрытым и использовать этот такт для процесса закрывания клапана 9, обеспечивая тем самым его пол.ное открытие в конце предыдущего такта впуска. При этом закрывание клапана 9 может завершаться к концу такта сжатия (вариант унифицированных кулачков, фиг,2) или в целях предотвращения перекрытия клапанов в зоне 540 УПКВ и загрязнения смеси ОГ несколько раньше, например к середине такта сжатия (фиг.З), что позволяет предотвратить перекрытие клапанов и сохранить клапан 9 полностью открытым на предыдущем такте. но приводит к раэунификации клапанов.На последующем такте расширения клапаны 8 и 9 закрыты. что позволяет использовать этот такт для подготовки к последующему такту выпуска, осуществляяпроцесс полноо огкрытия клапана 10 к началу такта выпуска, При этом открываниеклапана 10 может начинаться в начале такта5 расширения (вариант унифицированных кулачков, фиг,2) или несколько позже, например с середины такта расширения (фиг.З).что предотвращает перекрытие клапанов взоне 540 УПК, но сохраняет полное откры 10 тие клапана 10 в начале такта выпуска.Рабочий процесс горения смеси осуще.ствляется в камере 6 сгорания, которая благодаря размещению в ней всего одногоклапана 8 может быть очень компактной,15 например круглого сечения. Этим обусловливается относительно малая поверхностьтеплоотдачи в стенки. а также относительновысокая степень сжатия в связи с отсутствием удаленных от свечи периферийных зон,20 являющихся источниками детонации и характерных для многоклапанных камер сгоракия, Снижение теплоотдачи и повышениестепени сжатия ведут к росту индикаторного КПД и снижению расхода топлива.25 Особенность рабочего процесса предлагаемого двигателя связана также с влиянием остаточных отработавших газов вгазораспределительной камере 1 на горение смеси. Положительная сторона этого30 влия ния в том. что дополнительные остаточные ОГ из камеры 7 играют, ту же роль.которую выполняют во многих современныхДВС специально организуемая рециркуляция ОГ из выпускной трубы в камеру сгора 35 ния с целью снижения содержания окисловазота. С этой целью обьем камеры 1 придоводке двигателя может специально подбираться для получения требуемого эффекта по снижению окислов азота, Кроме того,40 на малых нагрузках остаточные ОГ из камеры 7 снижают насосные потери и дополнительно уменьшают расход топлива,Формула изобретения1. Четырехтактный двигатель внутрен 45 него сгорания. содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в немпоршнем, головку цилиндра с впускным ивыпускным каналами. камеру сгорания, образованную головкой и поршнем и имею 50 щим источник воспламенения игазораспределительную камеру. выполненную в головке. расположенную между камерой сгорания и каналами и сообщенную скамерой сгорания через управляемый пер 55 вым кулачком перепускной клапан и с каналами соответственно через управляемыевторым и третьим кулачками впускной и выпускной клапаны, причем первый кулачоквыполнен с возможностью открытия перепускного клапана в течение тактов выпускаи впуска, второй кулачок - с возможностью открытия впускного клапана в течение такта впуска, а третий кулачок - с воэможностью открытия выпускнога клапана в течение такта выпуска,отличающи йся тем,что, с целью повышения энергетических, экономических и экологических показателей, второй кулачок выполнен с воэможностью продолженного открытия впускного клапана в течение части или всего такта сжатия и превышения величины открытия впускного клапана над величиной открытия перепускного клапана во второй половине такта впуска, а третий кулачок - с воэможностью продолженного открытия выпускного клапана в течение части или всего такта расширения и превышения величины открытия выпускного клапана над величиной открытия перепускного клапана в первой половине такта выпуска.2, Двигатель по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения изготовления, вто 5 рой и третий кулачки выполнены с профилями,совпадающими с профилем первого кулачка.3, Двигатель по п,1, отл и ч а ю щи йс ятем, что. с целью уменьшения загрязнениясвежего заряда отработавшими газами,10 второй и третий кулачки выполнены с одинаковыми профилями, причем второй кулачок выполнен с воэможностьюпродолженного открытия впускного клапана в течение первой половины такта сжатия,15 а третий кулачок - с возможностью продолженного открытия выпускного клапана втечение второй половины такта расширения,

Смотреть

Заявка

4727757, 04.08.1989

ЗАВОЛЖСКИЙ МОТОРНЫЙ ЗАВОД

ЛУКОВ ЛЕОНИД ПЕТРОВИЧ

МПК / Метки

МПК: F02B 23/00

Метки: внутреннего, двигатель, сгорания, четырехтактный

Опубликовано: 07.08.1991

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-1668713-chetyrekhtaktnyjj-dvigatel-vnutrennego-sgoraniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания</a>

Похожие патенты