Двигатель внутреннего сгорания

(54) НИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1121469, кл. Р 01 . 9/04, 1984.Авторское свидетельство СССРМ 941643, кл. Р 01 1. 9/04, 1982.Авторское свидетельство СССРВ 1460372, кл, Р 02 В 1 И 10, 1989. ГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОР(57) Использование: двигателестроение, в частности транспортные двигатели и устройства для газообмена, и позволяет повысить экономичность и максимальную мощность, снизить металлоемкость и токсичность отработавших газов, Сущность изобретения: двигатель содержит воздухоочиститель 1, электродвигатель 2, компрессор 3, воздушный ресивер 4, электромагнитный привод 5, впускной трубопровод 6, пружину 7, впускной клапан 8, электромагнитный привод 9 выпускного клапана 10, выпускной трубопровод 11. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к транспортным двигателям и устройствам для газообмена.Цель изобретения - повышение удельной мощности и экономичности двигателя,путем увеличения коэффициента наполнения и уменьшения степени дросселирования на впуске,Число запорных электромагнитных клапанов определяется наперед заданнымимощностью привода и максимальными скоростями газового потока, Так, например,мощность магнитопровода для впускногоштатно;о клапана двигателя ВАЗ 2105 наноминальном режиме превышает 300 Вт.При этом скорость газового потока при часовом расходе воздуха Оь фф 300 кг/ч и отношении, =097, где Рц и РкРчРклсоот ветственно давление в цилиндре двигателя и давление воздуха на впуске, составляет С = 85 м/с,Задаваясь мощностью привода, напр.,М,р =1 С.12 Вт, и максимальной скоростьюязового потока С 260 м/с, определяемразмерь; клапанов (ход и диаметр), их количество и массу каждого из них, исходя изнеобходимости обеспечения требуемогомассового расхода воздуха. ПоследнийОбеспечивается избыточным давлениемвпуска. Средняя скорость поршня определяется с помощью формулыЯг: -30плонадь проходного сечения в клапане-2,22 б сЬ+ - ),где сЬ диметр впускного (выпускного) клапана,Ь высота подъема клапана.Последне величины бв и й определяютсяиз уравнения неразрывности потока при наперед заданных максимально допустимыхскоростях его во впускном (выпускном) клапане. В соответствии с изложенным для упомянутого двигателя ВАЗмогут быть предложены, например, следующие размеры клапанов и параметры газового потока; высота подъема клапана (ход) п=3 мм, диаметр клапана 0=8 мм.Для обеспечения требуемого расхода воздуха, Ов=300 кг/ч, необходимо четыре впускных (и выпускных) клапана 1 вп=4 и 1 внп=-4. Затраты мощности на магнитопровод при этом Мяр=12 Вт.РцОтношение - ц =0,.185.Ркфазы газораспределения.При механическом приводе клапанов принцип работы двигателя и последовательность операций (действий) остается такой же, как и при электроприводе клапанов. 40 45 Постоянство избыточного давления в ресивере 4 поддерживается редукционным клапаном.Использование предлагаемого ДВС позволяет по сравнению с существующими повысить максимальную и удельную мощности, экономичность, снизить метал- ЛОЕМКОСТЬ И ТОКСИЧНОСТЬ.Максимальная мощность двигателя может быть получена за счет увеличения его 50 наполнения и частоты вращения.Экономичность двигателя улучшается за счет относительного увеличения механического коэффициента полезного действия, оптимизации параметров рабочего процес 55 са при работе двигателя на частичных нагрузках.Воэможность оптимизации рабочего процесса позволяет также снизить токсичность отработавших газов, реализовать Аналогичный эффект имеет место и поотношению к механическим системам газораспределения.На фиг.1 показана принципиальная схе ма механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания с электромагнитным приводом впускного и выпускного запорного клапана; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1.10 Он содержит воэдухоочиститель 1, связанный с компрессором 3, приводящийся в действие электродвигателем 2, воздушный ресивер 4, сообщенный с впускным трубопроводом 6, электромагнитные (или механи ческие) приводы 5 и 9 впускных 8 ивыпускных 10 клапанов, подпружиненных гибким элементом 7, впускной трубопровод 11.Двигатель работает следующим обра зом.Воздух через воздухоочиститель 1 с помощью компрессора 3 подается в воздушный ресивер 4 и находится там под, например, постоянным давлением 2 бар.25 При работе двигателя воздух из ресивера 4 через впускной трубопровод 6 поступает под избыточным давлением через впускные клапаны 8 в цилиндр двигателя.При этом давление впуска в цилиндре такое 30 же, как в обычном двигателе без наддува.Импульсы на впускные и выпускныеклапаны поступают От датчиков, установленных на маховика двигателя, в последовательности, обеспечивающей необходимыепрогрессивные методы управления процессом сгорания,Снижение металлоемкости достигается прежде всего отсутствием традиционной металлоемкой системы газораспределения, ее привода, Резкое снижение масс запорных электромагнитных клапанов позволяет, как отмечалось, кардинально решить проблему уменьшения габаритов и мощности электромагнитных приводов, существенно увеличить их быстродействие и, в конечном счете, значительно повысить общую эффективность работы ДВС,Формула изобретения 1, Двигатель внутреннего сгорания, содержащий головку, впускные и выпускные запорные клапаны с приводом, цилиндр с размещенным в нем поршнем, впускной и выпускной трубопроводы, и компрессор, связанный с цилиндром, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения удельной мощности и экономичности путем увеличения коэффициента наполнения и уменьшения степени дросселирования на впуске, количество и впускных клапанов, связанных с внешним источником избыточного давления, определено соотношениемзжФз ЧгТкл Ч 4где А- безразмерный коэффициент, равный для современных двигателей 0,04 - 0,07, ха рактеризующий отношение средней скорости поршня Сп к скорости свежего заряда вклапане С" кл и равный; Сп 5 Сп А:- --где - коэффициент сопротивления впуск 0 ного трубопровода;Ро, ро - соответственно атмосферноедавление и плотность газа;к - показатель адиабаты;Рц и Рк - соответственно давление в5 цилиндре двигателя и избыточное давлениев ресивере;Чь - рабочий обьем цилиндра;5 - ход поршня; О - диаметр цилиндра;Р1 кл - площадь проходного сечения в клапа 20 не.2. Двигатель по п,1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что привод запорных клапанов выполнен электрическим,3. Двигатель по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я25 тем, что привод запорных клапанов выполнен механическим,4. Двигатель по п,1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью поддержания постоянногоизбыточного давления на впуске при любыхЗО режимах работы двигателя, последнийснабжен ресивером, соединенным с компрессором и цилиндром двигателя.5. Двигатель по п.4, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что привод компрессора выполненЗ 5 электрическим,180 б 277Составитель А,Филиппов Редактор Техред М,Моргентал Корректор Л,Пилипенко Заказ 970 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,