Двигатель внутреннего сгорания

(72) Н.С.Ханин, М, ск й, В,В,Извольск (56 Авторское свид М; 592543, кл. Г 02 (54 ДВИГАТЕЛЬ В следовательорный инстиА.Морозов, С.А.Глаго й иС,Г.Наджаров тельство СССРО 15/00, 1988. НУТРЕННЕГО СГОР ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(5 Использование: в двигателях внутренне о сгорания с искровым зажиганием. Сущность изобретения: орган управления мо(иентом открытия заслонки выполнен в виде подпружиненного штока (34) с приводоф от педали (31), имеющего упор (36) для взаимодействия с подвижным ограничителем (49) перемещения штока (34) и контакти(5)э Г 02.0 15/00,9/О рующего с подпружиненным двуплечим рычагом (43) с продольной поверхностью, которыйй соединен с приводом дроссельной заслонки (39) карбюратора, размещенной во впускном тракте (38).Подвижный ограничитель (49) перемещения управляется от электронного блока (57) управления экономайзером принудительного холостого хода, к которому подключены микропереключатель (56) дроссельной заслонки (39) и прерыватель-распределитель системы зажигания.В заявляемом двигателе на режимах пуска на холостом ходу и при малых нагрузках осуществляется дросселирование свежего заряда с одновременным обеспечением требуемой фазы конца впуска, а на средних и больших нагрузках регулирование мощно сти двигателя осуществляется только по-.средством изменения фазы конца впуска. 6 ил.Изобретение относится к области машиностроения, а именно двигателестроения и может быть применено для автоматического регулирования эффективной степени сжатия и фаз газораспределения в двигателях внутреннего сгорания,Целью изобретения является повышение качества работы при использовании в двигателе рабочего процесса с искровым зажиганием.На фиг, 1 приведена схема заявляемого двигателя внутреннего сгорания; нэ фиг. 2 - привод заслонки в увеличенном масштабе; на фиг, 3 - привод кулачкового вала от распределительного вала с помощью цепной передачи, приведены положения деталей привода при различных положениях поворотного сектора; на фиг. 4 - профиль кулачка кулачкового вала; на фиг,5- профильный элемент привода дроссельной заслонки карбюратора, с которым контактирует шток при различных положениях педали акселератора; на фиг. 5 - то же, в режимах работы двигателя при прогреве и на холостом ходу; на фиг. 6 - то же, в режимах средних и больших нагрузок.Четырехтактный рядный двигатель внутреннего сгорания транспортного средства содержит цилиндр 1 с поршнем 2 и головку 3 цилиндра 1, во впускном канале 4 которой размещены впускной клапан 5, приводимый от распределительного вала 6, и заслонка 7, установленная симметрично на оси 8, перпендикулярно направлению потока, Заслонка 7 установлена .в канале 4 перед клапаном 5, будучи максимально прибликенной к клапану с воэможностью поворота на угол 90.; Периферия заслонки 7 сопряжена с выемкой, выполненной предпочтительно полусферической, во втулке 9, установленной в проточке корпуса головки 3 соосно каналу 4 и расчлененной на две части плоскостью, проходящей через ось 8 заслонки 7 и одновременно через центр упомянутой полусферической выемки. Для двигателя с рядным расположением цилиндров ось 8 заслонки 7 предпочтительно располокена в плоскости, образуемой осью впускного канала 4 и осью цилиндра 1, Ось 8 заслонки 7 через гибкую связь 10 связана с коромыслом 11, которое шарнирно закреплено на корпусе 12 кулачкового вала. Связь оси 8 с коромыслом 11 в рассматриваемом примере выполнена в виде ленточной спиральной пружины, одним концом закрепленной на коромысле 11, а с другим навитой на ось 8, В другом варианте устройства эта связь может быть выполнена шарнирно-рычажной. Коромысло имеет роликовый контактный элемент 13, посред ством которого оно контактирует с кулачком 14 кулачкового вала 15, приводимого от распределительного вала 6 посредством цепного привода 16 с передаточным отношением 1:1. Для привода кулачкового вала 15 вместо цепного привода могуттакже испОльзоваться зубчатая передача или зубчатый ремень, а вместо роликового контактного элемента коромысло может иметь цилиндрическую пяту.Привод оси 8 заслонки 7 включает также пружину 17, охватывающую ось 8 и закрепленную одним концом нэ этой оси, а другим 5 10 концом зафиксированную на корпусе 12.15 Заслонка 7 имеет регулируемый упор 18 для фиксации заслонки в открытом положении, Ось 8 заслонки 7 расположена в плоскости качания коромысла 11, Профиль кулачка 14 имеет четыре участка 19, 20, 21 и 22, иэ 20 25 которых участки 19 и 21.описаны другими иэ центра кулачка, два других - 20 и 22, расположенные между участками 19 и 21, очерчены пямыми линиями, Цепной привод 16 содержит ведущую звездочку 23, закрепленную на распределительном валу 6, ведомую звездочку 24, закрепленную на кулачковом валу 15 в одной плоскости с ведущей звездочкой 23, подвижную и неподвижную 26 дополнительные звездочки, 30 закрепленные на поворотном секторе 27,установленном на валу 6, цепь 28 и пружину 29 для натяжения цепи 28. Сектор 27 установлен шарнирно на подшипнике 30 на распределительном валу 6 и имеет. привод от 35 педали акселератора 31, включающий связанные между собой трубопроводом главный 32 и исполнительный 33 гидроцилиндры с уплотненными по периферии поршнями (не показаны) и штоками.40 Шток 34 исполнительного гидроцилиндра,связанный посредством тяги с сектором 27, выполнен с упорами 35 и 36, Педаль 31 снабжена пружиной 37. Во впускном тракте 38 между его открытым концом и заслонкой 7 размещена дроссельная заслонка 39 в данном примере выполнения дроссельная заслонка первичной камеры двухкамерного карбюратора с последовательным включением заслонок), имеющая привод от педали 50 31 акселератора. Этот привод осуществлется через гидроцилиндры 32 и 33 и шток 34, взаимодействующий своим упором 35 с вогнутым 40 и плоским 41 участками внутренней поверхности 42 коромысла 43, 55 имеющего ось вращения 44 (закреплена вотдельном кронштейне), соединенного своим коротким рь 1 чагом посредством шарнира 45 с тягой 46, связанной с рычагом карбюратора, Профиль упомянутых участков 40 и 41 коромысла 43, показанный нэ фиг, 5 и 6, 18021915 10 15 20 25 30 35 40 55 очерчивается дугой окружности (участок 40), переходящей в прямую(участок 41), причем угловая протяженность дуги, а также расстояние между осью вращения 44 коромысла 43 и шарниром 45 выбирают из условия полного открытия дроссельных заслонок карбюратора. Протяженность участка 41 выбирают из условия непрерывного контакта коромысла 43 и упора 35 во всем диапазоне заслонки 7. Ось вращения 44 не олжна совпадать с траекторией перемещеия упора 35. Коромысло 43 снабжено пруЖиной 47, а шток 34 имеет пружину 48. Упор 36 на штоке 34 выполнен для взаимодействия с подвижным ограничителем перемещения штока 34, Ограничитель перемещения выполнен в виде штока 49 электромагнитного клапана 50, при э 1 ом контактирующие друг с другом поверхости упора 36 и торца штока 49 имеют скосы 51 и 52, Скошенная поверхность 51 на уНоре 36 выполнена таким образом, чтобы при перемещении штока 34 при переходе двигателя от принудительного холостого ходр к нагрузочному режиму она оказалась бы напротив ответного скоса 52 на торце штока 4 и, взаимодействующая с этим скосом, обеспечивала бы беспрепятственно перемещение штока 34. На холостом ходу контакт упора 36 и штока 49 осуществляется по их поверхности соответственно 53 и 54, при этом шток 49 препятствует перемещению штока 34, Электромагнитный клапан 50 связн с датчиками нагрузочного режима 55 работы двигателя и частоты вращения 56 через блок управления 57 экономайзером принудительного холостого хода. Датчик 55 выполнен в виде микропереключателя, имеющего привод от дроссельнойзаслонки 39 первичной камеры карбюратора, Датчик 56 вьполнен в виде прерывателя-распределитепя системы зажигания, Использование двух гидроцилиндров 32 и 33 в приводе заслонок 7 и 39 связано с необходимостью совместного управления этими заслонками 4 и увеличением в связи с этим усилий на педали 31,Управление двигателем при его работе осуществляется следующим образом. При пуске двигателя установочные регулировки 5 обеспечивают закрытое или же приоткрытое положение дроссельной заслонки 39 первичной. камеры (заслонка вторичной камеры закрыта),Шток занимает положение, ббеспечивающее резкое сокращение (по сравнению с ДВС с традиционным механиз- моМ газораспределения) определяемой моментом закрытия заслонки 7 фазы конца впуска (примерно при положении поршня в НМТ), Коромысло 43, взаимодействуя своей профильной поверхностью на участке 40 с выступом 35 штока 34, поворачивается вокруг оси 44 и через тягу 46 управляет дроссельной заслонкой 39 карбюратора, Таким образом, управление карбюратором происходит одновременно с управлением штоком 34 фазой конца впуска. На холостом ходу фаза конца впуска должна обеспечивать минимальное разрежение во впускном тракте при устойчивой работе двигателя, Фиксация оптимальной для холостого хода фазы конца впуска осуществляется при взаимодействии упора 36 и штока 49, когда последний ограничивает перемещение штока 34.При переходе на режим малых нагрузокпри нажатии на педаль 31 путем перемещения штока 34 изменяют фазу конца впуска в сторону увеличения, а через упор 35 коромысла и тягу 46 и рычаги карбюратора обеспечивает полностью открытое положение обеих его дроссельных заслонок (при нагрузке порядка 510 О(, от максимальной). При дальнейшем увеличении нагрузки упор .35 штока, взаимодействуя с участком 41контактной поверхности коромысла, обеспечивает сохранение полного открытия дроссельных заслонок карбюратора, ашток, перемещаясь, вызывает изменение фазы конца впуска в сторону запаздывания(при малых нагрузках он переходит в опережение по отношению к НМТ), при среднихнагрузках эта фаза близка к традиционным величинам, а при больших нагрузках она сдвинута в сторону запаздывания). Обратнос движение элементов устройства приснижении нагрузки с гидроцилиндрами одностороннего действия обеспечивается пружинами 37, 47, 48. При переходе с нагрузочного режима принудительного холостого хода шток 34 при помощи пружины 48 нацинает возвращаться в первоначальное положение, электроклапан 50 под действием сигнала от блока управления 57, к которому подключены микропереключатель 53 и прерыватель-распределитель 56 системы зажигания, открывается, что обеспечивает при перемещении штока через коромысло 43 и тягу 46 полное закрытие обеих дроссельных заслонок карбюратора и большое опережение фазы конца впуска для обеспечениямаксимальной затраты энергии на преодоление механических потерь двигателя.Таким образом, в заявляемом двигателе внутреннего сгорания обеспечивается совместное управление фазой закрытия заслонки 7 и дроссельными заслонками карбюратора,при, этом при пуске, на холостом ходу и при малых нагрузках осуществляется дросселирование топливо-воздушной смеси с одновремен 1802191ным обеспечением требуемой фазы конца впуска, а на средних и больших нагрузках регулирование мощности двигателя осуществляется только посредством изменения фазы конца впуска. Достигнутая оптимизация управления двигателем и искровым зажиганием обеспечивает, с одной стороны, улучшение условий работы на режимах пуска, холостого хода и малых нагрузок, а с . другой - уменьшение затрат энергии на насосные хода, снижение температуры сжатия и склонности к детонации на средних и повышенных нагрузочных режимах, Следствием отмеченного является высокая топливная экономичность двигателя и низкая токсичность отработавших газовФ о р мул а изобретен и я Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с поршнем, головку цилиндра, во впускном , канале которой размещены впускной клапан с приводом от распределительного вала и заслонка установленная на оси перед клапаном, привод заслонки, подсоединенный через кинематическую связь к ее оси, и орган управления моментом открытия заслонки, подключенный к приводу заслонки, при этом последний выполнен в виде кулачкового вала, связанного с распределительным валом, а кинематическая связь привода заслонки выполнена в виде рычажной системы, и профиль кулачка кулачкового вала 5 выполнен с двумя концентрическими дугами окружности, связанными своими концами одна с другой через два прямолинейных участка; о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества работы при ис пользовании в двигателе рабочего процессас искровым зажиганием, он снабжен подпружиненным штоком с двумя упорами, датчиком нагруэочного режима, управляемым подвижным ограничителем, связанным с 15 датчиком нагрузочного режима, и подпружиненным двуплечим рычагом с профильной поверхностью, при этом подпружиненный шток одновременно кинематически связан с педалью управления и 20 поворотным сектором цепного привода, управляемый подвижный ограничитель установлен с воэможностью взаимодействия с одним из упоров подпружиненного штока, а подпружиненный двуплечий рычаг соеди нен с дроссельной заслонкой карбюратораи установлен с возможностью взаимодействия своей профильной поверхностью с другим упором подпружиненного штока,