Карбюраторный двигатель внутреннего сгорания

(19) (1 О 51) 4 ) 02 О 17 ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕ К АВТ оппозитных пар цилиндров,лированные кулачки вала отвыполнены по количествурасположенных цилиндров иотносительно другого на 180рота вала, а система кланапределения выполнена в виванных дисков, установленнбора мощности, и штанг,виде гидравлических плунжплунжеры штанг попарно-олиндров сообщены между сны гидравлической управляотключения, гидромеханичеспедалью регулирования топсистема топливоподачи имеекое устройство выключениязанное с педалью регулировадачи, и снабжена переключством для дополнительногодной из пар цилиндров. п 4 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) (57) КАРБ(ОРАТОРНЫЙВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ,корпус с цилиндрами, располоруг вала отбора мощности попано, поршни, снабженные штокками на концах, опирающимиспрофилированные кулачки валности, системы клапапного газния и топливоподачи с педальюния подачи топлива, отличающис целью повышения топливноности и снижения токсичностших газов при раооте на частмах нагрузки двигателя путем ДВИГАТЕЛЬ содержащийженными вок- рно-оппозитами с роли я на силовые а отбора мощ- ораспределе- регулировайся тем, что, й зкономичи отработавичных режиотключения силовые профи- бора мощности пар оппозитно сдвинуты одинпо углу повонного газорасае профилироых на валу отвыполненных в еров, причем ппозитных циобой и снабжеемой системой ки связанной с ливоподачи, а т гидравличестоплива, свяния топливопоающим устройо подключенияИзобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к карбюраторным двигателям.Цель изобретения - повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов при работе на частичных режимах нагрузки двигателя путем отключения оппозитных пар цилиндров.На фиг. 1 представлен двигатель, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, продоль 1 О ный разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - система включения и отключения второй пары силовых цилиндров;на фиг. 5 - система включения и отключения третьей пары силовых цилиндров; на фиг. 6 - вид Б на фиг. 2 и схема подачи 15 воздуха и топлива; на фиг. 7 - разрез В-В на фиг, 2; на фиг. 8 - радиальная компрессионная пластина с упругими пластинками.Двигатель содержит корпус 1, силовой вал 2 отбора мощности, коробку 3 передач, ротационный секционный нагнетатель 4 с системой включения второй и третьей секции, карбюратор 5, систему включения второй пары силовых цилиндров с педалью 6 регулирования количества топлива, систему включения третьей пары силовых ци линдров с трехходовым краном 7, объемный насос 8 для подачи гидравлической жидкости из сборного бака 9 в нагнетательный бак 10 и распределитель 11 зажигания.Корпус 1 содержит оппозитные силовые пары цилиндров 12, имеющие камеры 13 сгорания, картер 4 с крышкой 15.В картере и крышке выполнены отверстия 16 для прохода вала 2 и отверстия 17 для подачи и отвода смазывающе-охлаждающей жидкости.В цилиндрах 12 устанавливаются рабо.чие поршни 18, к которым посредством пальцев9 крепятся штоки 20 с роликами 21.Камера 13 сгорания имеет впускной клапан 22 и выпускной клапан 23 со штока ми 24, пружинами 25 и коромыслами 26.Штанги клапанов выполнены из двух частей в виде плунжеров 27 и 28. Плунжер 27 взаимодействует с коромыслом 26, а плунжер 28 - с кулачками 29 и 30 профилированных распределительных дисков 31.45Плунжеры 27 и 28 устанавливаются в направляющей втулке 32 с таким расчетом, чтобы между их торцами образовалась герметичная камера 33, содержащая патрубок 34 подачи-слива. 50Силовой вал 2 имеет силовые профилированные кулачки 35 - 37, причем центрально расположенный кулачок 35 повернут относительно двух других кулачков 36 и 37 на 180. С двух боков указанных кулачков на силовом валу закреплены распределительные диски 31, имеющие по два параллельно расположенных кулачка 29 и 30, выполненных по одному профилю, но смещенных друг относительно друга на 180. На силовом валу 2 с одной стороны закреплены ротационный секционный нагнетатель 4 и распределитель 11 зажигания, а с другой стороны через зубчатую передачу 38 подключен ведомый вал 39 с коробкой 3 передач.Ротационный секционный нагнетатель 4 имеет корпус 40, внутренняя поверхностькоторого выполнена в виде цилиндра. Внутри цилиндра строго по оси проходит силовой вал 2, на котором эксцентрично закреплен ротор 41, выполненный в виде пологоцилиндра. Ротор 41 поперечными перегородками 42с диаметром, позволяющим свободно им вращаться в корпусе, делится на секции. Количество секций принимается равным количеству пар силовых цилиндров.Для создания герметичных камер каждая секция нагнетателя имеет компрессионную пластину 43, установленную в пазу 44корпуса, и радиальную компрессионную пластину 45, установленную в пазу 46 ротора.Компрессионная пластина 43 содержит шток 47 с выточкой 48 для утапливания загцелки 49, уплотнительную подпружиненнуюпластинку 50, прижимное устройство 51 и пружину 52. Прижимное устройство имеет упругую диафрагму 53 со штоком 54. Камера 55 трубопроводом сообщается с нагие тательным баком 10 и сборным баком 9.Радиальная компрессионная пластина 45 имеет с двух сторон упругие пластинки 56.Карбюратор 5 состоит из двух камер: поплавковой камеры 57 и распределительной камеры 58. В поплавковой камере установлен поплавок (не показан), поддерживающий заданный уровень бензина. В распределительной камере 58 ниже уровня бензина выполнены отверстия 59, сообщающиеся посредством трубопроводов со смесителями 60. Количество отверстий принято равным количеству пар силовых цилиндров.В указанные отверстия введены регулировочные иглы 61 с тягами 62, кинематически связанные с педалью 6, имеюгцей пружину 63.Система включения и отключения второй пары силовых цилиндров содержит впускной 22 и выпускной 23 клапаны, управляемые посредством кулачков 29 и 30 распределительных дисков 31, плунжеры 27 и 28 с герметичными камерами 33, педаль 6 регулирования количества топлива, перепускные клапаны 64 и 65, нагнетательный бак 10 и сборный бак 9. В корпусе 66 перепускного клапана 64 выполнены отверстия 67 и 68 для прохода гидравлической жидкости. Внутри корпуса установлен золотник 69 с отверстиями 70 и 71. Золотник 69 посредством штока 72 связан с педалью 6.Перепускной клапан 65 имеет золотник 73 с отверстием 74 и шток 75. В корпусе 76 клапана выполнено отверстие 77.40 45 50 55 Управляется золотник 73 упругой диафрагмой 78, установленной в корпусе 79. Камера 80, образуемая корпусом 79 и упругой диафрагмой 78, сообщается трубопроводами с нагнетательным баком 10 и баком 9.Для предотвращения обратного тока жидкости на напорном трубопроводе устанавливаются обратные клапаны 81.Плунжеры 27 и 28 имеют уплотнения 82.Двигатель работает следующим образом.При включении стартера силовой вал 2 начинает вращаться.Вместе с силовым валом врасцаются силовые кулачки 35 - 37, распределительные диски 31 с кулачками 29 и 30 и ротор 41 ротационного компрессора. Силовые кулачки 35 - 37 воздействуют на штоки 20 рабочих поршней 18 первой пары силовых цилиндров и последовательно осушествляют четырехтактный цикл - заполнение цилиндра 12 сжатой в первой секции нагнетателя 4 рабочей смесью (участок 1 - 11 кулачка, фиг. 1), сжатие ее до заданного давления (участок 11 - 111), воспламенение и сжигание рабочей смеси при постоянном объеме камеры 13 сгорания (участок 111 - 1 Ч), расширение продуктов сгорания топлива - рабочий ход (участок 1 Ч - -Ч) и выпуск отработавших газов (участок Ч 1),Вторая и третья пары силовых цилиндров, а также вторая и третья секции ротационного нагнетателя 4 в режиме холостого хода и малых нагрузок не работают.Это достигается следующим образом.Педаль 6 в указанных режимах работы под воздействием пружины 63 находится в крайнем верхнем положении (точка И), при котором золотник 69 перепускного клапана 64 сообшает посредством отверстий 68 и 71 герметичные камеры 33 и камеру 55 прижимного устройства 51 с баком 9. За счет разности давления в баке 9 и картере 14 плунжеры 28 утапливаются в направляюсцих втулках 32 и выходят из соприкосновения с кулачками 29 и 30, а зашелка 40 прижимного устройства 51, второй секции ротационного нагнетателя 4 утапливается в выточке 48 и выводит компрессионную пластину 43 из контакта с поверхностью ротора 41.Трехходовой кран 7 системы включения и выключения третьей пары силовых цилиндров находится в положении, при котором герметичные камеры 33 третьей пары силовых цилиндров сообщаются с баком 9. Плунжеры 28 в этом случае утапливаются в направляющих втулках 32 и выходят из соприкосновения с кулачками 29 и 30, а защелка 49 прижимного устройства 51 третьей секции ротационного нагнетателя 4 утапливается в выточке 48 и выводит компрессион 5 10 15 20 25 30 35 ную пластину 43 из контакта с поверхностью ротора 41.Золотник 73 перепускного клапана 65 второй и третьей пары силовых цилиндров находится в положении, при котором он перекрывает отверстие 77 корпуса 76, а следовательно, и подачу топлива из распределительной камеры 58 в смесители 60, ьторой и третьей пары силовых цилиндров.Увеличение мощности двигателя осусцествляется нажатием на педаль 6. Педаль за счет свободного хода, не воздействуя на шток 72, перемещается вниз, при этом регулировочная игла 61 выходит из отверстия 59 и увеличивает подачу топлива в смеси- тель 60 с таким расчетом, чтобы коэффициент избытка воздуха не был ниже 1,15 (на холостом ходу коэффициент избытка воздуха не должен превышать 1,35).В этом диапазоне коэффициента избытка воздуха происходит полное сгорание топлива с минимальным количеством токсичных вешеств.Ход педали имеет два участка (фиг. 4): первый участок (И - И 1) - увеличение подачи топлива, при котором коэффициент избытка воздуха снижается с 1,35 до 1,15. На этом участке педаль 6 перемешается от точки И к точке И 1, не воздействуя при этом на шток 72; второй участок (Ив И 11) - включение второй пары силовых цилиндров. На этом участке педаль 6 перемешается от точки И 1 к точке И 11 и посредством штока 72 воздействует на золотник 69 перепускного клапана 64.Следует отметить, что при необходимости резкого увеличения мощности педаль 6 выжимают до отказа, мощность при этом возрастает в 2 раза (за счет включения второй пары силовых цилиндров). Однако, если эта мощность больше требуемой, педаль 6 плавно отпускают. В случае плавного наращивания мосцности педаль 6 выжимают до отказа и сразу же ее отпускают до упора в шток 72, а затем плавно выжимают педаль, увеличивая мощность двигателя.Одновременно с выжиманием педали 6 до отказа осуществляются следующие процессы: золотник 69, перемещаясь вниз, перекрывает отверстие 68 клапана 64 и открывает отверстие 67, сообсцая при этом герметичные камеры 33 второй пары силовых цилиндров, камеру 55 прижимного устройства 51 второй секции ротационного нагнетателя 4 и камеру 80 перепускного клапана 65 второй секции распределительной камеры 58, карбюратора 5 с нагнетательным баком 10; гидравлическая жидкость поступает в герметичные камеры 33 и, воздействуя на плунжеры28, прижимают их к распределительным дискам 31, а так как усилие, действующее на плунжеры 27, в камерах 33меньше чем усилие пружин 25, то плунжеры 27 находятся в неподвижном состоянии; вращаясь вместе с валом 2, распределительные диски 31 кулачками 30 нажимают на плунжеры 28, давление жидкости в герметичных камерах 33 возрастает, обратный клапан 81 автоматически закрывается. Усилие, создаваемое плунжером 28 через гидравлическую жидкость, передается на плунжер 27. Плунжер 27 перемешается и открывает впускной клапан 22; гидравлическая жидкость заполняет камеру 55 прижимного устройства 5 и, отжимая диафрагму 53, выводит защелку 49 из выточки 48. Компрессионная пластина 43 под действием пружины 52 прижимается к поверхности ротора 41, образуя герметичные камеры, в которых осуществляется сжатие воздуха и подача его в смеситель 60; камера 80 перепускного клапана 65 заполняется гидравлической жидкостью, упругая диафрагма отжимается и посредством штока 75 перемещает золотник 73 в положение, при котором отверстие 74 золотника 73, совмещаясь с отверстием 77 корпуса 76, сообшает распределительную камеру 58 карбюратора 5 со смесителем 60. В смеситель поступает топливо; в силовые цилиндры 2 второй пары поступает рабочая смесь из нагнетателя 4 и, отжимая поршень 18 на участке 1 - 11 кулачков 35 - 37, заполняет цилиндр 12. После заполнения цилиндра 12 рабочей смесью впускной клапан 22 закрывается.Продолжая вращаться, вал 2 участком 11 - 111 кулачков 35, 36 и 37 перемещает поршень 18 из нижней мертвой точки (н. м. т, - всасывания) в верхнюю мертвую точку (в. м. т.), осуществляя этим сжатие рабочей смеси. В камеру 13 сгорания подается искра. Рабочая смесь воспламеняется и сгорает, причем сгорание ее происходит при постоянном объеме камеры сгорания. Это достигается тем, что участок 111 вкулачка, равного дуге в 20 - 40 имеет постоянную высоту.Когда к роликам 21 подойдут участки 1 Ч - 7 начнется расширение продуктов сгорания топлива - рабочий ход. Поршень 18 при этом перемещается из в. м. т. и и. м. т. и вращает силовой вал 2.Продолжая вращаться, силовой вал 2 участком 1 Ч - 1 кулачков перемешает поршень 18 из н. м.т. (такт выпуска) в в. м. т., выталкивая из цилиндра отработавшие газы. В начале такта выпуска кулачок 29 распределительного диска 31, нажимая на плунжер 28, открывает плунжером 27 выпускной клапан 23.При подходе поршня 18 в в. м. т. выпускной клапан 23 закрывается,Включение третьей пары силовых цилиндров 12 осуществляется поворотом трех- ходового крана 7 в положение, при котором гидравлическая жидкость поступает в гер 5 10 15 20 2 30 35 40 45 50 55 метичные камеры 33 третьей пары силовых цилиндров, в камеру 55 прижимного устройства 5 третьей секции ротационного нагнетателя 4 и в камеру 80 перепускного клапана 65 третьей секции распределительной камеры 58 карбюратора 5.Вся дальнейшая работа двигателя после поворота трехходового крана 7 осуществляется по аналогии с включением второй пары силовых цилиндров.Снижение могцности осуществляется последовательным отключением третьей, а затем второй пары силовых цилиндров и снятием усилия с педали 6.Для отключения третьей пары силовых цилиндров трехходовой кран 7 поворачивают в положение, при котором он сообщает герметичные камеры ЗЗ третьей пары силовых цилиндров, камеру 55 прижимного устройства 51 третьей секции ротационного нагнетателя 4 и камеру 80 перепускного клапана 65 третьей секции карбюратора 5 со сборным баком 9.Одновременно с этим осу ществляются следующие операции: гидравлическая жидкость из герметичных камер 33 третьей пары силовых цилиндров отсасывается в бак 9. Плунжеры 28 за счет разности атмосферного давления и давления в баке 9 втягиваются в герметичные камеры 33 и выходят из контакта с кулачками 29 и 30; гидравлическая жидкость из камеры 55 прижимного устройства 51 третьей секции ротационного нагнетателя 4 сливается в бак 9. Упругая диафрагма 53 посредством штока 54 вводит защелку 49 в выточку 48 и выводит компрессионную пластину 43 из контакта с поверхностью ротора 41. Это исключает образование герметичных камер, а следовательно, сжатие воздуха; гидравлическая жидкость сливается из камеры 80 перепускного клапана 65 третьей секции карбюратора 5. В этом случае упругая диафрагма 78 посредством штока 75 перемещает золотник 73 в положение, при котором отверстие 77 перекрывается, прекрагцая тем самым подачу топлива в смеситель 60.В случае необходимости дальнейшего снижения мощности двигателя отключается вторая пара силовых цилиндров.Это достигается тем, что педаль 6 полностью отпускают. Пружина 63 при этом возвращается в исходное положение, при котором шток 72 перемешает золотник 69 в положение, при котором он открывает отверстие 68 клапана 64 и сообщает герметичные камеры 33 второй пары силовых цилиндров, камеру 55 прижимного устройства 51 второй секции ротационного нагнетателя 4 и камеру 80 перепускного клапана 65 второй секции карбюратора 5 со сборным баком 9.Вся дальнейшая работа двигателя после отпуска педали 6 осуществляется по ана1281703 Фиг. г логии с выключением третьей пары силовыхцилиндров. Изобретение позволяет повысить КПД иснизить расход топлива при работе многоцилиндрового двигателя на частичных нагрузках, а также снизить токсичность отработавших газов, причем отключение цилиндров не влияет на уравновешенность двигателя.1281703 5 б ЬЬ 10 Редактор ГЗаказ 7168В 1 ИИИ Г олкова Произволс осуларствснного ко)1 113035, Москва, )К воино-иоаиграфицс С,остел рели ра)ктста (35ос нк витеаь М. КИ. Верес5(4Л.т )н Ледатн)ска 51Н 1 РН 5 ТНС,Корректор И. ЭрлейиПодписное1 изобретений и окртий