БЕНЗИНОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ СО СТЕПЕНЬЮ СЖАТИЯ ДО 45 Российский патент 2005 года по МПК F02D9/00 F02N17/08 

Изобретение относится к бензиновым двигателям внутреннего сгорания, работающим с повышенной степенью сжатия.

Известен бензиновый двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с поршнем, шатун, коленчатый вал с датчиком частоты его вращения, головку цилиндра с впускным и выпускным клапанами, впускной коллектор с дроссельной заслонкой, датчик разрежения, установленный за дроссельной заслонкой во впускном коллекторе, привод дроссельной заслонки, связанный с органом регулирования мощности двигателя (педалью газа) (см. патент США №6349699, МПК F 02 D 9/02, опубликованный 26.02.2002).

Известный двигатель не обеспечивает достаточно надежный запуск и работу двигателя на режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов при работе двигателя с повышенной степенью сжатия, в частности со степенью сжатия до 45.

Проведенные эксперименты показали, что для двигателя с повышенной степенью сжатия до 45 при запуске двигателя и при работе двигателя на режимах до максимальных оборотов целесообразно ограничить наполнение цилиндров двигателя.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности запуска и работы двигателя на режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов двигателя с повышенной степенью сжатия, в частности со степенью сжатия до 45.

Указанный технический результат достигается тем, что бензиновый двигатель внутреннего сгорания со степенью сжатия до 45, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с поршнем, шатун, коленчатый вал с датчиком частоты его вращения, головку цилиндра с впускным и выпускным клапанами, впускной коллектор с дроссельной заслонкой, датчик разрежения, установленный за дроссельной заслонкой во впускном коллекторе, датчик температуры двигателя, датчики температуры и давления окружающей среды, датчик детонации, привод дроссельной заслонки, связанный с органом регулирования мощности двигателя (педалью газа), датчик положения органа регулирования мощности двигателя (педали газа), устройство для впрыска топлива, свечу зажигания и электронный блок управления, входы которого связаны с датчиком разрежения, датчиком температуры двигателя, датчиками температуры и давления окружающей среды, датчиком детонации, датчиком частоты вращения коленчатого вала и датчиком положения органа регулирования мощности двигателя (педали газа), а выход - с устройством подачи топлива и свечой зажигания, причем двигатель снабжен вакуумным насосом с приводом, дроссельная заслонка снабжена дополнительным приводом, вход вакуумного насоса сообщен с впускным коллектором двигателя, привод вакуумного насоса и дополнительный привод дроссельной заслонки связаны с выходами электронного блока управления, который выполнен с возможностью формирования сигнала приводу вакуумного насоса на его включение после включения зажигания, обеспечивая удаление воздуха из впускного коллектора при закрытом устройстве для впрыска топлива и закрытой дроссельной заслонке, по достижении во впускном коллекторе заданного уровня разрежения, зависящего от величины степени сжатия данного двигателя, его температуры, температуры и давления окружающей среды, по сигналу датчика разрежения электронный блок управления формирует сигнал стартеру на прокрутку коленчатого вала и сигналы устройству для впрыска топлива, дроссельной заслонке и свече зажигания, обеспечивая подачу в цилиндр воздуха, топлива и искры зажигания, в период от начала прокрутки коленчатого вала до запуска двигателя электронный блок управления формирует сигнал приводу дроссельной заслонки, ограничивая ее поворот и обеспечивая поддержание заданного уровня разрежения во впускном коллекторе, после запуска двигателя электронный блок управления формирует сигнал для отключения вакуумного насоса, а на режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов в зависимости от величины степени сжатия данного двигателя, его температуры и давления окружающей среды, частоты вращения коленчатого вала и октанового числа бензина электронный блок управления по сигналам датчика положения органа регулирования мощности двигателя (педали газа) и датчика разрежения формирует сигнал дополнительному приводу дроссельной заслонки, изменяя угол открытия дроссельной заслонки и ограничивая наполнение цилиндра воздухом.

Впускной клапан может быть выполнен с возможностью более позднего закрытия после нижней мертвой точки на такте сжатия, обеспечивая удаление части воздуха из цилиндра двигателя.

Двигатель может быть снабжен ограничителем хода органа регулирования мощности двигателя (педали газа), связанным с электронным блоком управления, для обеспечения ограничения наполнения цилиндра воздухом.

Двигатель может быть снабжен подвижным ограничителем поворота дроссельной заслонки, привод которого связан с электронным блоком управления, для обеспечения ограничения наполнения цилиндра воздухом.

Двигатель может быть снабжен регулятором холостого хода, выполненным в виде электромагнитного клапана, связанного с электронным блоком управления и регулирующего расход воздуха при запуске двигателя и при его работе на холостых оборотах.

Ограничение наполнения цилиндра может производиться и при его работе на максимальных оборотах.

На чертеже показан предложенный двигатель внутреннего сгорания.

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания со степенью сжатия до 45 содержит, по меньшей мере, один цилиндр 1 с поршнем 2, шатун, коленчатый вал с датчиком частоты его вращения, головку цилиндра с впускным и выпускным клапанами 3 и 4, впускной коллектор 5 с дроссельной заслонкой 6, датчик разрежения 7, установленный за дроссельной заслонкой во впускном коллекторе 5, датчик температуры двигателя, датчики температуры и давления окружающей среды, датчик детонации (на чертеже не показаны). Имеется привод дроссельной заслонки 6, связанный с органом 8 регулирования мощности двигателя (педалью газа), датчик положения органа 8 регулирования мощности двигателя (педали газа) (на чертеже не показан), устройство 9 для впрыска топлива, свеча 10 зажигания и электронный блок управления. Входы электронного блока управления (ЭБУ) 11 связаны с датчиком 7 разрежения, датчиком температуры двигателя, датчиками температуры и давления окружающей среды, датчиком детонации, датчиком частоты вращения коленчатого вала и датчиком положения органа 8 регулирования мощности двигателя (педали газа). Выход ЭБУ 11 связан с устройством 9 подачи топлива и свечой 10 зажигания. Двигатель может быть снабжен вакуумным насосом 12 с приводом 13, а дроссельная заслонка 6 снабжена дополнительным приводом 14. Вход вакуумного насоса 12 сообщен с впускным коллектором 5 двигателя, привод 13 вакуумного насоса 12 и дополнительный привод 14 дроссельной заслонки 6 связаны с выходами ЭБУ 11. Впускной клапан 3 может быть выполнен с возможностью более позднего закрытия впускного клапана после нижней мертвой точки на такте сжатия для обеспечения удаления части воздуха из цилиндра 1 двигателя. Двигатель может быть снабжен ограничителем хода (на чертеже не показан) органа 8 регулирования мощности двигателя (педали газа), связанным с ЭБУ 11, для обеспечения ограничения наполнения цилиндра 1 воздухом. Двигатель может быть снабжен ограничителем (на чертеже не показан) поворота дроссельной заслонки 6. Привод ограничителя поворота дроссельной заслонки 6 связан с ЭБУ 11 для обеспечения ограничения наполнения цилиндра воздухом.

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания, имеющий повышенную степень сжатия до 45, работает следующим образом.

При запуске двигателя ЭБУ 11 формирует сигнал приводу 13 вакуумного насоса 12 на его включение после включения зажигания. Вакуумный насос 12 удаляет воздух из впускного коллектора 5 при закрытом устройстве 9 для впрыска топлива и закрытой дроссельной заслонке 6. Когда во впускном коллекторе 5 достигается заданный уровень разрежения, который определяется ЭБУ по показаниям датчиков температуры двигателя, температуры и давления окружающей среды, детонации и частоты вращения коленчатого вала в зависимости от величины степени сжатия данного двигателя, его температуры, температуры и давления окружающей среды, по сигналу датчика 7 разрежения ЭБУ 11 формирует сигнал стартеру на прокрутку коленчатого вала и формирует сигналы устройству 9 для впрыска топлива, дроссельной заслонке 6 и свече зажигания 10. В результате этого происходит подача в цилиндр 1 воздуха, топлива и искры зажигания. В период от начала прокрутки коленчатого вала до запуска двигателя ЭБУ 11 формирует сигнал дополнительному приводу дроссельной заслонки 6, ограничивая ее поворот и обеспечивая поддержание заданного уровня разрежения во впускном коллекторе 5. После запуска двигателя ЭБУ 11 формирует сигнал приводу 13 для отключения вакуумного насоса 12. На режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов в зависимости от величины степени сжатия данного двигателя, его температуры и давления окружающей среды, частоты вращения коленчатого вала и октанового числа бензина по показаниям датчиков температуры двигателя, температуры и давления окружающей среды, детонации и частоты вращения коленчатого вала ЭБУ 11 по сигналам датчика положения органа 8 регулирования мощности двигателя (педали газа) и датчика разрежения 7 формирует сигнал дополнительному приводу дроссельной заслонки 6, изменяя угол открытия дроссельной заслонки 6 и ограничивая наполнение цилиндра воздухом. Ограничение наполнения цилиндра 1 может производиться и при работе двигателя на максимальных оборотах.

Эксперименты показали, что для запуска прогретого двигателя со степенью сжатия 20 при запуске штатным стартером достаточно разрежения, создаваемого вращением коленчатого вала стартером без подачи топлива в течение 0,3 с, или же достаточно произвести отсасывание воздуха из впускного коллектора обычным автомобильным пылесосом с подачей топлива через 0,06 с после начала удаления воздуха. При указанных условиях двигатель запускается с момента подачи топлива.

При температурах ниже - 25°С при снятии ограничения наполнения (поправка наполнения по температуре запуска) двигатель также запускается моментально.

Для экспериментального автомобильного двигателя со степенью сжатия 20 максимальный расход воздуха при 920 об/мин составил 0,245 грамм на цилиндр. С увеличением оборотов до 1800 об/мин ограничение постепенно снималось, расход воздуха увеличивался, и при достижении 1800 об/мин дроссельная заслонка открывалась полностью, при этом расход воздуха соответствовал максимальному - 0,380 грамм на цилиндр.

Таким образом ограничивается наполнение цилиндров двигателя, обеспечиваются надежный запуск и надежная работа двигателя на режимах ниже максимальных оборотов двигателя.

Изобретение относится к бензиновым двигателям, работающим с повышенной степенью сжатия до 45. Бензиновый двигатель внутреннего сгорания со степенью сжатия до 45 содержит, по меньшей мере, один цилиндр с поршнем, шатун, коленчатый вал с датчиком частоты его вращения, головку цилиндра с впускным и выпускным клапанами и впускной коллектор с дроссельной заслонкой. Датчик разрежения установлен за дроссельной заслонкой во впускном коллекторе. Двигатель имеет датчик температуры двигателя, датчики температуры и давления окружающей среды, датчик детонации, привод дроссельной заслонки, связанный с органом регулирования мощности двигателя (педалью газа), датчик положения органа регулирования мощности двигателя (педали газа), устройство для впрыска топлива, свечу зажигания и электронный блок управления (ЭБУ). Входы ЭБУ связаны с датчиком разрежения, датчиком температуры двигателя, датчиками температуры и давления окружающей среды, датчиком детонации, датчиком частоты вращения коленчатого вала и датчиком положения органа регулирования мощности двигателя (педали газа). Выход ЭБУ связан с устройством подачи топлива и свечой зажигания. Двигатель снабжен вакуумным насосом с приводом. Дроссельная заслонка снабжена дополнительным приводом, вход вакуумного насоса сообщен с впускным коллектором двигателя, привод вакуумного насоса и дополнительный привод дроссельной заслонки связаны с выходами ЭБУ. ЭБУ формирует сигнал приводу вакуумного насоса на его включение после включения зажигания, обеспечивая удаление воздуха из впускного коллектора при закрытом устройстве для впрыска топлива и закрытой дроссельной заслонке. По достижении во впускном коллекторе заданного уровня разрежения, зависящего от величины степени сжатия данного двигателя, его температуры, температуры и давления окружающей среды, по сигналу датчика разрежения ЭБУ формирует сигнал стартеру на прокрутку коленчатого вала и формирует сигналы устройству для впрыска топлива, дроссельной заслонке и свече зажигания, обеспечивая подачу в цилиндр воздуха, топлива и искры зажигания. В период от начала прокрутки коленчатого вала до запуска двигателя ЭБУ формирует сигнал приводу дроссельной заслонки, ограничивая ее поворот и обеспечивая поддержание заданного уровня разрежения во впускном коллекторе. После запуска двигателя ЭБУ формирует сигнал для отключения вакуумного насоса. На режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов в зависимости от величины степени сжатия данного двигателя, его температуры и давления окружающей среды, частоты вращения коленчатого вала и октанового числа бензина ЭБУ по сигналам датчика положения органа регулирования мощности двигателя (педали газа) и датчика разрежения формирует сигнал дополнительному приводу дроссельной заслонки, изменяя угол открытия дроссельной заслонки и ограничивая наполнение цилиндра воздухом. Технический результат заключается в повышении надежности запуска и работы двигателя на режимах до максимальных оборотов двигателя. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Бензиновый двигатель внутреннего сгорания со степенью сжатия до 45, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с поршнем, шатун, коленчатый вал с датчиком частоты его вращения, головку цилиндра с впускным и выпускным клапанами, впускной коллектор с дроссельной заслонкой, датчик разрежения, установленный за дроссельной заслонкой во впускном коллекторе, датчик температуры двигателя, датчики температуры и давления окружающей среды, датчик детонации, датчик положения органа регулирования мощности двигателя (педали газа), устройство для впрыска топлива, свечу зажигания и электронный блок управления, входы которого связаны с датчиком разрежения, датчиком температуры двигателя, датчиками температуры и давления окружающей среды, датчиком детонации, датчиком частоты вращения коленчатого вала и датчиком положения органа регулирования мощности двигателя (педали газа), а выход - с устройством подачи топлива и свечой зажигания, причем двигатель снабжен вакуумным насосом с приводом, вход вакуумного насоса сообщен с впускным коллектором двигателя, привод вакуумного насоса и привод дроссельной заслонки связаны с выходами электронного блока управления, который выполнен с возможностью формирования сигнала приводу вакуумного насоса на его включение после включения зажигания, обеспечивая удаление воздуха из впускного коллектора при закрытом устройстве для впрыска топлива и закрытой дроссельной заслонке, по достижении во впускном коллекторе заданного уровня разрежения, зависящего от величины степени сжатия данного двигателя, его температуры, температуры и давления окружающей среды, по сигналу датчика разрежения электронный блок управления формирует сигнал стартеру на прокрутку коленчатого вала и сигналы устройству для впрыска топлива, дроссельной заслонке и свече зажигания, обеспечивая подачу в цилиндр воздуха, топлива и искры зажигания, в период от начала прокрутки коленчатого вала до запуска двигателя электронный блок управления формирует сигнал дроссельной заслонке, ограничивая ее поворот и обеспечивая поддержание заданного уровня разрежения во впускном коллекторе, после запуска двигателя электронный блок управления формирует сигнал для отключения вакуумного насоса, а на режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов в зависимости от величины степени сжатия данного двигателя, его температуры и давления окружающей среды, частоты вращения коленчатого вала и октанового числа бензина электронный блок управления по сигналам датчика положения органа регулирования мощности двигателя (педали газа) и датчика разрежения формирует сигнал для изменения положения дроссельной заслонки, обеспечивая ограничение наполнения цилиндра воздухом.2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что впускной клапан выполнен с возможностью более позднего закрытия после нижней мертвой точки на такте сжатия, обеспечивая удаление части воздуха из цилиндра двигателя.3. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что снабжен ограничителем хода органа регулирования мощности двигателя (педали газа), связанным с электронным блоком управления для обеспечения ограничения наполнения цилиндра воздухом.4. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что снабжен подвижным ограничителем поворота дроссельной заслонки, привод которого связан с электронным блоком управления для обеспечения ограничения наполнения цилиндра воздухом.5. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что снабжен регулятором холостого хода, выполненным в виде электромагнитного клапана, связанного электронным блоком управления и регулирующего расход воздуха при запуске двигателя и при его работе на холостых оборотах.6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что ограничение наполнения цилиндра производится при его работе на максимальных оборотах.