СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УВЕЛИЧЕНИЯ ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА ПОРШНЕВОЙ МАШИНЫ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, В ЧАСТНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ В ДИЗЕЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ Российский патент 2010 года по МПК F02B29/00 

Изобретение относится к способу и устройству для увеличения крутящего момента поршневой машины внутреннего сгорания, в частности двигателя в дизельном исполнении, имеющей, по меньшей мере, один цилиндр, турбину, компрессор, воздушный компрессор, накопитель, трубопровод наддувочного воздуха, предпочтительно воздушную сушилку и/или охладитель наддувочного воздуха, питающий клапан и управляющее устройство.

Производительность подобного рода дизельных двигателей, оборудованных имеющим турбину и компрессор турбонагнетателем, при прежних или уменьшающихся размерах двигателя становится все больше. У дизельных двигателей с одноступенчатым наддувом, то есть у двигателей всего лишь с одним турбонагнетателем, и в таком случае при небольшом числе оборотов двигателя должно быть достаточное обеспечиваемое впускаемым воздухом давление наддува и тем самым определенный достаточный вращающий момент двигателя. Эта проблема возникает в частности при современной тенденции «сжимания» двигателей, характеризующейся заменой крупнообъемных и тяжелых двигателей на двигатели меньшего объема и более легкие с существенно увеличенной удельной мощностью.

Прежде всего, поэтому главной проблемой, которую необходимо решить в условиях «сжимания», является достижение при этом такого большого вращающего момента при запуске двигателя и включении сцепления, который должен соответствовать более крупным двигателям.

Одновременно падения вращающего момента и мощности при изменении нагрузки и числа оборотов, которые большие двигатели могут перекрывать частично за счет своего махового момента, у небольших двигателей должны компенсироваться путем быстро возникающего повышенного давления в камере сгорания.

Из уровня техники известны предназначенные для решения этой проблемы так называемые турбонагнетатели переменной геометрии (VNT), которые уже при очень низком числе оборотов двигателя обеспечивают повышенное давление наддува и тем самым лучшее наполнение цилиндра, допускающее повышенную норму впрыска топлива. В результате значительно увеличиваются мощность мотора и вращающий момент. Недостаток данного метода наддува состоит в том, что данный VNT-турбонагнетатель очень сложен, а поэтому и дорог. Для него характерны, несмотря на все эти мероприятия, все еще ограниченная степень наддува в диапазоне низких нагрузок и в целом пониженный коэффициент полезного действия.

Кроме того, в транспортных средствах с дизельными двигателями с пневматическим тормозным устройством известен забор сжатого воздуха из отдельного, по причинам безопасности, от собственно тормозной системы накопителя сжатого воздуха, причем обеспечение этим дополнительным количеством вдуваемого воздуха осуществляется компрессором больших, чем в стандартной пневматической тормозной системе, размеров. Этот «дополнительный воздух» подается в систему всасывания двигателя в фазе ускорения, также до или после турбонагнетателя. Известно также, что этим самым достигается увеличение вращающего момента в диапазоне низких нагрузок. Недостатком же является высокая потребность в воздухе, возникающая в результате того, что дополнительный воздух подается к конкретным цилиндрам не целенаправленно и не тактами.

Задачей изобретения, поэтому, является увеличение мощности мотора и вращающего момента более простым путем, чем это имеет место в уровне техники, и устранение или, по крайней мере, существенное ослабление вышеназванных недостатков.

Решение задачи достигается с помощью способа по пункту 1 и предметом изобретения по пункту 10 формулы изобретения.

Изобретение раскрывает способ, при котором в каждый конкретный цилиндр двигателя в фазе всасывания в диапазоне низких нагрузок тактами подается дополнительный воздух.

Способ увеличения вращающего момента поршневой машины внутреннего сгорания, в частности двигателя в дизельном исполнении, имеющей, по меньшей мере, один цилиндр, одну турбину, один компрессор, один воздушный компрессор, один накопитель, один охладитель наддувочного воздуха в трубопроводе наддувочного воздуха, одну воздушную сушилку и одно управляющее устройство, отличающийся следующими этапами его осуществления:

- сжатие воздуха, поступающего из трубопровода для наддувочного воздуха или из второго воздухозаборника, воздушным компрессором;

- накопление сжатого компрессором воздуха в накопителе;

- вдувание тактами воздуха для вдувания, который накопился в виде сжатого воздуха в накопителе, через впускной клапан в цилиндр с целью увеличения вращающего момента двигателя.

Этим самым, как преимущество, достигается то, что дополнительный вдуваемый воздух потребляется только в том количестве, которое соответствует конкретному рабочему состоянию двигателя. Этим достигается также экономия накопительной емкости для этого вдуваемого воздуха и необходимой для этого мощности компрессора. Данный способ пригоден для автомобилей с наличием и отсутствием пневматического тормозного устройства.

Для автомобилей с пневматическим тормозным устройством особенно предпочтительно то, что на этапе накопления сжатый воздух сначала подается в первый накопитель и накапливается в нем, и то, что накопленный в первом накопителе воздух поступает во второй накопитель через питающий клапан, когда в первом накопителе имеется определенное количество воздуха при определенном давлении.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения питающий клапан управляется управляющим устройством, причем в качестве преимущества достигается то, что пневматическая тормозная система не ощущает отбора сжатого воздуха. Одновременно возможно осуществлять контроль за давлением.

В предпочтительном соответствующем изобретению исполнении этап вдувания тактами включает следующие подэтапы:

- определение управляющим устройством состояния двигателя и транспортного средства по данным управляющего вычислительного устройства двигателя и/или соответствующих датчиков;

- зондирование зоны впускного клапана датчиком и передача полученной информации управляющему устройству;

- определение давления во втором накопителе датчиком и/или регулятором давления и определение давления наддува в трубопроводе наддувочного воздуха и передача полученной информации управляющему устройству;

- вдувание воздуха для вдувания путем установки с помощью управляющего устройства имеющегося в соединяющем второй накопитель с впускным клапаном воздухопроводе распределительного клапана в положение, соответствующее вдуванию воздуха для вдувания в цилиндр в то время, когда открывается впускной клапан и рабочее состояние двигателя соответствует диапазону низких нагрузок;

- завершение вдувания воздуха для вдувания в цилиндр, когда впускной клапан закрывается или имеется достаточное давление наддува компрессора;

- увеличение нормы впрыска с учетом имеющихся данных.

В соответствии с этим осуществлением изобретения особое преимущество состоит во вдувании дополнительного воздуха для вдувания тактами в зависимости от положения впускного клапана и других условий работы. Вдувание дополнительного воздуха происходит, преимущественно, только тогда, когда он используется. Этим достигается большая экономия.

В соответствии с другой формой осуществления изобретения на подэтапе вдувания управляющим устройством с учетом непосредственно поступающих или сохраненных данных устанавливается продолжительность периода пребывания распределительного клапана в открытом состоянии. Момент переключения управляющего вентиля устанавливают управляющим устройством исходя из заданного или сохраненного значения параметра. Благодаря этому вдуваемый воздух наслаивается на идущий во впускном канале поток наддувочного воздуха, а тем самым может происходить и температурообмен между этими газами. Кроме того, преимуществом такого заданного периода времени является то, что при конкретной продолжительности вдувания оно заканчивается довольно рано, чтобы никакие остатки вдуваемого воздуха не попали из цилиндра в систему всасывания или магистраль надувочного воздуха и не вызвали там нарушений.

Согласно особенно предпочтительному осуществлению изобретения с помощью управляющего устройства устанавливается количество вдуваемого воздуха с помощью регулятора давления с учетом конкретного рабочего состояния двигателя и транспортного средства. В результате этого достигается особенно значительное увеличение мощности двигателя, так как количество вдуваемого воздуха зависит от многих рабочих параметров. Кроме того, следующим дополнительным большим преимуществом является то, что количество вдуваемого воздуха, фазы газораспределения впускного клапана и норма впрыска топлива в двигатель с учетом рабочего состояния двигателя устанавливаются согласованными друг с другом управляющим устройством на основе предварительно задаваемых накопленных табличных данных.

Следующее осуществление изобретения предусматривает установление фаз газораспределения и такта впускного клапана или фаз газораспределения или такта впускного клапана.

В предпочтительном осуществлении изобретения впускное отверстие компрессора соединяется через переключающий клапан в зависимости от имеющегося в трубопроводе наддувочного воздуха давления со вторым воздухозаборником или трубопроводом наддувочного воздуха. Тем самым повышается, преимущественно, мощность компрессора и исключается необходимость применения более мощного и дорогого компрессора.

Приспособление для увеличения вращающего момента поршневой машины внутреннего сгорания, в частности двигателя в дизельном исполнении, имеющее, по меньшей мере, один цилиндр, турбину, компрессор, воздушный компрессор, накопитель, охладитель надувочного воздуха в трубопроводе наддувочного воздуха, предпочтительно воздушную сушилку, питающий клапан и управляющее устройство, отличающееся тем, что выпускное отверстие накопителя связано через управляющий клапан трубопроводом вдуваемого воздуха с впускным каналом головки цилиндра двигателя. С помощью управляющего клапана можно более простым способом управлять вдуваемым воздухом, поскольку этот клапан открывается управляющим устройством только тогда, когда по причине условий работы вдувание вдуваемого воздуха становится необходимым.

У транспортного средства с пневматическим тормозным устройством впускное отверстие второго накопителя соединено с первым накопителем через питающий клапан. Следовательно, пневматическое тормозное устройство со своим накопителем и своим производством сжатого воздуха применимо и для производства сжатого воздуха для вдувания, причем второй накопитель придает пневматическому тормозному устройству особую безопасность, так как он имеет отдельный контур сжатого воздуха для вдувания накопившегося в нем сжатого воздуха.

В соответствии с предпочтительным осуществлением изобретения управляющий клапан и выпускное отверстие второго накопителя связаны через регулятор давления, причем этот регулятор давления путем установки давления вдуваемого воздуха, который протекает через него в процессе вдувания, предоставляет возможность устанавливать более простым способом количество вдуваемого воздуха.

Преимущество проявляется в том, что трубопровод вдуваемого воздуха через канал вдувания или трубопровод вдувания соединен с каналом впуска, канал вдувания или трубопровод вдувания размещен в головке цилиндра двигателя или же находится во впускном канале, так как в результате этого достигается целенаправленное вдувание, например, независимо от уровня давления в канале наддувочного воздуха.

Следующее осуществление изобретения предусматривает, что расположение канала вдувания или трубопровода вдувания выбрано так, что вдуваемый воздух направлен непосредственно на тарелку впускного клапана.

Еще одно осуществление изобретения предусматривает, что расположение канала вдувания или трубопровода вдувания выбрано так, что вдуваемый воздух движется по спирали над впускным клапаном.

Другая форма осуществления изобретения предусматривает комбинацию вышеназванных осуществлений, поскольку расположение канала вдувания или трубопровода вдувания выбрано так, что вдуваемый воздух направлен на тарелку впускного клапана и движется по спирали над впускным клапаном.

Этими тремя вышеназванными осуществлениями изобретения можно адаптировать дающее преимущество движение вдуваемого воздуха к условиям с различным устройством головок цилиндров двигателей, причем достигаются соответствующие требованиям изготовителя двигателя условия движения.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения в идущем от выходного отверстия второго накопителя до канала вдувания или до трубопровода вдувания соединительном трубопроводе расположен теплообменник. С помощью этого теплообменника вдуваемый воздух может нагреваться или охлаждаться, в зависимости от условий работы двигателя, в результате преимущественно в определенной степени увеличивается производительность двигателя.

Изобретение далее поясняется на одном из примеров его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи. При этом показывают:

фиг.1 - схематичное изображение частей двигателя с относящимися к ним компонентами соответствующего изобретению устройства для реализации соответствующего изобретению способа;

фиг.2 - увеличенное изображение разреза зоны X, изображенного на фиг.1 двигателя;

фиг.3 - другая форма осуществления изображенного на фигуре 2.

Фиг.1 показывает схематичное изображение частей двигателя 1 не показанного транспортного средства с компонентами соответствующего изобретению устройства для реализации соответствующего изобретению способа.

В качестве части двигателя 1, который может иметь один или несколько цилиндров, в качестве примера показан в виде частичного разреза верхней части только лишь один цилиндр 20 с приспособленным к перемещению в нем поршнем 18. Цилиндр 20 сверху закрыт головкой 28 цилиндра, в которой, в свою очередь, имеются один или несколько впускных клапанов 21 с одним или несколькими впускными каналами 22 и один или несколько выпускных клапанов 27 с одним или несколькими выпускными каналами и присоединенный к ним выхлопной трубопровод 2. Цилиндр 20 показан над не изображенным на чертеже коленчатым валом в отрыве от него.

Клапаны 21 и 27 открываются после рабочего такта двигателя 1 в данном примере вниз в расположенную между верхней стороной поршня 18 и нижней стороной головки 28 цилиндра камеру 19 сгорания. Изображен так называемый такт всасывания, при котором впускной клапан 21 открыт, а выпускной клапан 27 закрыт, и при этом поршень 18 движется в направлении стрелки к коленчатому валу, чтобы тем самым увеличить камеру 19 сгорания. Принцип работы такого двигателя 1, в частности дизельного двигателя, известен и далее не рассматривается.

В выхлопном трубопроводе 2 установлена, также известным способом, турбина 3 так называемого газового турбонагнетателя, которая приводит в действие компрессор 4, засасывающий во время работы двигателя 1 воздух из первого воздухозаборника, сжимает его и направляет через охладитель наддувочного воздуха 5 по трубопроводу наддувочного воздуха 6 во впускной канал 22 двигателя 1 и в результате таким образом увеличивается вращающий момент двигателя 1 при определенных числах оборотов и условиях работы.

Трубопровод наддувочного воздуха 6, на чертеже изображенный в схематичном виде упрощенно, соединен, кроме того, с первым присоединительным элементом переключающего клапана 12, который вторым присоединительным элементом соединен со вторым воздухозаборником 31. Третий присоединительный элемент переключающего клапана 12 находится в соединении с впускным присоединительным элементом воздушного компрессора 11, выпускной присоединительный элемент которого соединен через воздушную сушилку 13 с первым накопителем 10.

Первый накопитель 10 служит в качестве накопителя сжатого воздуха для пневматического тормозного устройства не изображенного на чертеже транспортного средства и наполняется сжатым воздухом воздушным компрессором 11. Связанное с ним тормозное устройство не изображено.

Первый накопитель 10 соединен также через питающий клапан 15 со вторым накопителем 14, который также используется в качестве накопителя сжатого воздуха. Его выходной присоединительный элемент через воздухопровод 32 соединен с входным отверстием регулятора 9 давления, выходное отверстие которого, в свою очередь, соединено с входным отверстием управляющего клапана 8 соединительным трубопроводом 33. Выходное отверстие управляющего клапана 8 соединено с трубопроводом 7 вдуваемого воздуха.

Трубопровод 7 вдуваемого воздуха проходит в трубопроводе 6 наддувочного воздуха во входном канале 22 к впускному клапану 21. Это расположение отражено на увеличенном частичном разрезе на фиг.2 и 3 в двух используемых в качестве примеров формах осуществления изобретения.

На фиг.2 трубопровод 7 вдуваемого воздуха вводится в головку 28 цилиндра и входит через канал 24 вдувания во входной канал 22. Канал 24 вдувания расположен здесь так, что поток 25 вдуваемого воздуха направлен на тарелку впускного клапана 21. Сноской 23 обозначен впускаемый поток впускаемого воздуха. Оба воздушных потока 23 и 25 встречаются согласно данному осуществлению изобретения под углом друг к другу.

Расположение трубопровода 26 вдуваемого воздуха во впускном канале 22 изображено на фигуре 3. При этом трубопровод 26 вдувания проходит внутри впускного канала 22 почти до тарелки впускного клапана 21 таким образом, что вдуваемый воздух 25 поступает здесь непосредственно на тарелку впускного клапана 21. Впускаемый поток 23 и вдуваемый воздух 25 встречаются здесь в виде потоков примерно одинакового направления. Таким образом, в соответствующий цилиндр двигателя 1 в такте всасывания дополнительно к наддувочному воздуху подается так называемый вдуваемый воздух 25, в результате чего вращающий момент двигателя 1 при определенных условиях работы увеличивается.

Управление клапанами 8, 9, 12, 15 осуществляется управляющим устройством 16, которое на фиг.1 изображено в виде блока. С клапанами 8, 9, 12, 15 оно соединено, например, электрическими соединительными линиями, причем клапаны 8, 9, 12, 15 выполнены в качестве электромагнитных клапанов.

Кроме того, управляющее устройство 16 соединено электрически с имеющимся у каждого впускного клапана 21 датчиком 30. Этот датчик 30 определяет соответствующее местоположение впускного клапана 21 и выражает его известным способом в виде электрического сигнала, который передается управляющему устройству 16.

К управляющему устройству 16 присоединено по одному на каждый цилиндр исполнительному элементу 29, находящемуся на двигателе 1. В этом примере осуществления изобретения речь идет об устройстве впрыска топлива. Другие датчики температуры, давления и т.д. могут быть установлены и в нем. Управляющее устройство 16 включает так называемое управляющее вычислительное устройство двигателя или связано с таковым. От него управляющее устройство 16 получает необходимую информацию о параметрах работы двигателя 1 и транспортного средства, как например, о числе оборотов и нагрузке на двигатель 1, скорости движения транспортного средства, температуре двигателя 1, впускаемом воздухе, выхлопных газах и т.п.

Далее для объяснения соответствующего изобретению способа следует более подробное описание функций отдельных компонентов.

Воздушный компрессор 11 сжимает воздух, который поступает к его входному отверстию через переключающий клапан 12 или от второго воздухозаборника 31, или от трубопровода 6 наддувочного воздуха. При запуске двигателя 1, при низком числе оборотов двигателя или при определенных условиях работы двигателя 1 и/или транспортного средства переключающий клапан 12 соединяет воздушный компрессор со вторым воздухозаборником 31. При нормальных условиях работы двигателя 1, когда поступает достаточно наддувочного воздуха от компрессора 4 турбонагнетателя, переключающий клапан 12 соединяет воздушный компрессор 11 с трубопроводом 6 наддувочного воздуха, в результате чего преимущественно увеличивается производительность воздушного компрессора 11 и исключаются установка более мощного и более дорогого воздушного компрессора 11, а также изменение системы торможения.

Сжатый воздушным компрессором 11 воздух подвергается для применения в качестве сжатого воздуха в пневматическом устройстве торможения сушке известным способом в воздушной сушилке 13 и накапливается в первом накопителе 10. Не изображенное на чертежах присоединительное устройство на первом накопителе 10 подводит накопленный в нем сжатый воздух для применения в также не изображенном пневматическом устройстве торможения транспортного средства.

Когда пневматическое устройство торможения достаточно наполняется сжатым воздухом, о чем сообщается не изображенным датчиком давления управляющего устройства 16, сжатым воздухом из первого накопителя 10 наполняется через питающий клапан 15 второй накопитель 14. Накопительный клапан 15 для пневматического устройства торможения выполняет функцию предохранительного клапана, чтобы таким образом исключить утечку сжатого воздуха из этого устройства. При этом управляющее устройство сравнивает поступившие от датчика давления данные с заданной ранее величиной этого параметра и, соответственно, включает или же выключает питающий клапан 15. Питающий клапан 15 может быть также смонтирован автономно.

Регулятор 9 давления на выпускном соединительном элементе второго накопителя 14 открывается и закрывается автоматически в зависимости от давления внутри второго накопителя 14. При этом управление с помощью управляющего устройства 16 через датчик и регулятор давления может происходить также в электрическом исполнении, что показано соединительной линией на фиг.1.

В такте всасывания соответствующего цилиндра 20 сжатый воздух поступает в соответствующий цилиндр 20 двигателя 1 из второго накопителя 14 через управляемый управляющим устройством 16 управляющий клапан 8 по каналу 7 вдувания воздуха через открытый в это время впускной клапан 21. В этом примере осуществления изобретения местоположение впускного клапана 21 определяется с помощью датчика 30. После возвращения впускного клапана 21 в закрытое состояние это местоположение сообщается датчиком 30 управляющему устройству 16, поэтому управляющее устройство 16 в соответствии с этим дает команду на возвращение управляющего клапана 8 в закрытое положение.

Время начала и завершения такта дополнительного вдувания воздуха 25 из второго накопителя 14 выбирается и задается управляющему устройству с таким расчетом, чтобы поток вдуваемого воздуха 25 напластовывался на находящийся во впускном канале 22 поток 23 впускаемого воздуха.

Количество вдуваемого воздуха установлено или задано управляющему устройству 16 таким, чтобы при закрытии впускного клапана 21 не было обратных потоков вдуваемого воздуха 25 из цилиндра 20 в трубопровод 6 наддувочного воздуха.

Путем вдувания тактами вдуваемого воздуха 25 в камеру 19 сгорания соответствующего цилиндра 20 двигателя 1 можно в зависимости от вдуваемого объема воздуха 25 для вдувания значительно повысить так называемую степень наполнения цилиндра камеры 19 сгорания цилиндра 20. Зависит объем вдуваемого воздуха 25 для вдувания как от продолжительности такта, которая задается заранее путем управления фазовым временем впускного клапана 21, например, с помощью не изображенного известного кулачкового вала двигателя 1, так и от поперечного сечения канала 24 для вдувания и трубопровода 26 для вдувания, а также давления во втором накопителе 10.

Давление во втором накопителе 14, в частности за регулятором 9 давления, является величиной, изменяемой в целях изменения количества воздуха 25 для вдувания. Это давление устанавливается управляющим устройством 16, например, исходя из заранее заданных параметров или из сохраненных в табличной форме в накопительном устройстве управляющего устройства 16 данных. Эти табличные данные соответствуют конкретному для данного момента рабочему состоянию двигателя 1 или транспортного средства. Следовательно, для каждого рабочего состояния определяется и подводится к конкретному цилиндру 20 соответствующее количество дополнительного воздуха 25 для вдувания.

Более высокая степень наполнения цилиндра, в свою очередь, допускает, как преимущество, повышенную норму впрыска топлива в камеру 19 сгорания цилиндра 20 и приводит, таким образом, к существенному увеличению, как преимущество, мощности двигателя 1.

В результате объединения работающего под управлением управляющего устройства 16 в режиме тактов управляющего клапана 8 и (также опционного) регулятора 9 давления в одном электронном узле управления двигателем управляющего вычислительного устройства двигателя количество вдуваемого воздуха 25 и степень увеличения нормы впрыска топлива можно, как преимущество, точно согласовывать друг с другом, например, исходя из вышеупомянутых сохраненных в управляющем устройстве 16 табличных данных.

При большей мощности двигателя 1 в так называемом наддуваемом этим вышеописанным способом цилиндре 20 оказывается большее количество выхлопного газа, которое отводится в выхлопной трубопровод 2 и в итоге приводит к ускорению турбины 3 турбонагнетателя.

Этим самым гарантируется, что уже после нескольких оборотов коленчатого вала двигателя 1 с дополнительным количеством вдуваемого воздуха 25 турбонагнетатель соответственно «заводится» раньше и в итоге двигатель обеспечивается через трубопровод наддувочного воздуха 6 достаточным давлением наддува.

После достижения достаточного давления наддува управляющим устройством 16 сразу же отключается через управляющий клапан 8 дополнительный вдуваемый воздух 25.

В случае падения давления наддува в процессе динамической работы двигателя 1, например, в фазах ускорения ниже желательного, заданного управляющему устройству значения, управляющее устройство 16 может всегда вызвать подачу дополнительного вдуваемого воздуха.

Таким образом, дающим преимущество способом при наличии массива данных о двигателе, например в форме табличных данных, в накопительном устройстве управляющего устройства 16 для любого рабочего состояния двигателя 1 и транспортного средства управляющим устройством 16 могут быть определены и соответственно обеспечены двигателю 1 необходимое количество дополнительного вдуваемого воздуха 25 и соответственно увеличенная норма впрыска топлива, а это обеспечивает увеличение, как преимущество, мощности двигателя 1.

Изобретение не ограничивается описанным примером его осуществления.

Так, например, можно предположить, что канал 24 вдувания или трубопровод 26 вдувания могут быть расположены так, что вдуваемый воздух 25 попадает непосредственно на тарелку впускного клапана 21 и вместе с так называемым «падающим» потоком попадает в камеру 19 сгорания цилиндра 20.

Канал 24 вдувания или трубопровод 26 вдувания могут быть также расположены таким образом, что вдуваемый воздух 25 подается мимо впускного клапана 21 по спирали и поэтому в камере 19 сгорания вокруг продольной оси цилиндра 20 образуется вращающийся воздушный вихрь.

Вдуваемый воздух 25 может подаваться и таким образом, что происходит наслоение «падающего» и вихревого потоков.

Кроме того, можно предположить, что питающий клапан 15 может быть исполненным в виде автономного клапана, который часто находит применение в установках сжатого воздуха.

Исполнительный элемент 29 может быть также соединен с исполнительным механизмом для фаз газораспределения кулачкового вала.

Кроме того, изобретение может быть применено для двигателя 1 с одним или несколькими цилиндрами 20 с одним или несколькими впускными клапанами 21, причем исполнение двигателя 1 не ограничивается дизельным двигателем.

Можно предположить также, что вдуваемый воздух 25 перед вдуванием в цилиндр 20 проходит через теплообменник, чтобы его температура была оптимизирована применительно к конкретному рабочему состоянию двигателя 1.

Кроме того, автомобиль без пневматического устройства торможения вместо двух накопителей 10 и 14 может иметь только второй накопитель 14, причем питающий клапан 15 может быть исключен.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Способ увеличения вращающего момента поршневой машины внутреннего сгорания, в частности двигателя (1) в дизельном исполнении, включающей, по меньшей мере, один цилиндр (20), турбину (3), компрессор (4), воздушный компрессор (11), первый и второй накопители (10, 14), охладитель (5) наддувочного воздуха в трубопроводе (6) наддувочного воздуха, воздушной сушилки (13), питающего вентиля (15) и управляющего устройства (16), отличающийся следующими этапами способа: сжатие воздуха из трубопровода (6) наддувочного воздуха или из какого-нибудь второго воздухозаборника (31) воздушным компрессором (11); накопление сжатого воздушным компрессором (11) воздуха в накопителе (10, 14); и вдувание тактами воздуха (25) для вдувания, который накоплен в виде сжатого воздуха в накопителе (10, 14), в цилиндр (20) через впускной клапан (21) цилиндра (20) для увеличения вращающего момента двигателя (1), а также устройство для осуществления этого способа. Изобретение обеспечивает увеличение мощности двигателя и вращающего момента за счет того, что в каждый цилиндр двигателя на фазе всасывания в диапазоне низких нагрузок тактами подается дополнительный воздух. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ увеличения крутящего момента поршневой машины внутреннего сгорания, в частности двигателя (1) в дизельном исполнении, включающей, по меньшей мере, один цилиндр (20), одну турбину (3), один компрессор (4), один воздушный компрессор (11), один накопитель (10, 14), один охладитель (5) наддувочного воздуха в трубопроводе (6) наддувочного воздуха, одну воздушную сушилку (13) и одно управляющее устройство (16), следующими этапами способа:
(a) сжатие воздуха из трубопровода (6) наддувочного воздуха или второго воздухозаборника (31) воздушным компрессором (11);
(b) накопление сжатого воздушным компрессором (11) воздуха в накопителе (10,14); и
(c) вдувание тактами воздуха (25) для вдувания, который накопился в виде сжатого воздуха в накопителе (10, 14), в цилиндр (20) через впускной клапан (21) цилиндра (20) для увеличения крутящего момента двигателя (1),
отличающийся тем, что на этапе (с) способа выделяют следующие подэтапы:
(c1) определение управляющим устройством (16) рабочего состояния двигателя (1) и транспортного средства по данным вычислительного устройства двигателя и/или соответствующих датчиков;
(с2) определение местоположения впускного клапана (21) датчиком (30) и передача информации об этом к управляющему устройству (16);
(с3) определение давления во втором накопителе (14) датчиком и/или посредством регулятора (9) давления и давления наддува в трубопроводе (6) наддувочного воздуха и передача информации об этом управляющему устройству (16);
(с4) вдувание воздуха для вдувания путем переключения управляющего клапана (8) в соединяющем второй накопитель (14) и впускной клапан (21) трубопроводе с помощью управляющего устройства (16) на вдувание воздуха (25) для вдувания в цилиндр (20), когда открывается впускной клапан (21) и рабочее состояние двигателя (1) находится в диапазоне низких нагрузок; и
(с5) прекращение вдувания воздуха (25) для вдувания в цилиндр (20), когда впускной клапан (21) закрывается или имеется достаточное наддувочное давление компрессора (4),
причем трубопровод (7) для вдувания воздуха через канал (24) вдувания или трубопровод (26) вдуваемого воздуха соединен с впускным каналом (22) в головке цилиндра (28) двигателя (1), причем канал (24) вдувания или трудопровод (26) вдуваемого воздуха размещены в головке цилиндра (28) двигателя (1), причем канал (24) вдувания или трубопровод (26) вдуваемого воздуха размещены в головке (28) цилиндра двигателя (1) или во впускном канале (22).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе (b) способа сжатый воздух сначала подают в первый накопитель (10) и там накапливают, и накопленный в первом накопителе (10) воздух подают во второй накопитель (14) через питающий клапан (15) для накопления во втором накопителе (14), если в первом накопителе (10) имеется при определенном давлении определенное количество воздуха.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что питающий вентиль (15) управляется посредством управляющего устройства (16).

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что на подэтапе (с4) момент переключения управляющего клапана (8) устанавливают управляющим устройством (16), исходя из заданного или сохраненного значения параметра.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что с помощью управляющего устройства (16) устанавливают количество вдуваемого воздуха (25) в зависимости от текущего рабочего состояния двигателя (1) и транспортного средства посредством регулятора (9) давления.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что с помощью управляющего устройства (16) устанавливают количество вдуваемого воздуха (25) в зависимости от текущего рабочего состояния двигателя (1) и транспортного средства посредством регулятора (9) давления.

7. Способ по любому из пп.1-3, 6, отличающийся тем, что количество вдуваемого вохдуха (25), фазы газораспределения впускного клапана (21) и норма впрыска топлива в двигатель (1) согласовывают друг с другом с помощью управляющего устройства (16) в зависимости от рабочего состояния двигателя (1), исходя из задаваемых сохраненных табличных данных.

8. Способ по п.4, отличающийся тем, что количество вдуваемого воздуха (25), фазы газораспределения впускного клапана (21) и норма впрыска топлива в двигатель (1) согласовывают друг с другом с помощью управляющего устройства (16) в зависимости от рабочего состояния двигателя (1), исходя из задаваемых сохраненных табличных данных.

9. Способ по п.5, отличающийся тем, что количество вдуваемого воздуха (25), фазы газораспределения впускного клапана (21) и норма впрыска топлива в двигатель (1) согласовывают друг с другом с помощью управляющего устройства (16) в зависимости от рабочего состояния двигателя (1), исходя из задаваемых сохраненных табличных данных.

10. Способ по п.7, отличающийся тем, что устанавливают фазы газораспределения и такт впускного клапана (21) или фазы газораспределения или такт впускного клапана (21).

11. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что устанавливают фазы газораспределения и такт впускного клапана (21) или фазы газораспределения или такт впускного клапана.

12. Способ по любому из пп.1-3, 6, 8-10, отличающийся тем, что впускное отверстие воздушного компрессора (11) через переключающий клапан (12) соединяют со вторым воздухозаборником (31) или с трубопроводом (6) наддувочного воздуха в зависимости от того, какое давление имеется в трубопроводе (6) наддувочного воздуха.

13. Способ по п.4, отличающийся тем, что впускное отверстие воздушного компрессора (11) через переключающий клапан (12) соединяют со вторым воздухозаборником (31) или с трубопроводом (6) наддувочного воздуха в зависимости от того, какое давление имеется в трубопроводе (6) наддувочного воздуха.

14. Способ по п.5, отличающийся тем, что впускное отверстие воздушного компрессора (11) через переключающий клапан (12) соединяют со вторым воздухозаборником (31) или с трубопроводом (6) наддувочного воздуха в зависимости от того, какое давление имеется в трубопроводе (6) наддувочного воздуха.

15. Способ по п.7, отличающийся тем, что впускное отверстие воздушного компрессора (11) через переключающий клапан (12) соединяют со вторым воздухозаборником (31) или с трубопроводом (6) наддувочного воздуха в зависимости от того, какое давление имеется в трубопроводе (6) наддувочного воздуха.

16. Способ по п.11, отличающийся тем, что впускное отверстие воздушного компрессора (11) через переключающий клапан (12) соединяют со вторым воздухозаборником (31) или с трубопроводом (6) наддувочного воздуха в зависимости от того, какое давление имеется в трубопроводе (6) наддувочного воздуха.

17. Устройство увеличения вращающего момента поршневой машины внутреннего сгорания, в частности двигателя (1) в дизельном исполнении, включающего, по меньшей мере, один цилиндр (20), турбину (3), компрессор (4), воздушный компрессор (11), накопитель (10, 14), охладитель (5) наддувочного воздуха в трубопроводе наддувочного воздуха (6), одну воздушную сушилку (13), питающий клапан (15) и управляющее устройство (16), причем выпускной элемент накопителя (10, 14) соединен через управляющий клапан (8) посредством трубопровода (7) для вдувания воздуха с впускным каналом (22) в головке цилиндра (28) двигателя (1), отличающееся тем, что трубопровод (7) для вдувания воздуха соединен с впускным каналом (22) через канал (24) вдувания или трубопровод (26) вдуваемого воздуха, причем канал (24) вдувания или трубопровод (26) вдуваемого воздуха размещены в головке (28) цилиндра двигателя (1) или во впускном канале (22).

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что впускное отверстие второго накопителя (14) соединено с первым накопителем (10) через питающий клапан (15).

19. Устройство по п.17 или 18, отличающееся тем, что управляющий клапан (8) и выпускное отверстие второго накопителя (14) соединены через регулятор (9) давления.

20. Устройство по любому из пп.17-19, отличающееся тем, что канал вдувания (24) или трубопровод (26) вдуваемого воздуха размещены так, что вдуваемый воздух (25) направлен непосредственно на тарелку впускного клапана (21).

21. Устройство по одному из пп.17-19, отличающееся тем, что канал (24) вдувания или трубопровод (26) вдуваемого воздуха размещены так, что вдуваемый воздух (25) подается над впускным клапаном (21) по спирали.

22. Устройство по одному из пп.17-19, отличающееся тем, что канал (24) вдувания или трубопровод (26) вдуваемого воздуха размещены так, что вдуваемый воздух (25) направлен на тарелку впускного клапана (21) и подается над впускным клапаном (21) по спирали.