ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2019 года по МПК F01L9/02 F02F1/24 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится в целом к двигателю внутреннего сгорания, выполненному с возможностью приведения в движение транспортного средства, такого как легковой автомобиль или грузовой автомобиль, лодка и др., или машины, такой как генератор электроэнергии или т.п. Двигатели внутреннего сгорания, о которых пойдет речь, представляют собой поршневые двигатели без кулачкового распределительного вала, которые также известны как «двигатели со свободными клапанами». Настоящее изобретение относится в частности к двигателю внутреннего сгорания, содержащему головку блока цилиндров, содержащую управляемый клапан двигателя, выполненный с возможностью избирательного открытия/закрытия камеры сгорания, содержащейся в указанном двигателе внутреннего сгорания, клапанный привод, который функционально соединен с и выполнен с возможностью перемещения указанного клапана двигателя, и замкнутый контур рабочей текучей среды, причем указанный клапанный привод расположен в указанном замкнутом контуре рабочей текучей среды.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В двигателе внутреннего сгорания без кулачкового распределительного вала рабочая текучая среда, такая как жидкость или газ, используется для осуществления перемещения/открытия одного или нескольких клапанов двигателя. Это значит, что кулачковые распределительные валы, и связанное с ними оборудование, которое обычные двигатели внутреннего сгорания используют для открытия клапанов двигателя, чтобы впускать воздух в и соответственно выпускать выхлопные газы из камеры сгорания, заменены требующей меньшего объема и более управляемой системой.

В двигателе, который сконструирован для значительного кинетического момента на выходе, давление в камере сгорания увеличивается пропорционально увеличенному кинетическому моменту на выходе, и соответственно усилие, которое требуется для того, чтобы клапанный привод открывал, относительно отверстия внутрь камеры сгорания, указанный клапан двигателя, также увеличивается пропорционально увеличенному кинетическому моменту на выходе. При высоких скоростях вращения, таких как 6000-8000 об/мин, требуется также очень быстрое открытие клапана двигателя, чтобы не задерживать подачу воздуха и соответственно выпуск выхлопных газов из цилиндра двигателя. Данные условия, т.е. необходимость очень быстрого открытия при высоких частотах в двигателе высокой мощности с высоким противодавлением в камере сгорания двигателя при открытии выпускных клапанов, требуют, чтобы давление рабочей текучей среды выше по потоку от клапанного привода было высоким, порядка 8-30 бар.

Ниже по потоку от клапанного привода, рабочая текучая среда имеет более низкое давление, порядка 3-6 бар, и когда давление рабочей текучей среды увеличивают посредством компрессора от низкого давления ниже по потоку от клапанного привода до высокого давления выше по потоку от клапанного привода, возникает перегрев, который увеличивается в соответствии с условием повышенного давления.

Клапанный привод для своей работы использует как пневматику, так и гидравлику, и в решениях клапанного привода существует высокий риск смешивания газообразной и гидравлической текучих сред, поскольку уплотнение между разными текучими средами не является идеально непроницаемым, и со временем появляется риск негативного влияния текучих сред друг на друга.

Кроме того, может быть проблема в том, что давление гидравлической жидкости, которая находится в обычной маслосистеме двигателя, не всегда достаточное для надлежащего функционирования гидравлики в клапанном приводе, когда клапанный привод вызывает быстрые перемещения с высокой частотой, и если давление рабочей текучей среды больше чем давление гидравлической жидкости, то рабочая текучая среда будет проникать и смешиваться с гидравлической жидкостью.

ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и изъянов уже известных двигателей внутреннего сгорания и создание усовершенствованного двигателя внутреннего сгорания. Основной задачей изобретения является создание усовершенствованного двигателя внутреннего сгорания вышеописанного типа, который позволяет рабочей текучей среде и гидравлической жидкости смешиваться без негативного влияния на работу двигателя внутреннего сгорания.

Другой задачей настоящего изобретения является создание двигателя внутреннего сгорания, который осуществляет автоматическую смазку механических элементов, расположенных в соединении с замкнутым контуром рабочей текучей среды.

Другой задачей настоящего изобретения является создание двигателя внутреннего сгорания, который осуществляет охлаждение рабочей текучей среды.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с изобретением, указанная основная задача по меньшей мере решается посредством вышеописанного двигателя внутреннего сгорания, который содержит признаки, описанные в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения дополнительно описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с настоящим изобретением, предложен двигатель внутреннего сгорания вышеописанного типа, который отличается тем, что указанный двигатель внутреннего сгорания дополнительно содержит камеру головки блока цилиндров, которая включена в указанный замкнутый контур рабочей текучей среды и которая ограничена указанной головкой блока цилиндров и крышкой головки блока цилиндров, посредством клапанного привода, содержащего пневматическую схему рабочей текучей среды, выполненную с возможностью приведения в действие указанного клапанного привода для перемещения управляемого клапана двигателя, и содержащего выпускное отверстие для рабочей текучей среды, причем указанное выпускное отверстие сообщается по текучей среде с указанной камерой головки блока цилиндров, и посредством камеры головки блока цилиндров, содержащей выпускной клапан для гидравлической жидкости, причем выпускной трубопровод продолжается от указанного выпускного клапана для гидравлической жидкости к лотку для гидравлической жидкости указанного двигателя внутреннего сгорания для отвода гидравлической жидкости, скапливающейся в указанной камере головки блока цилиндров.

Таким образом, настоящее изобретение основано на идее, заключающейся в том, что в тех случаях, когда имеет место контролируемая и очень ограниченная утечка/вытекание гидравлической жидкости в рабочую текучую среду в клапанном приводе, или в другом месте в замкнутом контуре рабочей текучей среды, захват гидравлической жидкости осуществляется посредством выпуска сжатого воздуха, дополненного гидравлической жидкостью, из клапанного привода в камеру головки блока цилиндров, где избыток гидравлической жидкости в рабочей текучей среде аккумулируется и отводится управляемым способом. Таким образом достигаются положительные эффекты, такие как охлаждение рабочей текучей среды и смазка подвижных механических элементов, расположенных в соединении с замкнутым контуром рабочей текучей среды, без риска того, что рабочая текучая среда, дополненная гидравлической жидкостью, будет вызывать проблемы в работе двигателя внутреннего сгорания.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, указанная головка блока цилиндров содержит верхнюю поверхность, которая представляет собой нижнюю поверхность камеры головки блока цилиндров, при этом указанный выпускной клапан для гидравлической жидкости расположен в углублении в указанной верхней поверхности. Таким образом, гарантируется, что рабочая текучая среда не сможет выходить, когда указанный выпускной клапан для гидравлической жидкости открыт, без некоторого количества гидравлической жидкости, всегда находящейся в указанном углублении над указанным выпускным клапаном для гидравлической жидкости.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, указанный двигатель внутреннего сгорания содержит насос для повышения давления, расположенный между магистралью для гидравлической жидкости, которая соединена с гидравлической схемой клапанного привода, и насосом для гидравлической жидкости указанного двигателя внутреннего сгорания. Это значит, что гидравлическая жидкость всегда подается в клапанный привод под достаточным давлением, независимо от давления, которое создается обычным насосом для гидравлической жидкости указанного двигателя внутреннего сгорания.

В другом предпочтительном варианте осуществления, указанная магистраль для гидравлической жидкости содержит обратный клапан, расположенный между указанным насосом для повышения давления и указанным клапанным приводом, причем указанный обратный клапан выполнен с возможностью обеспечения потока в направлении в сторону клапанного привода. Таким образом, гарантируется, что когда двигатель внутреннего сгорания выключен, рабочая текучая среда не выдавливается в гидравлическую жидкость.

Предпочтительно, указанная магистраль для гидравлической жидкости содержит элемент, выравнивающий давление. Элемент, выравнивающий давление, означает, что быстрые изменения в потоке в магистрали для гидравлической жидкости, которые происходят в результате работы клапанного привода, не создают колебаний или кавитации гидравлической жидкости в указанной магистрали для гидравлической жидкости, которые вызывают риск нарушения работы других клапанных приводов.

Другие преимущества и признаки изобретения станут очевидными из остальных зависимых пунктов формулы изобретения и из приведенного ниже подробного описания предпочтительных вариантов осуществления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Более полное понимание вышеуказанных и других признаков и преимуществ настоящего изобретения будет получено из приведенного ниже подробного описания предпочтительных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, из которых:

Фиг. 1 представляет собой схематичный вид сбоку в разрезе части двигателя внутреннего сгорания,

Фиг. 2 представляет собой схематичный вид сбоку в разрезе клапанного привода,

Фиг. 3 представляет собой схематичный вид сбоку в разрезе части двигателя внутреннего сгорания, если смотреть сбоку относительно фиг. 1,

Фиг. 4 представляет собой схематичный общий вид с частичным разрезом головки блока цилиндров и крышек головки блока цилиндров, и

Фиг. 5 представляет собой схематичный увеличенный местный вид фиг. 3, показывающий альтернативный вариант осуществления.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Вначале сделана ссылка на фиг. 1, который представляет собой схематичное изображение части двигателя внутреннего сгорания настоящего изобретения, обозначенного в целом ссылочной позицией 1. Двигатель 1 внутреннего сгорания содержит блок 2 цилиндров с по меньшей мере одним цилиндром 3. Указанный блок 2 цилиндров обычно содержит три или четыре цилиндра 3. В показанном варианте осуществления сделана ссылка только на один цилиндр 3, однако необходимо понимать, что оборудование, описанное ниже применительно к показанному цилиндру 3, предпочтительно применяется во всех цилиндрах двигателя 1 внутреннего сгорания, в варианте осуществления, в котором двигатель внутреннего сгорания содержит несколько цилиндров.

Кроме того, двигатель 1 внутреннего сгорания содержит поршень 4, который выполнен с возможностью аксиального перемещения в указанном цилиндре 3. Перемещение, аксиальное возвратно-поступательное движение, поршня 4 передается обычным способом на соединительный шток 5, соединенный с поршнем 4. Соединительный шток 5 в свою очередь соединен с и приводит во вращение коленчатый вал (не показанный).

Двигатель 1 внутреннего сгорания содержит также головку 6 блока цилиндров, которая совместно с указанным цилиндром 3 и указанным поршнем 4 ограничивает камеру 7 сгорания. В камере 7 сгорания происходит воспламенение смеси топлива с воздухом обычным способом и оно дополнительно не описано в данном документе. Головка 6 блока цилиндров содержит по меньшей мере один управляемый первый клапан 8 двигателя, известный также как газообменный клапан. В показанном варианте осуществления, указанная головка блока цилиндров содержит также управляемый второй клапан 9 двигателя. В показанном варианте осуществления один клапан 8 двигателя представляет собой впускной клапан, который выполнен с возможностью избирательного открытия/закрытия для подачи воздуха в камеру 7 сгорания, а второй клапан 9 двигателя в показанном варианте осуществления представляет собой клапан для выпуска воздуха, или выпускной клапан, который выполнен с возможностью избирательного открытия/закрытия для выпуска выхлопных газов из камеры 7 сгорания.

Двигатель 1 внутреннего сгорания дополнительно содержит первый клапанный привод, обозначенный в целом ссылочной позицией 10, который функционально соединен с указанным первым клапаном 9 двигателя и который расположен в замкнутом контуре рабочей текучей среды двигателя 1 внутреннего сгорания. Клапанный привод 10 содержит пневматическую схему рабочей текучей среды с по меньшей мере одним впускным отверстием 11 для рабочей текучей среды и по меньшей мере одним выпускным отверстием 12 для рабочей текучей среды. Указанная рабочая текучая среда представляет собой газ или газовую смесь, предпочтительно воздух или азот. Воздух имеет преимущество в том, что он проще для замены рабочей текучей среды или для подачи большего количества рабочей текучей среды, если замкнутый контур рабочей текучей среды пропускает, а азот имеет преимущество в том, что он не содержит кислорода, что предотвращает окисление других элементов.

В том случае если двигатель внутреннего сгорания содержит несколько клапанных приводов, данные приводы расположены параллельно друг другу в указанном замкнутом контуре рабочей текучей среды. Каждый клапанный привод может быть функционально соединен с одним или несколькими клапанами двигателя, причем двигатель внутреннего сгорания, например, может содержать два впускных клапана 8 для воздуха, которые совместно приводятся в движение одним клапанным приводом 10. Однако предпочтительно, если каждый клапанный привод приводит в движение один клапан двигателя, чтобы обеспечить максимальную возможную управляемость работой двигателя 1 внутреннего сгорания.

Приведенное ниже описание двигателя внутреннего сгорания будет включать только один клапан 8 двигателя и один клапанный привод 10, однако необходимо понимать, что соответствующее описание также относится ко всем клапанам двигателя и клапанным приводам, если не указано иное.

Двигатель 1 внутреннего сгорания содержит также камеру 13 головки блока цилиндров, которая образует часть в указанном замкнутом контуре рабочей текучей среды и которая ограничена указанной головкой 6 блока цилиндров и по меньшей мере одной первой крышкой 14 головки блока цилиндров. В показанном варианте осуществления, крышка 14 головки блока цилиндров разделена на две части, которые выполнены с возможностью отдельного прикрепления и отсоединения от головки 6 блока цилиндра при помощи болтов. Камера 13 головки блока цилиндров предпочтительно имеет объем порядка 3-10 литров, обычно порядка 5-6 литров. В альтернативном варианте осуществления, предусмотрена только одна крышка 14 головки блока цилиндров, которая совместно с головкой 6 блока цилиндров ограничивает камеру 13 головки блока цилиндров.

Указанное по меньшей мере одно выпускное отверстие 12 клапанного привода 10 сообщается по текучей среде с камерой 13 головки блока цилиндров, т.е. рабочая текучая среда, выходящая из клапанного привода 10 через указанное по меньшей мере одно выпускное отверстие 12, вытекает в камеру 13 головки блока цилиндров. В тех случаях, когда двигатель 1 внутреннего сгорания содержит несколько клапанных приводов, все выпускные отверстия клапанных приводов для рабочей текучей среды выпускают в указанную камеру головки блока цилиндров.

Предпочтительно, весь клапанный привод 10 расположен в указанной камере 13 головки блока цилиндров, и также предпочтительно, клапанный привод 10 разъемно соединен с указанной крышкой 14 головки блока цилиндров, например, посредством болта 16 или подобного крепежного средства. Таким образом, в данном варианте осуществления клапанный привод 10 «держится» в крышке 14 головки блока цилиндров не контактируя с головкой 6 блока цилиндров. Если бы клапанный привод 10 контактировал с крышкой 14 головки блока цилиндров и головкой 6 блока цилиндров, то получается сложная нежелательная цепочка технологических допусков.

Ниже сделана ссылка на фиг. 2, которая показывает схематичное изображение клапанного привода 10.

Клапанный привод 10 содержит диск 17 поршня привода и цилиндр 21 привода, ограничивающие объем цилиндра, открытый снизу. Диск 17 поршня привода разделяет указанный объем цилиндра на первую верхнюю часть 19 и вторую нижнюю часть 20 и выполнен с возможностью аксиального перемещения в указанном цилиндре 21 привода. Диск 17 поршня привода образует часть поршня привода, обозначенного в целом ссылочной позицией 21, который входит в контакт и приводит в движение указанный первый клапан 8 двигателя. Указанный поршень привода дополнительно содержит средство 22 для устранения люфта в аксиальном направлении относительно указанного первого клапана 8 двигателя. Средство 22, устраняющее люфт, предпочтительно гидравлическое и гарантирует, что когда диск 21 поршня привода находится в своем верхнем положении, поршень 21 привода остается в контакте с первым клапаном 8 двигателя, когда он закрыт, с целью коррекции допусков на сборку, теплового расширения и др. Таким образом, при помощи средства 22, устраняющего люфт, осуществляется регулирование аксиальной длины поршня 21 привода.

Другая часть 20 объема цилиндра первого клапанного привода 10 сообщается по текучей среде с указанной камерой 13 головки блока цилиндров. Таким образом, гарантируется, что когда поршень 21 привода находится в верхнем положении, одинаковое давление действует на диск 17 поршня привода из первой части 19 объема цилиндра и соответственно из второй части 20 объема цилиндра. Таким образом, уплотнение между диском 17 поршня привода и цилиндром 12 привода не является критическим, и допускается некоторая утечка для минимизации сопротивления смещению диска 17 поршня привода, и в исходном положении на диск поршня привода не оказывают влияния изменения в уровне низкого давления.

Клапанный привод 10 содержит управляемый впускной клапан 23, который выполнен с возможностью открытия/закрытия впускного отверстия 12, управляемый выпускной клапан 27, который выполнен с возможностью открытия/закрытия выпускного отверстия 11, гидравлическую схему, обозначенную в целом ссылочной позицией 25, которая в свою очередь содержит обратный клапан 26, выполненный с возможностью обеспечения возможности заполнения гидравлической схемы 25, и управляемый сливной клапан 27, выполненный с возможностью управления опорожнением гидравлической схемы 25. Необходимо отметить, что указанные клапаны в клапанном приводе 10 показаны схематично и могут быть образованы, например, посредством золотниковых клапанов, тарельчатых клапанов и др. Кроме того, несколько из вышеуказанных управляемых клапанов могут быть выполнены посредством одного элемента. Кроме того, каждый клапан может быть с прямым или непрямым электрическим управлением. С прямым электрическим управлением означает, что управление положением клапана осуществляется, например, посредством электромагнитного устройства, а с непрямым электрическим управлением означает, что управление положением клапана осуществляется посредством рабочей текучей среды, управление которой в свою очередь осуществляется, например, посредством электромагнитного устройства.

Для осуществления перемещения вниз диска 17 поршня привода для открытия клапана 8 двигателя, открывают впускной клапан 26, чтобы обеспечить возможность поступления рабочей текучей среды под высоким давлением в верхнюю часть 19 объема цилиндра. Когда поршень 21 привода перемещается вниз, открывается обратный клапан 26 гидравлической схемы 25, при этом гидравлическая жидкость всасывается и заполняет объем, который оставляет поршень 21 привода. Затем впускной клапан 23 закрывают, и рабочая текучая среда, которая вошла в верхнюю часть 19 объема цилиндра, получает может расширяться, при этом диск 17 поршня привода продолжает свое перемещение вниз. Когда рабочая текучая среда в верхней части 19 объема цилиндра не способна перемещать диск 17 поршня привода дальше, т.е. когда давление на нижнюю сторону диска 17 поршня привода и возвратную пружину 28 клапана 8 двигателя становится таким же высоким, как давление на верхнюю сторону диска 17 поршня привода, диск 17 поршня привода останавливается. Диск 17 поршня привода удерживается (фиксируется) в своем нижнем положении в течение требуемого периода времени посредством удерживания сливного клапана 27 гидравлической схемы 25 закрытым, в то время как обратный клапан 26 гидравлической схемы 25 автоматически закрывается. Для осуществления обратного перемещения, открывают выпускной клапан 24, чтобы обеспечить возможность выпуска рабочей текучей среды из верхней части 19 объема цилиндра, и дополнительно открывают сливной клапан 27 гидравлической схемы 25, при этом диск поршня привода перемещается вверх, когда гидравлическая жидкость выпускается из гидравлической схемы 25, и в это же время рабочая текучая среда выпускается из верхней части 17 объема цилиндра в камеру 13 головки блока цилиндров.

Ниже сделана ссылка на фиг. 3, который показывает схематичный общий вид с частичным разрезом, помимо прочего, головки блока цилиндров и крышки головки блока цилиндров.

Крышка 14 головки блока цилиндров содержит магистраль 29 для рабочей текучей среды, которая соединена с указанным по меньшей мере одним впускным отверстием 11 клапанного привода 10. Магистраль 29 для рабочей текучей среды продолжается вдоль аксиальной длины крышки 14 головки блока цилиндров. Указанная магистраль 29 для рабочей текучей среды образует часть основного канала 30 рабочей текучей среды, который продолжается от компрессора 31 к указанному по меньшей мере одному впускному отверстию 11 клапанного привода 10. Компрессор 31 выполнен с возможностью подачи рабочей текучей среды под высоким давлением в клапанные приводы. Кроме того, вспомогательный канал 32 рабочей текучей среды (см. также фиг. 1) продолжается от камеры 13 головки блока цилиндров к указанному компрессору 31.

Объем основного канала 30 рабочей текучей среды, сторона высокого давления, следует сохранять по возможности малым, так что температура рабочей текучей среды будет снижаться как можно меньше от компрессора 31 до клапанного привода 10. С другой стороны, объем камеры 13 головки блока цилиндров и вспомогательного канала 32 рабочей текучей среды, сторона низкого давления, следует увеличить максимума, так что отношение давлений между стороной низкого давления и стороной высокого давления будет подвергается по возможности малому влиянию, когда компрессор 31 втягивает газ/рабочую текучую среду из стороны низкого давления. Предпочтительно, объем камеры 13 головки блока цилиндров и вспомогательного канала 32 рабочей текучей среды по меньшей мере в 10 раз больше объема основного канала 30 рабочей текучей среды, наиболее предпочтительно по меньшей мере в 15 раз больше.

Компрессор 31 имеет переменный объем/смещение компрессора, или другими словами регулируемый выход, и обычно компрессор 31 приводится в действие посредством коленчатого вала двигателя 1 внутреннего сгорания. При высоких скоростях вращения и большом вращающем моменте на выходе, требуется более высокое давление рабочей текучей среды в основном канале 30 рабочей текучей среды, в при низких скоростях вращения и малом вращающем моменте на выходе, требуется более низкое давление рабочей текучей среды в основном канале 30 рабочей текучей среды.

Уровень давления на стороне высокого давления составляет порядка 8-30 бар, чтобы с достаточной скоростью открывать клапан двигателя, открывающийся внутрь, где в камере сгорания существует высокое противодавление, а уровень давления на стороне низкого давления составляет порядка 4-8 бар, чтобы обеспечивать отношение давлений меньше 1:4, предпочтительно меньше 1:3. Цель состоит в том, чтобы удерживать температуру рабочей текучей среды в основном канале 30 рабочей текучей среды ниже 120°С при нормальной работе для предотвращения окисления тумана гидравлической текучей среды, который находится в рабочей текучей среде, однако в течение коротких периодов допускаются температуры до 150°С.

Крышка 14 головки блока цилиндров дополнительно содержит магистраль 33 для гидравлической жидкости, которая соединена с впускным отверстием 34 указанной гидравлической схемы 25 клапанного привода 10. Магистраль 33 для гидравлической жидкости продолжается вдоль аксиальной длины крышки 14 головки блока цилиндров параллельно магистрали 29 для рабочей текучей среды. Первая крышка 14 головки блока цилиндров дополнительно содержит всю необходимую электрическую инфраструктуру (не показанную) для, помимо прочего, управления первым клапанным приводом 10, для различных датчиков и др.

Клапанный привод 10 для своей работы использует пневматику, а также гидравлику, и во время работы клапанного привода 10 гидравлическая жидкость из гидравлической схемы 25 может, контролируемым и очень ограниченным способом, просачиваться через газ в схеме рабочей текучей среды клапанного привода 10. Гидравлическая жидкость и газ образуют аэрозоль, или рабочую текучую среду с туманом гидравлической жидкости, которая выливается через выпускное отверстие 12 в камеру 13 головки блока цилиндров. Туман гидравлической жидкости обеспечивает положительные эффекты, такие как смазка клапанного привода 10 и компрессора 31 и охлаждение рабочей текучей среды. Гидравлическая жидкость, предпочтительно, представляет собой масло, и наиболее предпочтительно гидравлическая жидкость образована посредством обычного моторного масла двигателя 1 внутреннего сгорания.

Когда рабочая текучая среда в камере 13 головки блока цилиндров является насыщенной, часть гидравлической жидкости будет образовывать капли, которые собираются на верхней поверхности 35 головки блока цилиндров, каковая верхняя поверхность 35 представляет собой нижнюю поверхность камеры 13 головки блока цилиндров. Камера 13 головки блока цилиндров содержит сливной клапан 36 гидравлической жидкости, который приспособлен, посредством трубопровода 37, продолжающегося от сливного клапана 36 гидравлической жидкости к резервуару 38 для гидравлической жидкости двигателя 1 внутреннего сгорания, для слива избыточной гидравлической жидкости из камеры 13 головки блока цилиндров. Сливной клапан 36 гидравлической жидкости расположен в верхней поверхности 35 головки 6 блока цилиндров.

Сливной клапан 36 гидравлической жидкости предпочтительно с электрическим управлением и дополнительно смещен в положение закрытия сливного трубопровода 37, чтобы гарантировать, что сливной клапан 36 гидравлической жидкости будет закрыт в случае сбоев в системе управления, чтобы предохранить рабочую текучую среду от вытекания. Датчик 39 уровня гидравлической жидкости расположен в камере 13 головки блока цилиндров и функционально соединен с указанным сливным клапаном 36 гидравлической жидкости. Датчик 39 уровня гидравлической жидкости может быть непосредственно функционально соединен со сливным клапаном 36 гидравлической жидкости для образования так называемого автономного блока, или функционально соединен со сливным клапаном 36 гидравлической жидкости через блок управления (не показанный), который предпочтительно образован посредством блока управления двигателем или блока управления клапанным приводом. Датчик 39 уровня гидравлической жидкости должен предпочтительно открывать сливной клапан 36 гидравлической жидкости при одном заданном уровне гидравлической жидкости и закрывать сливной клапан 36 гидравлической жидкости при другом заданном уровне гидравлической жидкости. В качестве альтернативы, датчик 39 уровня гидравлической жидкости может открывать сливной клапан 36 гидравлической жидкости при заданном уровне гидравлической жидкости и закрывать по истечении заданного времени.

В предпочтительном варианте осуществления, сливной клапан 36 гидравлической жидкости расположен в углублении 40 в верхней поверхности 35 головки 6 блока цилиндров. Наиболее предпочтительно, сливной клапан 36 гидравлической жидкости расположен по меньшей мере на четыре сантиметра ниже указанной верхней поверхности 35 и, кроме того, датчик 39 уровня гидравлической жидкости предпочтительно расположен между сливным клапаном 36 гидравлической жидкости и верхней поверхностью 35 головки 6 цилиндра, при этом гидравлическая жидкость должна всегда находиться над сливным клапаном 36 гидравлической жидкости, чтобы гарантировать, что гидравлическая жидкость не будет вытекать через сливной клапан 36 гидравлической жидкости, когда его открывают. Предпочтительно, верхняя поверхность 35 головки 6 блока цилиндров наклоняется вниз к сливному клапану 36 гидравлической жидкости. Кроме того, указанный вспомогательный канал рабочей текучей среды впадает в камеру 13 головки блока цилиндров на уровне выше верхней поверхности головки 6 блока цилиндров, чтобы гарантировать, что жидкая гидравлическая жидкость не втягивается ближе к компрессору 31.

Чтобы гарантировать, что достаточное количество тумана гидравлической жидкости находится в рабочей текучей среде, которая поступает в компрессор 31, для обеспечения достаточной смазки компрессора 31, двигатель 1 внутреннего сгорания может содержать распылительное сопло 41, выполненное с возможностью подачи гидравлической жидкости в рабочую текучую среду, причем указанное распылительное сопло 41 расположено в указанном вспомогательном канале 32 рабочей текучей среды или соединено с впускным отверстием компрессора 31. В соответствии с первым вариантом осуществления, распылительное сопло 41 непрерывно выдает гидравлическую жидкость в рабочую текучую среду. В альтернативном варианте осуществления, гидравлическая жидкость подается через управляемое распылительное сопло 31 для обеспечения непрерывной оптимизации смазки компрессора 31 и температуры рабочей текучей среды.

Предпочтительно, двигатель 1 внутреннего сгорания содержит насос 42 для повышения давления, расположенный в трубопроводе 43 между магистралью 33 для гидравлической жидкости и резервуаром 38 для гидравлической жидкости, для создания давления в магистрали 33 для гидравлической жидкости, которое по меньшей мере на два бара выше давления в камере 13 головки блока цилиндров. Предпочтительно, насос 42 для повышения давления расположен между магистралью 33 для гидравлической жидкости и обычным масляным насосом 44 двигателя 1 внутреннего сгорания. Насос 42 для повышения давления, известный также как насос усилителя или усилитель, может быть с электрическим управлением посредством электродвигателя, или с механическим управлением посредством рабочей текучей среды стороны высокого давления или с гидравлическим управлением от давления моторного масла двигателя 1 внутреннего сгорания. Насос 42 для повышения давления может быть образован посредством насоса с вращающимся поршнем или двухпоршневого насоса с приводным поршнем с большей площадью по сравнению с поршнем насоса.

Насос 42 для повышения с механическим управлением выполнен с возможностью накачивания как только он способен, т.е. насос 42 для повышения давления накачивает как только давление на выходе падает ниже заданного давления на выходе, которое определяется соотношением площадей, что приводит к более или менее постоянному давлению на выходе.

Насос 42 для повышения давления с электрическим управлением функционально соединен с блоком управления и, кроме того, магистраль 33 для гидравлической жидкости содержит датчик 45 давления, который функционально соединен с насосом 42 для повышения давления, чтобы гарантировать оптимальное давление в магистрали 33 гидравлической жидкости.

Для предотвращения утечек рабочей текучей среды из замкнутого контура рабочей текучей среды через магистраль 33 для гидравлической жидкости, когда двигатель 1 внутреннего сгорания выключен и насос 42 для повышения давления прекращает работать, между насосом 42 для повышения давления и клапанным приводом 10 установлен обратный клапан 46, который выполнен с возможностью обеспечения потока в направлении к клапанному приводу 10. Давление гидравлической текучей среды между клапанным приводом 10 и обратным клапаном 46 падает в результате утечки в клапанном приводе 10, и когда давление гидравлической жидкости сравняется с давлением в камере 13 головки блока цилиндров, достигается равновесие и предотвращается утечка рабочей текучей среды в магистраль 33 для гидравлической жидкости. Кроме того, между насосом 42 для повышения давления и клапанным приводом 10 может быть установлен фильтр 47 для предотвращения попадания частиц в гидравлической жидкости в клапанный привод 10 и повреждения клапанного привода 10.

Ниже сделана ссылка на фиг. 5. В показанном варианте осуществления, магистраль 33 для гидравлической жидкости содержит элемент 48, выравнивающий давление, который продолжается вдоль всей или части аксиальной длины магистрали 33 для гидравлической жидкости. Элемент 48, выравнивающий давление, используется для предотвращения импульсов, возникающих от впускного отверстия 34 гидравлической схемы 25, приводящих к кавитации или колебаниям гидравлической жидкости в магистрали 33 для гидравлической жидкости. Преимущество элемента 48, выравнивающего давление, продолжающегося вдоль всей или части аксиальной длины магистрали 33 для гидравлической жидкости, состоит в том, что элемент 48, выравнивающий давление, расположен в непосредственном соединении с впускным отверстием для гидравлической жидкости каждого из клапанных приводов 10.

Элемент 48, выравнивающий давление, может быть образован, например, посредством гибкой трубки, заполненной газом, или трубки из гибкого материала. В варианте осуществления с трубкой, заполненной газом, трубка может содержать большую камеру или несколько более мелких камер, в качестве альтернативы трубка, заполненная газом, может содержать пену с очень большим количеством пузырей, заполненных газом. В другом альтернативном варианте осуществления, нитка из пористого материала или гибкого материала может образовать элемент 48, выравнивающий давление, например, нитка из неопреновой или другой маслостойкой резины. Преимущество варианта с несколькими камерами или пузырями, заполненными газом, состоит в том, что даже если одна камера/пузырь разрушается, общая функция подвергается минимальному влиянию.

ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение не ограничено только вышеприведенным описанием и вариантами осуществления, показанными в чертежах, которые имеют только иллюстративную или пояснительную цель. Данная заявка на патент включает все модификации и варианты предпочтительных вариантов осуществления, описанных в данном документе, и таким образом настоящее изобретение определяется содержанием прилагаемой формулы изобретения, и оборудование может быть модифицировано всеми возможными способами в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.

Необходимо также отметить, что вся информация о/относительно терминов, таких как «над», «под», «верхний», «нижний» и др. должна интерпретироваться/восприниматься с оборудованием, ориентированным в соответствии с чертежами, с чертежами, ориентированными таким образом, чтобы ссылочные позиции могли быть считаны правильно. Следовательно, такие термины показывают только взаимное расположение в показанных вариантах осуществления, таковые расположения могут быть изменены, если оборудование в соответствии с изобретением предусматривает другую конструкцию/исполнение.

Необходимо отметить, что даже если явно не указано, что признаки из одного варианта осуществления могут быть объединены с признаками другого варианта осуществления, это следует рассматривать как очевидное, когда такое возможно.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двигатель (1) внутреннего сгорания снабжен головкой (6) блока цилиндров, имеющей управляемый клапан (8) двигателя, который выполнен с возможностью открытия/закрытия камеры (7) сгорания, содержащейся в двигателе внутреннего сгорания. В двигателе имеются клапанный привод (10), выполненный с возможностью перемещения клапана (8) двигателя, и замкнутый контур рабочей текучей среды. Клапанный привод (10) расположен в замкнутом контуре рабочей текучей среды. Двигатель (1) внутреннего сгорания дополнительно содержит камеру (13) головки блока цилиндров, которая включена в замкнутый контур рабочей текучей среды и которая ограничена головкой (6) блока цилиндров и крышкой (14) головки блока цилиндров. Клапанный привод (10) содержит пневматическую схему рабочей текучей среды, выполненную с возможностью приведения в действие клапанного привода (10) для перемещения управляемого клапана (8) двигателя. Клапанный привод (10) содержит выпускное отверстие (12) для рабочей текучей среды. Выпускное отверстие (12) сообщается по текучей среде с камерой (13) головки блока цилиндров. Камера (13) головки блока цилиндров содержит сливной клапан (36) гидравлической жидкости. Сливной трубопровод продолжается от сливного клапана (36) гидравлической жидкости к резервуару для гидравлической жидкости двигателя (1) внутреннего сгорания для выпуска гидравлической жидкости, скапливающейся в камере (13) головки блока цилиндров. Технический результат заключается в обеспечении возможности смешивания рабочей текучей среды и гидравлической жидкости без негативного влияния на работу двигателя внутреннего сгорания. 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий:

головку (6) блока цилиндров, которая содержит управляемый клапан (8) двигателя, выполненный с возможностью открытия/закрытия камеры (7) сгорания, содержащейся в двигателе (1) внутреннего сгорания,

клапанный привод (10), который функционально соединен с и выполнен с возможностью перемещения указанного клапана (8) двигателя, и

замкнутый контур рабочей текучей среды, причем указанный клапанный привод (10) расположен в указанном замкнутом контуре рабочей текучей среды,

отличающийся тем, что указанный двигатель (1) внутреннего сгорания дополнительно содержит камеру (13) головки блока цилиндров, которая включена в указанный замкнутый контур рабочей текучей среды и которая ограничена указанной головкой (6) блока цилиндров и крышкой (14) головки блока цилиндров,

при этом клапанный привод (10) содержит пневматическую схему рабочей текучей среды, выполненную с возможностью приведения в действие клапанного привода (10) для перемещения управляемого клапана (8) двигателя, и содержит выпускное отверстие (12) для рабочей текучей среды, причем указанное выпускное отверстие (12) сообщается по текучей среде с указанной камерой (13) головки блока цилиндров, и

камера (13) головки блока цилиндров содержит сливной клапан (36) гидравлической жидкости, причем сливной трубопровод (37) продолжается от сливного клапана (36) гидравлической жидкости к резервуару (38) для гидравлической жидкости двигателя (1) внутреннего сгорания для выпуска гидравлической жидкости, скапливающейся в камере (13) головки блока цилиндров.

2. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, в котором сливной клапан (36) гидравлической жидкости выполнен с электрическим управлением.

3. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1 или 2, в котором камера (13) головки блока цилиндров содержит датчик (39) уровня гидравлической жидкости, который функционально соединен с указанным сливным клапаном (36) гидравлической жидкости.

4. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, в котором головка (6) блока цилиндров содержит верхнюю поверхность (35), которая представляет собой нижнюю поверхность камеры (13) головки блока цилиндров, причем сливной клапан (36) гидравлической жидкости расположен в указанной верхней поверхности (35).

5. Двигатель внутреннего сгорания по п. 4, в котором сливной клапан (36) гидравлической жидкости расположен в углублении (40) в верхней поверхности (35) головки (6) блока цилиндров.

6. Двигатель внутреннего сгорания по п. 4, в котором верхняя поверхность (35) головки (6) блока цилиндров наклонена вниз к сливному клапану (36) гидравлической жидкости.

7. Двигатель внутреннего сгорания по п. 4, в котором он содержит компрессор (31) и вспомогательный канал (32) рабочей текучей среды, который продолжается от камеры (13) головки блока цилиндров к указанному компрессору (31), причем указанный вспомогательный канал (32) рабочей текучей среды впадает в камеру (13) головки блока цилиндров на уровне выше верхней поверхности (35) головки (6) блока цилиндров.

8. Двигатель внутреннего сгорания по п. 7, в котором распылительное сопло (41), выполненное с возможностью подачи гидравлической жидкости в рабочую текучую среду, расположено в указанном вспомогательном канале (32) рабочей текучей среды.

9. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, в котором клапанный привод (10) содержит гидравлическую схему (25).

10. Двигатель внутреннего сгорания по п. 9, в котором крышка (14) головки блока цилиндров содержит магистраль (33) для гидравлической жидкости, которая соединена с указанной гидравлической схемой (25) клапанного привода (10).

11. Двигатель внутреннего сгорания по п. 10, дополнительно содержащий насос (42) для повышения давления, расположенный между магистралью (33) для гидравлической жидкости и насосом (44) для гидравлической жидкости двигателя (1) внутреннего сгорания.

12. Двигатель внутреннего сгорания по п. 11, в котором магистраль (33) для гидравлической жидкости содержит датчик (45) давления, который функционально соединен с насосом (42) для повышения давления.

13. Двигатель внутреннего сгорания по п. 11 или 12, в котором магистраль (33) для гидравлической жидкости содержит обратный клапан (46), расположенный между насосом (42) для повышения давления и клапанным приводом (10), причем указанный обратный клапан выполнен с возможностью обеспечения потока в направлении к клапанному приводу (10).

14. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, в котором магистраль (33) для гидравлической жидкости содержит элемент (48), выравнивающий давление.

15. Двигатель внутреннего сгорания по п. 14, в котором элемент (48), выравнивающий давление, образован гибкой трубкой, заполненной газом.

16. Двигатель внутреннего сгорания по п. 14, в котором элемент (48), выравнивающий давление, образован ниткой из пористого материала.