Способ усовершенствования четырехтактного двигателя внутреннего сгорания без турбонаддува Российский патент 2021 года по МПК F02B13/02 F02B15/02 

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к способам управления работой дизельными и бензиновыми четырехтактными двигателями внутреннего сгорания и может быть использовано для изменения степени сжатия и соответственно снижение расхода топлива на современных четырехтактных ДВС.

Известно «Способ управления двигателем внутреннего сгорания», при этом двигатель внутреннего сгорания включает в себя механизм изменения степени сжатия, выполненный с возможностью изменять степень механического сжатия, изменяя взаимное расположение между поршнем и цилиндром, и выполнен с возможностью выполнять прекращение подачи топлива в предварительно определенном состоянии замедления, при этом упомянутый способ управления двигателем внутреннего сгорания содержит этапы, на которых: обнаруживают отказ в механизме изменения степени сжатия; и выполняют, по меньшей мере, одну из первой и второй операций, в то время как прекращение подачи топлива выполняется в состоянии, когда механизм изменения степени сжатия отказал, при этом первой операцией является задание более низкого отрицательного давления в цилиндре во время такта впуска, чем в то время как прекращение подачи топлива выполняется в состоянии, когда механизм изменения степени сжатия исправен, и при этом второй операцией является задание более высокого положительного давления в цилиндре во время такта сжатия до такта расширения, чем в то время когда прекращение подачи топлива выполняется в состоянии, когда механизм изменения степени сжатия исправен.

Патент на изобретение РФ № 2598487, МКИ: F02B 75/04, д.публ.27.09.2016.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому в качестве изобретения является «Способ регулирования работы бензинового двигателя внутреннего сгорания», содержащего, по меньшей мере, один цилиндр, поршень, головку цилиндра, камеру сгорания, образованную поверхностями головки и днищем поршня, заключающийся в уменьшении стандартного объема камеры сгорания двигателя, выпускаемого заводом-изготовителем, и увеличении степени сжатия путем уменьшения расстояния между днищем поршня и противоположной днищу поршня поверхностью камеры сгорания, отличающийся тем, что определяют величину К_с коэффициента уменьшения объема камеры сгорания, как отношение объема уменьшенной камеры сгорания к объему стандартной камеры сгорания, уменьшают проходное сечение впускного тракта для рабочего заряда на величину, кратную К_с, уменьшают величину хода впускного клапана, обеспечивая уменьшение подачи рабочего заряда в цилиндр кратно К_с, уменьшают величину хода выпускного клапана на величину, кратную К_с, и уменьшают угол опережения зажигания.

Патент на изобретение РФ № 2206775, МКИ: F02B 75/04, д.публ.20.06.2003.

К техническому результату относится снижение удельного расхода топлива за счет увеличения степени сжатия путем уменьшения объема камеры сгорания в два раза, а также уменьшение коэффициента наполнения рабочего цилиндра в два раза путем использования в качестве всасывающих клапанов обратных клапанов постоянного давления 0,5 кгс/см².

Достижение данного технического результата обеспечивается тем, что «Способ усовершенствования четырехтактного двигателя внутреннего сгорания», последний содержит, по меньшей мере, один цилиндр, поршень, головку цилиндра, камеру сгорания, образованную поверхностями головки и днищем поршня, заключается в уменьшении стандартного объема камеры сгорания двигателя, выпускаемого заводом-изготовителем. При этом увеличение степени сжатия достигают путем уменьшения в два раза объема камеры сгорания двигателя. Кроме того уменьшают коэффициент наполнения рабочего цилиндра также в два раза путем использования в качестве всасывающих клапанов обратных клапанов постоянного давления 0,5 кгс/см², которые снабжают пружинами без механизма привода, и с регулировкой их на открытие при давлении в цилиндре от 0 до 0,5 кгс/см, кроме того в дизельных двигателях уменьшают цикловой впрыск топлива путем регулирования работы топливного насоса высокого давления.

Известно, что удельный расход топлива в двигателях внутреннего сгорания зависит от степени сжатия, чем больше степень сжатия, тем выше КПД и ниже удельный расход топлива. Предлагаемый способ усовершенствования четырехтактного двигателя внутреннего сгорания без турбонаддува заключается в снижении удельного расхода топлива за счет увеличения степени сжатия путем уменьшения объема камеры сгорания. В дизельном двигателе:

1. Демонтируется механизм привода всасывающих клапанов.

2. Пружины всасывающих клапанов регулируются на открытие при давлении в цилиндрах меньше 0,5 кгс/см², т.е. всасывающие клапаны переоборудуются в обратные клапаны постоянного давления 0,5 кгс/см².

3. За счет уменьшения объема камеры сгорания степень сжатия увеличивается в два раза.

4. За счет регулировки топливного насоса высокого давления в дизельном ДВС цикловой впрыск топлива уменьшается в два раза.

В бензиновом двигателе регулировки топливной системы не требуется, остальные манипуляции те же самые.

Таким образом давление и температура сгорания остаются прежними, а давление и температура выхлопных газов уменьшаются до параметров окружающей среды, т.е. практически вся энергия топлива превращаются в механическую, КПД двигателя повышается, соответственно уменьшается удельный расход топлива и тепловое загрязнение атмосферы.

Фиг 1 - Способ усовершенствования четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (схема ДВС, выпускаемого заводом-изготовителем);

Фиг. 2 - Способ усовершенствования четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (схема ДВС, с предложенными изменениями), а именно: привод всасывающего клапана 2 отсутствует, дно поршня 4 выполнено выпуклым для уменьшения объема камеры сгорания, (уменьшение объема камеры сгорания можно выполнить другими вариантами), пружина клапана 2 заменена на пружину с низкой степенью жесткости, условно изображена более тонким штрихом. Способ усовершенствования четырехтактного двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.

Такт всасывания. Поршень 4 движется вниз. Клапаны 2 и 5 закрыты. В цилиндре 1 возникает разрежение, автоматически открывается всасывающий клапан 2, происходит заполнение цилиндра 1 в дизельном двигателе воздухом, в бензиновом горючей смесью, но не полностью, а до давления 0,5 кгс/см², после чего всасывающий клапан закрывается.

Такт сжатия. Поршень 4 движется вверх. Воздух в дизельном двигателе, горючая смесь в бензиновом сжимаются до такого же давления, как и до модернизации. Но масса воздуха (смеси) в два раза меньше, поэтому в дизельном двигателе в конце такта сжатия через форсунку 3 впрыскивается только половина против обычной порции топлива, в бензиновом двигателе дозировка топлива уменьшается в два раза автоматически, зажигание обычное.

Рабочий ход. Поршень 4 движется вниз, газы расширяются, но не до обычных значений 2/4 кгс/см² и 500/700°С, а до параметров окружающей среды, отдавая поршню практически всю энергию, полученную от сгорания топлива, т.е. КПД двигателя возрастает, расход топлива уменьшается.

Выхлоп. Поршень 4 движется вверх, клапан 5 открыт.Давление и температура выхлопных газов близка к атмосферной, поэтому выхлоп проходит без потери энергии и бесшумно, КПД еще повышается, соответственно уменьшается расход топлива.

Затраты на модернизацию ничтожно малы по сравнению с экономическим и экологическим эффектом от нее.

Предлагаемое в качестве изобретения техническое решение обеспечивает снижение удельного расхода топлива за счет увеличения степени сжатия путем уменьшения объема камеры сгорания в два раза, а также позволяет добиться уменьшения коэффициента наполнения рабочего цилиндра также в два раза путем использования в качестве всасывающих клапанов обратных клапанов постоянного давления 0,5 кгс/см².

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к способам управления работой дизельных и бензиновых четырехтактных двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано для изменения степени сжатия и соответственно снижения расхода топлива на современных четырехтактных ДВС. К техническому результату относятся снижение удельного расхода топлива за счет увеличения степени сжатия путем уменьшения объема камеры сгорания в два раза, а также уменьшение коэффициента наполнения рабочего цилиндра в два раза путем использования в качестве всасывающих клапанов обратных клапанов постоянного давления 0,5 кгс/см². Достижение данного технического результата обеспечивается тем, что способ усовершенствования четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, содержащего, по меньшей мере, один цилиндр, поршень, головку цилиндра, камеру сгорания, образованную поверхностями головки и днищем поршня, заключается в уменьшении стандартного объема камеры сгорания двигателя, выпускаемого заводом-изготовителем. При этом увеличение степени сжатия достигают путем уменьшения в два раза объема камеры сгорания двигателя. Кроме того, уменьшают коэффициент наполнения рабочего цилиндра также в два раза путем использования в качестве всасывающих клапанов обратных клапанов постоянного давления 0,5 кгс/см², которые снабжают пружинами без механизма привода, и с регулировкой их на открытие при давлении в цилиндре от 0 до 0,5 кгс/см², кроме того в дизельных двигателях уменьшают цикловой впрыск топлива путем регулирования работы топливного насоса высокого давления. 2 ил.

Способ усовершенствования четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, содержащего, по меньшей мере, один цилиндр, поршень, головку цилиндра, камеру сгорания, образованную поверхностями головки и днищем поршня, заключающийся в уменьшении стандартного объема камеры сгорания двигателя, выпускаемого заводом-изготовителем, отличающийся тем, что увеличение степени сжатия достигают путем уменьшения в два раза объема камеры сгорания двигателя, при этом уменьшают коэффициент наполнения рабочего цилиндра также в два раза путем использования в качестве всасывающих клапанов обратных клапанов постоянного давления 0,5 кгс/см², которые снабжают пружинами без механизма привода, и с регулировкой их на открытие при давлении в цилиндре от 0 до 0,5 кгс/см², кроме того в дизельных двигателях уменьшают цикловой впрыск топлива путем регулирования работы топливного насоса высокого давления.