Способ работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания с наддувом и четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с наддувом Советский патент 1986 года по МПК F02B37/00 F02D23/00 

2. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с наддувом, в частности дизель, содержащий турбокомпрессор, впускной трубопровод, подключенный к воздуосонапорному патрубку турбокомпрессора и к впускным клапанам цилиндров, выпускной коллектор, подсоединенный к газоприемному патрубку турбокомпрессора, и через выпускные клапаны - к цилиндрам, а через регулируемый дроссель связанный с воздухонапорным патрубком турбокомпрессора, причем выпускной клапан подключен через рабочий зазор к

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестро- ению, и может быть применено в Дизельном двигателе внутреннего сгорания с наддувом от турбокомпрессора, работающего на вьпслопньгх газах.

Цель изобретения - повышение пени наполнения цилиндров путем увеличения давления в выпускном коллекторе и повышение эффективности двигателя.

На фиг. 1 показана диаграмма газораспределения, отражающая изменение относительной величины подъема Н клапана (отнесенной к полному или максимальному подъему) в зависимости от углового положения коленчатого вала; на фиг. 2 - профиль кулачка управления выпускного клапана; на фиг. 3 - схема предлагаемого двигателя; на -фиг. 4 - универсальная характеристика двигателя, т.е. зависимости относительных (к номинальному режиму) параметров: частоты вращения вала двигателя N и среднего эффективного давления Р,, а также мощности W двигателя; на фиг. 5 - графики изменения различных параметров в зависимости от относительного среднего эффективного давления.

Четьфехтактный двигатель внутреннего сгорания (дизель) содержит цилиндры 1, турбокомпрессор 2, впускной трубопровод 3, выпускной коллектор 4, воздухонапорньин 5 и газоприемный 6 патрубки турбокомпрессо59964

выпускному кулачку, снабженному основным и дополнительным выступами, отличающийся тем, что, с целью повьшения эффективности, регулируемый дроссель снабжен задат- чиком степени его открытия в зависимости от режима работы двигателя, выпускной кулачок выполнен с промежуточным выступом, причем этот выступ непрерывно сопряжен с основным и дополнительным выступами, а высота промежуточного выступа равна по меньшей мере рабочему зазору кла- пана.

ра 2, регулируемый дроссель 7 и за- датчик (не показан) степени его открытия в зависимости от режима работы двигателя. Впускной трубопровод

3 подключен к воздухонапорному патрубку 5 и к впускным клапанам (не показаны) цилиндров 1. Вьтускной коллектор 4 подсоединен к газоприемному патрубку 6 и через вьтускные

клапаны (не показаны) - к цилиндрам 1, а через регулируемый дроссель 7 связан с воздухонапорным патрубком 5 турбокомпрессора 2. Выпускной клапан подключен через рабочий зазор 8

K выпускному кулачку 9, снабженному основным 10 и дополнительным 11 выступами, а также промежуточным выступом 12, который непрерьшно сопряжен с основным 10 и дополнительным 11

выступа1 1И. Высота 13 промежуточного выступа 12 равна по меньшей мере, рабочему зазору 8 вьшускного клапана.

На фиг. 1 изображены кривая Е

подъема вьтускного клапана и кривая А подъема впускного клапана во время одного рабочего цикла четьфех- тактного двигателя. Горизонтальная линия В (пунктирная), расположен30 ная на малой высоте над осью абсцисс изображает компенсированную величину рабочего зазора клапанов - отражает действительное положение нулевого подъема, т.е. полного закрытия кла35 панов. Кривые Е и А открытия клапа- нов выпуска и впуска пересекаются

3

в точках и Т1 С , определяя таким образом частичное перекрытие их со- ответств.ующих периодов открытия (за- штрихованные зоны, ограниченные гори зонтальцой прямой В и линиями АрС, ,,3oHa А,С Е. соответствует фазе продувки отработавших газов. Величина зазора клапана, изображенная ординатой горизонтальной прямой В (фиг. 1), соответствует приблизительно 2,5% от общего подъема Н таким образом, что остаточный подъем EjE вьтускного клапана составляет 1,5% от общего подъема Н. Повторное частичное открытие, пред- ставленное отрезком Е Е Е, соответствует дополнительной фазе наполнения, контролирующей автоматически сообщение между выпускным коллекторо 4 и цилиндром 1 с помощью вьтускного клапана, который закрывается затем чуть позже нижней мертвой точки (НМТ но после момента закрытия впускного клапана..

Фиг. 4 графически иллюс1 рирует предпочтительную область (режимы работы) применения предлагаемого двигателя. На оси абсцисс представлено отношение действительной частоты вращения N вала двигателя к его номи-, нальной частоте вращения N. По оси ординат приведено отношение среднего эффективного давления Р к среднему номинальному эффективному давлению . Кривые L , L и Lj, ограничи- вают внутреннюю зону нормальной работы .двигателя. Кривые .W,, W, W и Wg соответствуют постоянным мощностям двигателя и равны соответственно 20, 40, 60, 90 и 100% от номинальной 40 мощности. Кривая К представляет собой изменение Р в зависимости от N в

гп е

соответствии с винтовой характеристикой (согласно которой Р ,, пропорцигп с

онально квадрату N, тогда как мощ- 45 кость двигателя пропорциональна кубу частоты вращения N). Вертикально заштрихованная зона (фиг. 4), ограниченная линиями abcdea, определяет зону, в которой предлагаемое устрой- 50 ство позволяет получить наибольший положительный эффект. При этом улуч- .шение возрастает справа налево в на- правлении стрелки параллельно кривьв 1 постоянной мощности.55

На фиг. 5 показано изменение некоторых пapaмётг в двигателя при его работе по винтовой характеристике.

644

По оси абсцисс отложена по нелинейной шкале относительная (к номинальной) мощности двигателя /р , а по линейной - относительное

Р,

среднее эф- По оси ордифективное давление -р.

meh

нат отложены абсолютное давление

впускного воздуха Р., бар, абсолютное давление отработавших газов Р , бар, коэффициент избытка воздуха d , степень наполнения г, , степень относительного открытия дросселя {отношение степени действительного открытия к максимальному открытию дрос- d

селя

)

температура опорной поверхности вьтускного клапана, которая входит контакт со своим седлом, Т, с. Сплошные линии соответствуют работе двигателя с закрытым дросселем (т.е. без обводного канала), а пунктирные показывают эффект от применения предлагаемого устройства.

Четырехтактный двигатель (дизель) работает следующим образом.

Свежий воздух сжимается в турбокомпрессоре 2, подается через воз- духонапорный патрубок 5 и впускается во впускной трубопровод 3 и в цилиндры 1 двигателя. Часть наддувочного воздуха отбирается и перепускается по обводному каналу через регулируео

мый дроссель 7 в выпускной коллектор 4. Отработавшие газы из каждого цилиндра 1 выпускаются через вьшускной клапан в коллектор 4 с частичным .закрытием клапана в течение большей части фазы впуска наддувочного воздуха, частичным открытием в области НМТ и закрытием вьтускного клапана по.сле закрытия впускного. Затем отработавшие газы из выпускного коллектора 4 подаются в газоприемный патрубок 6 турбокомпрессора 2, где, расширяясь, совершают работу и раскручивают турбокомпрессор 2. Для увеличения степени наполнения цилиндров 1 путем повышения давления в выпускном коллекторе 4 фиксируют нагрузку двигателя и сравнивают ее с номинальной, а регулируемый дроссель 7 открывают на мальрс и средних нагрузках двигателя и закрывают на нагрузках, близких к нo шнaльнoй.

Частичное закрытие каждого выпускного клапана соответствует остаточному подъему, равному приблизительно рабочему зазору 8 между кулачком 9 и клапаном. Частичное закрытие обеспечивается соотв етствующим профилем промежуточного выступа 12, расположенного между основным 10 и дополнительным 11 выступами. Такое выполнение кулачка 9 позволяет устранить ударные нагрузки и износ выпускного клапана о седло, происходящие в случае полного закрытия клапана перед егоновым частичнымоткрытием.

Применение частичного открытия дросселя приводит к тому, что увеличение давления Р отработавших газов возрастает больше, чем увеличение давления Р, наддувочного воздуха. Это , в свою очередь , приводит к увеличению степе - ни наполнения цилиндров .и к повышению эффективности двигателя ,

1. Способ работы чётырехтакт- . него двигателя внутреннего cropaaijH с наддувом, в частности дизбля, путем сжатия воздуха в турбокомпрессоре, впуска наддувочного воздуха во впускной трубопровод, отбора час120 т HfIT гзо 320 ти наддувочного воздуха, перепуска его через регулируемый дроссель в выпускной коллектор, выпуска отработавших газов из каждого цилиндра в вьшускной коллектор через выпускной клапан с частичным его закрытием в течение большей части фазы впуска, частичным открытием в области нижней мертвой точки и закрытием выпускного клапана после закрытия впускного клапана и подачи отработавших газов из выпускйогр колллек- тора в турбокомпрессор, отличающийся тем, что, с целью повышения степени наполнения цилиндров путем увеличения давления в выпускном коллекторе, фик сируют нагрузку двигателя и сравнивают ее с номинальной, а регулируемый дроссель открьшают на малых и средних нагрузках двигателя и закрывают на нагрузках, .близких к номинальной. СО Isd ел c/i Vr Фиг.1 ЧЪО 500 5W 510 НМТ

vty

8// /3

п

fu.Z

-Т.

г-7 Н

TAJ т-

Фиг.З

(SS 75 ifkaft

0,125 0,20 0,50

0,25

0,50 . 0,75 Фи.5

Т Рте/7