Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1986 года по МПК F02B37/00 F02B25/00 F02B27/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению, и может быть применено в двигателях внутреннего сгорания с устройствами для заполнения и продувки цилиндров. Цель изобретения - повышение эффективности путем улучшения процессов газообмена и дозарядки и снижения затрат мощности на привод агрегата наддува, а также путем улучшения преобразования кинетической энергии воздуха и газа в потенциальную. На фиг. I показан четырехтактный двигатель, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез (по цилиндру); на фиг. 3 - один из этапов работы цилиндров двигателя на номинальном режиме; на фиг. 4 - круговая диаграмма фаз газораспределения двигателя. Двигатель содержит по меньшей мере одну пару цилиндров 1 и 2, распределительный вал 3, вращаюш.ийся золотник 4, агрегат наддува, выполненный в виде турбокомпрессора 5, и трубу 6 дозарядки (обш.ую для каждой пары цилиндров 1 и 2). Каждый из цилиндров 1 и 2 снабжен органами 7 и 8 впуска и выпуска, расположенными в головке, и дозарядочными окнами 9, расположенными в нижней части. Распределительный вал 3 связан с валом 10 двигателя и с органами 7 и 8 впуска и выпуска. Золотник 4 связан с валом 10 двигателя и подключен своим выходом 11 к каналу 12 дозарядки, подсоединенному к дозарядочным окнам 9. Турбокомпрессор 5 (агрегат наддува) подключен через воздухонапорный патрубок 13 к входу 14 золотника 4. Каждый золотник 4 выполнен с дополнительным выходом 15. Труба 6 дозарядки подключена к каналам 12 дозарядки в месте их стыка с дозарядочными окнами 9. Турбокомпрессор 5 кинематически связан через муфту 16 свободного хода с валом 10 двигателя и снабжен турбиной 17, которая подсоединена своим газоприемным патрубком 18 к органам 8 выпуска цилиндров 1 и 2 и к дополнительному выходу 15 золотника 4, а золотники 4 всех цилиндров снабжены шайбами 19, установленными на распределительном валу 3. Труба 6 дозарядки выполнена в виде симметричной скобы переменного сечения, причем в середине длины диаметр трубы 6 выполнен максимальным. Каждая шайба 19 золотника 4 выполнена в виде двухлопастного ротора, установленного в корпусе 20, образованном кривой в форме улитки Паскаля. На круговой диаграмме фаз газораспределения двигателя (фиг. 4) показаны верхняя мертвая точка 21 поршня, нижняя мертвая точка 22 поршня, начало 23 открытия дозарядочных окон 9, конец 24 закрытия дозарядочных окон 9, начало 25 открытия органов 7 впуска, конец 26 закрытия органов 7 впуска, начало 27 открытия органов 8 выпуска, конец 28 закрытия органов 8 выпуска, начало 29 открытия входа 14 золотника 4, конец 30 закрытия входа 14 золотника 4, начало 31 открытия дополнительного выхода 15 золотника 4, конец 32 закрытия дополнительного выхода 15 золотника 4. Двигатель работает следующим образом. При работе двигателя на частичных режимах энергии отработавщих газов, поступающих из органов 8 выпуска цилиндров 1 и 2 в газоприемный патрубок 18 турбины 17, недостаточно и поэтому турбокомпрессор 5приводится во вращение от вала 10 двигателя через муфту 16 свободного хода. С увеличением мощности двигателя энергия отработавщих газов возрастает, обеспечивая все большую долю потребной мощности нагнетателя, до тех пор пока мощности турбины 17 не будет достаточно для покрытия потребной мощности турбокомпрессора 5. В этом случае муфта 16 свободного хода отключает турбокомпрессор 5 от вала 10 двигателя. На фиг. 3 схематически изображена работа двигателя на номинальном режиме во время рабочего хода в цилиндре 1. В этот момент в цилиндре 1 органы 7 и 8 впуска и выпуска закрыты, а в цилиндре 2 орган 7 впуска открыт и через него происходит впуск свежего заряда. В нижней части цилиндров 1 и 2 дозарядочные окна 9 перекрыты порщнями, а в корпусе 20 золотников 4 вход 14 и выходы 11 и 15 открыты. Продувочный воздух поступает под давлением через воздухонапорный патрубок 13 турбокомпрессора 5 в корпус золотника 4. В нем воздушный поток воздействует на шайбу 19 двухлопастного золотника 4, отдавая ему часть кинетической энергии, которая через распределительный вал 3 передается на вал 10 двигателя. Из золотника 4 воздух поступает в канал 12 дозарядки и в трубу 6дозарядки перепуска. В определенные моменты отработавшие газы из трубы 6 через золотник 4 и дополнительный выход 15 поступают в газораспределительный патрубок 18 турбины 17 и совершают в ней работу, которая через муфту 16 передается на вал 10 двигателя. Для обеспечения эффективности протекания процессов газообмена и дозарядки труба 6 дозарядки имеет форму скобы с максимальным диаметром в ее середине, а также должны быть тщательно подобраны начало (23, 25, 27, 29, 31) и конец (24, 26, 28, 30,32) открытия и закрытия органов 7 и 8 впуска и выпуска и входа 14 и выходов 11, 15 золотника 4. При приближении поршня к нижней мертвой точке 22 к золотнику 4 подходит граница контакта газов и воздуха. В этот момент шайба 19 золотника 4 перекрывает его выход 15 и прекращает продувку. Через

1. ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров, каждый из которых снабжен органами впуска и выпуска, расположенными в головке и дозарядочными окнами, расположенными в нижней части цилиндров, распределительный вал, связанный с валом двигателя и с органами впуска и выпуска, вращающийся золотник, связанный с валом двигателя и подключенный выходом к каналу дозарядки, подсоединенному к дозарядочным окнам, и агрегат наддува, подключенный через воздухонапорный патрубок к входу золотника, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем улучшения процессов газообмена и дозарядки и снижения затрат мощности на привод агрегата наддува, он снабжен трубой дозарядки, общей для каждой пары цилиндров, каждый золотник выполнен с дополнительным выходом, причем труба дозарядки подключена к кдналам дозарядки в месте стыка каждого канала с дозарядочными окнами, агрегат наддува выполнен в виде турбокомпрессора, кинематически связанного через муфту свободного хода с валом двигателя и снабженного турбиной, которая подсоединена газоприемным патрубком к органам выпуска цилиндров и к дополнительному вы.ходу золотника, а золотники всех цилиндров снабжены шайбами, установленными на распределительном валу. 2.Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью улучшения преобразования кинетической энергии воздуха и газа в потенциальную, труба дозарядки выполнена в виде симметричной скобы переменного сечения, причем в середине длины диаметр трубы выполнен максимальным. 3.Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что щайба каждого золотника выполнена в виде двухлопастного ротора, уста.новленного в корпусе, образованном кривой в форме улитки Паскаля.