Способ регулирования мощности двигателя внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами и двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F02D17/02 

Изобретение относится к двигателестрое- нию и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением.

Известен способ регулирования многоцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания путем отключения подачи топлива в группу цилиндров на частичных нагрузках и холостом ходу и перепуске в отключаемые цилиндры отработавших газов из выпускного коллектора от работающей группы цилиндров, причем перепуск осуществляют через выпускные органы отключенных цилиндров.

Недостатком известного способа является низкая экономичность из-за больших потерь мощности на перепуск отработавших газов через клапаны, открытые около четверти времени одного цикла.

Известна также конструкция двигателя внутреннего сгорания, в которой реализован способ регулирования мощности за счет отключения цилиндров. Конструкция позволяет отключать подачу топлива в группу цилиндров, осуществлять перепуск отработавших газов из выпускного коллектора в отключенные цилиндры через их выпускные органы (клапаны), а выпуск газов из отключенных цилиндров - через впускные клапаны.

Недостатком известного двигателя является низкая экономичность из-за больших потерь мощности на перепуск отработавших газов через клапаны, открытые малый период времени в каждом цикле.

Цель изобретения - повышение эффективности работы двигателя путем уменьше J

00

о

4-

«Jk,

ния затрат мощности на перепуск отработавших газов.

Поставленная цель достигается тем, что впуск отработавших газов в отключенные цилиндры и выпуск газов из этих цилиндров осуществляют через постоянно открытые выпускные клапаны отключенных цилиндров при этом двигатель , внутреннего сгорания снабжен устройством для отключения цилиндров, выполненным в виде электродвигателя с редуктором и кулачковой шайбы, связанной через нажимную планку с коромыслами выпускных клапанов отключаемых цилиндров, а с помощью пространственно изогнутых Тяг - с выполненными из двух имеющих возможность поворота одна относительно другой частей коромыслами впускных клапанов.

На фиг. 1-3 представлена головка цилиндра двигателя с устройством для отключения, например, двух рядом расположенных цилиндров многоцилиндрового двигателя; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 5 - конструкций составного коромысла впускного клапана отключаемого цилиндра.

Способ регулирования мощности карбюраторного двигателя внутреннего сгорания осуществляют следующим- образом.

На режимах частичных нагрузок и холостого хода (например, при стоянке транспортного средства с ДВС) отключают подачу топлива в один, два или более цилиндров, для- чего разрывают кинематическую связь кулачков распределительного вала двигателя с выпускными клапанами отключаемых цилиндров, при этом клапаны весь заданный период работы двигателя с меньшей мощностью под воздействием клапанных пружин находятся в закрытом положении и топлив- но-воздушная смесь не поступает от карбюратора в цилиндры. Одновременно обеспечивают перепуск отработавших газов от группы работающих цилиндров в группу отключенных цилиндров через выпускные клапаны последних, при этом выпускные клапаны постоянно открыты на максимальную величину весь период работы двигателя на меньшей мощности. При таком способе регулирования мощности двигателя снижаются затраты на перепуск газов в отключенные цилиндры, так как время - сечение постоянно открытых клапанов больше, чем время - сечение клапанов, открытых только часть времени цикла, и, кроме того, температурный режим деталей отключенных цилиндров меньше отличается от температурного режима деталей работающих цилиндров. В случае . работы на режиме ограниченного потребления мощности рабочие цилиндры функционируют с большей степенью открытия дроссельной заслонки на смеси, более приближенной к оптимальному составу, при более полном и эффективном сгорании топлива.

Для работы на полной нагрузке, когда развиваемой мощности работающих цилиндров становится недостаточно, восстанавливают кинематическую связь распределительного вала с впускными и выпускными клапанами отключенных цилиндров, при этом возобновляется подача топливно-воздушной смеси в эти цилиндры и они начинают работать в обычном режиме.

Двигатель внутреннего сгорания С группой, например двумя рядом расположенными отключаемыми цилиндрами, включает (фиг. 1-3) головку 1 .цилиндров, связанную с блоком цилиндров шпильками с гайками 2, и устройство для отключения цилиндров.

В головке цилиндров размещены расположенные в один ряд впускные 3 и 4 и размещенные рядом выпускные 5 и 6 клапаны отключаемых цилиндров. Клапаны приводятся в действие от распределительного вала двигателя через: штанги толкателей 7 и коро0 мысла, установленные .на трубчатой стальной оси 8, закрепленной в стойках 9 с помощью болтов -10 на головке цилиндрбв. Закрытие клапанов происходит под действием клапанных пружин 11, установленных

5 между головкой цилиндров и тарелками 12 клапанов, связанных со стержнем клапана сухариками.

Устройство для отключения цилиндров состоит из охватывающего трубчатую ось 8 коромысел П-образного корпуса 13, уста0 новленного между отключаемыми цилиндрами и закрепленного на головке 1 цилиндров с помощью четырех шпилек с гайками 14, и размещенного на верхней плоскости корпуса шагового реверсивного электродвигателя 15 с редуктором 16 и кулачковой шай5 бы 17 (фиг. 4), контактирующей со стандартными коромыслами 18 выпускных клапанов 5 и 6 отключаемых цилиндров через нажимную планку 19, имеющую возможность вместе с соединительными тягами 20 и 21 углового

0 перемещения на оси 22 относительно корпуса 13. На нижнем торце нажимной планки 19 выполнены две радиусные проточки 23 для ее центрирования относительно коромысел 18, а концы планки связаны с осью вращения кулачковой шайбы 17 возвратными пружи5 нами растяжения (не показаны).

Коромысла для привода впускных клапанов 3 и 4 (фиг. 5) состоят из двух связанных между собой частей 24 и 25, имеющих возможность поворота одна относительно другой на оси 26, установленной в отверс0 тиях приливов 27 и 28 части 24 и выступа 29 части 25 коромысла, при этом плоскость поворота контактирующей сферической поверхностью 30 со стержнем клапана части 25 выбрана перпендикулярной плоскости кас чания всего коромысла на трубчатой оси 8. Плечо 31 установленной отверстием 32 на ось 8 части 24 коромысла имеет резьбовое отверстие 33 для регулировочного винта 34, стопорящегося гайкой 35, а поворотные части 25 коромысел имеют резьбовые шпильки 36 для закрепления с помощью гаек 37 пространственно изогнутых тяг 38 или 39 к кулачковой шайбе 17.

Кулачковая шайба 17 и размещенные вдоль ее торцов концевые участки -тяг 38

Формула изобретения

продуктов неполного сгорания топлива при расширении и сжатии отработавших газов в разогретых неработающих цилиндрах.

Для работы двигателя на полной нагрузке подают питание обратного знака на реГз9 ф7г/4Уийею7общ ее отвёрстиё,. причем5 версивный электродвигатель 15, при этом

ось отверстия в шайбе не совпадает с цент-шайба 17 Делает четверть поворота назад,

ром ее вращения от электродвигателя 15,восстанавливается кинематическая связь

а оси отверстий концевых участков тяг и осираспределительного вала с впускными .3 и 4

отверстий под шпильки 36 выполнены в двухи выпускными 5 и 6 клапанами, что обеспевзаимно перпендикулярных плоскостях. НаЮ чивает работу ранее отключенных цилиндров

внешней стороне тяг 38 и 39 и на двух торцахв обычном режиме.

кулачковой шайбы 17 выполнены сфёриче-Таким образом, предлагаемые способ

ские расточки 40-42 соответственно, в кото-регулирования мощности двигателя внутренрые установлены прокладки 43-45 соответ-него сгорания и двигатель внутреннего сгоствующей формы и соединительный болт 461Ч Рания в котором реализован этот способ,

с гайкой 47. Кулачковая шайба 17 связана позволяют осуществить изменение развивае:

с выходным валом редуктора 16 болтом 48мой мощности, за счет отключения группы

и -вращается вокруг его оси, а высота подъ-цилиндров и перепуска отработавших газов

ема кулака выбрана равной перемещениюв эти Цилиндры через постоянно открытые

выпускных клапанов 5 и 6 при их максималь-выпускные клапаны.

ном открытии, при этом нерабочая часть20 Способ регулирования мощности и уст- шайбы срезана по плоскости 49, параллель-РОЙСТВО для отключения цилиндров могут ной плоскости, проходящей через линиюбыть использованы для любых карбюратор- контакта шайбы с нажимной планкой 19ных Двигателей, работающих длительное в исходном положении, ось вращения шай-вРемя на частичных нагрузках или холостом бы 17 и ось соединительного болта 46. Для25 ХОДУ исключения заклинивания тяг 38 и 39 возможна установка сферических прокладок„

и в местах соединения тяг со шпильками 36.L Cnoco6 регулирования мощности двиУстройство для отключения цилиндровгателя внутреннего сгорания с отключаеработает следующим образом. На режимахмыми Цилиндрами, при котором отработавчастичных нагрузок и холостого хода, когда30 шие газы неотключаемых цилиндров подают

потребная мощность может быть полученав отключаемые, отличающийся тем, что, с

при эффективной работе меньшего количест-целью повышения эффективности работы

ва цилиндров, включают шаговый электро-пУтем Уменьшения затрат мощности на

двигатель 15, который через редуктор 16перепуск отработавших газов, впуск и выповорачивает кулачковую шайбу 17 на 90°ПУСК отработавших газов в отключенные

При повороте шайба через вращающуюся35 Цилиндры осуществляют через постоянно

на оси 22 нажимную планку 19 и коромыс-открытые выпускные клапаны этих цила 18 открывает выпускные клапаны 5 и 6линдров.

отключаемых цилиндров, что обеспечивает Двигатель внутреннего сгорания с от- постоянную связь этих цилиндров с выпуск-ключаемыми и неотключаемыми цилиндрами ным коллектором работающей группы ци-40 содержащий устройство для отключения цилиндров. Одновременно с этим поворот шай-линдров и газораспределительный механизм, бы 1.7 через тяги 38 и 39 приводит к поворотувыполненный в виде кулачкового вала и частей 25 коромысел впускных клапанов 3подпружиненных впускных и выпускных и 4, поэтому они под действием клапанныхклапанов, установленных с возможностью пружин 11 находятся в закрытом положениивзаимодействия через качающиеся на труб- и топливно-воздушная смесь не поступает45 чатой оси коромысла с кулачками распре- в цилиндрыделительного вала, отличающийся тем, что, При возвратно-поступательном движе-с повышения эффективности работы, нии поршней в отключенных цилиндрах осу-устройство для отключения цилиндров вы- ществляется впуск отработавших газов изполнено в виде пространственно изогнутых выпускного коллектора работающих цилинд-тяг шагового электродвигателя с редукторов и выпуск этих газов в коллектор через50 Ром и кулачковой шайбой, нажимной планки постоянно открытые выпускные клапаны 5и охватывающего трубчатую ось коромысел

П-образного корпуса, на верхней части которого закреплен шаговый электродвигатель, кулачковая шайба установлена с возможи 6, что приводит -к поддержанию температурного режима деталей, обеспечивающего минимизацию потерь на трение между перемещающимися деталями. Кроме того, при „ ностью взаимодействия с коромыслами вы- работе меньшего количества цилиндров на- 55 пускных клапанов отключаемых цилиндров

через нажимную планку, закрепленную на П-образном корпусе с возможностью углового перемещения, при этом коромысла впускных клапанов отключаемых цилиндров

блюдается снижение токсичности отработавших газов как за счет улучшения условий сгорания топлива в оставшихся цилиндрах,, так и за счет дополнительного окисления

Формула изобретения

регулирования мощно я отключения цилинд ьзованы для любых ка телей, работающих астичных нагрузках ил

выполнены составными из двух частей, соединенных между собой с возможностью поворота относительно друг друга в плоскости, перпендикулярной плоскости поворота всего коромысла, а части коромысел, контактирующие со штоками клапанов, связаны посредством изогнутых тяг с кулачковой шайбой.

3. Двигатель по п. 2, отличающийся тем, что поворотная часть коромысел впускных клапанов связана с качающейся на трубчатой оси частью коромысла посредством стержня и снабжена шпилькой с резьбой для установки изогнутой тяги.

4. Двигатель по п. 2, отличающийся тем, что в кулачковой шайбе выполнено отверстие, в котором установлен соединительный болт для крепления к шайбе концов изогну- тых тяг, причем на внешней стороне последних и на обеих плоскостях кулачковой шайбы выполнены сферические расточки отверстия для размещения в них прокладок соответствующей формы.

5. Двигатель по п. 2, отличающийся тем, что высота подъема кулачка при повороте шайбы на 90° выбрана равной максимальному перемещению выпускного клапана.

Изобретение относится -к автоматическому регулированию двигателя внутреннего сгорания и направлено на повышение эффективности работы путем, уменьшения затрат мощности на перепуск отработавших газов. Способ регулирования мощности двигателя внутреннего сгорания - с отключаемыми цилиндрами, в которые подают отработавшие газы из коллектора неотключаемых цилиндров, заключается в том, что впуск и выпуск отработавших газов в отключенные цилиндры осуществляют через постоянно открытые выпускные органы этих цилиндров. Описан вариант выполнения двигателя, в котором реализуется предлагаемый способ. 2 с. и 3 з. п. ф-лы, 5 ил. Ј

U

35

Фиг./

А

35

&

Ю

Фиг.2

7/

А-А

№

tt

Фиг. 5

39 / 47

30