Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1993 года по МПК F02D17/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, преимущественно с отключаемой группой цилиндров.

Целью изобретения является упрощение конструкции.

Для достижения поставленной цели в известный двигатель внутреннего сгорания с по меньшей мере двумя впускными клапанами в каждом цилиндре, содержащий от- ключаемую и неотключаемую группы цилиндров, перепускной коллектор, впускной и выпускной патрубки и подключенный к впускному патрубку воздушный фильтр, дополнительно двигатель снабжен запорным органом, впускные клапаны каждого цилиндра разделены на две группы, первая из которых подключена к впускному патрубку, а вторая - к перепускному коллектору, при этом перепускной коллектор подключен к воздушному фильтру через запорный орган, причем запорный орган может быть выполнен в виде заслонки либо в виде обратного клапана.

Известных технических решений, содержащих признаки, отличающие предлагаемое изобретение от прототипа, не обнаружено, следовательно техническое предложение соответствует критерию существенные отличия.

На фиг. 1 представлена схема двигателя; на фиг.2 - схема работы четырехтактного 6-цилиндрового рядного дизеля с порядком работы цилиндров 1-5-3-6-2-4.

Цилиндры двигателя (фиг.1) разделены на 1,2,3 - постоянно работающие (1-3) и отключаемые (4-6); все они через выпускные клапаны 7 сообщены с выпускным патрубком 8, через первую группу впускных клапанов 9-е впускным патрубком 10, а через вторую группу впускных клапанов 11 -- с перепускным коллектором 12, в котором установлен запорный орган 13, а впускной патрубок и перепускной коллектор сообщены между собой патрубком 14, е который поступает свежий воздух через воздушный фильтр 15. Стрелками показано напрзвле00

о

со ел

Јь

ние движения газов. Запорный орган 13 на фиг.1 выполнен в виде обратного клапана.

Работает двигатель следующим образом:

На режимах малых нагрузок и холостого хода цилиндры 4-й, 5-й и 6-ой отключают по топливоподаче и оставляют в закрытом положении выпускные клапаны 7. Впускные клапаны 9 первой группы открывают на тактах впуск и рабочий ход, чем осуществляют заполне ние цилиндров свежим зарядом, на тактах сжатие и выпуск производят сжатие поступившего в цилиндры воздуха с последующим перепуском его по коллектору 12 путем открытия соответствующих впускных клапанов второй группы 11. Так, например, в отключенном цилиндре 4 на такте рабочий ход производят заполнение цилиндра свежим зарядом через открытый впускной клапан 9 и на также выпуск - сжатие его (см. фиг.1 и 2). В конце процесса сжатия открывают клапан 11 и сжатый в цилиндре 4 воздух по коллектору 12 направляют в отключенный 6-ой цилиндр, где также открывают соответствующий клапан 11 и в котором закончился процесс наполнения на такте впуск и начался процесс сжатия воздушного заряда.

Таким образом, в цилиндре 6 сжимают двойной воздушный заряд и в конце процесса сжатия направляют его в работающий цилиндр 2 посредством Открытия клапана 11 цилиндра 2, в котором закончился процесс наполнения и начинается процесс сжатия, т.е. работающий цилиндр оказывается заполненным тройным воздушным зарядом. Далее в цилиндре 2 осуществляют про- цессы расширения и выпуска, т.е. совершается обычный цикл четырехтактного двигателя.

Аналогично производят перепуск сжатого воздуха в других цилиндрах, а именно: из отключенного цилиндра 5, заполненного свежим зарядом на такте рабочий ход, воздух направляют в отключенный цилиндр 4 и после добавочного сжатия, - в работающий цилиндр 1. Из цилиндра 6 воздух направляют в цилиндр 5 и затем в цилиндр 3.

Таким образом, каждый работающий цилиндр оказывается заполненным тройным воздушным зарядом, который, в свою очередь, может быть использован для повышения мощности при увеличении цикловой подачи топлива, либо для улучшения экономичности за счет увеличения коэффициента избытка воздуха при сгорании, либо для повышения эффективности работы двигателя от совместного действия этих двух факторов.

При работе с отключенной группой цилиндров (4-й, 5-й и 6-й цилиндры) выходу

сжатого воздуха из перепускного коллектора 12 в впускной патрубок 10 препятствует обратный клапан 13, перепускающий воздух только в сторону перепускного коллектора 12.

На режимах, когда включаются в работу все цилиндры (номинальные, средние и т.д. нагрузки), впускные первой группы 9 и второй группы 11 клапаны всех цилиндров

0 работают с одинаковыми фазами, соответствующими работе двигателя без отключения цилиндров, а поступающий по патрубку 14 воздух, разделяясь на два потока, заполняет впускной патрубок 10 и, минуя

5 обратный клапан 13, - перепускной коллектор 12, который в этом случае выполняет роль второго впускного патрубка.

В. качестве запорного органа, вместо обратного клапана 13, может быть использова0 на заслонка (на схеме не показана) открывающая или перекрывающая сообщение впускного патрубка и перепускного коллектора.

Уменьшение время-сечения при запол5 нении цилиндров свежим зарядом, когда для впуска воздуха работает только по одному впускному клапану на цилиндр, не ухудшает наполнения цилиндра,т.к. отключение части цилиндров производят на режимах хо0 лостого хода и малых нагрузок, когда массовый расход и скорости движения воздуха невелики. Суммарное же впемя-сечение обоих клапанов выбирается из условия перепуска воздуха на режимах номинальной

5 мощности,

Выбор в качестве запорного органа обратного клапана позволяет автоматически осуществлять запирание перепускного коллектора при перепуске между цилиндра0 ми сжатого воздуха, а использование заслонки уменьшает сопротивление воздушного потока, но требует механизма для управления заслонкой, который работает синхронно с командами на включение и отключение

5 группы цилиндров.

Таким образом, предложенная конструкция двигателя позволяет упростить узел крышки цилиндра за счет исключения дополнительных перепускных клапанов и ис0 пользования части впускных клапанов для перепуска сжатого воздуха при отключении группы цилиндров, т.е часть впускных клапанов используется то для наполнения цилиндров свежим зарядом, то в качестве

5 перепускных клапанов.

Привод газораспределительных клапанов для обеспечения требуемых фаз их работы может быть выполнен, например, электрогидравлическим с программным управлением открытия и закрытия клапанов в

зависимости от угла поворота вала двигателя, либо по авт. св. СССР № 1158772.

Кроме того, предложенная конструкция может применяться и для осуществления другого способа работы двигателя, когда с целью увеличения воздушного заряда цилиндра, каждой из групп впускных клапанов устанавливают различные фазы работы с большей и меньшей продолжительностью открытия. При этом меньшей продолжи- тельности (более раннее закрытие клапанов) соответствуют режимы работы двигателя на холостом ходу и малых нагрузках (цикл Миллера), а большая продолжительность устанавливается для режимов номинальной мощности и близких к ней (фазы работы большинства серийных двигателей). При этом наличие разделенного впускного патрубка (впускной патрубок и перепускной коллектор) с обратным клапа- ном позволяет использовать каждую из ветвей патрубка для работы со своей группой впускных клапанов.

Предложенное устройство разрабатывается применительно к двигателям типа

ЧН21/21 Валаковского машзавода и может быть использовано на двигателях различного назначения и иных размерностей. Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания с по меньшей мере двумя впускными клапанами в каждом цилиндре/содержащий отключаемую и неотключаемую группы цилиндров, перепускной коллектор, впускной и выпускной патрубки и подключенный к впускному патрубку воздушный фильтр, отлич.а ющи- й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, двигатель снабжен запорным органом, впускные клапаны каждого цилиндра разделены на две группы, первая из которых под- . ключена к впускному патрубку, а вторая - к перепускному коллектору, при этом перепускной коллектор подключен к воздушному фильтру через запорный орган.

2. Двигатель по п.1, от л и ч а ю щ и и с я тем, что запорный орган выполнен в виде заслонки.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что запорный орган выполнен в виде обратного клапана.

И-ОТБОР ЗЙРЯДА

D-ПОСТУПЛЕНИЕ ЗАРЯДА

| -НМ1РА8ЛЕН11Е: ПЕРЕПУСКА

Фнг. 2.

Использование: изобретение предназначено для применения в двигателях внутреннего сгорания с отключаемой группой цилиндров. Сущность изобретения: впускные клапаны 9 и 10 каждого цилиндра разделены на две группы, через одну из групп клапанов 9 цилиндры сообщены с впускным патрубком 10, через другую 11 - с перепускным коллектором 12, а перепускной коллектор сообщен с воздушным фильтром через запорный орган 13, выполненный в виде заслонки либо в виде обратного клапана. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.