Способ работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами Советский патент 1993 года по МПК F02D17/02 

Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания, в частности, к способам работы четырехтактных двигателей внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами.

Цель изобретением - повышение эффективности работы двигателя.

На фиг. 1 представлен способ работы четырехтактного 6-и цилиндрового рядного дизеля с порядком работы цилиндров 1-5- 3-6-2-4; на фиг.2 - схема объединения цилиндров дизеля перепускным ресивером.

Цилиндры двигателя (фиг.1) разделены на две группы: 1-й, 2-й и 3-й - постоянного работающие и 4-й, 5-й и 6-й - отключаемые. Стрелками обозначено направление перепуска сжатого воздуха.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

В отключенных по топливоподаче цилиндрах (4-ом, 5-ом и 6-ом) процессы наполнения и сжатия производят при каждом обороте коленчатого вала двигателя, т.е. процессы наполнения осуществляют на такhO Ш ГО

Ы

тах впуск и ход, а процессы сжатия на тактах сжатие и впуск. Так, например, в отключенном цилиндре IV на такте рабочий ход производят заполнение цилиндра свежим зарядом и на такте выпуск - сжатие его. В конце процесса сжатия сжатый воздух из IV цилиндра направляют в Vl-ой цилиндр, а также отключенный по топливо- подаче, в котором закончился процесс наполнения на такте впуск и начался процесс сжатия воздушного заряда.

Таким образом, в цилиндре VI сжимается двойной воздушный заряд и в конце процесса сжатия его направляют во Н-ой нормально работающий цилиндр, в котором закончился процесс наполнения и начинается процесс сжатия, т.е. работающий цилиндр II оказывается заполненным тройным воздушным зарядом.

Аналогично производится перепуск сжатого воздуха в других цилиндрах, а именно: из цилиндра V,. заполненного свежим зарядом на также рабочий ход воздух направляют в цилиндр IV и, после добавочного сжатия - в работающий цилиндр I. Из цилиндра VI воздух направляют в цилиндр V и затем в цилиндр III.

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. Направление сжатого воздуха в цилиндр, после того как в нем закончился процесс наполнения, позволяет полностью использовать заполнение цилиндров свежим зарядом.

На фиг.2 представлен пример выполнения рядного двигателя, где 1-6 - цилиндры двигателя, 7 - перепускной ресивер, 8 - перепускные клапаны, 9 - впускные клапаны, 10 - впускной ресивер, стрелками показано направление движения воздушного заряда, выпускной коллектор с выпускными клапанами на схеме не показаны. Положение клапанов на схеме соответствует такту впуска в IV цилиндре и перепуску сжатого воздуха из VI цилиндра во П-й.

Перевод отключаемых цилиндров в режим работы двухтактного компрессора путем сообщения (и, соответственно, разобщения) этих цилиндров с впускным ресивером (впускным трактом и с продувочным ресивером дважды за рабочий цикл может быть осуществлен, например, электрогидравлическим приводом газораспределительных клапанов с программным управлением открытия и закрытия клапанов в зависимости от угла поворота вала двигателя, либо за счет применения сдвоенных механизмов отключения клапанов и сдвоенных кулачков для каждого клапана.

Аналогичными устройствами может быть осуществлен привод и перепускных

0 клапанов постоянно работающих цилиндров либо более простым устройством.

Увеличение цикловой подачи топлива в постоянно работающие цилиндры (при использовании отключаемых цилиндров для

5 увеличения воздушного заряда работающих) осуществляется автоматически обычным регулятором частоты вращения дизеля, отслеживающим изменение величины нагрузки, и может быть использовано для по0 вышениямощности (при пропорциональном возрастании величины воздушного заряда и количества топлива), либо для повышения эффективности работы двигателя за счет повышения мощности и

5 улучшения экономичности при более интенсивном росте величины коэффициента избытка воздуха).

Отбор сжатого воздуха из отключенных цилиндров в перепускной ресивер целесо0 образно производить в течение всего процесса сжатия, т.к. подключение дополнительного объема перепускного ресивера к объему рабочего цилиндра снижает общую степень сжатия и уменьшает тем са5 мым работу сжатия в цилиндрах, что, в свою очередь, повышает экономичность двигателя. Кроме того, увеличение продолжительности фазы открытия перепускных клапанов облегчает конструктивное выполнение и на0 дежность работы механизма управления клапанами.

С целью уменьшения работы сжатия в отключенных цилиндрах, работающих в качестве компрессора, воздух при перепуске

5 между цилиндрами охлаждают, например, водой, направляемой между двойными стенками перепускного ресивера (на схеме теплообменник не показан).

Учитывая, что предлагаемый способ ра0 боты предназначен прежде всего для режимов холостого хода и малых нагрузок, когда имеет место задача поддержания теплового состояния двигателя (особенно при отрицательных температурах окружающей среды),

5 для повышения температурного уровня ра- ботающих цилиндров (и двигателя в целом), перепускаемый сжатый воздух перед подачей в работающие цилиндры подогревают. Процессы наполнения с сжатия, выполняемые при каждом обороте коленчатого вала двигателя (дважды за каждый рабочий цикл четырехтактного двигателя) обеспечивают увеличение воздушного заряда за счет использования тактов рабочий ход и выпуск в отключенных цилиндрах для процессов наполнения и сжатия.

Применение отдельного перепускного ресивера исключает запирание компрессора (при его наличии) либо потока воздуха на заполнение цилиндров свежим зарядом, которое имело место у прототипа, а использование двухступенчатого сжатия (при перепуске воздуха между отключенными цилиндрами) повышает давление подаваемого в работающие цилиндры воздуха и способствует более полному их наполнению.

При включении всех цилиндров в работу перепускные клапаны закрывают и цилиндры работают в обычном режиме.

Возможности турбокомпрессора на режимах нагрузок из-за незначительного расхода отработавших газов практически исчерпаны, а, следовательно, единственным реальным путем повышения воздушного заряда являестя принудительная подача сжатого воздуха в работающие цилиндры от постороннего источника, роль которого в данном случае выполняют отключенные цилиндры.

Таким образом, предложенный способ работы двигателя позволяет повысить эффективность работы двигателя, а именно его мощность, экономичность и надежность за счет повышения воздушного заряда работающих цилиндров и снижения работы сжатия в отключенных цилиндрах.

Экономический и социальный эффект от использования предлагаемого способа заключается в повышении мощности и экономичности, снижении дьшности и увеличении надежности работы двигателя.

Предлагаемый способ разрабатывается применительно к двигателям типа ЧН21/21 Бэлаковского завода и может быть использован на двигателях различного назначения и иных размерностей.

Формула изобретения 1. Способ работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами, при котором на режимах

холостого хода и малых нагрузок осуществляют прекращение подачи топлива в часть цилиндров, заполняют отключенные цилиндры свежим воздушным зарядом, сжимают воздух в отключенных цилиндрах, отбирают

и перепускают с помощью перепускных клапанов сжатый воздух из отключенных цилиндров в работающие, и одновременно увеличивают в последних цикловую подачу топлива, отличающийся тем, что, с

целью повышения эффективности работы двигателя, отключаемые цилиндры переводят в режим работы двухтактного компрессора, процессы заполнения и сжатия в отключенных цилиндрах производят дважды за рабочий цикл, сжатый воздух, отобранный от одного из отключенных цилиндров путем открытия перепускного клапана и сообщения тем самым цилиндра с перепускным ресивером, направляют во

второй отключенный цилиндр, в котором закончился процесс наполнения, путем открытия перепускного клапана этого цилиндра и сообщения тем самым перепускного ресивера с вторым отключенным цилиндром, добавочно сжимают воздух во втором цилиндре и подают в работающий цилиндр путем открытия перепускного клапана этого цилиндра и.сообщения тем самым перепускного ресивера с работающим цилиндром.

2. Способ по п.1,отличающийся тем, что отбор сжатого воздуха из отключенных цилиндров производят в течение всего процесса сжатия в данном цилиндре.

3. Способ по пп.1 и 2, отличаю щи йс я тем, что, с целью повышения экономичности за счет уменьшения работы сжатия в отключенных цилиндрах, сжатый воздух, отобранный от одного отключенного цилиндра, перед подачей в другой охлаждают.

4. Способ по пп.1-3, от л и ч а ю щи и с я тем, что перепускаемый сжатый воздух перед подачей в работающий цилиндр подогревают.

ънсисм огс. iqwog&ti /9Ј Рф -

D

Использование: изобретение предназначено для использования в двигателях внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами. Сущность изобретения: на режимах холостого хода и малых нагрузок прекращают подачу топлива в часть цилиндров, заполняют отключенные цилиндры свежим воздушным зазрядом, сжимают воздух в отключенных цилиндрах, отбирают и перепускают с помощью перепускных клапанов сжатый воздух из отключенных цилиндров в работающие vi одновременно увеличивают в последних цикловой подачу топлива. Отключаемые цилиндры переводят в режим работы двухтактного компрессора, для чего процессы заполнения и сжатия в отключенных цилиндрах производят дважды за рабочий цикл, сжатый воздух, отобранный от одного из отключенных цилиндров путем открытия перепускного клапана и сообщения тем самым цилиндра с перепускным ресивером, направляют во второй отключенный цилиндр, в котором заканчивается процесс наполнения путем открытия перепускного клапана этого цилиндра и сообщения тем самым перепускного ресивера с вторым отключенным цилиндром, добавочно сжимают воздух во втором цилиндре и подают в работающий цилиндр путем открытия перепускного клапана этого цилиндра и сообщения тем самым перепускного ресивера с работающим цилиндром. 3 з.п.ф-лы, 2 ил. С

yohuiqg

оооооо

оооооо

оооооо

г

i v k

X К f К

ЭЛШРЯСЗ

узКид

2929081

7 S.

/ л

Ь

/

г

у„

TciJT TLb uTL Tr

-±-.. / / -

//

//

//

/09

С

Ь

у„

i

Фие. 2