Двигатель внутреннего сгорания

Н 0) Патентообладатель Антоненко Александр НиколаевичН 3 0 ) 7 . ) 9 0 7 .Н 7 ) Заявитель Антоненко Александр Николаевич В 0 )Н 2 ) Автор Антоненко Александр НиколаевичН 3 0 )7 . Двигатель внутреннего сгорания. содержащий рабочие Цилиндры с порщнями. кинематически связанными с коленчатым валом. и головку Цилиндров с впускными и выпу скными каналами и установленными в них клапанами с приводом. отличающийся тем. что во впускных каналах головки Цилиндров в непосредственной близости от впускных клапанов установлен с возможностью согласованного вращения с коленчатым валом воздухораспределительнь 1 й золотник. связанный с коленчатым валом посредством устройства изменения фаз вращения.2. Двигатель по п 1 . отличающийся тем. что устройство Изменения фаз вращения воздухораспределительного золотника относительно коленчатого вала содержит блок из двух цилиндрических зубчатых колес различных диаметров. свободно установленный на оси. закрепленной на рычаге управления режимом работы двигателя. при этом одно зубчатое колесо входит в зацепление с зубчатым колесом. жестко установленным на приводном валу кинематически связанным с коленчатым валом. а второе - с передаточной шестерней. свободно установленной на приводном валу и кинематически связанной с воздухораспределительнь 1 м золотником. причем рычаг управления режимом работы закреплен на оси. соосной с осью приводного вала3 . Двигатель по п. 1 или 2 . отличающийся тем. что воздухораспределительный зо лотник связан с коленчатым валом передачей с соотношением 1 г в тихоходных двигателях и 1 2 - в быстроходных 4. Двигатель по одному из пп. 1-3. отличающийся тем. что впускной и выпускнойИзобретение относится к машиностроению. а именно к двигателестроению. и может быть использовано в четырехтактных двигателях внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением работающих с переменным режимом работы. например. на автомобиляхИзвестен двигатель внутреннего сгорания. у которого количество рабочей среды регу лируют путем пропускания на всасывании количества рабочей среды. соответствующего работе на полной мощности. и последующего выпуска части этой среды. так что она не претерпевает сжатия Остальную часть. количество которой соответствует текущей нагрузке двигателя. подвергают сжатию. С целью осуществления такой регулировки для каждой рабочей камеры двигателя предусмотрен выпускной клапан. который остается открытым в течение регулируемой большей части начальной фазы сжатия. Распределительные кулачковые валы имеют кулачки с регулируемой геометрией. позволяющей изменять фазы газораспределения 1 1 .Техническая сложность предложенной конструкции очевидна Этот недостаток конструкции является главной причиной того. что эти двигатели не нашли практического примененияИзвестен дизель с турбонаддувом. содержащий цилиндры. систему газораспределения. состоящую из механизма изменения фазы выпуска воздуха с кулачковым валиком. штока. выпускного клапана. и дозирующее устройство с рейкой В двигателе при работе на режимах с неполной нагрузкой осуществляется перепуск на такте сжатия части воздуха из рабочих цилиндров во впускной коллектор 1 .В данном двигателе конструкция механизма изменения фаз газораспределения имеет практическую пригодность. Вместе с тем. способ регулирования рабочего заряда цилиндра на частичных нагрузках непригоден для двигателей с принудительным воспламенением. ввиду попадания горючей смеси из рабочих цилиндров во впускной коллектор и неизбежной потерей части этой смеси в процессе продувки камеры сгорания Кроме того. следует отметить. что полезная работа. затрачиваемая на наполнение всего рабочего объема цилиндра рабочим зарядом. и последующая. затрачиваемая на вытеснение части этого заряда во впускной коллектор. в сумме сопоставимы с работой. затрачиваемой на частичное наполнение цилиндра рабочим зарядом с помощью дроссельной заслонкиЗадачей изобретения является повышение экономичности и снижение токсичности двигателя внутреннего сгорания с принудительным воспламенением. работающего в режимах с переменной нагрузкойРешение указанной задачи достигается тем. что при работе на режимах с неполной нагрузкой в двигателе внутреннего сгорания. содержащем рабочие цилиндры с поршнями.кинематически связанными с коленчатым валом. И головку цилиндров с впускными И вь 1 пускными клапанами и установленными в них клапанами с приводом. во впускных каналах головки цилиндров в непосредственной близости от впускных клапанов установлен с возможностью согласованного вращения с коленчатым валом воздухораспределительный золотник. связанный с коленчатым валом посредством устройства изменения фаз вращенияУстройство изменения фаз вращения воздухораспределительного золотника относительно коленчатого вала содержит блок из двух цилиндрических зубчатых колес различных диаметров. свободно установленный на оси. закрепленной на рычаге управления режимом работы двигателя. при этом одно зубчатое колесо входит в зацепление с зубчатым колесом. жестко установленным на приводном валу. кинематически связанным с коленчатым валом. а второе - с передаточной щестерней. свободно установленной на приводном валу и кинематически связанной с воздухораспределительнь 1 м золотником. причем рычаг управления режимом работы закреплен на оси. соосной с осью приводного валаВоздухораспределительнь 1 й золотник кинематически связан с коленчатым валом передачей с соотнощением 7 7 в тихоходных двигателях и 7 2 - в быстроходных Впускной и выпускной коллекторы соединены с турбокомпрессором наддуваТехническим результатом при использовании предложенных рещений является снижение насосных потерь в процессе впуска и улучщение очистки рабочих цилиндров от остатков отработавших газов при работе двигателя с частичной нагрузкой. что позволит разработать экономичные. экологически безопасные двигатели внутреннего сгорания с принудительным зажиганием. эксплуатируемые с переменным режимом работы и предназначенные. в частности. для автотранспортных средств.На фиг 7 и фиг 2 изображены возможные схемы предлагаемого двигателя внутреннего сгорания на фиг. 7 - сечение А-А фиг 7 .Двигатель внутреннего сгорания содержит рабочие цилиндры 7 на фиг 7 показан один цилиндр) с порщнями 2 . кривощипно-щатунный механизм с коленчатым валом 7 и головку цилиндров с впускными. выпускными каналами и установленные соответственно в каждом канале впускные 7 и выпускные 5 клапаны Во впускных каналах головки цилиндров рядом с впускными клапанами 7 установлен воздухораспределительнь 1 й золотник 6 с возможностью закрытия и открытия перепускного окна 7 . На валу воздухораспределительного золотника 6 жестко закреплены рабочие заслонки - отсечные диски 7(фиг 2 7 или отсечные вкладыщи 7 фиг 7 1. предназначенные для быстрого закрытия перепускных окон 7 в нужный момент времени в соответствии с нагрузкой двигателя Сам воздухораспределительнь 1 й золотник 6 приводится во вращение посредством механической передачи. включающей устройство изменения фаз вращения. состоящее из блока зубчатых колес 9 и 7 77 различного диаметра. свободно установленного на оси 7 7 . закрепленной на рычаге управления режимом работы 7 2 . Одно зубчатое колесо 9 входит в зацепление с зубчатым колесом 7 7. жестко установленным на приводном валу 7 7. Причем функции приводного вала воздухораспределительного золотника может выполнять и газораспределительнь 1 й вал двигателя 7 фиг. 7 17 Второе зубчатое колесо 7 77 взаимодействует с передаточной щестерней 7 5 . свободно установленной на приводном валу 7 7 и посредством щестерни 7 6 кинематически связано с воздухораспределительнь 1 м золотником 6 . Рь 1 чаг управления режимом работы двигателя 7 2 . с закрепленным на нем блоком зубчатых колес 9 и 7 77 . установлен на оси 7 7 . соосной с приводным валом. с возможностью поворота в пределах регулирования фаз вращения Вся передача. включая устройство изменения фаз вращения. от коленчатого вала к воздухораспределительному золотнику выполнена с передаточным отнощением 7 2 . а у тихоходных двигателей - 7 7 . Впускной 7 7 и вь 1 пускной 7 9 коллекторы соединены с турбокомпрессором наддува 277 на фиг 7 не показан) Подача топлива в рабочие цилиндры 7 осуществляется форсунками 2 7 в соответствии снагрузкой двигателя И объемом воздуха. определяемого моментом закрытия перепускных окон 8 отсечным элементом 8 воздухораспределительного золотника 6 .Двигатель работает следующим образом. При работе с полной нагрузкой фазы газораспределения впускных клапанов 8 и воздухораспределительного золотника 6 совпадают. Цилиндр 8 в конце выпуска хорошо продувается воздухом. поступающим от турбокомпрессора под некоторым избыточным давлением Затем. после завершения продувки и закрытия выпускного клапана 8 . форсункой 2 8 подается необходимое количество топлива. и цилиндр 8 заполняется горючей смесью. Впускные клапаны 8 закрываются. происходит сжатие рабочего заряда. его сгорание. расширение и выпуск продуктов сгорания Совершается работа расширения рабочих газов. двигатель работает на номинальной мощности На описанном режиме работы двигателя горючая смесь компрессируется турбокомпрессором и под некоторым избыточным давлением поступает в Цилиндры двигателя Удельная мощность двигателя увеличивается и соответственно повышается экономичность. так как в цилиндр двигателя подается больший весовой заряд смеси. Кроме того. в результате воздействия давления наддува на поршни в процессе наполнения цилиндра при движении поршня к нижней мертвой точке создается положительный момент на коленчатом валу. что также способствует повышению экономичности двигателя.На частичной нагрузке необходимый режим работы двигателя задается не традиционной дроссельной заслонкой. прикрытием которой затрудняют проход горючей смеси или воздуха в рабочие цилиндры. что создает вредное. как для процесса очистки камеры сгорания от остатков отработавших газов. так и для последующего воспламенения и сгорания рабочей смеси. разряжение во впускном коллекторе. а с помощью воздухораспределительного золотника 8 . отсекая необходимое количество воздуха. поступающего в цилиндр двигателя. При этом момент отсечки воздуха. а следовательно. и количество свежей смеси. поступившей в цилиндр 8 . задается путем изменения фазы вращения воздухораспределительного золотника 6 относительно коленчатого вала 8 . Вследствие этого. доступ воздуха в рабочий цилиндр 8 может быть закрыт отсечным диском 8 8 фиг. 2 8 или отсечным вкладышем 8 8 фиг. 8 8 в любой момент времени и при открытом впускном клапане 8 . Изменение фазы вращения воздухораспределительного золотника 6 производят поворотом рычага управления режимом работы 8 2 вокруг оси качания 8 8 . В это время блок зубчатых колес 9 и 8 8 . установленный на оси 8 8 и находящийся в зацеплении с зубчатыми колесами 8 8 и 8 5 . перемещаясь по дуге окружности. одновременно поворачивает зубчатые колеса 8 8 и 8 5 в противоположные стороны При этом зубчатое колесо 8 5 . взаимодействуя с шестерней 8 6 . изменяет фазу вращения воздухораспределительного золотника 6 относительно фазы вращения коленчатого вала 8 . В результате чего. перепускные окна 8 начнут закрываться раньше впускных клапанов 8 . отсекая тем самым доступ воздуха в цилиндры двигателя. и останутся закрытыми до тех пор. пока поступившая в цилиндр горючая смесь. соответствующая нагрузке двигателя. не будет заперта в цилиндре 8 двигателя впускным клапаном 8 . Следует отметить. что в момент открытия впускного клапана 8 перепускное окно 8 на всех режимах работы двигателя также открыто и позволяет. при конструктивно достижимом минимальном сопротивлении впускной системы. потоку воздуха из впускного коллектора 8 8 свободно проникать в камеру сгорания и вытеснять остатки отработавших газов через еще открытый выпускной клапан 8 в выпускной коллектор 8 9 . Этим обеспечивается хорошая очистка камеры сгорания от отработавших газов. и создаются необходимые условия для своевременного воспламенения и полного сгорания рабочей смеси на всех режимах и нагрузках двигателя. Рабочая смесь сгорает до конечных безвредных для окружающей среды компонентов Рационально в предлагаемом двигателе увеличить угол запаздывания закрытия выпускного клапана 8 с целью увеличения времени продувки камеры сгорания и снижения. тем самым. температуры днища поршня и головки выпускного клапана.