RU2243387C2 - Internal combustion engine (versions) - Google Patents
Internal combustion engine (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2243387C2 RU2243387C2 RU2002105687/06A RU2002105687A RU2243387C2 RU 2243387 C2 RU2243387 C2 RU 2243387C2 RU 2002105687/06 A RU2002105687/06 A RU 2002105687/06A RU 2002105687 A RU2002105687 A RU 2002105687A RU 2243387 C2 RU2243387 C2 RU 2243387C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- windows
- cylinder
- inlet
- piston
- engine
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Supercharger (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к поршневым двухтактным и четырехтактным двигателям внутреннего сгорания.The invention relates to the field of engine engineering, in particular to piston push-pull and four-stroke internal combustion engines.
Наиболее близкими аналогами заявленного изобретения являются двигатели, содержащие цилиндр, а также верхние впускные и выпускные окна цилиндра, открытие и закрытие которых осуществляется полым цилиндрическим золотником вращательного действия, имеющим на своей цилиндрической стенке впускные и выпускные окна (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).The closest analogues of the claimed invention are engines containing a cylinder, as well as upper inlet and outlet windows of the cylinder, the opening and closing of which is carried out by a hollow cylindrical spool of rotary action, having inlet and outlet windows on its cylindrical wall (1, 2, 3, 4, 5 , 6, 7).
Недостатками аналогов являются их низкая надежность. Кроме того, известные варианты двигателя с золотниковым газораспределением при повышении нагрузки на двигатель не позволяют в процессе работы переводить двигатель с четырехтактного на двухтактный принцип работы с целью повышения мощности и крутящего момента на валу двигателя.The disadvantages of analogues are their low reliability. In addition, the well-known variants of the engine with gas control valves with increasing load on the engine do not allow in the process of switching the engine from four-stroke to two-stroke operation in order to increase power and torque on the motor shaft.
Техническим результатом является повышение надежности двигателя, его экономичности и удельной мощности.The technical result is to increase the reliability of the engine, its efficiency and specific power.
Поставленная задача в части первого варианта, описываемого в пунктах 1-6 формулы изобретения, достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания поршневой четырехтактный содержит цилиндр, а также верхние впускные и выпускные окна цилиндра, открытие и закрытие которых осуществляется полым цилиндрическим золотником вращательного действия, имеющим на своей цилиндрической стенке впускные и выпускные окна. Согласно изобретению в нижней части цилиндра над поршнем при его положении в нижней мертвой точке выполнены нижние впускные и выпускные окна, которые перекрываются поршнем при его движении от нижней к верхней мертвой точке, а окна золотника охватываются поворотной втулкой, которая имеет на своей цилиндрической стенке окна и обеспечивает в пределах своего поворота открытие или закрытие окон цилиндра, а к верхним и нижним впускным окнам подведен воздух от нагнетателя.The problem in part of the first option described in paragraphs 1-6 of the claims is achieved by the fact that the four-stroke piston internal combustion engine contains a cylinder, as well as upper inlet and outlet windows of the cylinder, the opening and closing of which is carried out by a hollow cylindrical spool of rotary action having its inlet wall and inlet windows. According to the invention, lower inlet and outlet windows are made in the lower part of the cylinder above the piston when it is positioned at the bottom dead center, which are blocked by the piston when it moves from the bottom to the top dead center, and the spool windows are covered by a rotary sleeve, which has windows on its cylindrical wall and within its rotation, it ensures the opening or closing of cylinder windows, and air from the supercharger is connected to the upper and lower inlet windows.
Поставленная задача достигается также тем, что он может иметь автономные по углу поворота поворотные втулки, из которых одна втулка охватывает золотник со стороны его впускных окон, а другая втулка охватывает золотник со стороны его выпускных окон.The task is also achieved by the fact that it can have rotary bushings autonomous in the angle of rotation, of which one sleeve covers the spool from the side of its inlet windows, and the other sleeve covers the spool from the side of its outlet windows.
Поставленная задача достигается также тем, что окна цилиндра могут иметь вытянутую длину по дуге окружности.The task is also achieved by the fact that the cylinder windows can have an elongated length along an arc of a circle.
Поставленная задача достигается также тем, что в качестве нагнетателя может быть использован турбонагнетатель, который на входе в турбину подсоединен к выпускным окнам цилиндра, а на выходе подсоединен к впускным окнам цилиндра.The task is also achieved by the fact that a turbocharger can be used as a supercharger, which is connected to the exhaust ports of the cylinder at the entrance to the turbine and connected to the intake ports of the cylinder at the outlet.
Поставленная задача достигается также тем, что он может иметь несколько нижних впускных окон, из которых часть окон расположена в осевом направлении цилиндра так, что они перекрываются поршнем после закрытия поршнем нижних выпускных окон цилиндра, а на линии подвода воздуха от нагнетателя к этим окнам перед ними установлен самодействующий впускной клапан.The task is also achieved by the fact that it can have several lower inlet windows, of which some of the windows are located in the axial direction of the cylinder so that they overlap with the piston after the piston closes the lower exhaust windows of the cylinder, and in front of them on the air supply line from the supercharger a self-acting intake valve is installed.
Поставленная задача достигается также тем, что перед или после самодействующего впускного клапана может быть установлен запорный клапан с ручным или автоматическим управлением.The task is also achieved by the fact that before or after the self-acting intake valve can be installed shut-off valve with manual or automatic control.
Поставленная задача в части второго варианта, описываемого в пунктах 7-9 формулы изобретения, достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания поршневой четырехтактный содержит цилиндр, впускные и выпускные окна цилиндра, открытие и закрытие которых осуществляется полым цилиндрическим золотником вращательного действия, имеющим на своей цилиндрической стенке впускные и выпускные окна. Согласно изобретению золотник установлен внутри цилиндрической втулки, имеющей на своей цилиндрической стенке окна, которые совпадают с окнами цилиндра и окнами золотника при его вращении, а внутри цилиндрической стенки втулки образована полость, к которой подведена охлаждающая жидкость, например, из системы охлаждения двигателя.The problem in part of the second option described in paragraphs 7-9 of the claims is achieved by the fact that the four-stroke piston internal combustion engine contains a cylinder, cylinder inlet and outlet windows, the opening and closing of which is carried out by a hollow cylindrical spool of rotary action having on its cylindrical wall inlet and outlet windows. According to the invention, the spool is installed inside a cylindrical sleeve having windows on its cylindrical wall that coincide with the windows of the cylinder and the windows of the spool during its rotation, and a cavity is formed inside the cylindrical wall of the sleeve to which coolant is connected, for example, from an engine cooling system.
Поставленная задача достигается также тем, что втулка может быть выполнена подвижной по углу поворота вокруг своей оси.The task is also achieved by the fact that the sleeve can be made movable in the angle of rotation around its axis.
Поставленная задача достигается также тем, что он может иметь автономные по углу поворота поворотные втулки, из которых одна втулка охватывает золотник со стороны его впускных окон, а другая втулка охватывает золотник со стороны его выпускных окон.The task is also achieved by the fact that it can have rotary bushings autonomous in the angle of rotation, of which one sleeve covers the spool from the side of its inlet windows, and the other sleeve covers the spool from the side of its outlet windows.
Поставленная задача в части третьего варианта, описываемого в пунктах 10 и 11 формулы изобретения, достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания поршневой двухтактный содержит впускные и выпускные окна цилиндра, из которых впускные окна расположены в верхней части цилиндра, а выпускные окна расположены над поршнем при его положении в нижней мертвой точке. Согласно изобретению он снабжен автономным нагнетателем, воздух от которого подведен к верхним и к нижним впускным окнам, из которых нижние впускные окна являются продувочными и расположены над поршнем при его положении в нижней мертвой точке, а верхние впускные окна закрываются клапанами, имеющими принудительный привод, после закрытия поршнем нижних впускных и выпускных окон.The task in part of the third option described in
Поставленная задача достигается также тем, что на линии подвода воздуха от нагнетателя перед верхними впускными окнами может быть установлен регулятор количества подаваемого в цилиндр воздуха, а к нижним впускным продувочным окнам воздух от нагнетателя подводится с полным напором без дросселирования газа.The task is also achieved by the fact that on the air supply line from the supercharger in front of the upper inlet windows a regulator of the amount of air supplied to the cylinder can be installed, and air from the supercharger is supplied to the lower inlet purge windows with full pressure without gas throttling.
Поставленная задача достигается также тем, что двигатель внутреннего сгорания поршневой содержит два или более цилиндров, имеющих четырехтактный принцип работы, у которых со стороны крышки цилиндров расположены впускные и выпускные клапаны принудительного действия. Согласно изобретению он снабжен дополнительным цилиндром, имеющим двухтактный принцип работы, а цилиндры, имеющие четырехтактный принцип работы, имеют по отношению друг к другу смещение фаз работы на 360° и расположены с двух сторон дополнительного цилиндра, который снабжен выпускными и перепускными клапанами принудительного действия, из которых перепускные клапаны поочередно через 360° угла поворота вала соединяют дополнительный цилиндр с цилиндрами, имеющими четырехтактный принцип работы при подходе поршней цилиндров к верхней мертвой точке, а выпускные клапаны дополнительного цилиндра открываются при движении его поршня в направлении от нижней к верхней мертвой точке и закрываются при подходе поршня к верхней мертвой точке.The task is also achieved by the fact that the piston internal combustion engine contains two or more cylinders having a four-stroke principle of operation, for which forced intake and exhaust valves are located on the cylinder cover side. According to the invention, it is equipped with an additional cylinder having a two-stroke principle of operation, and cylinders having a four-cycle principle of operation have a 360 ° phase shift relative to each other and are located on both sides of the additional cylinder, which is equipped with exhaust and bypass valves of forced action, from which bypass valves alternately through a 360 ° angle of rotation of the shaft connect an additional cylinder with cylinders having a four-stroke principle of operation when the pistons approach the upper dead point, and the exhaust valves of the additional cylinder open when the piston moves in the direction from the bottom to top dead center and close when the piston approaches the top dead center.
Поставленная задача достигается также тем, что на линии перепуска газа в дополнительный цилиндр из цилиндра, имеющего четырехтактный принцип работы, может быть установлена форсунка низкого давления.The stated task is also achieved by the fact that a low-pressure nozzle can be installed on the gas bypass line to an additional cylinder from a cylinder having a four-stroke principle of operation.
Поставленная задача достигается также тем, что дополнительный цилиндр может быть снабжен форсункой двойного назначения, которая после закрытия выпускных клапанов дополнительного цилиндра подает в цилиндр одновременно топливо и сжатый воздух в заданном соотношении, в зависимости от режима работы двигателя по мощности.The task is also achieved by the fact that the additional cylinder can be equipped with a dual-purpose nozzle, which, after closing the exhaust valves of the additional cylinder, simultaneously supplies fuel and compressed air to the cylinder in a predetermined ratio, depending on the engine operating mode in terms of power.
Поставленная задача достигается также тем, что в нижней части всех цилиндров над поршнем при его положении в НМТ могут быть выполнены выпускные окна.The task is also achieved by the fact that in the lower part of all cylinders above the piston, at its position in the BDC, exhaust windows can be made.
Изобретение поясняется при помощи чертежей.The invention is illustrated using the drawings.
На фиг.1 представлен первый вариант описываемого двигателя.Figure 1 presents the first embodiment of the described engine.
На фиг.2 – разрез А-А на фиг.1.Figure 2 is a section aa in figure 1.
На фиг.3 представлен второй вариант двигателя.Figure 3 presents the second version of the engine.
На фиг.4 – разрез Б-Б на фиг.3.Figure 4 is a section bB in figure 3.
На фиг.5 представлен третий вариант двигателя.Figure 5 presents the third version of the engine.
На фиг.6 представлен четвертый вариант двигателя.Figure 6 presents the fourth version of the engine.
Первый вариант двигателя, описываемый в пунктах 1-6 формулы изобретения, содержит рабочий цилиндр 1; поршень 2 цилиндра 1; верхние впускные окна 3 цилиндра; верхние выпускные окна 4 цилиндра; поворотную втулку 5 со стороны впускных окон 3 цилиндра; поворотную втулку 6 со стороны выпускных окон 4 цилиндра; окна 7 втулок 5 и 6; ручку 8 для поворота втулок 5 и 6 в ручном или автоматическом режиме; цилиндрический золотник 9; выпускные окна 10 золотника 9; впускные окна 11 золотника 9; камеру 12 впуска; камеру 13 выпуска; перегородку 14 золотника, разделяющую камеры 12 и 13; впускное окно 15 камеры 12; выпускное окно 16 камеры 13; регулятор 17 количества подаваемого в цилиндр воздуха, например дроссельную заслонку; форсунку 18 низкого или высокого давления и свечу зажигания; нижние выпускные окна 19; нижние впускные окна 20, закрытие которых поршнем происходит позже закрытия выпускных окон 19; дополнительные нижние впускные окна 21, закрытие которых поршнем происходит раньше закрытия нижних выпускных окон 19; скос 22 на днище поршня напротив впускных окон 20; самодействующий впускной клапан 23; запорный клапан 24 с ручным или автоматическим приводом; турбонагнетатель 25.The first version of the engine described in paragraphs 1-6 of the claims contains a working
Двигатель по первому варианту работает следующим образом. Впускные и выпускные окна 3 и 4, выполненные в верхней части (в крышке) цилиндра 1, выходят на внутреннюю цилиндрическую поверхность крышки цилиндра и имеют вытянутую угловую длину α°1 по дуге окружности. Внутренняя цилиндрическая поверхность окон 3 и 4 контактирует с наружной цилиндрической поверхностью втулок 5 и 6, которые имеют окна 7 и с помощью ручки 8 в ручном или автоматическом режиме могут поворачиваться вокруг своей оси. Втулка 5 охватывает золотник 9 со стороны впускных окон 3, а втулка 6 охватывает золотник со стороны выпускных окон 4 цилиндра. Золотник 9 имеет на своей цилиндрической поверхности выпускные окна 10 и впускные окна 11, у которых угловая длина по дуге окружности α°2 и α°3 соответствует расчетной величине фаз газораспределения впускных и выпускных клапанов двигателя. Втулка 5 при повороте на определенный угол в пределах открытия окон 3 обеспечивает текущие фазы газораспределения выпускных окон 10 золотника 9, а втулка 6 при повороте на определенный угол в пределах открытия окон 4 обеспечивает текущие фазы газораспределения впускных окон 11 золотника 9. Втулки 5 и 6 при повороте в крайнее положение могут полностью закрывать впускные 3 и выпускные 4 окна цилиндра. Золотник 9 имеет внутренние полости, которые образуют впускную 12 и выпускную камеру 13. Камеры 12 и 13 отделены друг от друга перегородкой 14. Камера 12 имеет впускное окно 15, а камера 13 имеет выпускное окно 16. Перед впускным окном 15 установлен регулятор производительности количества подаваемого в цилиндр воздуха 17. В верхней части цилиндра установлена форсунка низкого или высокого давления 18 для подачи в цилиндр топлива. Форсунка 18 может быть объединена со свечой зажигания. В нижней части цилиндра над поршнем, при его положении в нижней мертвой точке, выполнены нижние выпускные окна 19 и нижние впускные окна 20 и 21, из которых окна 20 расположены в осевом направлении так, что закрываются поршнем после закрытия выпускных окон 19, а окна 21 закрываются поршнем раньше закрытия выпускных окон 19. Для задержки закрытия впускных окон 20 на днище поршня со стороны окон 20 может быть выполнен скос 22. Перед впускными окнами 20 установлен самодействующий впускной клапан 23. До или после самодействующего клапана 23 может быть установлен запорный клапан 24 с ручным или автоматическим приводом. Впускное окно 15 камеры 12 и нижние окна 20 и 21 имеют соединение с внешним источником наддува, например с турбонагнетателем 25, а выпускное окно 16 камеры 13 и нижнее выпускное окно 19 соединяются с турбиной турбонагнетателя 24. Двигатель может иметь принудительное зажигание топливовоздушной смеси от свечи или может работать как дизель с самовоспламенением топливной смеси в результате высокой степени сжатия.The engine according to the first embodiment works as follows. The inlet and
Конструкция механизма газораспределения первого варианта двигателя, изображенного на фиг.1 и 2, позволяет обеспечить различные режимы его работы. Например, повороты втулок 5 и 6 в пределах раскрытия окон 3 и 4 позволяют менять фазы газораспределения по впускным и выпускным клапанам с целью увеличения момента вращения на низких оборотах и с целью повышения коэффициента наполнения цилиндра. Поворот втулок 5 и 6 в крайнее положение позволяет переводить двигатель на двухтактный принцип работы. Поворот втулки 5 со стороны впускных окон цилиндра с целью выпуска части газа из цилиндра за счет выталкивающего хода поршня позволяет регулировать коэффициент наполнения цилиндра по циклу "Отто-Аткинсона". При переводе двигателя на двухтактный принцип работы втулки 5 и 6 поворачиваются в крайнее положение и полностью закрывают впускные 3 и выпускные 4 окна цилиндра, которые перестают работать. Такое положение втулок показано на фиг.2. В работе остаются нижние впускные 20 и 21 окна и нижние выпускные окна 19. Одновременно с закрытием окон 3 и 4 подается команда на изменение частоты срабатывания форсунки или свечи зажигания, т.к. при двухтактном принципе работы цилиндра в отличие от четырехтактного принципа работы рабочий ход поршня происходит на каждом обороте вала двигателя, а четырехтактный двигатель имеет один рабочий ход поршня на два оборота вала двигателя. Наличие нижних впускных окон 20 и 21, а также нижних выпускных окон 19 создает особые улучшенные условия работы двигателя по четырехтактному циклу, т.к. в начале выпуска сгоревших газов их основная масса, имеющая высокую температуру, выходит через нижние выпускные окна 19, минуя верхние выпускные окна 4. В результате улучшаются температурные условия работы золотника со стороны выпускных окон и нормализуются условия его смазки, что повышает надежность двигателя. Наличие нижних впускных окон 20 и 21 на цикле выпуска газов позволяет лучше продуть цилиндр от сгоревших газов в конце рабочего хода поршня и дополнительно снизить их температуру. Наличие нижних впускных окон 20 и 21 на цикле впуска свежего воздуха в цилиндр позволяет повысить коэффициент наполнения цилиндра, т.к. снижается суммарное газодинамическое сопротивление впускного тракта.The design of the gas distribution mechanism of the first engine variant, shown in figures 1 and 2, allows for various modes of its operation. For example, the turns of
При полном закрытии верхних впускных 3 и выпускных окон 4 цилиндра, когда втулки 5 и 6 по углу поворота вокруг своей оси переводятся в крайнее положение, принцип работы двигателя по двухтактному циклу заключается в следующем.When the
При рабочем ходе поршня после загорания топливной смеси и его движении от ВМТ к НМТ сначала начинают раскрываться поршнем впускные окна 20. Это может достигаться за счет среза 22, который имеет днище поршня напротив впускных окон 20. Но окна 20 не открываются, т.к. перед ними установлен самодействующий впускной клапан 23, который не пропускает газ в направлении из цилиндра. Затем поршень начинает открывать выпускные окна 19 и начинается выпуск из цилиндра выхлопных газов, которые поступают на турбину турбонагнетателя 25. После падения давления в цилиндре начинают открываться продувочные впускные окна 21 и открывается самодействующий впускной клапан 23 в момент, когда давление в цилиндре станет меньше чем давление, создаваемое нагнетателем 25. Пока поршень не закроет выпускные окна 19, идет продувка цилиндра от сгоревших газов. После закрытия выпускных окон 19 впускные окна 20 и самодействующий впускной клапан 23 еще некоторое время остаются открытыми и за это время в цилиндре поднимается давление выше атмосферного давления до величины давления, которую может создать нагнетатель 25. Величина подаваемого в цилиндр давления, соответственно, и количество газа регулируются регулятором производительности 17.During the piston stroke after ignition of the fuel mixture and its movement from TDC to BDC, the inlet windows 20 first begin to open with the piston. This can be achieved by means of a cut 22, which has a piston bottom opposite the inlet windows 20. But the windows 20 do not open, because in front of them is a self-acting inlet valve 23, which does not pass gas in the direction from the cylinder. Then the piston begins to open the
При такой схеме работы двухтактный двигатель может работать с наддувом воздуха в цилиндр, что может повысить его литровую мощность в несколько раз, т.к. современные нагнетатели могут вырабатывать избыточное давление до 0,3 МПа, а мощность двигателя увеличивается в пропорциональной зависимости от поступающего в цилиндр газа. Наддув в цилиндр может использоваться только при необходимости кратковременного форсирования мощности двигателя, например при взлете самолета или на режиме обгона транспортного средства. В крейсерском режиме работы двигателя необходимость наддува воздуха в цилиндр отпадает. В этом случае подается команда на закрытие запорного клапана 24. В результате самодействующий впускной клапан 23, и впускные окна 20 закрываются и в работе остаются только продувочные впускные окна 21, которые закрываются поршнем раньше, чем закрываются выпускные окна 19. Соответственно, давление в цилиндре не сможет подняться выше атмосферного давления, и мощность двигателя снизится. Режим работы двигателя с кратковременным форсированием его мощности повысит долговечность и надежность работы самодействующего впускного клапана 23. Запорный клапан 24 можно использовать для закрытия окон 20 в аварийном режиме работы двигателя, который может возникнуть при поломке рабочих пластин самодействующего клапана 23.With this scheme of operation, a two-stroke engine can operate with pressurization of air into the cylinder, which can increase its liter capacity several times, because modern superchargers can generate excess pressure up to 0.3 MPa, and engine power increases in proportion to the gas entering the cylinder. The boost in the cylinder can be used only if it is necessary to briefly boost the engine power, for example, when taking off an airplane or when overtaking a vehicle. In cruising engine operation, there is no need to pressurize the cylinder. In this case, a command is issued to close the shut-off valve 24. As a result, the self-acting inlet valve 23 and the inlet windows 20 are closed and only purge inlet windows 21 remain in operation, which are closed by the piston before the
Второй вариант двигателя, описываемый в пунктах 7-9 формулы изобретения, содержит рабочий цилиндр 1; поршень 2 цилиндра 1; верхние впускные окна 3 цилиндра; верхние выпускные окна 4 цилиндра; поворотную втулку 5 со стороны впускных окон 3 цилиндра; поворотную втулку 6 со стороны выпускных окон 4 цилиндра; окна 7 втулок 5 и 6; ручку 8 для поворота втулок 5 и 6 в ручном или автоматическом режиме; цилиндрический золотник 9; выпускные окна 10 золотника 9; впускные окна 11 золотника 9; камеру 12 впуска; камеру 13 выпуска; перегородку14 золотника, разделяющую камеры 12 и 13; впускное окно 15 камеры 12; выпускное окно 16 камеры 13; регулятор 17 количества подаваемого в цилиндр воздуха, например дроссельную заслонку; форсунку 18 низкого или высокого давления, объединенную со свечой зажигания, или форсунку двойного назначения для подачи в цилиндр одновременно топлива и сжатого воздуха; охлаждающую полость 26 втулки 6, выполненную внутри ее цилиндрической стенки.The second version of the engine described in paragraphs 7-9 of the claims contains a working
Двигатель по второму варианту работает следующим образом. Впускные и выпускные окна 3 и 4, выполненные в верхней части (в крышке) цилиндра 1, выходят на внутреннюю цилиндрическую поверхность крышки цилиндра и имеют вытянутую угловую длину по дуге окружности α°1. Внутренняя цилиндрическая поверхность окон 3 и 4 контактирует с наружной цилиндрической поверхностью поворотных втулок 5 и 6, которые имеют окна 7 и с помощью ручки 8 в ручном или автоматическом режиме по сигналу от датчика оборотов двигателя могут поворачиваться вокруг своей оси на заданный угол, соответствующий текущей фазе газораспределения. Втулка 5 охватывает золотник 9 со стороны впускных окон 3, а втулка 6 охватывает золотник со стороны выпускных окон 4 цилиндра. Золотник 9 имеет на своей цилиндрической стенке выпускные окна 10 и впускные окна 11, у которых угловая длина по дуге окружности α°2 и α°3 соответствует расчетной величине фаз газораспределения впускных и выпускных клапанов двигателя. Втулка 5 при повороте на определенный угол обеспечивает текущие фазы газораспределения выпускных окон 10, а втулка 6 - впускных окон 11 золотника. Золотник 9 имеет внутренние полости, которые образуют впускную 12 и выпускную камеру 13. Камеры 12 и 13 отделены друг от друга перегородкой 14. Камера 12 имеет впускное окно 15, а камера 13 имеет выпускное окно 16. К впускному окну 15 воздух подводится от регулятора количества подаваемого в цилиндр воздуха 17, например от дроссельной заслонки. В верхней части цилиндра установлена форсунка 18 низкого или высокого давления для подачи в цилиндр топлива. Форсунка 18 может быть объединена со свечой зажигания и может быть двойного назначения для подачи в цилиндр одновременно топлива и сжатого воздуха. Втулки 5 и 6 внутри своих цилиндрических стенок имеют охлаждающие полости 26, к которым подведена охлаждающая жидкость, например, из системы охлаждения двигателя. Охлаждающую полость может иметь только втулка 6, расположенная со стороны выпускных окон 4 цилиндра, т.к. она имеет наиболее напряженный температурный режим работы. Двигатель может иметь принудительное зажигание топливовоздушной смеси или может работать как дизель с самовоспламенением топливной смеси в результате высокой степени сжатия.The engine according to the second embodiment works as follows. The inlet and
На фиг.4 показан разрез Б-Б двигателя на фиг.3 по выпускным окнам 4, поясняющий принцип работы управляемых фаз газораспределения выпускных клапанов.Figure 4 shows a section BB of the engine of figure 3 along the
У четырехтактного двигателя полный цикл работы происходит за два оборота вала, что соответствует углу поворота вала двигателя на 720°. При этом фаза впуска и выпуска газа происходят при повороте вала двигателя на 180°. За фазой выпуска следует фаза впуска газа. Фаза выпуска происходит при движении поршня от НМТ к ВМТ. Фаза впуска происходит при движении поршня от ВМТ к НМТ. Золотник по вращению связан с валом двигателя и вращается со скоростью, в два раза меньшей, чем скорость вращения вала двигателя. За один оборот золотника происходит полный четырехтактный цикл работы двигателя. При этом фаза впуска и фаза выпуска газа происходят при повороте золотника на 90°. Соответственно, угловая длина по дуге окружности α°2 впускных 11 и α°3 выпускных окон 10 золотника также принимается равной 90°. Положение окна 7 втулки 6 в НМТ соответствует номинальным оборотам двигателя, когда выпускные окна 4 открываются при подходе поршня 2 к НМТ и закрываются, когда поршень 2 подходит к ВМТ. Открытие окон 7 втулки 6 происходит, когда окна 11 золотника 9 начнут совмещаться с окнами 7, закрытие окон 7 происходит, когда заканчивается совмещение окон 7 и 11. Если принять, что вращение вала двигателя и вращение золотника 9 происходят по часовой стрелке, то поворот втулки 6 против часовой стрелки вызовет более раннее открытие выпускных окон 7. Более раннее открытие окон 7 целесообразно выполнять при увеличении оборотов двигателя, чтобы успеть выпустить из цилиндра газ, пока поршень 2 не начал движение от НМТ к ВМТ, т.к. в противном случае, если не сбросить давление газа в цилиндре, это давление будет давить на поршень 2 при его выталкивающем ходе и создаст паразитную нагрузку на вал двигателя, т.е. потребуется дополнительный расход энергии. При уменьшении оборотов двигателя втулка 6 поворачивается по часовой стрелке. В результате произойдет более позднее открытие выпускных окон 7, а следовательно, до открытия выпускных окон 4 газ успеет расшириться на большую величину, что позволяет более полно использовать энергию газа при движении поршня от ВМТ к НМТ, а выпуск газа из окон 4 будет происходить при меньшем давлении и с меньшим шумом.In a four-stroke engine, a full cycle of work occurs in two shaft rotations, which corresponds to an angle of rotation of the engine shaft by 720 °. In this case, the phase of gas inlet and outlet occurs when the engine shaft is rotated 180 °. The exhaust phase is followed by the gas inlet phase. The release phase occurs when the piston moves from BDC to TDC. The intake phase occurs when the piston moves from TDC to BDC. The rotary valve is connected to the motor shaft and rotates at a speed two times lower than the rotational speed of the motor shaft. For one revolution of the spool, a full four-stroke cycle of the engine occurs. In this case, the inlet phase and the gas release phase occur when the spool rotates 90 °. Accordingly, the angular length along the circular arc α ° 2 of the
Изменение фаз газораспределения впускных клапанов имеет такой же принцип работы. Запаздывание закрытия впускных клапанов при большом числе оборотов позволяет увеличить коэффициент заполнения цилиндра за счет инерции потока газа во впускном коллекторе после начала движения поршня 2 от НМТ к ВМТ. При малых оборотах целесообразно раньше закрыть впускные окна, чтобы не допустить обратного выхода газа из цилиндра и раньше начать процесс сжатия газа в цилиндре. Можно использовать более позднее закрытие впускных окон 3 для уменьшения количества подаваемого в цилиндр воздуха перед началом цикла сжатия и в этом случае отказаться от использования дроссельной заслонки на впускном тракте. Для этого достаточно поворачивать окна 7 втулки 5 по часовой стрелке на угловую величину после положения окон 7 в НМТ. В этом случае будет запаздывать открытие и закрытие впускных окон 3 цилиндра. Соответственно, уменьшится количество воздуха в цилиндре перед началом цикла сжатия газа, т.к. окна 3 останутся открытыми при начале движения поршня от НМТ к ВМТ и часть газа будет вытолкнута поршнем обратно в камеру впуска 12 без сжатия. Экономически регулирование количества поступления воздуха в цилиндр за счет обратного выталкивания поршнем лишнего газа из цилиндра во впускной коллектор более выгодно, чем дросселирование газа, поступающего в цилиндр с помощью дроссельной заслонки. Преимущества такого способа изменения мощности двигателя под названием цикл "Отто-Аткинсона". Принудительное охлаждение поворотных втулок 5 и 6 позволяет улучшить температурные условия смазки золотника 9, а следовательно, позволяет поднять скорость вращения двигателя и увеличить его литровую мощность, а также позволяет повысить надежность двигателя.Changing the valve timing of the intake valves has the same principle of operation. The delay in closing the intake valves at a high number of revolutions allows increasing the fill factor of the cylinder due to the inertia of the gas flow in the intake manifold after the start of the movement of the
Третий вариант двигателя, описываемый в пунктах 10 и 11 формулы изобретения, содержит рабочий цилиндр 1; поршень 2 цилиндра 1; верхние впускные окна 3 цилиндра; нижние впускные продувочные окна 27 цилиндра; нижние выпускные окна 19 цилиндра; цилиндрический вращающийся золотник 9; выпускные окна 10 золотника 9; камеру 12 впуска; впускное окно 15 камеры 12; нагнетатель 28; регулятор 17 количества подаваемого в цилиндр воздуха, например дроссельную заслонку; форсунку 29 низкого давления или карбюратор для подачи топлива в камеру впуска 12; форсунку 18 низкого или высокого давления или форсунку двойного назначения для впрыска в цилиндр одновременно топлива и сжатого воздуха; свечу 30 зажигания; нижние выпускные окна 19; вал 31 привода золотника.The third version of the engine described in
Двигатель по третьему варианту работает следующим образом. В верхней части цилиндра (например, в крышке цилиндра) выполнены верхние впускные окна 3. В нижней части цилиндра над поршнем при его положении в нижней мертвой точке выполнены нижние впускные продувочные окна 27 и нижние выпускные окна 19. Верхние впускные окна 3 открываются и закрываются клапанами, имеющими принудительный привод, которые могут иметь различную конструкцию, в том числе могут быть тарельчатыми с приводом от распределительного вала, электромагнитными, золотниковыми вращательного или поступательного действия, дисковыми и другими. На фиг.5 в качестве примера показан двигатель, у которого верхние впускные окна 3 открываются и закрываются цилиндрическим золотником 9 вращательного действия, связанного по вращению с валом двигателя. Золотник 9 на своей цилиндрической стенке имеет выпускные окна 10. Открытие верхних впускных окон 3 цилиндра 1 происходит при их совмещении с окнами золотника 10. Внутри золотника 9 выполнена полость, которая образует камеру впуска 12, имеющая впускное окно 15. К нижним впускным продувочным окнам 27 и к впускному окну 15 камеры впуска 12 подведен воздух от нагнетателя 28. К нижним впускным продувочным окнам 27 воздух от нагнетателя подводится без дросселирования, т.е. с полным напором, а на линии подвода воздуха к впускному окну 15 установлен регулятор количества подаваемого воздуха, например дроссельная заслонка 17. После дроссельной заслонки 17 может быть установлен карбюратор или форсунка низкого давления 29 для подачи топлива в камеру впуска 12. Цилиндр 1 может быть снабжен форсункой низкого или высокого давления 18 или форсункой двойного назначения для прямой подачи топлива в цилиндр и свечой зажигания 30.The engine according to the third embodiment works as follows. The
Двигатель может быть с искровым зажиганием или дизельным с самовоспламенением топлива в результате высокой степени сжатия.The engine can be spark ignited or diesel with auto-ignition of the fuel as a result of a high compression ratio.
При искровом зажигании возможны два варианта подачи в цилиндр топлива.With spark ignition, there are two options for supplying fuel to the cylinder.
В первом варианте подачи топливо подается в камеру впуска 12 с использованием карбюратора или форсунки низкого давлений 29, а впускные окна 3 открываются золотником после закрытия поршнем выпускных окон 19. Во втором варианте подачи топливо подается непосредственно в цилиндр через форсунку низкого давления 18 в начале такта сжатия после закрытия поршнем нижних выпускных окон 19 или подается после закрытия поршнем нижних выпускных окон через форсунку двойного назначения 18, которая подает в цилиндр одновременно топливо и сжатый воздух и обеспечивает наиболее качественное распыление воздуха. В дизельном варианте топливо в цилиндр подается через форсунку высокого давления 18 в конце такта сжатия, когда поршень подходит к ВМТ.In the first embodiment, fuel is supplied to the
При искровом зажигании в первом варианте подачи принцип работы двигателя заключается в следующем. При движении поршня от ВМТ к НМТ, когда происходит рабочий ход поршня, сначала начинают открываться выпускные окна 19 и происходит выпуск сгоревшего газа из цилиндра, что сопровождается быстрым падением давления в цилиндре. Затем начинают открываться нижние продувочные окна 27 и начинается продувка цилиндра воздухом, который поступает от нагнетателя 28 с полным напором, т.к. на линии продувки не стоит дроссельная заслонка, регулирующая количество подаваемого воздуха. Продувка цилиндра продолжается, пока поршень при начале своего движения от НМТ к ВМТ не закроет продувочные окна 27. К моменту закрытия поршнем выпускных окон 19 золотник открывает верхние впускные окна 3 и в цилиндр начинает поступать топливовоздушная смесь, подготовленная в карбюраторе 29 в количестве в зависимости от заданной текущей мощности двигателя. Вместо карбюратора может быть использована форсунка низкого давления. После закрытия выпускных окон 19 впускные окна 3 еще некоторое время остаются открытыми, и за это время давление в цилиндре поднимается выше атмосферного давления на заданную величину, которая задается дроссельной заслонкой 17. При положении верхней части поршня в осевом направлении, показанном на фиг.5 пунктиром, впускные окна 3 закрываются и в цилиндре начинается цикл сжатия газа.With spark ignition in the first embodiment, the principle of operation of the engine is as follows. When the piston moves from TDC to BDC, when the piston travels, the
При такой схеме работы двигателя обеспечивается высокая степень очистки цилиндра от сгоревших газов на всех режимах работы двигателя, включая холостой ход, а также исключается возможность выпуска несгоревшей части топлива через выпускные окна 19, что обеспечивает необходимую экономичность и экологическую чистоту двигателя не хуже, чем у четырехтактного двигателя. При этом по сравнению с четырехтактным двухтактный двигатель имеет больший механический КПД и имеет большую литровую мощность, т.к. на два оборота вала он имеет два рабочих хода поршня, т.е. в два раза больше, чем у четырехтактного двигателя. Конструктивно подготовка смеси в карбюраторе проще, чем использование для этой цели форсунок, которые требуют высокой степени очистки топлива и высокой точности изготовления.With this engine operation scheme, a high degree of purification of the cylinder of burned gases is ensured at all engine operation modes, including idling, and the possibility of releasing an unburned part of the fuel through the
При искровом зажигании во втором варианте подачи принцип работы двигателя заключается в следующем. Сразу после открытия поршнем нижних продувочных окон 27 золотник 9 дополнительно открывает верхние впускные окна 3 и продувка цилиндра уже ведется чистым воздухом через верхние и нижние впускные окна, но давление в цилиндре не поднимается выше атмосферного давления, т.к. выпускные окна 19 открыты и сообщаются с атмосферой. После закрытия выпускных окон 19 впускные окна 3 еще некоторое время остаются открытыми, и за это время давление в цилиндре поднимается выше атмосферного давления на заданную величину, которая задается дроссельной заслонкой 17. В это же время в цилиндр подается топливо через форсунку низкого давления 18 или подается одновременно в заданном количестве топливо и сжатый воздух через форсунку двойного назначения 18. При положении верхней части поршня в осевом направлении, показанном на фиг.5 пунктиром, впускные окна 3 закрываются и в цилиндре начинается цикл сжатия газа. В дизельном варианте двигателя продувка цилиндра от сгоревших газов ведется так же, как во втором варианте подачи, но топливо в цилиндр подается в конце цикла сжатия через форсунку высокого давления 18. В ВМТ происходит искровое зажигание топливовоздушной смеси или происходит самовоспламенение смеси в результате высокой степени сжатия и высокой температуры газа. Далее все циклы работы двигателя повторяются.With spark ignition in the second embodiment, the principle of operation of the engine is as follows. Immediately after the piston opens the
Приведенные выше варианты подачи топлива в цилиндр исключают возможность потерь несгоревшей части топлива через выпускные окна 19, что обеспечивает повышение экономичности двигателя. Заполнение цилиндра может происходить с избыточным давлением воздуха, что позволяет увеличить литровую мощность и экономичность двигателя.The above options for supplying fuel to the cylinder exclude the possibility of loss of unburned part of the fuel through the
Золотник 9 используется на впуске, а поэтому имеет нормальный температурный режим работы и нормальные условия смазки, что обеспечивает высокую надежность двигателя. Отсутствие неуравновешенных инерционных масс у золотникового клапана и отсутствие клапанных пружин позволяет форсировать двигатель по скорости вращения, а следовательно, появляется возможность увеличить литровую мощность двигателя за счет увеличения его скорости вращения. В отличие от прототипа в конструкции отсутствуют узлы типа самодействующих клапанов, которые имеют низкую надежность. По своим основным характеристикам двухтактный двигатель в таком исполнении не уступит четырехтактному двигателю, но намного проще последнего.
Четвертый вариант двигателя, описываемый в пунктах 12-15 формулы изобретения, содержит левый 32 и правый 33 рабочие цилиндры с четырехтактным принципом работы; дополнительный цилиндр 34, работающий по двухтактному циклу; поршни 2 цилиндров; верхние впускные окна 3 цилиндров 32 и 33; верхние выпускные окна 4 цилиндров 32, 33 и 34; перепускные окна 35 цилиндров 32 и 33; перепускные окна 36 цилиндра 34; золотник 9 вращательного действия; камера впуска 12 цилиндров 32 и 33; камеру выпуска 13 цилиндров 32, 33 и 34; перегородку 14, разделяющую камеры 12 и 13; выпускное окно 10 золотника 9 в камере 12; впускные окна 11 золотника 9; перепускные каналы 37 золотника 9; впускное окно 15 камеры впуска 12; выпускное окно 16 камеры выпуска 13; нижние выпускные окна 19 цилиндров; турбонагнетатель 25; регулятор 17 количества подаваемого воздуха в цилиндры 32 и 33; форсунку 18 низкого или высокого давления, она же свеча зажигания для цилиндров 32 и 33; форсунку 38 низкого давления или форсунку двойного назначения для подачи одновременно топлива и сжатого воздуха в цилиндр 34; свечу зажигания 30 цилиндра 34.The fourth version of the engine, described in paragraphs 12-15 of the claims, contains left 32 and right 33 working cylinders with a four-stroke principle of operation; an
Двигатель по четвертому варианту работает следующим образом. Поршни 2 связаны с механизмом преобразования движения, который обеспечивает их синхронное движение в одном направлении. Цилиндры 32 и 33 работают по четырехтактному циклу, при котором полный цикл работы каждого цилиндра происходит за два оборота вала. Фазы работы цилиндров 32 и 33 смещены по углу поворота вала на 360°. Поэтому рабочий цикл указанных цилиндров чередуется через один оборот вала. Цилиндр 34 работает по двухтактному циклу, при котором полный цикл работы цилиндра происходит за один оборот вала. Цилиндры 32 и 33 расположены с двух сторон относительно цилиндра 34. Окна 3, 4, 35, и 36 открываются и закрываются цилиндрическим золотником 9 вращательного действия, который по вращению связан с валом двигателя. Золотник совершает один оборот вокруг своей оси за два оборота вала двигателя. Золотник 9 имеет внутренние полости, которые образуют две камеры впуска 12 и объединенную на три цилиндра камеру выпуска 13. Камеры впуска 12 и камера выпуска 13 отделены друг от друга перегородками 14. На наружной цилиндрической стенке золотника выполнены выпускные окна 10, которые при вращении золотника совмещаются с впускными окнами 3 цилиндра, а также впускные окна 11, которые совмещаются с выпускными окнами 4 цилиндров. На наружной цилиндрической поверхности золотника 9 выполнены перепускные каналы 37, соединяющие окна 35 и 36. Золотник 9 имеет впускные окна 11, которые при его вращении совмещаются с окнами 15 камеры 12. В нижней части цилиндров над поршнем при его положении в НМТ выполнены нижние выпускные окна 19. Впускные окна 15 соединены с турбонагнетателем 25, а выпускные окна 16 и 19 соединены с турбиной турбонагнетателя. На линии подвода воздуха к впускным окнам 15 установлен регулятор количества подаваемого воздуха 17. Цилиндры 32 и 33 имеют форсунку 18 низкого или высокого давления, которая может быть объединена со свечой зажигания. На линии перепуска газа из цилиндров 32 и 33 в цилиндр 34 установлена форсунка низкого давления или форсунка 38 двойного назначения для подачи в цилиндр 34 одновременно топлива и сжатого воздуха. В цилиндре 34 дополнительно установлена свеча зажигания 30. Двигатель по четвертому варианту может иметь несколько режимов работы. В том числе может работать на режиме, когда топливо подается только в цилиндр 34 (вариант 1), или когда топливо подается в цилиндры 32 и 33 (вариант 2), или когда топливо подается во все цилиндры (вариант 3). Двигатель может быть дизельным с самовоспламенением топливной смеси или с принудительным зажиганием.The engine according to the fourth embodiment works as follows. The
Принцип работы двигателя по варианту 1 подачи топлива, когда топливо подается только в цилиндр 34, заключается в следующем. На фиг.6 зафиксировано положение поршней 2, когда они находятся в ВМТ. При их подходе к ВМТ в цилиндре 32 заканчивается цикл сжатия. В цилиндре 33 заканчивается цикл выталкивания поршнем 2 остатков сгоревшего газа через открытые выпускные окна 4. В цилиндре 34 закрываются выпускные окна 4, и прекращается цикл выталкивания поршнем 2 остатков сгоревших газов. После закрытия выпускных окон 4 избыточное давление газа в цилиндре 34 практически отсутствует, и в этот момент перепускной канал 37 золотника 9 соединяет окна 35 и 36. В результате сжатый в цилиндре 32 газ перепускается в цилиндр 34.The principle of operation of the engine according to
Во время перепуска в цилиндр 34 подается топливо через форсунку 38 низкого давления, которая стоит на линии перепуска. Поток сжатого газа, обтекая форсунку 38, распыляет топливо на мелкие фракции. В момент перепуска в цилиндр 34 через форсунку 38 может подаваться одновременно топливо и сжатый воздух в количестве, достаточном для образования нормальной топливной смеси в зависимости от режима работы двигателя по мощности. При перепуске поршни 2 цилиндров 32 и 34 продолжают движение к ВМТ и дожимают топливовоздушную смесь. В ВМТ происходит поджигание топливной смеси от свечи зажигания 30. В дизельном варианте двигателя топливо подается в цилиндр 34 в конце такта сжатия и происходит самовоспламенение топливной смеси в результате высокой степени сжатия газа. Предлагаемый принцип работы двигателя позволяет сжимать чистый воздух в цилиндрах 32 и 33 без подачи в них топлива, а в цилиндр 34 подавать топливо через форсунку низкого давления. После загорания топлива в цилиндре 34 идет расширение газа, которое сопровождается повышением давления. В современных двигателях после загорания топлива давление в цилиндре достигает величины 10 МПа и выше. В предлагаемом варианте двигателя зажигание топлива происходит в дополнительном цилиндре, а расширение газа может вестись в двух или более цилиндрах в зависимости от количества дополнительных цилиндров 34, участвующих в работе, т.к. сразу после загорания давление в цилиндрах, соединенных перепускным каналом, выравнивается. Следовательно, коэффициент расширения газа после загорания может увеличиться в несколько раз. К концу рабочего хода поршней и к началу открытия выпускных окон 19 давление в цилиндрах также снизится в несколько раз. Снижение давления выхлопных газов обеспечивает более полное использование энергии расширения газов и снизит уровень шума двигателя.During the bypass, fuel is supplied to the
Сжатие воздуха в цилиндрах 32 и 33 происходит без подачи топлива, а следовательно, отсутствуют условия для возникновения детонации в цилиндрах. Поэтому можно использовать низкооктановые сорта топлива, что делает двигатель всеядным. После открытия поршнями нижних выпускных окон 19 давление в цилиндрах 32 и 34 падает и большая часть газа поступает на турбину турбонагнетателя 25, минуя верхние выпускные окна 4. Расширение выхлопных газов сопровождается падением их температуры. При положении поршней в НМТ, когда нижние выпускные окна 19 полностью открыты или несколько позже, золотник 9 открывает верхние выпускные окна 4 у цилиндров 32 и 34, и начинается цикл выталкивания поршнем остатков сгоревших газов из них при движении поршней к ВМТ. В этом случае в камеру выпуска 13 поступает уже уменьшенное в несколько раз количество выхлопных газов и с меньшей температурой, что улучшает температурные условия работы золотника 9 и позволяет создать нормальные условия для его смазки. В результате затрачивается меньшая энергия на выталкивание газа поршнями из цилиндров, следовательно, повышается экономичность двигателя. Когда поршень 2 цилиндра 32 подходит к ВМТ и заканчивается цикл выпуска сгоревших газов, в цилиндре 33 заканчивается цикл сжатия газа. Происходит перепуск сжатого газа из цилиндра 33 в цилиндр 34, и все циклы работы повторяются. В цилиндре 34 практически отсутствует цикл сжатия газа, а за два оборота вала его поршень делает два рабочих хода, что дополнительно поднимает экономичность двигателя. Отсутствие условий для детонации в цилиндрах 32 и 33 позволяет повысить температурный режим их работы, следовательно, повышается термический КПД работы двигателя, и улучшаются условия для полного сгорания топлива. Можно отказаться от использования форсунок высокого давления в дизельном варианте двигателя, которые имеют низкую надежность и требуют высокой степени очистки топлива от посторонних примесей.Compression of air in the
Принцип работы двигателя по варианту 2 подачи топлива, когда топливо подается только в цилиндры 32 и 33, заключается в следующем.The principle of the engine according to
В варианте двигателя с искровым зажиганием после закрытия поршнем нижних выпускных окон 19 у цилиндров 32 и 33 в начале такта сжатия в этих цилиндрах подается топливо через форсунку низкого давления или подается одновременно топливо и сжатый воздух через форсунку двойного назначения 18 для образования нормальной топливной смеси. В цилиндре 34 при движении поршня от НМТ к ВМТ происходит выталкивающий ход, и цилиндр освобождается от остатков сгоревших газов. При подходе к ВМТ в цилиндре 34 закрываются выпускные окна 4. После их закрытия открывается линия перепуска и сжатый в цилиндре 32 или 33 газ подается в дополнительный цилиндр 34. Поршни продолжают движение к ВМТ, и происходит сжатие газа двумя поршнями до заданного давления. В ВМТ топливная смесь воспламеняется от свечи зажигания 30, газ расширяется и давит с одинаковым давлением на оба поршня. Расширение газа будет происходить в двух цилиндрах, что позволяет в два раза увеличить коэффициент расширения газа, а следовательно, к моменту открытия выпускных окон 19 давление в цилиндре будет в два раза меньше по сравнению с вариантом расширения газа в одном цилиндре. В дизельном варианте двигателя топливо в цилиндр подается в конце такта сжатия через форсунку высокого давления 18. После загорания топлива расширение газа будет происходить в двух цилиндрах. Соответственно, увеличится коэффициент расширения газа. Увеличение коэффициента расширения газа после его загорания позволяет более полно использовать энергию газа при расширении. В результате повышается экономичность двигателя и снижается уровень шума в выхлопном тракте.In the spark ignition engine, after the piston closes the
Принцип работы двигателя по варианту 3 подачи топлива, когда топливо подается во все цилиндры, заключается в следующем.The principle of the engine according to
В варианте двигателя с искровым зажиганием в цилиндры 32 и 33 после закрытия выпускных окон 19 в начале такта сжатия подается топливо через форсунку низкого давления или подается одновременно топливо и сжатый воздух через форсунку двойного назначения для образования сверхбедной смеси топлива и воздуха, которая не самовоспламеняется при сжатии ее поршнем. В цилиндр 34 при подходе поршня 2 к ВМТ после закрытия выпускных окон 4 впрыскивается топливо через форсунку низкого давления или подается одновременно топливо и сжатый воздух через форсунку двойного назначения в количестве для образования нормальной топливной смеси. В ВМТ происходит перепуск сжатого газа в цилиндр 34 из цилиндра 32 или 33. При перепуске нормальная топливная смесь остается в цилиндре 34, которая поджигается в нем свечой зажигания 30. После загорания топлива в цилиндре 34 горящий газ с большим давлением и температурой поступает в цилиндр 32 или 33 и поджигает в этих цилиндрах сверхбедную смесь. В этом случае цилиндр 34 используется как форкамера для поджигания сверхбедной смеси в цилиндрах 32 и 33. При образовании в цилиндрах 32 и 33 сверхбедной смеси топлива и воздуха отсутствуют условия для детонации топлива в цилиндрах при сжатии и повышается экономичность двигателя. В вариантах 1 и 3 подачи топлива двигатель может быть всеядным и можно уменьшить отвод тепла от цилиндров, что повысит термический КПД двигателя. В дополнительном цилиндре 34 поршень 2 сжимает газ только в конце своего хода от НМТ к ВМТ. В результате затрачивается меньше энергии на сжатие газа и повышается экономичность двигателя. В дополнительном цилиндре 34, имеющем двухтактный принцип работы, очистка цилиндра от сгоревших газов происходит за счет выталкивающего хода поршня при его движении от НМТ к ВМТ. В результате повышается степень его очистки от сгоревших газов и повышается экологическая чистота двигателя.In the spark ignition engine variant, after closing the
Источники информацииSources of information
1. GB 2211549 A, 05.07.1989.1. GB 2211549 A, 07/05/1989.
2. JP 9133009 A, 20.05.1997.2. JP 9133009 A, 05.20.1997.
3. WO 93/18283 A1, 16.09.1993.3. WO 93/18283 A1, 09.16.1993.
4. US 3581626 A, 01.06.1971.4. US 3581626 A, 06/01/1971.
5. FR 2531139 A1, 03.02.1984.5. FR 2531139 A1, 03/03/1984.
6. RU 2024773 C1, 15.12.1994.6. RU 2024773 C1, 12/15/1994.
7. RU 2063524 C1, 10.07.1996.7. RU 2063524 C1, 07/10/1996.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002105687/06A RU2243387C2 (en) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | Internal combustion engine (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002105687/06A RU2243387C2 (en) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | Internal combustion engine (versions) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002105687A RU2002105687A (en) | 2003-09-10 |
RU2243387C2 true RU2243387C2 (en) | 2004-12-27 |
Family
ID=34387028
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002105687/06A RU2243387C2 (en) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | Internal combustion engine (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2243387C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2639928C1 (en) * | 2016-08-29 | 2017-12-25 | Александр Сергеевич Гурьянов | Internal combustion engine with additional exhaust valve |
-
2002
- 2002-03-04 RU RU2002105687/06A patent/RU2243387C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2639928C1 (en) * | 2016-08-29 | 2017-12-25 | Александр Сергеевич Гурьянов | Internal combustion engine with additional exhaust valve |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4565167A (en) | Internal combustion engine | |
AU2008323992B2 (en) | Monoblock valveless opposing piston internal combustion engine | |
US7954462B2 (en) | Split-cycle air hybrid engine | |
US7905221B2 (en) | Internal combustion engine | |
US8550042B2 (en) | Full expansion internal combustion engine | |
EP3441584B1 (en) | Method of operation of a split-cycle engine with a spool crossover shuttle | |
US4907544A (en) | Turbocharged two-stroke internal combustion engine with four-stroke capability | |
US4491096A (en) | Two-stroke cycle engine | |
WO2011055118A1 (en) | A two-stroke internal combustion engine with variable compression ratio and an exhaust port shutter and a method of operating such an engine | |
JPH05179986A (en) | Method of operating internal combustion engine | |
EP0427334B1 (en) | Two-stroke-cycle engine with variable valve timing | |
US20140109850A1 (en) | Method and system for internal combustion engine | |
JPH01305129A (en) | Internal combustion engine | |
US7556014B2 (en) | Reciprocating machines | |
RU2361093C2 (en) | Internal combustion engine | |
US8973539B2 (en) | Full expansion internal combustion engine | |
US5189996A (en) | Two-stroke-cycle engine with variable valve timing | |
JP2012514159A (en) | Internal combustion engine with independent gas supply system without compression stroke | |
RU2243387C2 (en) | Internal combustion engine (versions) | |
KR100567989B1 (en) | Method for obtaining high efficiency in an internal combustion engine and the internal combustion engine | |
RU2243386C2 (en) | Internal combustion engine (versions) | |
US20030188701A1 (en) | Internal combustion engine | |
JPH0480213B2 (en) | ||
RU2244138C2 (en) | Internal combustion engine (versions) | |
EP0057591B1 (en) | Internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050305 |