Способ регулирования мощности двигателя внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами и двигатель внутреннего сгорания

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 5 F 02 D 17/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР, К А ВТОРСНОМЪ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ С ОТКЛЮЧАЕМЬ1МИ ЦИЛИНДРАМИ И ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) 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 сгораний. 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.

2с. и Зз. и. ф-лы,5ил. (21) 4679895/06 (22) 18.04.89 (46) 07.02.92. Бюл. № 5 (71) Ленинградский филиал Научно-исследовательского института автомобильного транспорта (72) Г. М. Левкин и В. В. Воробьев (53) 621.436 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1196522, кл. F 02 D 17/07, 1978.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением.

Известен способ регулирования много- цилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгора ния 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 являет- ся низкая экономичность из-за больших погерь 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 вре ме н и в ка ж дом ци кле.

Цель изобретения — повышение эффективности работы двигателя путем уменьшеОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1710804 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 — конструкциФ 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 ,улачков 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 топливно-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 топли ва.

Для работы на полной нагрузке, когда развиваемой мощности работающих цилиндров становится недостаточно, восстанавливают кинематическую связь распределитель5 ного вала с впускными и выпускными клапанами отключенных цилиндров, при этом возо б новля ется пода ча то пли в но- возду ш ной смеси в эти цилиндры и они начинают работать в обычном режиме.

Двигатель внутреннего сгорания с груп10 пой, 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.

15 В головке цилиндров размещены расположенные в один ряд впускные 3 и 4 и размегценные рядом выпускные 5 и 6 клапаны отключаемых цилиндров. Клапаны приводятся в действие от распределительного вала двигателя через штанги толкателей 7 и коро20 мысла, установленные .на трубчатой стальной оси 8, закрепленной в стойках 9 с помощью болтов 10 на головке цилиндрбв.

Закрытие клапанов происходит под действием кпапанных пружин 11, установленных

25 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, уста30 новленного между отключаемыми цилиндрами и закрепленного на головке 1 цилиндров с помошью четырех шпилек с гайками 14, и размещенного на верхней плоскости корпуса шагового реверсивного электродвигателя 15 с редуктором 16 и кулачковой шай35 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

40 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 пружи45 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 отверс50 тиях приливов 27 и 28 части 24 и выступа 29 части 25 коромысла, при этом плоскость поворота контактируюшей сферической поверхностью 30 со стержнем клапана части 25 выбрана перпендикулярной плоскости качания 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 шпиль10804

17

5 ки 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 и 39 (фиг. 4) имеют общее отверстие,. причем ось отверстия в шайбе не совпадает с центром ее вращения от электродвигателя 15, а оси отверстий концевых участков тяг и оси отверстий под шпильки 36 выполнены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. На внешней стороне тяг 38 и 39 и на двух торцах кулачковой шайбы 17 выполнены сферические расточки 40 — 42 соответственно, в которые установлены прокладки 43 — 45 соответствующей формы и соединительный болт 46 с гайкой 47. Кулачковая шайба 17 связана с выходным валом редуктора 16 болтом 48 и вращается вокруг его оси, а высота подьема кулака выбрана равной перемещению выпускных клапанов 5 и 6 при их максимальном открытии, при этом нерабочая часть шайбы срезана по плоскости 49, параллельной плоскости, проходя щей через линию контакта шайбы с нажимной планкой 19 в исходном положении, ось вращения шайбы 17 и ось соединительного болта 46. Для исключения заклинивания тяг 38 и 39 возможна установка сферических прокладок и в местах соединения тяг со шпильками 36.

Устройство для отключения цилиндров работает следующим образом. На режимах частичных нагрузок и холостого хода, когда потребная мощность может быть получена при эффективной работе меньшего количества цилиндров, включают шаговый электродвигатель 15, который через редуктор 16 поворачивает кулачковую шайбу 17 на 90 .

При повороте ша йба через вра щающуюся на оси 22 нажимную планку 19 и коромысла 18 открывает выпускные клапаны 5 и 6 отключаемых цилиндров, что обеспечивает постоянную связь этих цилиндров с выпускным коллектором работающей группы цилиндров. Одновременно с этим поворот шайбы 1,7 через тяги 38 и 39 приводит к повороту частей 25 коромысел впускных клапанов 3 и 4, поэтому они под действием клапанных пружин 11 находятся в закрытом положении и топливно-воздушная смесь не поступает в цилиндры.

При возвратно-поступательном движечии поршней в отключенных цилиндрах осуществляется впуск отработавших газов из выпускного коллектора работающих цилиндров и выпуск этих газов в коллектор через постоянно открытые выпускные клапаны 5 и 6, что приводит .к поддержанию температурного режима деталей, обеспечивающего минимизацию потерь на трение между перемещающимися деталями. Кроме того, при работе меньшего количества цилиндров наблюдается снижение токсичности отработавших газов как за счет улучшения условий сгора ния топлива в оставшихся цилиндрах,. так .и за счет дополнительного окисления

6 продуктов неполного сгорания топлива при расширении и сжатии отработа вши х газов в разогретых неработающих цилиндрах.

Для работы двигателя на полной нагрузке подают питание обратного зйака на ре5 версивный электродвигатель 15, при этом шайба !7 делает четверть поворота назад, восстанавливается кинематическая связь распределительного вала .с впускными 3 и 4 и выпускными 5 и 6 клапанами, что обеспе 0 чивает работу ранее отключенных цилиндров в обычном режиме.

Таким образом, предлагаемые способ регулирования мощности двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сго15 рания, в котором реализован этот способ

> позволяют осуществить изменение развиваемой мощности за счет отключения группы цилиндров и перепуска отработавших газов в эти цилиндры через постоянно открытые выпускные клапаны.

20 Способ регулирования мощности и устройство для отключения цили ндров могут быть использованы для любых карбюраторных двигателей, работающих длительное время на частичных нагрузках или холостом

25 ходу.

Формула изобретения

1. Способ регулирования мощности двигателя внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами, при котором отработав30 шие газы неотключаемых цилиндров подают в отключаемые, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы путем уменьшения затрат мощности на перепуск отработавших газов, впуск и выпуск отработавших газов в отключенные

З5 цилиндры осуществляют через постоянно открытые выпускные клапаны этих цилиндров.

2. Двигатель внутреннего сгорания с отключаемыми и неотключаемыми цилиндрами

0 содержащий устройство для отключения цилиндров и газораспределительный механизм, выполненный в виде кулачкового вала и подпружиненных впускных и выпускных кла па нов, установленных с возможностью взаимодействия через качающиеся на труб45 чатой оси коромысла с кулачками распределительного вала, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы, устройство для отключения цилиндров выполнено в виде пространственно изогнутых тяг, шагового электродвигателя с редукто50 ром и кулачковой шайбой, нажимной планки и охватывающего трубчатую ось коромысел

П-образного корпуса, на верхней части которого закреплен шаговый электродвигатель, кулачковая шайба установлена с возможностью взаимодействия с коромыслами вы55 пускных клапанов отключаемых цилиндров через нажимную планку, закрепленную на

П-образном корпусе с возможностью углового перемещения, при этом коро м ысла впускных клапанов отключаемых цилиндров

1710804 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 изогнутых 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 максималь ному перемещению выпускного клапана.

1710804

76

1710804

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, !Ol

Редактор H. Тупица

Заказ 323

Составитель Г. Левкин

Техред А. Кравчук Корректор И. Эрдейи

Тираж Подписное