Способ регулирования поршневого двигателя внутреннего сгорания в режиме частичной нагрузки

Изобретение относится к моторостроению, а именно к автомобильному моторостроению. Технический результат изобретения заключается в снижении расхода топлива и выброса токсичных газов в режиме частичной нагрузки двигателя путем уменьшения потери тепловой энергии на нагревание цилиндров двигателя. Указанный технический результат достигают тем, что в режиме частичной нагрузки двигателя его коленчатый вал соединяют с нагрузкой через зубчатую передачу с некруглыми колесами. Эта передача изготовлена и смонтирована так, чтобы при ее включении уменьшилась частота оборотов коленчатого вала и кривошипы работающих цилиндров имели угловую скорость в ВМТ выше, чем в НМТ. В результате этого действия уменьшают потерю тепловой энергии на нагревание цилиндров и, следовательно, повышают к.п.д. двигателя и эффективность нейтрализатора токсичных газов. 2 ил.

 

Область применения изобретения - моторостроение, прежде всего моторостроение для автомобилей.

Известен способ регулирования в режиме частичной нагрузки уменьшением частоты циклов работы цилиндров двигателя. Этот способ позволяет поддерживать на оптимальном уровне массу заряда горючей смеси и, следовательно, увеличить к.п.д. двигателя. Осуществляют этот способ путем переключения зубчатых передач с круглыми колесами или с помощью вариатора [1, 2].

Недостатком известного способа является увеличение потери тепловой энергии на нагревание цилиндров двигателя при снижении угловой скорости коленчатого вала.

Технический результат изобретения заключается в снижении расхода топлива и выброса токсичных газов в режиме частичной нагрузки двигателя путем уменьшения потери тепловой энергии на нагревание цилиндров двигателя.

Согласно изобретению регулирование поршневого двигателя внутреннего сгорания в режиме частичной нагрузки обеспечивается ступенчатым уменьшением частоты циклов работы цилиндров двигателя. В предлагаемом изобретении недостаток прототипа существенно уменьшен вследствие соединения коленчатого вала двигателя с нагрузкой через зубчатую передачу с некруглыми колесами. При этом заявленный технический результат достигается за счет того, что некруглые колеса изготовлены и смонтированы так, чтобы угловая скорость кривошипов цилиндров, работающих в режиме двигателя внутреннего сгорания в ВМТ, была выше, чем в НМТ.

Вследствие уменьшения потери тепловой энергии повышается к.п.д. двигателя и температура отработавших газов и, следовательно, увеличивается эффективность работы нейтрализатора токсичных газов.

Возможность осуществления изобретения рассмотрим на примере автомобиля с четырехцилиндровым четырехтактным бензиновым двигателем.

На фиг.1 изображена схема устройства, которое, выполняя команды водителя автомобиля, устанавливает режим работы двигателя и трансмиссии с максимально возможным к.п.д. двигателя; на фиг.2 - кинематическая схема двухсекционного двигателя.

Устройство, показанное на фиг.1, состоит из следующих элементов. С помощью датчика спидометра 1 это устройство поддерживает заданную водителем скорость. Кислородный датчик 2 позволяет устройству регулировать качество горючей смеси. Датчик педали акселератора 3 дает сигнал устройству на увеличение скорости автомобиля. Датчик педали тормоза 4 указывает устройству на снижение скорости. Сигналы, полученные от вышеуказанных датчиков, обрабатывает электронный вычислитель 5. После обработки сигналов вычислитель 5 отправляет команды на привод 6 сцепных зубчатых муфт 7, привод 8 дроссельных заслонок двигателя, привод 9 топливных форсунок двигателя и привод 10 автоматической коробки перемены передач.

Двухсекционный двигатель, показанный на фиг.2, состоит из следующих механизмов. Коленчатые валы 11 двигателя соединены с коренным валом 12 через зубчатые передачи 13 с круглыми колесами или зубчатые передачи 14 с некруглыми зубчатыми колесами. Эти передачи переключают сцепные зубчатые муфты 7. Для того чтобы муфты 7 можно было переключать под нагрузкой, передаточные числа передач 13 и 14 одинаковы при повороте кривошипов на определенный угол. Во время поворота кривошипов на этот угол осуществляют переключение муфт 7. Так как цепные передачи и передачи с зубчатым ремнем в условиях знакопеременной нагрузки неработоспособны, то распределительные кулачковые валы 15 соединены с коленчатыми валами 11 через зубчатые передачи 16. Чтобы уменьшить нагрузку на трансмиссию, маховик 17 отделен от коленчатого вала 11 муфтой 7. Остальные механизмы двигателя аналогичны существующим в настоящее время механизмам поршневого двигателя.

Предлагаемое изобретение осуществляют следующим образом. Вычислитель 5 может устанавливать четыре режима работы двигателя. В режиме минимальной мощности «А» включены обе передачи 14 и в одной секции двигателя прекращена подача горючей смеси. С увеличением нагрузки вычислитель 5 переключает двигатель в режим «Б» путем включения подачи топлива в вышеуказанную секцию. При дальнейшем нарастании нагрузки вычислитель 5 с помощью одной из муфт 7 отключает передачу 14, и включает передачу 13, и устанавливает тем самым режим «В». Режим максимальной мощности «С» вычислитель 5 реализует путем вышеуказанного переключения передач во второй секции двигателя. Таким образом, работа двигателя в режиме «С» не отличается от работы известных поршневых двигателей. При переключениях вышеуказанных режимов вычислитель 5 регулирует положение дроссельной заслонки и скорость подачи топлива. Алгоритм работы вычислителя 5 такой, чтобы при любом режиме движения автомобиля устанавливался режим работы двигателя и трансмиссии с максимально возможным к.п.д. двигателя.

Если четырехцилиндровый двигатель не разделен на две секции и кривошипы карданного вала расположены оппозитно, то для осуществления изобретения прекращают подачу топлива в цилиндры с кривошипами, имеющими угловую скорость в НМТ выше, чем в ВМТ. Такой двигатель может работать в режиме «А» или «С». Этот вариант использования изобретения меньше экономит топливо, но значительно упрощает конструкцию двигателя относительно двухсекционного варианта.

Предлагаемое изобретение является альтернативой гибридным силовым установкам, так как значительно дешевле, не предусматривает многократное преобразование энергии из одного вида в другой и сохраняет рабочую температуру двигателя и нейтрализатора токсичных газов.

Источники информации

1. Топливная экономичность автомобилей с бензиновым двигателем, под ред. Д.Хиллиарда, Дж.Спрингера. Москва, Машиностроение, 1988.

2. Климпут О.Д., Рубцов В.А., Гутаревич Ю.Ф. Экономия топлива на автомобильном транспорте, Киев, Тэхника, 1988.

Способ регулирования поршневого двигателя внутреннего сгорания в режиме частичной нагрузки ступенчатым уменьшением частоты циклов работы цилиндров двигателя, отличающийся тем, что коленчатый вал двигателя соединяют с нагрузкой через зубчатую передачу с некруглыми колесами так, чтобы угловая скорость кривошипов цилиндров, работающих в режиме двигателя внутреннего сгорания, в ВМТ была выше чем в НМТ.