способ впуска и лепестковый клапан для впуска четырехтактного двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

1. Способ впуска четырехтактного двигателя внутреннего сгорания путем выпуска отработавших газов из цилиндра через выпускной клапан, закрытия выпускного клапана, открытия впускного клапана, заполнения цилиндра свежим зарядом из впускного канала через впускной клапан, отличающийся тем, что на низких частотах вращения двигателя заполнение цилиндра свежим зарядом производят через впускной клапан и установленный перед ним во впускном канале лепестковый клапан, а на высоких частотах вращения двигателя заполнение цилиндра свежим зарядом производят через впускной клапан при полностью открытом впускном канале.

2. Лепестковый клапан, имеющий V-образный корпус с окнами, закрытыми пластинами, и ограничители хода пластин, отличающийся тем, что корпус выполнен из разъемных половин, кроме того, клапан снабжен фланцем со сквозным вырезом, в котором осями закреплен корпус с возможностью поворота каждой из половин вокруг своей оси, и стопорным механизмом, удерживающим части корпуса в рабочем положении.

Описание изобретения к патенту

Изобретения относятся к двигателестроению и могут найти применение для создания систем впуска четырехтактных двигателей внутреннего сгорания для повышения степени заполнения.

Известны способы и устройства для повышения степени заполнения четырехтактных двигателей внутреннего сгорания.

В устройстве по патенту Германии N 4227261 для повышения коэффициента заполнения используется байпасный канал, соединяющий впускной канал камеры с ее выпускным каналом с помощью струйного насоса, использующего энергию отработавших газов.

Устройство впуска двигателя по заявке Японии N 5-50574 предусматривает изменение длины впускного канала, площади проходного сечения впускного канала и фазы закрытия впускных клапанов, обеспечивая взаимосвязь работы исполнительных механизмов.

Система впуска двигателя по заявке Японии N 5-53931 выполняет трехступенчатое изменение проходного сечения впускного канала в зависимости от частоты вращения двигателя.

Способ впуска двигателя внутреннего сгорания по заявке Японии N 5-40126 предусматривает использование двух впускных каналов со своими впускными клапанами и установленного в одном из впускных каналов запорного клапана, алгоритм работы которого определяется частотой вращения двигателя.

Наиболее близким по своему техническому решению к заявляемому является способ впуска четырехтактного двигателя внутреннего сгорания по патенту РФ N 2023181 путем выпуска отработавших газов из цилиндра через выпускной клапан, первоначального открытия дополнительного впускного клапана и подачи через него от источника сжатого газа свежего заряда на продувку цилиндров, закрытия выпускного клапана и дополнительного впускного клапана, заполнения свежим зарядом, повторного открытия дополнительного впускного клапана, дозарядки цилиндра через дополнительный впускной клапан и закрытия впускного клапана и дополнительного впускного клапана, отличающегося тем, что заполнение цилиндра свежим зарядом через впускной клапан производят после закрытия выпускного клапана, а повторное открытие дополнительного впускного клапана производят после закрытия впускного клапана.

Однако этот способ, как и рассмотренные выше сложны в реализации и недостаточно обеспечивают повышение степени заполнения на низких частотах вращения двигателя.

Задачей заявляемого технического решения способа впуска является повышение степени заполнения на низких частотах вращения двигателя.

Это достигается за счет того, что способ впуска четырехтактного двигателя внутреннего сгорания путем выпуска отработавших газов из цилиндра через выпускной клапан, закрытия выпускного клапана, открытия впускного клапана, заполнения цилиндра свежим зарядом из впускного канала через впускной клапан отличается тем, что на низких частотах вращения двигателя заполнение цилиндра свежим зарядом производят через впускной клапан и установленный перед ним во впускном канале лепестковый клапан, а на высоких частотах вращения двигателя заполнение цилиндра свежим зарядом производят через впускной клапан при полностью открытом впускном канале.

Лепестковые впускные клапаны известны и широко применяются в двухтактных двигателях внутреннего сгорания (патенты США NN 5245956, 5370088, 5373867, 5390690).

Наиболее близким по своему техническому решению для использования в заявляемом способе является лепестковый впускной клапан по патенту США N 5390633, который имеет V-образный корпус с окнами, закрытыми пластинами (лепестками), и ограничители хода пластин. На пластинах установлены постоянные магниты, с помощью которых удерживают клапан в полностью открытом состоянии.

Общим недостатком упомянутых лепестковых клапанов являются их ограниченные функциональные возможности, связанные с тем, что они имеют малую площадь проходного сечения относительно площади проходного сечения впускного канала из-за конструктивного ограничения хода пластин.

Задачей заявляемого технического решения лепесткового клапана является расширение его функциональных возможностей.

Это достигается тем, что имеющий V-образный корпус с окнами, закрытыми пластинами, и ограничитель хода пластин лепестковый клапан имеет выполненный из двух разъемных половин корпус, кроме того, клапан снабжен фланцем со сквозным вырезом, в котором осями закреплен корпус с возможностью поворота каждой из половин вокруг своей оси, и стопорным механизмом, удерживающим части корпуса в рабочем положении.

Заявляемая совокупность действий и соединения деталей и механизмов позволяет достичь поставленные цели за счет того, что на низких частотах вращения двигателя заполнение цилиндра свежим зарядом производят через впускной клапан и установленный перед ним во впускном канале лепестковый клапан, а на высоких частотах вращения двигателя конструкция лепесткового клапана обеспечивает заполнение цилиндра свежим зарядом практически через всю площадь проходного сечения впускного канала.

При изучении известных технических решений в данной области техники совокупность последовательности действий и соединения деталей и механизмов, отличающих заявляемые объекты, выявлена не была. Данные решения существенно отличаются от известных.

Заявляемые решения не следуют из уровня техники явным образом, поэтому имеет место изобретательский уровень.

Так как заявляемые решения могут быть реализованы существующими материалами и средствами, используемыми в двигателестроении, то они являются промышленно применимыми.

Прилагаемые чертежи поясняют суть заявляемых изобретений. На фиг. 1 показано устройство, реализующее способ впуска четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. На фиг. 2 приведена конструкция лепесткового клапана для впуска четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. На чертежах обозначено:

1 - цилиндр,

2 - впускной клапан,

3 - впускной канал,

4 - лепестковый клапан,

5 - корпус лепесткового клапана,

5а, 5б - разъемные половины корпуса,

6 - окно,

7 - пластина,

8 - ограничитель хода пластин,

9 - фланец,

10 - сквозной вырез фланца,

11а, 11б - оси,

12а, 12б - стопоры.

Предлагаемый способ впуска осуществляется следующим образом (фиг. 1). После выпуска отработавших газов из цилиндра 1 через выпускной клапан (на фигуре не показан) и его закрытия открывают впускной клапан 2 и из впускного канала 3 заполняют цилиндр 1 свежим зарядом через впускной клапан 1 и установленный перед ним во впускном канале 3 лепестковый клапан 4.

Лепестковый клапан 4 имеет V-образный корпус 5 с окнами 6, закрываемыми пластинами 7, и ограничители 8 хода пластин 7.

На низких частотах вращения двигателя клапан 4 используют по его функциональному назначению, позволяющему устранить явление обратного выброса заряда на такте сжатия, уменьшить вредное влияние перекрытий клапанов, выражающееся в забросе отработанных газов во впускной канал, расширить фазу впуска.

Лепестковый клапан сохраняет свою работоспособность вплоть до частоты вращения в 10000 об/мин. На высоких частотах вращения двигателя, когда скорость потока заряда превышает 100 м/с, лепестковый клапан начинает создавать значительное гидравлическое сопротивление, что естественно снижает заполнение. Для устранения этого явления на высоких частотах вращения двигателя заполнение цилиндра свежим зарядом производят при полностью открытом лепестковом клапане 4. Полное открытие клапана 4 при этом осуществляют принудительно с помощью постоянных магнитов или другим образом выполненных механизмов принудительного раскрытия клапана.

Однако даже при полностью открытом клапане 4 площадь его проходного сечения значительно меньше площади проходного сечения впускного канала 3. Для расширения функциональных возможностей лепесткового клапана 4, связанных с увеличением площади его проходного сечения, предлагается конструкция клапана, представленная на фиг. 2.

Предлагаемый лепестковый клапан 4 имеет V-образный корпус 5 с окнами 6, закрытыми пластинами 7, и ограничители 8 хода пластин 7. Корпус 5 выполнен из двух разъемных половин 5а и 5б. Корпус 5 закреплен на фланце 9 в его сквозном вырезе 10 с помощью осей 11а и 11б. Каждая из половин 5а и 5б корпуса 5 имеет возможность вращаться вокруг своей оси (соответственно 11а и 11б). Стопорный механизм (стопоры 12а и 12б) удерживает части 5а и 5б в рабочем положении А.

Работает клапан следующим образом. На низких частотах вращения двигателя части 5а и 5б корпуса 5 удерживаются стопорным механизмом (стопорами 12а и 12б) в положении А. Поток заряда при этом проходит через сечение, площадь которого определяется окнами 6 и ограничителями 8. При высоких скоростях вращения двигателя стопоры 12а и 12б освобождают части 5а и 5б корпуса 5 и они потоком заряда откидываются в положение Б. Образующаяся при этом площадь проходного сечения клапана 4 приближается к площади проходного сечения впускного канала 3.

Предлагаемые технические решения прошли опытную проверку и показали эффективное функционирование.