RU181068U1 - Gas distribution mechanism of a piston internal combustion engine with a controlled valve lift - Google Patents
Gas distribution mechanism of a piston internal combustion engine with a controlled valve lift Download PDFInfo
- Publication number
- RU181068U1 RU181068U1 RU2018100243U RU2018100243U RU181068U1 RU 181068 U1 RU181068 U1 RU 181068U1 RU 2018100243 U RU2018100243 U RU 2018100243U RU 2018100243 U RU2018100243 U RU 2018100243U RU 181068 U1 RU181068 U1 RU 181068U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- valve lift
- valve
- gas distribution
- camshaft
- distribution mechanism
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
- F01L1/18—Rocking arms or levers
- F01L1/181—Centre pivot rocking arms
- F01L1/182—Centre pivot rocking arms the rocking arm being pivoted about an individual fulcrum, i.e. not about a common shaft
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
- F02D13/0207—Variable control of intake and exhaust valves changing valve lift or valve lift and timing
Abstract
Полезная модель относится к области двигателестроения; может быть использована для модернизации поршневых двигателей с искровым зажиганием с верхним раздельным расположением впускного и выпускного распределительных валов. В классическую схему такого газораспределительного механизма предлагается между кулачком распределительного вала и гидрокомпенсатором впускного клапана установить на оси рычажный толкатель с дугообразной верхней поверхностью и ролик, который перемещают по поверхности толкателя с помощью вилки. Вилка установлена на опорах распределительного вала и может поворачиваться относительно его оси. При перемещении ролика по поверхности рычажного толкателя меняется максимальная величина подъема клапана при неизменной длительности открытия. В зависимости от направления вращения вала максимальный подъем клапана (максимальное наполнение цилиндра) может смещаться по фазе цикла или в сторону запаздывания, или в сторону опережения открытия клапана. Соответственно можно отработать рабочий процесс двигателя или по циклу Аткинсона, или по циклу Миллера. Полезная модель позволяет повысить коэффициент полезного действия двигателей с искровым зажиганием при работе на частичных нагрузках.The utility model relates to the field of engine building; can be used for the modernization of piston engines with spark ignition with an upper separate arrangement of the intake and exhaust camshafts. In the classical scheme of such a gas distribution mechanism, it is proposed to install a lever pusher with an arcuate upper surface and a roller that is moved along the surface of the pusher with a fork between the camshaft cam and the intake valve hydraulic compensator. The plug is mounted on the camshaft bearings and can be rotated about its axis. When moving the roller along the surface of the lever pusher, the maximum valve lift value changes with a constant opening time. Depending on the direction of rotation of the shaft, the maximum valve lift (maximum cylinder filling) can shift in the phase of the cycle or in the direction of delay, or in the direction of advancing the valve opening. Accordingly, you can work out the working process of the engine or the Atkinson cycle, or the Miller cycle. The utility model allows to increase the efficiency of engines with spark ignition when operating at partial loads.
Description
Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к двигателям внутреннего сгорания.The invention relates to engine building, in particular, to internal combustion engines.
В двигателях с искровым зажиганием управление мощностью происходит преимущественно за счет изменения наполнения цилиндров свежим зарядом с помощью дроссельной заслонки, расположенной во впускной системе на некотором расстоянии от входа в цилиндр. При прикрытии дроссельной заслонки (при понижении мощности) скорость движения газа по впускному трубопроводу затухает, что приводит к заметному снижению уровня газодинамического состояния газовой смеси к моменту зажигания, и, как следствие, к недостаточной скорости турбулентного горения. Для повышения интенсивности горения приходится вынужденно создавать более активную богатую смесь, что заметно снижает коэффициент полезного действия (КПД) двигателя внутреннего сгорания (ДВС) от химического недогорания топлива.In spark ignition engines, power control is mainly due to changes in the filling of the cylinders with a fresh charge using a throttle valve located in the intake system at a certain distance from the cylinder inlet. When covering the throttle (when lowering the power), the gas velocity decreases through the intake pipe, which leads to a noticeable decrease in the level of the gas-dynamic state of the gas mixture at the time of ignition, and, as a result, to insufficient turbulent combustion rate. To increase the intensity of combustion, it is necessary to create a more active rich mixture, which significantly reduces the efficiency (efficiency) of the internal combustion engine (ICE) from chemical burning of fuel.
Чтобы получить наиболее высокий уровень газодинамики желательно управлять наполнением путем дросселирования потока на входе в цилиндр за счет изменения проходного сечения впускного клапана. В этом случае при уменьшении наполнения наилучшим образом сохраняется интенсивность газодинамики к началу сгорания.To obtain the highest level of gas dynamics, it is desirable to control the filling by throttling the flow at the inlet to the cylinder by changing the flow area of the intake valve. In this case, when the filling is reduced, the gas dynamics intensity is preserved in the best way to the beginning of combustion.
Известные газораспределительные механизмы (ГРМ) с системами управления наполнением за счет изменения высоты подъема и длительности открытия впускного клапана можно разделить на механические, гидромеханические и электромагнитные (см. Двигатели внутреннего сгорания. Кн. 2: Динамика и конструирование: Учеб. для вузов: В 3 кн./Под ред.: В.Н. Луканина и М.Г. Шатрова. - 2005. - 399, [1] с.: ил. - Библиогр.: с. 396; RU 2187004 C1, МПК 7 F02В 23/08, 2002; RU 2232906 C1, МПК 7 F02В 23/08, 2004).Known gas distribution mechanisms (timing) with filling control systems by changing the lift height and the duration of the intake valve opening can be divided into mechanical, hydromechanical and electromagnetic (see Internal Combustion Engines. Book 2: Dynamics and Design: Textbook for high schools: V 3 book / Edited by: V.N. Lukanin and M.G. Shatrov. - 2005. - 399, [1] p.: ill. - Bibliography: p. 396; RU 2187004 C1, IPC 7 F02В 23 / 08, 2002; RU 2232906 C1, IPC 7 F02В 23/08, 2004).
За аналоги можно принять ГРМ с механическими системами управления высотой подъема клапана. В таких системах в классическую конструкцию газораспределительного механизма между кулачком распределительного вала и клапанным комплектом устанавливаются промежуточные детали с пружинами для обеспечения безударной работы механизма. Наличие дополнительных пружин усложняет конструкцию, снижает надежность механизма.For analogues, it is possible to take timing with mechanical control systems for valve lift height. In such systems, in the classic design of the gas distribution mechanism, intermediate parts with springs are installed between the camshaft cam and valve set to ensure shock-free operation of the mechanism. The presence of additional springs complicates the design, reduces the reliability of the mechanism.
Наиболее близким техническим решением является механическая система BMW Valvetronic, принятая за прототип, внедренная в производство двигателей. Однако она имеет достаточно усложненную конструкцию привода впускного клапана по сравнению с традиционными системами газораспределения и включает дополнительные вал, рычаги и пружины электромагнитные (см. Двигатели внутреннего сгорания. Кн. 2: Динамика и конструирование: Учеб. для вузов: В 3 кн./Под ред.: В.Н. Луканина и М.Г. Шатрова. - 2005. - 399, [1]с.: ил. - Библиогр.: с. 396).The closest technical solution is the BMW Valvetronic mechanical system, adopted as a prototype, implemented in the production of engines. However, it has a rather complicated design of the intake valve actuator compared to traditional gas distribution systems and includes additional electromagnetic shaft, levers, and springs (see Internal Combustion Engines. Book 2: Dynamics and Design: Textbook for High Schools: В 3 кн. / Под Ed .: V.N. Lukanina and M.G. Shatrova. - 2005. - 399, [1] p.: ill. - Bibliography: p. 396).
Задача изобретения - повышение коэффициента полезного действия двигателей с искровым зажиганием при работе на частичных нагрузках.The objective of the invention is to increase the efficiency of engines with spark ignition when operating at partial loads.
Поставленная задача достигается тем, что предложен газораспределительный механизм с управляемой высотой подъема клапана, состоящий из распределительного вала с кулачком и клапанного комплекта, причем между кулачком и клапанным комплектом установлен на оси рычажный толкатель с дугообразной верхней поверхностью, концентричной начальной окружности кулачка, и с роликом на этой поверхности, имеющим возможность перемещения при помощи вилки, которая установлена на опорах распределительного вала с возможностью поворота относительно его оси.The problem is achieved by the fact that a gas distribution mechanism with a controlled valve lift height is proposed, consisting of a camshaft with a cam and a valve kit, and a lever pusher with an arcuate upper surface, a concentric initial cam circumference, and a roller on this surface, having the ability to move with a fork, which is mounted on the camshaft bearings with the possibility of rotation relative to its about and.
Предлагаемый газораспределительный механизм (ГРМ) с управляемой высотой открытия клапана не имеет дополнительных пружин и требует сравнительно несложных конструктивных изменений традиционного привода открытия клапанов в механизмах газораспределения с верхним раздельным расположением впускного и выпускного распределительных валов.The proposed gas distribution mechanism (timing) with a controlled opening height of the valve does not have additional springs and requires relatively simple structural changes to the traditional valve opening drive in the gas distribution mechanisms with an upper separate arrangement of the intake and exhaust camshafts.
В предлагаемом ГРМ между кулачком впускного распределительного вала и клапанным комплектом (включая гидрокомпенсатор) установлен на оси рычажный толкатель с дугообразной верхней поверхностью, концентричной начальной окружности кулачка, и ролик, который перемещают по верхней поверхности рычажного толкателя вилкой, поворачиваемой относительно оси распределительного вала.In the proposed timing, between the cam of the intake camshaft and the valve kit (including the hydraulic compensator), a lever pusher with an arcuate upper surface, a concentric initial cam circumference, and a roller that is moved along the upper surface of the lever pusher with a fork rotated relative to the camshaft axis are mounted on the axis.
Предлагаемая полезная модель поясняется изображениями, где:The proposed utility model is illustrated by images, where:
1 - кулачок впускного распределительного вала,1 - cam inlet camshaft,
2 - ролик,2 - roller
3 - ось,3 - axis
4 - рычажный толкатель,4 - lever pusher,
5 - клапанный комплект,5 - valve kit
6 - вилка,6 - plug
7 - опоры распределительного вала.7 - camshaft bearings.
На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый механизм, включающий кулачок 1 впускного распределительного вала, ролик 2, рычажный толкатель 4, установленный на оси 3, и клапанный комплект 5. Ролик 2 перемещают по толкателю 4 вилкой 6, установленной на опорах 7 распределительного вала (фиг. 5, фиг. 6). Кулачок, ролик и расстояние от оси качания рычажного толкателя до оси клапана выполнены в натуральную величину. Диаметр начальной окружности кулачка, равный 32 мм, выбран с ориентиром на кулачки распределительных валов четырехцилиндровых малолитражных двигателей. Высота вершины кулачка - 4 мм и диаметр ролика - 8 мм выбраны по конструктивным соображениям. При этих размерах графически на фиг. 2 - фиг. 4 определены перемещения клапана в зависимости от положения ролика. При перемещении ролика по рычажному толкателю на углы от -8 до +10° относительно среднего положения высота подъема клапана меняется от 3 мм (минимальный подъем) до 8,5 мм (максимальный подъем). Такое изменение подъема клапана позволит в широком диапазоне изменять коэффициент наполнения двигателя, приемлемом для управления мощностью в широком диапазоне.In FIG. 1 schematically shows the proposed mechanism, including a
В предлагаемом ГРМ изменение высоты подъема клапана сопровождается смещением начала открытия и окончания закрытия клапана при неизменной длительности его открытия. При направлении вращения распределительного вала, показанного на фиг. 2 - фиг. 4, когда кулачок набегает на рычажный толкатель со стороны его сводного конца, увеличение высоты подъема клапана сопровождается смещением начала его открытия в сторону запаздывания до максимальной величины 18° поворота распределительного вала, что соответствует 36° поворота коленчатого вала при четырехтактном цикле. Такое смещение фазы открытия впускного клапана в сторону запаздывания можно использовать для организации рабочего процесса по циклу Аткинсона. При запаздывании закрытия впускного клапана с увеличением наполнения будет происходить заброс газов из цилиндра во впускную трубу, что приведет к понижению давления и температуры в конце сжатия, и, в итоге, к снижению вероятности возникновения детонации при больших нагрузках двигателя. В то же время при малых наполнениях (небольших нагрузках двигателя) уменьшение проходного сечения клапанной щели приведет к увеличению интенсивности газодинамики и, как следствие, к возможности стабильного и быстрого сжигания более экономичной бедной смеси и получения более высокого КПД двигателя. Такой процесс более эффективен для двигателей с наддувом.In the proposed timing, a change in the height of the valve lift is accompanied by a shift in the start of opening and end of closing of the valve with a constant duration of its opening. In the direction of rotation of the camshaft shown in FIG. 2 - FIG. 4, when the cam runs onto the lever pusher from the side of its combined end, an increase in the valve lift height is accompanied by a shift in the start of its opening to the delay side to a maximum value of 18 ° camshaft rotation, which corresponds to 36 ° crankshaft rotation in a four-stroke cycle. Such a shift of the intake valve opening phase to the delay side can be used to organize the Atkinson cycle workflow. With a delay in closing the intake valve with increasing filling, gas will be thrown from the cylinder into the intake pipe, which will lead to a decrease in pressure and temperature at the end of compression, and, as a result, to a decrease in the likelihood of knocking at high engine loads. At the same time, at low fillings (low engine loads), a decrease in the flow area of the valve gap will lead to an increase in the gas dynamics intensity and, as a result, to the possibility of stable and fast burning of a more economical lean mixture and higher engine efficiency. This process is more efficient for supercharged engines.
При вращении распределительного вала в сторону, противоположную показанному направлению вращения на фиг. 2 - фиг. 4, когда кулачок набегает на рычажный толкатель со стороны оси, можно организовать рабочий процесс двигателя по циклу Миллера. С увеличением высоты подъема клапана (с увеличением наполнения цилиндра) происходит более раннее его открытие и закрытие. При больших наполнениях закрытие клапана происходит до прихода поршня в нижнюю мертвую точку. В этом случае после закрытия клапана давление и температура в цилиндре по мере движения поршня вниз будут понижаться по законам политропного расширения, и при последующем сжатии такой газовой смеси будут получены более низкие давления и температуры к моменту зажигания, что снизит склонность двигателя к детонации. Это позволит повысить степень сжатия по условиям детонации и получить более высокий КПД таких двигателей по сравнению с двигателями, работающими по циклу Отто. Кроме того, при малых наполнениях уменьшение сечения клапанной щели даст возможность сжигать более эффективно бедные смеси за счет более интенсивной газодинамики и дополнительно повысить КПД таких двигателей, работающих по циклу Миллера.When the camshaft rotates in a direction opposite to the direction of rotation shown in FIG. 2 - FIG. 4, when the cam runs onto the lever pusher from the axis side, it is possible to organize the engine workflow according to the Miller cycle. With an increase in the valve lift height (with an increase in cylinder filling), its earlier opening and closing occurs. With large fillings, the valve closes before the piston arrives at bottom dead center. In this case, after closing the valve, the pressure and temperature in the cylinder will decrease as the piston moves down according to the laws of polytropic expansion, and with the subsequent compression of such a gas mixture lower pressures and temperatures will be obtained at the time of ignition, which will reduce the engine’s tendency to detonate. This will increase the compression ratio according to the detonation conditions and obtain a higher efficiency of such engines compared to engines operating in the Otto cycle. In addition, at low fillings, a decrease in the cross section of the valve gap will make it possible to burn lean mixtures more efficiently due to more intensive gas dynamics and further increase the efficiency of such engines operating according to the Miller cycle.
Полезная модель позволяет повысить коэффициент полезного действия двигателей с искровым зажиганием при работе на частичных нагрузках.The utility model allows to increase the efficiency of engines with spark ignition when operating at partial loads.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018100243U RU181068U1 (en) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Gas distribution mechanism of a piston internal combustion engine with a controlled valve lift |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018100243U RU181068U1 (en) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Gas distribution mechanism of a piston internal combustion engine with a controlled valve lift |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU181068U1 true RU181068U1 (en) | 2018-07-04 |
Family
ID=62813498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018100243U RU181068U1 (en) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Gas distribution mechanism of a piston internal combustion engine with a controlled valve lift |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU181068U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2934052A (en) * | 1958-11-17 | 1960-04-26 | Irvin R Longenecker | Valve operating mechanism |
DE1817169A1 (en) * | 1968-12-27 | 1970-07-16 | Eduard Hujon | Valve control for internal combustion engines |
US5205247A (en) * | 1992-01-29 | 1993-04-27 | Hoffman Christopher J | Infinitely variable lift cam follower with consistent dwell position |
RU2548224C2 (en) * | 2009-12-16 | 2015-04-20 | Фпт Моторенфоршунг Аг | Mechanical actuator for two- and four-stroke ice |
-
2018
- 2018-01-09 RU RU2018100243U patent/RU181068U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2934052A (en) * | 1958-11-17 | 1960-04-26 | Irvin R Longenecker | Valve operating mechanism |
DE1817169A1 (en) * | 1968-12-27 | 1970-07-16 | Eduard Hujon | Valve control for internal combustion engines |
US5205247A (en) * | 1992-01-29 | 1993-04-27 | Hoffman Christopher J | Infinitely variable lift cam follower with consistent dwell position |
RU2548224C2 (en) * | 2009-12-16 | 2015-04-20 | Фпт Моторенфоршунг Аг | Mechanical actuator for two- and four-stroke ice |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hong et al. | Review and analysis of variable valve timing strategies—eight ways to approach | |
US10344670B2 (en) | Internal combustion engine with paired, parallel, offset pistons | |
US8695544B2 (en) | High expansion ratio internal combustion engine | |
CN103328775B (en) | There is quartastroke engine and the method for VVT | |
CN103939223A (en) | Starting device of spark-ignition multi-cylinder engine | |
Parvate-Patil et al. | An assessment of intake and exhaust philosophies for variable valve timing | |
US7258100B2 (en) | Internal combustion engine control | |
CN103089489B (en) | The internal-combustion engine that can run under homogeneous charge compression-ignition pattern | |
Lenz et al. | Variable valve timing—A possibility to control engine load without throttle | |
AU2018101638B4 (en) | Internal combustion engine with paired, parallel, offset pistons | |
US10815909B2 (en) | Method for varying a cylinder-specific compression ratio of an applied-ignition internal combustion engine and internal combustion engine for carrying out a method of said type | |
JP2014152619A (en) | Spark ignition type engine | |
US8418663B2 (en) | Cam actuation mechanism with application to a variable-compression internal-combustion engine | |
US9194344B1 (en) | Dual fuel engine having selective compression reduction | |
RU181068U1 (en) | Gas distribution mechanism of a piston internal combustion engine with a controlled valve lift | |
JP2006307658A (en) | 2-stroke engine | |
JP2007239553A (en) | Two-stroke engine | |
US20080271705A1 (en) | Variable compression engine | |
JP2013124623A (en) | Internal combustion engine provided with variable compression ratio mechanism | |
US20160032821A1 (en) | Six Stroke Internal-Combustion Engine | |
WO2015032169A1 (en) | Apparatus for engine to conserve energy by using phase gears to boost torque | |
US9404428B1 (en) | Variable-expansion-ratio engine | |
GB2476852A (en) | Variable inlet valve actuation arrangement for a six-stroke IC engine | |
GB2563685A (en) | Rotary sleeve valve for asymmetric timing in two-strokes | |
KR20200120806A (en) | 2 cycle engine with valve system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190110 |