RU2013624C1

RU2013624C1 - Method of operating internal combustion engine and internal combustion engine

Info

Publication number: RU2013624C1
Application number: SU884477014A
Authority: RU
Inventors: Фарид Фуатович Дебердеев
Original assignee: Фарид Фуатович Дебердеев
Priority date: 1988-08-23
Filing date: 1988-08-23
Publication date: 1994-05-30

Abstract

FIELD: internal combustion engines. SUBSTANCE: in response to reduced load cylinder 2 is disengaged, piston head and skirt are disconnected, piston head is locked in the top dead center by increasing the pressure in cavities under the piston skirt 10 and piston head to exceed the pressure over the piston head by ejector 20. Passive nozzle 21 of ejector 20 communicates with cavity overlying piston head through additional discharge member 22. After an increase in the load the pressure in the cavity over the piston head ensures a higher pressure in the cavity under the skirt 10 and piston head. EFFECT: enhanced efficiency of the method. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами. The invention relates to the field of engine building, namely to internal combustion engines with switchable cylinders.

Известен способ работы двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в нагнетании свежего заряда по меньшей мере в отключаемые цилиндры, последующем сжигании заряда, расширении и выпуске продуктов сгорания, отключении по меньшей мере одного цилиндра при снижении нагрузки, разъединении головки поршня и юбки с последующей фиксацией головки поршня в верхней мертвой точке, а также известен двигатель внутреннего сгорания для реализации указанного способа работы, содержащий корпус с картером, отключаемые и неотключаемые цилиндры с впускными и выпускными органами, поршни, установленные в цилиндрах и кинематически связанные с валом, орган управления двигателем, причем поршни отключаемых цилиндров выполнены составными. There is a known method of operation of an internal combustion engine, which consists in injecting a fresh charge into at least switchable cylinders, subsequently burning a charge, expanding and releasing combustion products, turning off at least one cylinder while reducing load, disconnecting the piston head and skirt, and then fixing the piston head in top dead center, and also known is an internal combustion engine for implementing this method of operation, comprising a housing with a crankcase, disconnectable and non-disconnectable inlet cylinders mi and exhaust bodies, pistons installed in the cylinders and kinematically connected with the shaft, the engine control element, and the pistons of the disconnected cylinders are made integral.

Недостатком известного технического решения является недостаточная эффективность работы. A disadvantage of the known technical solution is the lack of efficiency.

Целью изобретения является повышение эффективности работы. The aim of the invention is to increase work efficiency.

Поставленная цель достигается тем, что в полостях под головкой и юбкой поршня отключаемого цилиндра создают давление, превышающее давление в полости над головкой поршня в момент отключения цилиндра, а при включении отключаемого цилиндра обеспечивают давление в полости над головкой поршня, большее давления в полостях под юбкой и головкой поршня, причем давление в полости над головкой поршня отключаемого цилиндра, меньшее давления в полостях под головкой и юбкой поршня, предпочтительнее обеспечивать в конце такта выпуска, а двигатель внутреннего сгорания снабжен эжектором отсоса остаточных газов из надпоршневой полости с активным и пассивным соплами, дополнительными выпускными органами, установленными в отключаемых цилиндрах с возможностью разобщения надпоршневой полости и пассивного сопла, компрессором, сообщенным с надпоршневой полостью через впускные органы, причем дополнительные выпускные органы связаны с валом или с органом управления двигателем, двигатель может быть снабжен автоматическим предохранительным клапаном, установленным в картере, последний может быть выполнен герметичным. This goal is achieved by the fact that in the cavities under the head and the piston skirt of the cylinder to be turned off, a pressure is created that exceeds the pressure in the cavity above the piston head at the time the cylinder is turned off, and when the cylinder that is turned off is turned on, the pressure in the cavity above the piston head is greater than the pressure in the cavities under the skirt and the piston head, and the pressure in the cavity above the piston head of the cylinder to be switched off, less than the pressure in the cavities under the head and piston skirt, it is preferable to provide at the end of the exhaust stroke, and the engine is out the burner is equipped with an ejector for suctioning residual gases from the supra-piston cavity with active and passive nozzles, additional exhaust bodies installed in switchable cylinders with the possibility of separating the supra-piston cavity and the passive nozzle, a compressor in communication with the supra-piston cavity through the intake organs, the additional exhaust organs being connected to the shaft or with an engine control, the engine can be equipped with an automatic safety valve installed in the crankcase, the latter can It is made airtight.

На чертеже показан двигатель внутреннего сгорания. The drawing shows an internal combustion engine.

Двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с неотключаемыми цилиндрами 1 и отключаемыми цилиндрами 2, а также с впускными органами 3 и 4 и выпускными органами 5 и 6. Вал 7 посредством шатунов 8 связан с поршнем 9 неотключаемого цилиндра и юбкой 10 поршня отключаемого цилиндра. Последний выполнен составным и содержит отсоединяемые юбку 10 и головку поршня 11. Юбка 10 выполнена с отверстиями, позволяющими свободно перетекать газам из картера 12 при холостом перемещении юбки 10 в цилиндре 2. Впускной орган 4 имеет приводное устройство 13, подключенное к органу управления 14 двигателем. The internal combustion engine comprises a housing with non-turn-off cylinders 1 and turn-off cylinders 2, as well as with intake bodies 3 and 4 and exhaust bodies 5 and 6. The shaft 7 is connected via pistons 8 to the piston 9 of the non-disconnectable cylinder and the skirt 10 of the piston of the disconnectable cylinder. The latter is made integral and contains a detachable skirt 10 and a piston head 11. The skirt 10 is made with holes that allow free flow of gases from the crankcase 12 when the skirt 10 is idle in the cylinder 2. The inlet 4 has a drive unit 13 connected to the engine control 14.

Двигатель снабжен турбиной 15 и компрессором 16, подключенным через ресивер 17 к впускным патрубкам цилиндров. В ресивере 17 установлен датчик давления 18, связанный с органом управления 14. Отработавшие газы из турбины 15 выпускаются через испаритель 19, подключенный паровой полостью к активному способу эжектора 20 отсоса остаточных газов. Пассивное сопло 21 эжектора 20 сообщено с надпоршневой полостью отключаемого цилиндра 2 через дополнительный выпускной орган 22. Впускные органы 3 и 4 и выпускные органы 5 и 6 имеют привод от вала 7. Дополнительный выпускной орган 22 может иметь привод или от вала 7, обеспечивающего его периодическое открытие в конце такта выпуска, или с помощью приводного устройства 23 может быть подключен к органу управления 14, или может быть выполнен в виде нормально открытого, подпружиненного в сторону открытия обратного клапана. Выпускной орган 6 может иметь приводное устройство 24. В отключаемом цилиндре 2 устанавливаются ограничители 25. Юбка 10 и головка поршня 11 имеют подогнанные поверхности 26 и масляные форсунки 27, расположенные в нижней части цилиндра 2, направленные в сторону поверхностей 26. На пути свежего заряда в цилиндры установлены средства смесеобразования, не показанные на чертеже. The engine is equipped with a turbine 15 and a compressor 16 connected through a receiver 17 to the inlet nozzles of the cylinders. A pressure sensor 18 is connected to the receiver 17 and is connected to the control 14. The exhaust gases from the turbine 15 are discharged through an evaporator 19 connected by the steam cavity to the active method of the residual gas suction ejector 20. The passive nozzle 21 of the ejector 20 is communicated with the supra-piston cavity of the cylinder 2 being switched off via an additional exhaust organ 22. The inlet bodies 3 and 4 and the exhaust organs 5 and 6 are driven by a shaft 7. The additional exhaust organ 22 may be driven by a shaft 7, which provides for its periodic opening at the end of the exhaust stroke, or using a drive device 23 can be connected to the control 14, or can be made in the form of a normally open, spring-loaded towards the opening of the check valve. The exhaust member 6 may have a drive device 24. Limiters 25 are mounted in the cylinder 2 to be switched off. The skirt 10 and piston head 11 have fitted surfaces 26 and oil nozzles 27 located at the bottom of the cylinder 2, directed towards the surfaces 26. On the path of a fresh charge in the cylinders are installed means of mixing, not shown in the drawing.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. На малых нагрузках работает неотключаемый цилиндр 1, в который через впускной орган 3 впускается свежий заряд, который поджигается, а отработавшие газы удаляются через выпускной орган 5, дополнительно расширяются в турбине 15, испаряют воду в испарителе 19 и отводятся в атмосферу. Компрессором 16 свежий заряд сжимается и накапливается в ресивере 17 при требуемом давлении в последнем, датчик давления 18 воздействует на орган управления 14, разрешая дальнейшее увеличение нагрузки подключением отключаемых цилиндров 2. Юбка 10 в цилиндре 2 совершает холостые перемещения, а головка поршня 11 расположена в верхней части цилиндра 2 и прижата к ограничителям 25 картерным давлением газов. С помощью устройств 13 и 24 впускной орган 4 и выпускной орган 6 отключены от вала 7 и находятся в закрытом положении, дополнительный выпускной орган 22 открыт и газы из надпоршневой полости цилиндра 2 отсасываются через пассивное сопло 21, обеспечивая в цилиндре 2 пониженное давление. Дополнительный выпускной орган 22 в зависимости от конструкции открывается либо периодически, когда он постоянно связан с валом 7, либо постоянно, когда орган управления 14, воздействуя на устройство 23, постоянно открывает выпускной орган 22 или когда последний выполнен в виде обратного клапана с регулированием на давление в цилиндре 2 при такте выпуска, в этом случае пружина клапана под действием разрежения, создаваемого эжектором 20, открывает его, а при увеличении давления в цилиндре 2 автоматически закрывает. The internal combustion engine operates as follows. At low loads, a non-shut-off cylinder 1 operates, into which a fresh charge is introduced through the inlet 3, which is ignited, and the exhaust gases are removed through the exhaust 5, further expanded in the turbine 15, evaporate water in the evaporator 19 and are discharged into the atmosphere. By compressor 16, the fresh charge is compressed and accumulated in the receiver 17 at the required pressure in the latter, the pressure sensor 18 acts on the control element 14, allowing a further increase in the load by connecting disconnected cylinders 2. The skirt 10 in the cylinder 2 idles and the piston head 11 is located in the upper parts of the cylinder 2 and pressed against the limiters 25 crankcase gas pressure. Using devices 13 and 24, the inlet 4 and the exhaust 6 are disconnected from the shaft 7 and are in the closed position, the additional exhaust 22 is open and the gases from the over-piston cavity of the cylinder 2 are sucked out through the passive nozzle 21, providing reduced pressure in the cylinder 2. Depending on the design, the additional exhaust organ 22 opens either periodically when it is constantly connected to the shaft 7, or constantly when the control element 14, acting on the device 23, constantly opens the exhaust organ 22 or when the latter is made in the form of a check valve with pressure control in the cylinder 2 at the exhaust stroke, in this case, the valve spring, under the action of the vacuum created by the ejector 20, opens it, and when the pressure in the cylinder 2 increases, it automatically closes it.

После достижения в ресивере 17 требуемого давления возможно увеличение мощности двигателя включением отключаемых цилиндров 2, для этого орган управления 14 воздействует на приводные устройства 13, 23, 24, имеющие два фиксированных положения (включение и выключение органа), при этом приводные устройства 13, 24 подключают впускной орган 4 и выпускной орган 6 к валу 7, а приводное устройство 23 закрывает дополнительный выпускной орган 22. В отключаемом цилиндре 2 через впускной орган 4 нагнетается свежий заряд, который, преодолевая сопротивление газов картера 12, перемещает головку поршня 11 совместно с юбкой 10 к нижней мертвой точке, далее заряд сжимается, поджигается, расширяется и удаляется через выпускной орган 6. Масло, подаваемое форсункой 27 на поверхности 26, препятствует любым несовместным перемещениям юбки 10 и головки поршня 11, ограничители 25 предотвращают соударения головки поршня 11 с впускными и выпускными органами. After reaching the required pressure in the receiver 17, it is possible to increase the engine power by turning on the disconnected cylinders 2, for this the control element 14 acts on the drive devices 13, 23, 24 having two fixed positions (turning the organ on and off), while the drive devices 13, 24 are connected the inlet body 4 and the exhaust body 6 to the shaft 7, and the drive device 23 closes the additional exhaust body 22. In the switchable cylinder 2, a fresh charge is pumped through the intake body 4, which, overcoming the gas resistance to arter 12, moves the piston head 11 together with the skirt 10 to the bottom dead point, then the charge is compressed, ignited, expanded and removed through the exhaust member 6. The oil supplied by the nozzle 27 on the surface 26 prevents any incompatible movements of the skirt 10 and the piston head 11, stops 25 prevent collisions of the piston head 11 with intake and exhaust bodies.

Claims

1. The method of operation of an internal combustion engine, which consists in injecting a fresh charge into at least switchable cylinders, subsequently burning a charge, expanding and releasing combustion products, turning off at least one cylinder while reducing the load, disconnecting the piston head from the skirt and subsequently fixing the piston head at top dead center, characterized in that in the cavities under the head and piston skirt of the cylinder to be switched off create a pressure exceeding the pressure in the cavity above the piston head at the time of disabling Indra, and when the cylinder being turned off is turned on, the pressure in the cavity above the piston head is greater than the pressure in the cavities under the skirt and piston head.

2. The method according to p. 1, characterized in that the pressure in the cavity above the piston head of the cylinder to be switched off, lower pressure in the cavities under the head and piston skirt, is provided at the end of the exhaust stroke.

3. An internal combustion engine comprising a housing with a crankcase, disconnectable and non-disconnectable cylinders with intake and exhaust bodies, pistons installed in the cylinders and kinematically connected to the shaft, an engine control element, the pistons of the disconnectable cylinders being made integral, characterized in that it is equipped with a suction ejector residual gases from the supra-piston cavity of disconnected cylinders with active and passive nozzles, additional exhaust bodies installed in disconnected cylinders with the possibility of separation adporshnevoy cavity and the passive nozzle, the compressor communicating with the cavity above the piston through the intake bodies, wherein additional outlet bodies are connected with the shaft or with the motor control authority.

4. The engine according to claim 3, characterized in that it is equipped with an automatic safety valve installed in the crankcase, and the latter is sealed.