RU2021125270A - Способ подачи воздуха для сжигания с высокой степенью предварительного сжатия в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, впускной клапан высокого давления и двигатель внутреннего сгорания с указанным впускным клапаном высокого давления - Google Patents

Claims (33)

1. Способ подачи воздуха для сжигания в цилиндр двигателя внутреннего сгорания, при котором весь воздух для сжигания для соответствующего цилиндра вводят под высоким давлением с управлением относительно, по меньшей мере, его массового потока с помощью расположенного в головке цилиндра или ее области впускного клапана высокого давления в цилиндр двигателя внутреннего сгорания таким образом, что воздух для сжигания интенсифицирует в цилиндре смесеобразование и газообмен,

отличающийся тем,

что измеряют массовый поток и температуру и/или давление воздуха для сжигания, причем количество воздуха для сжигания управляемо на основании результатов измерения вводят в цилиндр с помощью впускного клапана высокого давления, и что открывание и закрывание выполненного с золотником впускного клапана высокого давления происходит за счет перемещения золотника.

2. Способ по п. 1, при котором воздух для сжигания вводят в соответствующий цилиндр во время хода сжатия в области его первой трети или начиная с его первой трети соответствующего поршня.

3. Способ по п. 1, при котором воздух для сжигания вводят в соответствующий цилиндр во время хода сжатия в его области верхней мертвой точки соответствующего поршня.

4. Способ по любому из пп. 1-3, при котором воздух для сжигания вводят в соответствующий цилиндр в течение, по меньшей мере, двух промежутков времени хода сжатия.

5. Способ по любому из пп. 1-4, при котором воздух для сжигания вводят в цилиндр с давлением в диапазоне от 50 до 150 бар.

6. Способ по любому из пп. 1-5, при котором впускной клапан высокого давления замедляет свое закрывание и тем самым производит дополнительный наддув в цилиндр.

7. Способ по любому из пп. 1-6, при котором к воздуху для сжигания перед его вводом в цилиндр подводят топливо.

8. Способ по п. 7, при котором топливо представляет собой горючий газ и/или жидкое топливо.

9. Способ по любому из пп. 1-8, при котором воздух для сжигания подводят к цилиндру из напорного резервуара.

10. Способ по любому из пп. 1-9, при котором воздух для сжигания подводят к двух- или четырехтактному двигателю внутреннего сгорания.

11. Впускной клапан (1) высокого давления для подачи сжатого под высоким давлением воздуха для сжигания в камеру (25) сгорания двигателя внутреннего сгорания, который содержит направляемый в корпусе (2) золотник (3) с цилиндрическими поршневыми участками (4), осевая длина которых согласована с проходящими в осевом направлении, имеющими совпадающую форму направляющими участками (5) в корпусе (2) таким образом, что при осевом перемещении золотника (3) расположенные между направляющими участками (5) в корпусе (2) области (6) прохождения для воздуха для сгорания закрыты в закрытой позиции (7) и препятствуют впуску воздуха для сжигания в камеру (25) сгорания, а при осевом перемещении в позицию (8) пропускания обеспечена возможность впуска воздуха для сжигания через впускное отверстие (9) воздуха для сжигания через область (6) прохождения, причем золотник (3) содержит в области (6) прохождения две обращенных друг к другу области, выполненных в виде первой (10) и второй области (11) нагружения давлением, проецируемые в одну плоскость поверхности которых имеют одинаковые размеры.

12. Впускной клапан (1) высокого давления для подачи сжатого под высоким давлением воздуха для сжигания в камеру (25) сгорания двигателя внутреннего сгорания, который содержит направляемый в корпусе (2) золотник (3) с цилиндрическими поршневыми участками (4), осевая длина которых согласована с проходящими в осевом направлении, имеющими совпадающую форму направляющими участками (5) в корпусе (2) таким образом, что при осевом перемещении золотника (3) расположенные между направляющими участками (5) области (6) прохождения для сжатого воздуха заперты в закрытой позиции (7) и препятствуют впуску воздуха для сжигания в камеру (25) сжигания, а при осевом перемещении в позицию (8) пропускания предусмотрена возможность впуска воздуха для сжигания через впускное отверстие (9) воздуха для сжигания через области (6) прохождения в камеру (25) сжигания, причем золотник (3) содержит в своей области (6) прохождения две обращенных друг к другу, выполненных в виде первой (10) и второй области (11) нагружения давлением области, проецируемые в одну плоскость поверхности которых имеют различные размеры.

13. Впускной клапан (1) высокого давления для подачи сжатого под высоким давлением воздуха для сжигания в камеру (25) сгорания двигателя внутреннего сгорания, который содержит направляемый в корпусе (2) золотник (3) с цилиндрическим поршневым участком (4), осевая длина которого согласована с проходящим в осевом направлении, имеющим совпадающую форму направляющим участком (5) в корпусе (2) таким образом, что при осевом перемещении золотника (3) направляемый на направляющем участке (5) поршневой участок (4) запирает расположенную в корпусе (2) область (6) прохождения для воздуха для сжигания в закрытой позиции (7) и прерывает прохождение воздуха для сжигания в камеру (25) сжигания, а в позиции (8) пропускания предусмотрена возможность деблокирования прохождения воздуха для сжигания в камеру (25) сгорания, причем золотник (3) содержит в области (6) прохождения две обращенных друг к другу области, выполненные в виде первой (10) и второй области (11) нагружения давлением, проецируемые в одну плоскость поверхности которых перпендикулярно продольной оси золотника (3) имеют одинаковые размеры или незначительно отличаются друг от друга, и первая область (10) нагружения давлением выполнена аналогично тарельчатому клапану (12), а вторая область (11) нагружения давлением выполнена в виде кольцевой поверхности (13).

14. Впускной клапан (1) высокого давления по п. 11 или 12, при котором первая область (10) нагружения давлением выполнена со своим контуром на выпускном отверстии (18) воздуха для сжигания для ввода воздуха для сжигания в камеру (25) аналогично тарельчатому клапану (12), а вторая, расположенная напротив область (11) нагружения давлением выполнена в виде кольцевой поверхности (13).

15. Впускной клапан (1) высокого давления по п. 11 или 13, имеющий одинаковый размер первой и второй области (10, 11) нагружения давлением и альтернативно выполненной в виде тарельчатого клапана (12) первой области (10) нагружения давлением, при котором золотник (3) содержит шток (4), на котором в области (6) прохождения предусмотрен оснащенный ребрами (24) и содержащий между ребрами (24) проходные сечения (35) для воздуха для сжигания дополнительный поршень (34), который предназначен для направляет направляемый на направляющем участке (5) цилиндрический поршневой участок (4), который (4) имеет такую осевую длину, что в зависимости от осевого положения золотника (3) дополнительный поршень (34) открывает область (6) прохождения для ввода воздуха для сжигания в камеру (25) сжигания или герметично закрывает ее по прохождению воздуха для сжигания, причем тарельчатый клапан (12) золотника (3) в его закрытом положении в седле клапана обеспечивает дополнительное уплотнение.

16. Впускной клапан (1) высокого давления по любому из пп. 13-15, причем золотник (3) содержит на цилиндрическом поршневом участке (4) ровную кольцевую поверхность (13).

17. Впускной клапан (1) высокого давления по любому из пп. 11-16, при котором первая область (10) нагружения давлением содержит направляющие перемычки (15), проходящие радиально между штоком (14) и направляющим участком (5).

18. Впускной клапан (1) высокого давления по п. 17, причем первая область (10) нагружения давлением содержит между штоком (14) и клапанной тарелкой (12), по меньшей мере, проходящие с одной составляющей направления в осевом направлении золотника (3), имеющие форму направляющих лопаток перемычки (19) для достижения заданного направления воздуха для сжигания при впуске в камеру (25) сгорания.

19. Впускной клапан (1) высокого давления по п. 11 или 12, причем первая (10) и вторая область (11) нагружения давления приданы своему соответствующему, простирающемуся в осевом направлении цилиндрическому поршневому участку (4), направляемому на соответствующем направляющем участке (5) в корпусе (2) и ограничивающему область (6) прохождения, причем простирающийся от первой области (10) нагружения давлением цилиндрический участок (4) при осевом перемещении золотника (3) выполнен с возможностью открывания или закрывания расположенные в корпусе (2) каналы (17) для входа воздуха.

20. Впускной клапан (1) высокого давления по п. 19, причем каналы (17) для входа воздуха в корпусе (2) простираются кольцеобразно на заданном расстоянии друг от друга в осевом направлении, во взаимно расходящемся направлении или взаимно сходящемся направлении к камере (25) сгорания.

21. Впускной клапан (1) высокого давления, причем ограниченная первой (10) и второй областью (11) нагружения давлением область прохождения для воздуха для сжигания в корпусе (2) содержит впускное отверстие (9) воздуха для сжигания и выпускное отверстие (18) воздуха для сжигания, области которых смещены относительно друг друга в осевом направлении золотника (3), причем впускное отверстие (9) воздуха для сжигания выполнено с возможностью закрывания или открывания по воздуху для сжигания с помощью простирающегося от первой области (10) нагружения давлением, направляемого в корпусе (2) на направляющем участке (5) цилиндрического поршневого участка (4) в зависимости от позиции золотника (3).

22. Впускной клапан (1) высокого давления по п. 21, причем приданные областям (10, 11) нагружения давлением цилиндрические поршневые участки (4) при движении золотника (3) погружены в соответствующие камеры (19) в корпусе (2), которые содержат вентиляционные отверстия (25), через которые при погружении цилиндрических поршневых участков (4) в соответствующие камеры (19) осуществляется выпуск находящегося под давлением воздуха.

23. Впускной клапан (1) высокого давления по п. 21 или 22, причем впускное отверстие (9) воздуха для сжигания и/или выпускное отверстие (19) воздуха для сжигания имеет или имеют круглое, продольное или эллиптическое поперечное сечение.

24. Впускной клапан (1) высокого давления по п. 23, причем цилиндрические поршневые участки (4) выполнены в форме принимающих смазочное средство кольцевых пазов (21).

25. Впускной клапан (1) высокого давления по п. 12 или 13, причем проецируемые в одну плоскость поверхности первой (10) и второй области (11) нагружения давлением отличаются друг от друга максимально на 20%.

26. Впускной клапан (1) высокого давления по п. 12 или 13, причем выполненным с различными размерами областям (10, 11) нагружения давлением или выполненной в виде тарельчатого клапана (12) первой области (10) нагружения давлением, при котором область (6) прохождения в закрытой позиции (7) уплотнена тарельчатым клапаном (12) в направлении камеры (25) сгорания и цилиндрическим поршневым участком (4) на штоке (14) в направлении нагруженной пружиной стороны золотника (3), причем вторая область (11) нагружения давлением цилиндрического поршневого участка (4) больше эффективной первой области (10) нагружения давлением в форме клапанной тарелки тарельчатого клапана (12), причем клапанная тарелка уплотняет камеру (25) сгорания под действием давления воздуха для сжигания.

27. Впускной клапан (1) высокого давления по любому из пп. 13-17, причем золотник (3) выполнен так, что он, по меньшей мере, в конце своего движения закрывания придает тарельчатому клапану (12) радиальную составляющую силы.

28. Двигатель внутреннего сгорания с расположенным в головке (26) цилиндра впускным клапаном (1) высокого давления для впуска воздуха для сжигания под высоким давлением в камеру (25) сгорания по любому из пп. 11-18, который расположен аналогично впускному клапану между высоконапорным трубопроводом (27) и камерой (25) сгорания и с помощью которого воздух для сжигания вводиться от высоконапорного трубопровода (27) через область (6) прохождения впускного клапана (1) высокого давления в камеру (25) сгорания, причем впускной клапан (1) высокого давления расположен в головке (26) цилиндра вертикально по отношению к продольной оси цилиндра (25).

29. Двигатель внутреннего сгорания с расположенным в головке (26) цилиндра впускным клапаном (1) высокого давления для ввода воздуха для сжигания под высоким давлением в камеру (25) сгорания по любому из пп. 11-17, который аналогично впускному клапану расположен между высоконапорным трубопроводом (27) и камерой (25) сгорания и с помощью которого воздух для сжигания впускается от высоконапорного трубопровода (27) через область (6) прохождения впускного клапана (1) высокого давления в камеру (25) сгорания, причем впускной клапан (1) высокого давления расположен в головке (26) цилиндра горизонтально по отношению к продольной оси цилиндра (25).

30. Двигатель внутреннего сгорания по п. 28 или 29, причем золотник (3) впускного клапана (1) высокого давления нагружен пружиной (22) и для перемещения его золотника (3) из запирающей проход воздуха для сжигания в камеру (25) сгорания позиции в деблокирующую проход воздуха для сжигания в камеру (25) сгорания позицию предусмотрен действующий против усилия пружины кулачок распределительного вала.

31. Двигатель внутреннего сгорания по любому из пп. 28-30, причем выполненным с возможностью функционирования с давлением в диапазоне от 2 до 20 МПа впускным клапаном (1) высокого давления предусмотрена возможность управления и впуска воздуха для сжигания в цилиндр (25) так, что для газообмена при четырехтактном двигателе не требуется отдельного такта и при этом смесеобразованием в цилиндре (25) предусмотрена возможность управления применительно к впрыснутому количеству топлива при помощи давления, под которым воздух для сжигания впускается через впускной клапан (1) высокого давления в камеру (25) сгорания.