RU2133842C1

RU2133842C1 - Method of and leaf valve for fuel intake in four-stroke internal combustion engine

Info

Publication number: RU2133842C1
Application number: RU97117307A
Authority: RU
Inventors: И.Е. Савинов
Original assignee: Савинов Игорь Евгеньевич
Priority date: 1997-10-21
Filing date: 1997-10-21
Publication date: 1999-07-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: fresh charge is fed into cylinder at slow speeds through intake valve and leaf valve installed before intake valve in intake channel, and at high speeds filling of cylinder with fresh charge is carried out through intake valve at fully opened intake channel. Leaf valve consists of two detachable halves and has flange with through cutout in which body is secured to provide turning of each half around its axis, and lock mechanism is provided to hold parts of body in operating position. EFFECT: provision of better filling of cylinders with fresh charge at slow speeds of crankshaft rotation. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретения относятся к двигателестроению и могут найти применение для создания систем впуска четырехтактных двигателей внутреннего сгорания для повышения степени заполнения. The invention relates to engine building and can be used to create intake systems for four-stroke internal combustion engines to increase the degree of filling.

Известны способы и устройства для повышения степени заполнения четырехтактных двигателей внутреннего сгорания. Known methods and devices for increasing the degree of filling of four-stroke internal combustion engines.

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. In the device according to German patent N 4227261, a bypass channel is used to increase the fill factor, connecting the inlet channel of the chamber with its outlet channel using a jet pump using the energy of the exhaust gases.

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. The engine intake device according to the application of Japan N 5-50574 provides for changing the length of the inlet channel, the area of the inlet section of the inlet channel and the closing phase of the inlet valves, ensuring the interconnection of the actuators.

Система впуска двигателя по заявке Японии N 5-53931 выполняет трехступенчатое изменение проходного сечения впускного канала в зависимости от частоты вращения двигателя. The engine intake system according to the application of Japan N 5-53931 performs a three-stage change in the bore of the inlet channel depending on the engine speed.

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. The method of intake of an internal combustion engine according to Japanese application No. 5-40126 involves the use of two inlet channels with its inlet valves and a shut-off valve installed in one of the inlet channels, the operation algorithm of which is determined by the engine speed.

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. The closest in technical solution to the claimed one is the method of inlet of a four-stroke internal combustion engine according to RF patent N 2023181 by exhaust gas from the cylinder through the exhaust valve, initial opening of the additional intake valve and supplying a fresh charge through the compressed gas source to purge the cylinders, closing exhaust valve and additional intake valve, filling with a fresh charge, reopening the additional intake valve, recharging the cylinder through an additional inlet valve and closing the intake valve and the additional intake valve, characterized in that the filling of the cylinder fresh charge through the intake valve carried out after closing of the exhaust valve, and re-opening of an additional air intake valve is carried out after closing of the intake valve.

Однако этот способ, как и рассмотренные выше сложны в реализации и недостаточно обеспечивают повышение степени заполнения на низких частотах вращения двигателя. However, this method, as discussed above, is difficult to implement and does not sufficiently provide an increase in the degree of filling at low engine speeds.

Задачей заявляемого технического решения способа впуска является повышение степени заполнения на низких частотах вращения двигателя. The objective of the proposed technical solution of the intake method is to increase the degree of filling at low engine speeds.

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. This is achieved due to the fact that the method of inlet of a four-stroke internal combustion engine by discharging exhaust gas from the cylinder through the exhaust valve, closing the exhaust valve, opening the intake valve, filling the cylinder with fresh charge from the intake channel through the intake valve differs in that at low engine speeds the cylinder is filled with fresh charge through the inlet valve and the flap valve installed in front of it in the inlet channel, and at high engine speeds The cylinder is freshly charged through the inlet valve with the inlet channel fully open.

Лепестковые впускные клапаны известны и широко применяются в двухтактных двигателях внутреннего сгорания (патенты США NN 5245956, 5370088, 5373867, 5390690). Petal inlet valves are known and widely used in two-stroke internal combustion engines (US Pat. 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. The closest in technical solution for use in the claimed method is a flap inlet valve according to US patent N 5390633, which has a V-shaped body with windows closed by plates (petals), and plate travel stops. Permanent magnets are mounted on the plates to hold the valve in a fully open state.

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. A common disadvantage of these flap valves is their limited functionality, due to the fact that they have a small area of the passage section relative to the area of the passage section of the inlet channel due to the structural restriction of the stroke of the plates.

Задачей заявляемого технического решения лепесткового клапана является расширение его функциональных возможностей. The objective of the proposed technical solution of the flap valve is to expand its functionality.

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. This is achieved by the fact that having a V-shaped body with windows closed by the plates and a plate travel limiter, the flap valve has a body made of two detachable halves, in addition, the valve is equipped with a through-flange in which the body is fixed with axes and can rotate each halves around its axis, and a locking mechanism holding the parts of the housing in working position.

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. The claimed combination of actions and the connection of parts and mechanisms allows to achieve the goals due to the fact that at low engine speeds the cylinder is filled with fresh charge through the inlet valve and a flap valve installed in front of it in the inlet channel, and at high engine speeds, the design of the flap valve provides filling the cylinder with a fresh charge through almost the entire passage area of the inlet channel.

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. In the study of known technical solutions in the art, the totality of the sequence of actions and the connection of parts and mechanisms that distinguish the claimed objects was not identified. These solutions differ significantly from the known ones.

Заявляемые решения не следуют из уровня техники явным образом, поэтому имеет место изобретательский уровень. The claimed solutions do not follow from the prior art in an explicit manner, therefore, there is an inventive step.

Так как заявляемые решения могут быть реализованы существующими материалами и средствами, используемыми в двигателестроении, то они являются промышленно применимыми. Since the claimed solutions can be implemented by existing materials and means used in engine building, they are industrially applicable.

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.The accompanying drawings explain the essence of the claimed invention. In FIG. 1 shows a device that implements the inlet method of a four-stroke internal combustion engine. In FIG. Figure 2 shows the design of a flap valve for the inlet of a four-stroke internal combustion engine. In the drawings indicated:
1 - cylinder
2 - inlet valve
3 - inlet
4 - flap valve
5 - housing flap valve
5a, 5b - split halves of the body,
6 - window
7 - plate
8 - plate travel limiter,
9 - flange
10 - through cutout of the flange,
11a, 11b - axis
12a, 12b - stoppers.

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. The proposed intake method is as follows (Fig. 1). After exhaust gas is discharged from cylinder 1 through an exhaust valve (not shown in the figure) and its closure is opened, intake valve 2 is opened and cylinder 1 is filled with fresh charge through intake valve 1 and a flap valve 4 installed in front of it in the intake channel 3.

Лепестковый клапан 4 имеет V-образный корпус 5 с окнами 6, закрываемыми пластинами 7, и ограничители 8 хода пластин 7. The petal valve 4 has a V-shaped body 5 with windows 6, closed by the plates 7, and limiters 8 of the stroke of the plates 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. At low engine speeds, valve 4 is used for its functional purpose, which allows to eliminate the phenomenon of reverse charge ejection on the compression stroke, to reduce the harmful effect of valve overlaps, expressed in throwing exhaust gases into the inlet channel, and to expand the inlet phase.

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. The petal valve remains operational up to a speed of 10,000 rpm. At high engine speeds, when the charge flow rate exceeds 100 m / s, the flap valve begins to create significant hydraulic resistance, which naturally reduces filling. To eliminate this phenomenon at high engine speeds, filling the cylinder with a fresh charge is carried out with the flap valve 4 fully open. In this case, the valve 4 is completely opened by force using permanent magnets or otherwise made mechanisms of forced opening of the valve.

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. However, even with the valve 4 fully open, the area of its passage section is much smaller than the area of the passage section of the inlet 3. To expand the functionality of the flap valve 4 associated with increasing the area of its passage section, the valve design shown in FIG. 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. The proposed flap valve 4 has a V-shaped body 5 with windows 6, closed plates 7, and limiters 8 of the stroke of the plates 7. The body 5 is made of two split halves 5A and 5B. The housing 5 is mounted on the flange 9 in its through-cutout 10 using the axes 11a and 11b. Each of the halves 5a and 5b of the housing 5 has the ability to rotate around its axis (respectively 11a and 11b). The locking mechanism (stoppers 12a and 12b) holds the parts 5a and 5b in the working position A.

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. The valve operates as follows. At low engine speeds, parts 5a and 5b of housing 5 are held by the locking mechanism (stoppers 12a and 12b) in position A. The charge flow then passes through a section whose area is determined by windows 6 and limiters 8. At high engine speeds, the stops 12a and 12b parts 5a and 5b of the housing 5 are released and they are folded back to position B. The resulting flow area of the valve 4 approaches the flow area of the inlet channel 3.

Предлагаемые технические решения прошли опытную проверку и показали эффективное функционирование. The proposed technical solutions have passed the pilot test and have shown effective functioning.

Claims

1. The method of inlet of a four-stroke internal combustion engine by discharging exhaust gas from the cylinder through the exhaust valve, closing the exhaust valve, opening the intake valve, filling the cylinder with fresh charge from the intake channel through the intake valve, characterized in that the cylinder is filled with fresh charge at low engine speeds produce through the inlet valve and a flap valve installed in front of it in the inlet channel, and at high engine speeds, the cylinder is filled with a fresh charge roizvodyat through an injection valve at the fully open the intake passage.

2. A petal valve having a V-shaped body with windows closed by the plates and plate travel limiters, characterized in that the body is made of split halves, in addition, the valve is equipped with a through-flange in which the body is fixed with axes and can rotate each of the halves around its axis, and a locking mechanism holding the parts of the housing in working position.