RU2489576C2

RU2489576C2 - Internal combustion engine

Info

Publication number: RU2489576C2
Application number: RU2010135657/06A
Authority: RU
Inventors: Валерий Туркубеевич Пчентлешев
Original assignee: Валерий Туркубеевич Пчентлешев
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2013-08-10
Also published as: RU2010135657A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: proposed engine comprises housing, working member, at least, one working chamber formed by housing and working member surfaces, combustion chamber making a component of working chamber, intake and exhaust channels and moving bush. Working chamber is configured to communicate with exhaust channel via mobbing bush. Working chamber can be isolated (sealed) from exhaust channel by touch between moving bush end surface and housing mate surface. Moving bush end surface and housing mate surface are flat. Moving bush inner surface makes a part of combustion chamber surface. Housing mate surface represents a valve seat. Moving bush inner surface section adjoining its end surface features smaller diameter than that of moving bush other inner surface. Valve seats doubles as a combustion chamber heat-isolation insert.

EFFECT: reliable separation from of working chamber exhaust channel.

3 cl, 2 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение имеет отношение к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) и касается, в частности, механизмов газораспределения ДВС.The invention relates to internal combustion engines (ICE) and relates, in particular, to the gas distribution mechanisms of ICE.

Уровень техникиState of the art

В настоящее время самым распространенным механизмом газораспределения ДВС является механический механизм газораспределения, состоящий из впускных и выпускных тарельчатых клапанов, распредвалов с приводом их от коленчатого вала двигателя посредством механической передачи (зубчатой, цепной и др.).Currently, the most common engine gas distribution mechanism is the mechanical gas distribution mechanism, consisting of inlet and outlet poppet valves, camshafts driven by the engine crankshaft through a mechanical transmission (gear, chain, etc.).

Для удовлетворения все время ужесточающихся экономических и экологических требований производители ДВС вынуждены использовать в них механизмы газораспределения с регулированием фаз газообмена.To meet the ever-increasing economic and environmental requirements, ICE manufacturers are forced to use gas distribution mechanisms in them with regulation of gas exchange phases.

Однако вышеуказанные механические механизмы газораспределения не позволяют это делать без чрезмерного усложнения их конструкции.However, the above mechanical timing mechanisms do not allow this to be done without overly complicating their design.

В наибольшей степени этому требованию удовлетворяет электрогидравлический привод клапанов (ЭГПК).To the greatest extent this requirement is satisfied by the electro-hydraulic valve drive (EGPK).

Из технической литературы, в том числе из патентной, известно много технический решений ЭГПК.From the technical literature, including from the patent, many technical solutions of EGPK are known.

В частности, из А.С. СССР №861668, МПК⁷ F01L 9/04, опубл. 07.09.81 [1], известно электрогидравлическое устройство для управления газораспределительными органами ДВС.In particular, from A.S. USSR No. 861668, IPC ⁷ F01L 9/04, publ. 09/07/81 [1], it is known electro-hydraulic device for controlling gas distribution bodies of internal combustion engines.

Известен ЭГПК (Патент США №6745731, МПК⁷ F01L 9/02, опубл. 08.06.2004 [2]), в котором в качестве рабочей жидкости используется топливо аккумуляторной топливной системы (АТС) типа Common Rail. Достоинством такого технического решения является: отсутствие дополнительной гидросистемы высокого давления - в качестве рабочей жидкости в ЭГПК используется топливо АТС. Недостатком данного технического решения является то, что ЭГПК связан с АТС лишь тем, что запитывается от нее рабочей жидкостью, а в остальном представляет собой отдельную систему, что усложняет конструкцию ДВС.Known EGPK (US Patent No. 6745731, IPC ⁷ F01L 9/02, publ. 06/08/2004 [2]), in which as the working fluid is used fuel accumulator fuel system (ATS) type Common Rail. The advantage of this technical solution is: the lack of an additional high-pressure hydraulic system - ATS fuel is used as a working fluid in the EGPK. The disadvantage of this technical solution is that the EHPC is connected with the ATS only by the fact that it is powered by a working fluid, and the rest is a separate system, which complicates the design of the internal combustion engine.

Из патентных документов US 5934245 А [3] и US 5237968 А [4] известны двигатели внутреннего сгорания, у которых гидравлический привод выпускного клапана выполнен в виде интегрального (единого) узла с топливной форсункой.From patent documents US 5934245 A [3] and US 5237968 A [4] internal combustion engines are known in which the hydraulic drive of the exhaust valve is made in the form of an integral (single) unit with a fuel nozzle.

Достоинством такого технического решения является компактность узла, включающего в себя ЭГПК и топливную форсунку.The advantage of such a technical solution is the compactness of the unit, which includes an EGPK and a fuel injector.

В настоящее время самым распространенным органом газораспределения ДВС является тарельчатый клапан.Currently, the most common engine gas distribution body is a poppet valve.

Недостатком тарельчатого клапана является его невысокий коэффициент расхода (тарельчатый клапан создает значительное сопротивление протекающему мимо него потоку газа).The disadvantage of a poppet valve is its low flow coefficient (a poppet valve creates significant resistance to the flow of gas flowing past it).

Однако, тарельчатый клапан не является единственно возможным органом газораспределения ДВС.However, the poppet valve is not the only possible gas distribution body of the internal combustion engine.

Наиболее близкими к заявляемому изобретению являются ДВС, известные из патентных документов ЕР 0877153 А2 [5] и US 1015948 А [6], у которых рабочая камера выполнена с возможностью сообщения с выпускным каналом посредством подвижной втулки. При этом, рабочая камера выполнена с возможностью ее изоляции (герметизации) от выпускного канала посредством контакта торцевой плоской поверхности подвижной втулки с ответной поверхностью корпуса.Closest to the claimed invention are ICEs, known from patent documents EP 0877153 A2 [5] and US 1015948 A [6], in which the working chamber is configured to communicate with the exhaust channel by means of a movable sleeve. Moreover, the working chamber is made with the possibility of its isolation (sealing) from the exhaust channel by contacting the end flat surface of the movable sleeve with the mating surface of the housing.

Достоинствами прототипов является: высокая пропускная способность выпускного канала.The advantages of prototypes are: high throughput of the exhaust channel.

Недостатком прототипа является недостаточно надежная герметизация (изоляция) рабочей камеры от выпускного канала. Это происходит потому, что из-за деформации втулки возможно образование щели между торцевой поверхностью втулки и ответной поверхностью корпуса. В эту щель, в процессе сгорания топлива и в процессе расширения продуктов сгорания, из рабочей камеры могут проникать продукты сгорания, имеющие высокое давление. Это будет создавать усилие на торцевую поверхность втулки (выпускной клапан), способствующее ее открытию, что в данный момент работы ДВС не желательно.The disadvantage of the prototype is not sufficiently reliable sealing (isolation) of the working chamber from the exhaust channel. This is because, due to the deformation of the sleeve, a gap may form between the end surface of the sleeve and the mating surface of the housing. In this gap, during the combustion of the fuel and in the process of expansion of the combustion products, combustion products having a high pressure can penetrate from the working chamber. This will create a force on the end surface of the sleeve (exhaust valve), contributing to its opening, which is not advisable at the moment.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей заявляемого изобретения является устранение недостатков прототипа.The task of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype.

Очевидно, если такая задача может быть решена, то это "неочевидное" решение для специалиста, сведущего в соответствующей области техники, поскольку у прототипа она не решена.Obviously, if such a problem can be solved, then this is a "non-obvious" solution for a specialist who is knowledgeable in the relevant field of technology, since the prototype has not solved it.

Заявляемое изобретение, в одном из возможных вариантов его исполнения, имеет следующие общие с прототипом существенные признаки: ДВС, имеет, корпус, рабочий орган, по меньшей мере одну рабочую камеру, образованную поверхностями корпуса и рабочего органа, камеру сгорания, которая является частью рабочей камеры, впускной и выпускной каналы, подвижную втулку, рабочая камера выполнена с возможностью сообщения с выпускным каналом посредством подвижной втулки, причем рабочая камера выполнена с возможностью ее изоляции (герметизации) от выпускного канала посредством контакта торцевой поверхности подвижной втулки с ответной поверхностью корпуса, торцевая поверхность подвижной втулки и ответная поверхность корпуса выполнены, например, плоскими, внутренняя поверхность подвижной втулки является частью поверхности камеры сгорания,The invention, in one of the possible variants of its execution, has the following essential features in common with the prototype: ICE, has, a housing, a working body, at least one working chamber formed by the surfaces of the housing and a working body, a combustion chamber, which is part of the working chamber , inlet and outlet channels, a movable sleeve, the working chamber is configured to communicate with the exhaust channel by means of a movable sleeve, and the working chamber is configured to isolate (seal) from the outlet channel through the contact of the end surface of the movable sleeve with the mating surface of the housing, the end surface of the movable sleeve and the mating surface of the housing are made, for example, flat, the inner surface of the movable sleeve is part of the surface of the combustion chamber,

Отличительным от прототипа существенным признаком является: ответная поверхность корпуса выполнена в виде седла клапана, участок внутренней поверхности подвижной втулки, непосредственно примыкающий к ее вышеуказанной торцевой поверхности, имеет меньший по величине диаметр, чем диаметр внутренний поверхности остальной части подвижной втулки, седло клапана дополнительно выполняет функцию теплоизолированной вставки камеры сгорания.A distinctive feature of the prototype is: the response surface of the body is made in the form of a valve seat, the portion of the inner surface of the movable sleeve directly adjacent to its above end surface has a smaller diameter than the diameter of the inner surface of the rest of the movable sleeve, the valve seat additionally performs the function insulated insertion of the combustion chamber.

Отличительный существенный признак позволяет у заявляемого изобретения получить надежную герметизацию (изоляцию) рабочей камеры от выпускного канала. Это происходит потому, что участок внутренней поверхности подвижной втулки, непосредственно примыкающий к ее торцевой поверхности, имеет меньший по величине диаметр, чем диаметр внутренний поверхности остальной части подвижной втулки. Это способствует тому, что в процессе сгорания топлива и в процессе расширения продуктов сгорания, продукты сгорания под высоким давлением, находящиеся в рабочей камере (и в камере сгорания), будут воздействовать на поверхность втулки с меньшим диаметром, тем самым прижимая втулку ее торцевой поверхностью к ответной поверхности корпуса, увеличивая тем самым надежность герметизации (изоляции) рабочей камеры от выпускного канала.A distinctive essential feature allows the claimed invention to obtain reliable sealing (isolation) of the working chamber from the exhaust channel. This is because the portion of the inner surface of the movable sleeve directly adjacent to its end surface has a smaller diameter than the diameter of the inner surface of the rest of the movable sleeve. This contributes to the fact that during the combustion process and in the process of expansion of the combustion products, high pressure combustion products located in the working chamber (and in the combustion chamber) will act on the surface of the sleeve with a smaller diameter, thereby pressing the sleeve with its end surface against the reciprocal surface of the housing, thereby increasing the reliability of the sealing (isolation) of the working chamber from the exhaust channel.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На ФИГ.1, 2 показано заявляемое изобретение в варианте двухтактного дизельного ДВС с прямоточно-клапанной схемой продувки, в одном из возможных вариантов своего конструктивного исполнения. На ФИГ.1, 2 обозначено (обозначения идентичны для всех фигур): 1 - рабочий цилиндр двигателя; 2 - поршень; 3 - головка цилиндра; 4 - седло клапана; 5 - выпускной клапан в виде подвижной втулки с двумя хвостовиками 6 и 7; 8 - интегральный (единый) узел, представляющий собой тело вращения и выполняющий функции электрогидравлической форсунки (ЭГФ) и ЭГПК выпускного клапана 5, с фланцем 9, распылителем 10 ЭГФ и наконечником 11; 12 - камера сгорания; 13 - выпускной канал; 14 и 15 - уплотнительные разрезные кольца (по типу поршневых колец известных поршневых ДВС); 16 - поршень ЭГПК выпускного клапана 5; 17 - траверса, к которой посредством своих хвостовиков 6 и 7 прикреплен выпускной клапан 5; 18 - хвостовик траверсы 17, помещенный в отверстие наконечника 11 интегрального узла 8; 19 - пружина траверсы 17; 20 - рабочая камера; 21 - впускные окна; 22 - паз в наконечнике 11, в который помещена траверса 17 с хвостовиком 18 и пружина 19; а - ось рабочего цилиндра 1 и интегрального узла 8; D₁ и D₂ - диаметры внутренних участков выпускного клапана 5. Камера сгорания 12 является частью рабочей камеры 20.Figure 1, 2 shows the claimed invention in a variant of a two-stroke diesel engine with a direct-valve valve purge, in one of the possible variants of its design. In figure 1, 2 is indicated (the designations are identical for all figures): 1 - the working cylinder of the engine; 2 - the piston; 3 - cylinder head; 4 - valve seat; 5 - exhaust valve in the form of a movable sleeve with two shanks 6 and 7; 8 - integral (single) unit, representing a body of revolution and performing the functions of an electro-hydraulic nozzle (EHF) and EGPK of the exhaust valve 5, with a flange 9, an EGF atomizer 10 and a tip 11; 12 - combustion chamber; 13 - exhaust channel; 14 and 15 - sealing split rings (like piston rings of known piston ICEs); 16 - piston EGPK exhaust valve 5; 17 - a crosshead to which, through its shanks 6 and 7, an exhaust valve 5 is attached; 18 - the shank of the traverse 17, placed in the hole of the tip 11 of the integrated node 8; 19 - spring traverse 17; 20 - a working chamber; 21 - inlet windows; 22 - a groove in the tip 11, in which the yoke 17 with the shank 18 and the spring 19 are placed; a - the axis of the working cylinder 1 and the integral unit 8; D ₁ and D ₂ are the diameters of the inner sections of the exhaust valve 5. The combustion chamber 12 is part of the working chamber 20.

На ФИГ.1 показан разрез заявляемого ДВС плоскостью, проходящей через ось а цилиндра 1. Поршень 2 находится в верхней мертвой точке (ВМТ).Figure 1 shows a section of the inventive internal combustion engine by a plane passing through the axis a of cylinder 1. The piston 2 is located at top dead center (TDC).

На ФИГ.2 показан разрез заявляемого ДВС той же плоскостью, что и показанный на ФИГ.1, только поршень 2 находится в нижней мертвой точке (НМТ).FIG. 2 shows a section of the inventive ICE in the same plane as that shown in FIG. 1, only the piston 2 is at bottom dead center (BDC).

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Заявляемое изобретение в варианте двухтактного дизельного ДВС с прямоточно-клапанной схемой продувки, в одном из возможных вариантов своего конструктивного исполнения, представляет собой следующее.The claimed invention in a variant of a two-stroke diesel engine with a direct-flow valve purge, in one of the possible variants of its design, is the following.

Двигатель имеет рабочий цилиндр 1 (ФИГ.1, 2), поршень 2, помещенный в рабочий цилиндр 1, и головку цилиндра 3, прикрепленную к рабочему цилиндру 1. В головке цилиндра 3 установлено (например, на резьбе) седло клапана 4, одновременно выполняющее функцию теплоизолированной вставки. Имеется выпускной клапан 5, выполненный в виде подвижной цилиндрической втулки (круглого поперечного сечения), установленный в цилиндрической проточке головки цилиндра 3 (с определенным зазором). Выпускной клапан 5 представляет собой цилиндрическую втулку с двумя хвостовиками 6 и 7. Выпускной клапан 5 своей торцевой (плоской) поверхностью контактирует с торцевой (плоской) поверхностью седла клапана 4. При этом, участок выпускного клапана 5, непосредственно прилегающий к его вышеуказанной торцевой поверхности, имеет меньший внутренний диаметр D₁, по сравнению с внутренним диаметром D₂ остальной части выпускного клапана 5 (однако, возможен вариант исполнения выпускного клапана 5, когда у него вышеуказанные участки внутренней поверхности выполнены с равным диаметром). Внутри выпускного клапана 5 установлен (с определенным зазором) интегральный (единый) узел 8, представляющий собой тело вращения, с размещенными в нем ЭГФ и ЭГПК. Интегральный узел 8 посредством своего фланца 9 прикреплен (например, посредством болтового соединения - на фигурах не показано) к головке цилиндра 3. При этом, во фланце 9 имеются два отверстия для прохода хвостовиков 6 и 7 выпускного клапана 5. Интегральный узел 8 имеет распылитель 10 ЭГФ и наконечник 11. Внутренними поверхностями седла клапана 4 и выпускного клапана 5, и внешними поверхностями интегрального узла 8 и поршня 2 образована камера сгорания 12. В головке цилиндра 3 имеется выпускной канал 13. В кольцевой проточке головки цилиндра 3 установлено уплотнительное разрезное кольцо 14 (прижимается (за счет своей упругости) своей внутренней цилиндрической поверхностью к внешней цилиндрической поверхности выпускного клапана 5), которое изолирует выпускной канал 13 от окружающей атмосферы. В кольцевой проточке интегрального узла 8 установлено уплотнительное разрезное кольцо 15 (прижимается (за счет своей упругости) своей внешней цилиндрической поверхностью к внутренней цилиндрической поверхности выпускного клапана 5), которое изолирует камеру сгорания 12 от окружающей атмосферы. В интегральном узле 8 установлен поршень 16 ЭГПК выпускного клапана 5. Имеется траверса 17 выпускного клапана 5 с хвостовиком 18, помещенным в отверстие наконечника 11 интегрального узла 8. К траверсе 17 прикреплены хвостовики 6 и 7 выпускного клапана 5. Имеется пружина 19 траверсы 17. Внутренней поверхностью рабочего цилиндра 1 и внешними поверхностями поршня 2 и головки цилиндра 3 образована рабочая камера 20. В нижней части стенки рабочего цилиндра 1 имеются впускные окна 21. Наконечник 11 имеет паз 22, в который помещена траверса 17 с хвостовиком 18 и пружина 19. Внутренняя поверхность седла 4 представляет собой горловину камеры сгорания 12, через которую она соединяется с рабочей камерой 20. Камера сгорания 12 является частью рабочей камеры 20. В двигателе использована аккумуляторная топливная система (АТС) типа Common Rail. В качестве рабочей жидкости в ЭГПК использовано топливо АТС. Управление ЭГФ и ЭГПК выполнено электрическим.The engine has a working cylinder 1 (FIGS. 1, 2), a piston 2 placed in the working cylinder 1, and a cylinder head 3 attached to the working cylinder 1. In the cylinder head 3 is installed (for example, on a thread) a valve seat 4, simultaneously performing insulated insert function. There is an exhaust valve 5, made in the form of a movable cylindrical sleeve (circular cross section), mounted in a cylindrical groove of the cylinder head 3 (with a certain clearance). The exhaust valve 5 is a cylindrical sleeve with two shanks 6 and 7. The exhaust valve 5 with its end (flat) surface is in contact with the end (flat) surface of the valve seat 4. Moreover, the portion of the exhaust valve 5 immediately adjacent to its aforementioned end surface, has a smaller inner diameter D ₁ compared to the inner diameter D _{2 of the} rest of the exhaust valve 5 (however, an embodiment of the exhaust valve 5 is possible when it has the abovementioned sections of the inner surface made with equal diameter). Inside the exhaust valve 5 is installed (with a certain gap) an integral (single) unit 8, which is a body of revolution, with EGF and EGPK placed in it. The integral unit 8 through its flange 9 is attached (for example, by means of a bolted connection - not shown in the figures) to the cylinder head 3. Moreover, in the flange 9 there are two holes for the passage of the shanks 6 and 7 of the exhaust valve 5. The integral unit 8 has a sprayer 10 EHF and tip 11. The internal surfaces of the valve seat 4 and the exhaust valve 5, and the external surfaces of the integral unit 8 and the piston 2 are formed by the combustion chamber 12. In the cylinder head 3 there is an exhaust channel 13. In the annular groove of the cylinder head 3 is installed Leno split ring seal 14 (pressed (due to its elasticity) of its inner cylindrical surface of the outer cylindrical surface of the exhaust valve 5), which isolates the discharge passage 13 from the ambient atmosphere. A sealing split ring 15 is installed in the annular groove of the integral unit 8 (it is pressed (due to its elasticity) with its outer cylindrical surface to the inner cylindrical surface of the exhaust valve 5), which isolates the combustion chamber 12 from the surrounding atmosphere. In the integral unit 8, a piston 16 EGPC installed exhaust valve 5. There is a traverse 17 of the exhaust valve 5 with a shank 18, placed in the hole of the tip 11 of the integrated unit 8. To the cross beam 17 are attached to the shanks 6 and 7 of the exhaust valve 5. There is a spring 19 of the traverse 17. Internal a working chamber 20 is formed by the surface of the working cylinder 1 and the external surfaces of the piston 2 and the cylinder head 3. Inlet windows 21 are formed in the lower part of the wall of the working cylinder 1. The tip 11 has a groove 22 in which a cross-beam 17 with a shaft 18 and a spring are placed Ina 19. The inner surface of the saddle 4 is the neck of the combustion chamber 12, through which it is connected to the working chamber 20. The combustion chamber 12 is part of the working chamber 20. The engine uses a common rail accumulator fuel system (ATC). ATS fuel was used as a working fluid in EGPK. The EHF and EHPC control are electric.

В заявляемом изобретении возвратно-поступательные перемещения поршня 2 преобразуются посредством кривошипно-шатунного механизма (КШМ) (на фигурах не показан) в непрерывное вращение вала (на фигурах не показан).In the claimed invention, the reciprocating movements of the piston 2 are converted by means of a crank mechanism (crankshaft) (not shown in the figures) into continuous rotation of the shaft (not shown in the figures).

Имеются также другие узлы и детали, необходимые для работы двигателя, которые не влияют на принципиальную возможность реализации заявляемого изобретения, а поэтому здесь не перечисляются.There are also other components and parts necessary for the operation of the engine, which do not affect the fundamental possibility of implementing the claimed invention, and therefore are not listed here.

Работа заявляемого ДВС происходит следующим образом. В показанный на ФИГ.1 момент времени поршень 2 находится в одном из своих крайних положений - находится в ВМТ. Пружина траверсы 19 воздействует на траверзу 17, а она, в свою очередь, воздействует на выпускной клапан 5, удерживая его в закрытом положении. Выпускной канал 13 изолирован (посредством закрытого выпускного клапана 5) от камеры сгорания 12. В камере сгорания 12 находится свежий сжатый заряд воздуха. При этом, выпускной клапан 5 своей торцевой (плоской) поверхностью прижимается к торцевой (плоской) поверхности седла 4 как за счет усилия, создаваемого пружиной 19, так и за счет действия избыточного давления газа на внутренний участок выпускного клапана 5, непосредственно прилегающего к его торцевой поверхности, имеющий меньший диаметр D₁, чем диаметр D₂ остальной части его внутренней поверхности. Камера сгорания 12 посредством уплотнительного кольца 15 изолирована от окружающей атмосферы. В камеру сгорания 12 через распылитель 10 ЭГФ впрыскивает дизельное топливо. После этого в рабочем цилиндре 1 начинается процесс расширения продуктов сгорания. Продукты сгорания под избыточным давлением воздействуют на поршень 2, а тот посредством КШМ воздействует на вал двигателя, приводя его во вращение. От вала двигателя мощность передается потребителю (на фигурах не показан).The operation of the inventive engine is as follows. At the time shown in FIG. 1, the piston 2 is in one of its extreme positions — located at the TDC. The spring of the beam 19 acts on the beam 17, and it, in turn, acts on the exhaust valve 5, holding it in the closed position. The exhaust channel 13 is isolated (through a closed exhaust valve 5) from the combustion chamber 12. In the combustion chamber 12 is a fresh compressed air charge. At the same time, the exhaust valve 5 with its end (flat) surface is pressed against the end (flat) surface of the seat 4 due to the force exerted by the spring 19, and due to the action of excessive gas pressure on the inner portion of the exhaust valve 5 immediately adjacent to its end surface having a smaller diameter D ₁ than the diameter D _{2 of the} rest of its inner surface. The combustion chamber 12 by means of a sealing ring 15 is isolated from the surrounding atmosphere. Diesel is injected into the combustion chamber 12 through an EHF atomizer 10. After that, in the working cylinder 1, the process of expansion of the combustion products begins. Combustion products under excessive pressure act on the piston 2, and that by means of a cshm acts on the engine shaft, causing it to rotate. Power is transmitted from the motor shaft to the consumer (not shown in the figures).

Когда поршень 2 будет приближаться к своему второму крайнему положению - к НМТ, срабатывает ЭГПК. Рабочая жидкость (в качестве которой используется топливо АТС двигателя) воздействует на поршень 16, и тот своим верхним концом воздействует на траверсу 17, заставляя ее перемещаться вверх в пазе 22 вместе с прикрепленным к ней посредством хвостовиков 6 и 7 выпускным клапаном 5. При этом сжимается пружина траверсы 19. Выпускной клапан 5 открывается. При открытие (и закрытии) выпускного клапана 5 его хвостовики 6 и 7 перемещаются в отверстиях фланца 9 интегрального узла 8. Камера сгорания 12 (а вместе с ней, посредством ее горловины, и вся рабочая камера 20) сообщается с выпускным каналом 13. Отработавшие газы из рабочей камеры 20 поступают в выпускной канал 13 и далее выбрасываются в атмосферу. При этом, выпускной канал 13 посредством уплотнительного кольца 15 изолирована от окружающей атмосферы. В процессе открытия (и закрытия) выпускного клапана 5 внутренняя цилиндрическая поверхность уплотнительного кольца 14 скользит по внешней цилиндрической поверхности выпускного клапана 5, а внешняя цилиндрическая поверхность уплотнительного кольца 15 скользит по внутренней цилиндрической поверхности выпускного клапана 5, обеспечивая тем самым изоляцию камеры сгорания 12 и выпускного канала 13 от окружающей атмосферы.When the piston 2 will approach its second extreme position - to the BDC, triggered EGPK. The working fluid (which uses the fuel of the automatic telephone exchange of the engine) acts on the piston 16, and its upper end acts on the yoke 17, forcing it to move upward in the groove 22 together with the exhaust valve 5 attached to it by the shanks 6 and 7. traverse spring 19. Exhaust valve 5 opens. When opening (and closing) the exhaust valve 5, its shanks 6 and 7 move in the holes of the flange 9 of the integral unit 8. The combustion chamber 12 (and with it, through its neck, and the entire working chamber 20) communicates with the exhaust channel 13. Exhaust gases from the working chamber 20 enter the exhaust channel 13 and then are released into the atmosphere. In this case, the exhaust channel 13 by means of a sealing ring 15 is isolated from the surrounding atmosphere. During the opening (and closing) of the exhaust valve 5, the inner cylindrical surface of the seal ring 14 slides along the outer cylindrical surface of the exhaust valve 5, and the outer cylindrical surface of the seal ring 15 slides along the inner cylindrical surface of the exhaust valve 5, thereby isolating the combustion chamber 12 and the exhaust channel 13 from the surrounding atmosphere.

Спустя еще некоторое время поршень 2 (ФИГ.2), при своем движении к НМТ, открывает впускные окна 21, расположенные в нижней части стенки рабочего цилиндра 1. Воздух от внешнего источника (например, от продувочного компрессора) под давлением (большим, чем давление воздуха в окружающей атмосфере) поступает в рабочую камеру 20, осуществляя ее продувку. При этом выпускной клапан 5 по-прежнему открыт.After some time, the piston 2 (FIG. 2), when it moves to the BDC, opens the inlet ports 21 located in the lower part of the wall of the working cylinder 1. Air from an external source (for example, from a purge compressor) under pressure (greater than pressure air in the surrounding atmosphere) enters the working chamber 20, purging it. In this case, the exhaust valve 5 is still open.

По ходу своего дальнейшего движения из НМТ к ВМТ поршень 2 своим телом закрывает впускные окна 21 (открытием и закрытием впускных окон 21 управляет поршень 2 непосредственно, своим телом). Спустя еще некоторое время ЭГПК выключается и выпускной клапан 5 под действием пружины траверсы 19 закрывается. Камера сгорания 12 и рабочая камера 20 изолируются от выпускного канала 13. По ходу своего дальнейшего движения из НМТ в ВМТ поршень 2 начинает сжимать поступивший в рабочую камеру 20 новый заряд воздуха. В рабочей камере 20 начинается процесс сжатия нового заряда воздуха. В конце процесса сжатия весь воздух из рабочей камеры 20, через горловину камеры сгорания 12 (в виде внутренней поверхности седла 4) поступает в камеру сгорания 12.In the course of its further movement from the BDC to the TDC, the piston 2 closes the intake ports 21 with its body (the opening and closing of the intake ports 21 controls the piston 2 directly with its body). After a while, the EHPC turns off and the exhaust valve 5 closes under the action of the spring of the yoke 19. The combustion chamber 12 and the working chamber 20 are isolated from the exhaust channel 13. In the course of its further movement from the BDC to the TDC, the piston 2 begins to compress a new charge of air received in the working chamber 20. In the working chamber 20, the process of compressing a new charge of air begins. At the end of the compression process, all air from the working chamber 20, through the neck of the combustion chamber 12 (in the form of the inner surface of the saddle 4) enters the combustion chamber 12.

В дальнейшем все периодически повторяется.In the future, everything is periodically repeated.

Таким образом, выполнение в заявляемом изобретении ЭГФ и ЭГПК в виде интегрального узла в едином корпусе (имеется в виду единый как агрегат, а не то, что ЭГФ и ЭГПК представляют собой одну деталь - даже известные ЭГФ состоят из более чем одной детали), позволяет упростить конструкцию ЭГФ и ЭГПК и очень удачно скомпоновать головку цилиндра. Это, наряду с использованием в ЭГПК в качестве рабочей жидкости топлива АТС, позволяет упростить конструкцию систем двигателя и повысить его надежность (так как вместо двух систем используется только одна система). Использование в заявляемом изобретении интегрального узла, включающего в себя ЭГФ и ЭГПК, позволяет получить очень компактную конструкцию всего механизма газораспределения.Thus, the implementation in the claimed invention of EHF and EHPC as an integral unit in a single housing (meaning a single unit, and not that EHF and EHPC are one part - even known EHFs consist of more than one part), allows to simplify the design of EGF and EGPK and very successfully assemble the cylinder head. This, along with the use of ATS fuel as a working fluid in EGPK, allows us to simplify the design of engine systems and increase its reliability (since instead of two systems only one system is used). The use of the integrated unit in the claimed invention, which includes EGF and EGPK, allows to obtain a very compact design of the entire gas distribution mechanism.

Принятая конструкция выпускного клапана позволяет повысить его герметизирующую способность, так как в момент сгорания топлива и в процессе расширения продуктов сгорания в рабочей камере, выпускной клапан своей торцевой (плоской) поверхностью прижимается к торцевой (плоской) поверхности седла (корпуса) как за счет усилия, создаваемого пружиной, так и за счет действия избыточного давления газа на внутренний участок выпускного клапана, непосредственно прилегающего к его торцевой поверхности, имеющий меньший диаметр, чем диаметр остальной части его внутренней поверхности.The adopted design of the exhaust valve allows to increase its sealing ability, since at the time of fuel combustion and in the process of expansion of the combustion products in the working chamber, the exhaust valve is pressed against the end (flat) surface of the seat (body) with its end (flat) surface, both due to the force created by the spring, and due to the action of excessive gas pressure on the inner section of the exhaust valve, immediately adjacent to its end surface, having a smaller diameter than the diameter of the rest parts of its inner surface.

В рассмотренном варианте исполнения заявляемое изобретение имеет компактную камеру сгорания в головке цилиндра. При этом, при продувке цилиндра камера сгорания хорошо продувается.In the considered embodiment, the claimed invention has a compact combustion chamber in the cylinder head. At the same time, when the cylinder is purged, the combustion chamber is well blown.

В заявляемом изобретение зависание (не закрытие) выпускного клапана не влияет на надежность работы механизма газораспределения, так как при этом поршень не может удариться о незакрытый выпускной клапан (как это имеет место у известных ДВС с КШМ с тарельчатыми клапанами). Выпускной клапан 5 имеет минимальный вес (так как его стенки нагружены только растягивающими усилиями от избыточного давления продуктов сгорания - нет изгиба, как у известных тарельчатых клапанов). Для привода выпускного клапана 5 нужно иметь гидропривод минимальной мощности (так как при открытии выпускного клапана 5 гидроприводу в основном нужно преодолевать лишь усилие пружины 19 - у известных тарельчатых клапанов основное усилии создается не пружинами клапанов, а избыточным давлением продуктов сгорания, действующих на тарелку клапана).In the claimed invention, the hanging (not closing) of the exhaust valve does not affect the reliability of the gas distribution mechanism, since the piston cannot hit the open exhaust valve (as is the case with the known ICE with KShM with poppet valves). The exhaust valve 5 has a minimum weight (since its walls are loaded only by tensile forces from the overpressure of the combustion products - there is no bend, as in the known poppet valves). To drive the exhaust valve 5, it is necessary to have a hydraulic actuator of minimum power (since when opening the exhaust valve 5, the hydraulic actuator only needs to overcome the force of the spring 19 - in the known poppet valves, the main force is created not by the valve springs, but by the excess pressure of the combustion products acting on the valve disc) .

В заявляемом изобретении седло клапана 4 (которое является одновременно горловиной камеры сгорания 12) может быть использовано в качестве теплоизолированной вставки, что позволит двигателю сочетать достоинства вихрекамерного двигателя в части короткого периода задержки воспламенения, малого повышения давления и мягкой работы, с низкими тепловыми потерями и высоким индикаторным КПД, свойственным двигателю с непосредственным впрыском.In the claimed invention, the valve seat 4 (which is also the neck of the combustion chamber 12) can be used as a thermally insulated insert, which will allow the engine to combine the advantages of a vortex chamber engine in terms of a short ignition delay period, low pressure increase and soft work, with low heat loss and high indicator efficiency characteristic of a direct injection engine.

Размещение КС в головке цилиндра позволяет легко регулировать температуру ее стенок, облегчая использование легких топлив.Placing the COP in the cylinder head allows you to easily adjust the temperature of its walls, facilitating the use of light fuels.

На ФИГ.1, 2 показан лишь один (из многих) возможных вариантов исполнения заявляемого изобретения, в котором впускными окнами управляет поршень.In FIGS. 1, 2, only one (of many) possible embodiments of the claimed invention is shown, in which the piston controls the inlet windows.

В более общем плане, в заявляемом изобретения могут иметься один или более выпускных клапанов.More generally, in the claimed invention, one or more exhaust valves may be provided.

Заявляемое изобретение может быть использовано как в двухтактных двигателях (как в рассмотренном на ФИГ.1, 2 случае), так и в четырехтактных двигателях. Например, в варианте четырехтактного двигателя у заявляемого изобретения в головке цилиндра имеется один клапан, выполняющий функцию впускного и выпускного клапанов (например, в виде, показанном на ФИГ.1, 2), а также имеются впускной и выпускной каналы, на входе в которые установлен золотник, управляющий впускным и выпускным каналами (например, как это сделано в четырехтактном дизеле японской фирмы ADD (Тыричев А.Г. Проблемы повышения надежности и ресурса транспортных дизелей. М.: ВНТИЦ, 2001, с.44, [7]). Возможны иные варианты исполнения заявляемого изобретения в варианте четырехтактного ДВС.The claimed invention can be used both in two-stroke engines (both in the case discussed in FIG. 1, 2), and in four-stroke engines. For example, in the embodiment of a four-stroke engine, the claimed invention has one valve in the cylinder head that performs the function of the inlet and outlet valves (for example, in the form shown in FIGS. 1, 2), and there are also inlet and outlet channels at the inlet of which spool controlling the inlet and outlet channels (for example, as is done in a four-stroke diesel engine of the Japanese company ADD (Tyrichev AG Problems of increasing the reliability and service life of transport diesels. M: VNTITS, 2001, p.44, [7]). Possible other embodiments of the claimed invention in a variant of a four-stroke internal combustion engine.

Заявляемое изобретение может быть использовано в двигателях любого типа (дизелях, бензиновых с непосредственным впрыском топлива внутрь цилиндра и др.). При этом, в варианте бензинового ДВС впрыск топлива может осуществляться в рабочую камеру (или в камеру сгорания) в нужный момент времени, а воспламенение топливовоздушной смеси осуществляется, например, от известной свечи зажигания.The claimed invention can be used in engines of any type (diesel engines, gasoline with direct fuel injection into the cylinder, etc.). In this case, in the embodiment of a gasoline ICE, fuel injection can be carried out into the working chamber (or into the combustion chamber) at the right time, and the ignition of the air-fuel mixture is carried out, for example, from a known spark plug.

В заявляемом изобретении в качестве рабочей жидкости для ЭГПК может быть использована любая приемлемая жидкость под избыточным давлением (топливо АТС, жидкость из иных источников и др.).In the claimed invention, any suitable liquid under excessive pressure (ATS fuel, liquid from other sources, etc.) can be used as a working fluid for EGPK.

Заявляемое изобретение может быть использовано в любых типах двигателей, где используются выпускные (и/или впускные) клапаны (поршневые ДВС, и др.).The claimed invention can be used in any types of engines where exhaust (and / or intake) valves (piston internal combustion engines, etc.) are used.

На ФИГ.1, 2 рассмотрен лишь один из возможных вариантов исполнения интегрального узла, включающего в себя ЭГФ и ЭГПК. Возможны любые приемлемые варианты исполнения данного интегрального узла.In FIGS. 1, 2, only one of the possible options for the execution of the integrated node, including EGF and EGPK, is considered. Any acceptable design options for this integrated unit are possible.

Заявляемое изобретение, в варианте исполнения выпускного клапана, показанного на ФИГ.1, 2, может иметь привод выпускного клапана не только электрогидравлический, но и электромагнитный или механический.The invention, in the embodiment of the exhaust valve shown in FIGS. 1, 2, may have an exhaust valve actuator not only electro-hydraulic, but also electromagnetic or mechanical.

В заявляемом изобретении, в варианте исполнения привода выпускного клапана гидравлическим, этот привод может управляться как электрически (как в рассмотренном на ФИГ.1, 2 случае), так и иметь чисто гидравлический привод (например, как в известных судовых малооборотных дизелях).In the claimed invention, in the embodiment of the exhaust valve hydraulic actuator, this actuator can be controlled both electrically (as in the case described in FIGS. 1, 2) and have a purely hydraulic actuator (for example, as in the well-known marine low-speed diesel engines).

В заявляемом изобретении (в варианте исполнения выпускного клапана, показанном на ФИГ.1, 2) торцевая поверхность выпускного клапана и ответная поверхность корпуса (седла клапана) может иметь или плоскую форму (как показано на ФИГ.1, 2) или коническую форму.In the claimed invention (in the embodiment of the exhaust valve shown in FIGS. 1, 2), the end surface of the exhaust valve and the counter surface of the body (valve seat) can either have a flat shape (as shown in FIGS. 1, 2) or a conical shape.

Claims

1. The internal combustion engine has a housing, a working body, at least one working chamber formed by the surfaces of the housing and the working body, a combustion chamber that is part of the working chamber, inlet and outlet channels, a movable sleeve, the working chamber is configured to communicate with the exhaust channel through a movable sleeve, and the working chamber is made with the possibility of its isolation (sealing) from the exhaust channel by contacting the end surface of the movable sleeve with the counter surface of the core the mustache, the end surface of the movable sleeve and the response surface of the housing are made, for example, flat, the inner surface of the movable sleeve is part of the surface of the combustion chamber, characterized in that the response surface of the housing is made in the form of a valve seat, the portion of the inner surface of the movable sleeve directly adjacent to its above end face surface, has a smaller diameter than the diameter of the inner surface of the rest of the movable sleeve, the valve seat additionally performs a portion of a thermally insulated combustion chamber insert.

2. The engine according to claim 1, characterized in that it has at least one fuel injector configured to inject fuel into the combustion chamber, the drive of the movable sleeve is made hydraulic and is made in the form of an integral (single) unit with a fuel nozzle, and an integral unit located inside the movable sleeve.

3. The engine according to claim 2, characterized in that the battery system is used in it, the battery fuel is used as the working fluid for the hydraulic drive of the movable sleeve, the fuel nozzle and the hydraulic drive control of the movable sleeve are electric.