RU2635169C1 - Gas exchange system of internal combustion engine cut-off cylinders - Google Patents
Gas exchange system of internal combustion engine cut-off cylinders Download PDFInfo
- Publication number
- RU2635169C1 RU2635169C1 RU2016147132A RU2016147132A RU2635169C1 RU 2635169 C1 RU2635169 C1 RU 2635169C1 RU 2016147132 A RU2016147132 A RU 2016147132A RU 2016147132 A RU2016147132 A RU 2016147132A RU 2635169 C1 RU2635169 C1 RU 2635169C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinders
- gas exchange
- inlet
- gas
- engine
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D17/00—Controlling engines by cutting out individual cylinders; Rendering engines inoperative or idling
- F02D17/02—Cutting-out
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D21/00—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas
- F02D21/06—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air
- F02D21/08—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air the other gas being the exhaust gas of engine
- F02D2021/083—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air the other gas being the exhaust gas of engine controlling exhaust gas recirculation electronically
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/17—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
- F02M26/20—Feeding recirculated exhaust gases directly into the combustion chambers or into the intake runners
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к регулированию газообмена отключаемых цилиндров двигателя внутреннего сгорания для повышения экономичности и экологичности двигателей.The invention relates to engine building, and in particular to the regulation of gas exchange of disconnected cylinders of an internal combustion engine to increase the efficiency and environmental friendliness of engines.
Двигатель внутреннего сгорания используют в качестве привода для автомобильных транспортных средств. В рамках настоящего описания термин «двигатель внутреннего сгорания» объединяет в себе бензиновые двигатели.An internal combustion engine is used as a drive for automobile vehicles. In the framework of the present description, the term "internal combustion engine" combines gasoline engines.
При проектировании двигателя внутреннего сгорания принципиальная цель заключается в сокращении расхода топлива, при этом главной задачей является повышение общего коэффициента полезного действия.When designing an internal combustion engine, the principal goal is to reduce fuel consumption, while the main task is to increase the overall efficiency.
Проблема обеспечения низкого расхода топлива и, таким образом, высокого КПД особенно остро ощущается при использовании бензиновых двигателей с циклом Отто, т.е. двигателей с искровым зажиганием. Данная проблема обусловлена принципом работы такого двигателя. Управление нагрузкой осуществляется, как правило, с помощью расположенной во впускной системе дроссельной заслонки. Поворачивая дроссельную заслонку, можно регулировать величину давления всасываемого воздуха ниже по потоку от дроссельной заслонки. Чем меньше степень открытия дроссельной заслонки, т.е. чем больше он блокирует поток во впускной системе, тем больше потеря давления всасываемого воздуха при прохождении через дроссельную заслонку, и тем ниже давление всасываемого воздуха ниже по потоку от дроссельной заслонки и выше по потоку от впуска в, по крайней мере, два цилиндра, т.е. две камеры сгорания. Таким образом, при постоянном объеме камеры сгорания с помощью давления всасываемого воздуха можно регулировать массовый расход воздуха, т.е. количество смеси. Это также объясняет, почему количественное регулирование оказывается невыгодным именно при частичной нагрузке: малые нагрузки требуют сильного дросселирования и снижения давления во впускной системе, вследствие чего при уменьшении нагрузки и увеличении дросселирования возрастают потери при подаче рабочей смеси в цилиндр.The problem of providing low fuel consumption and, thus, high efficiency is especially acute when using gasoline engines with an Otto cycle, i.e. spark ignition engines. This problem is due to the principle of operation of such an engine. The load control is usually carried out using a throttle located in the intake system. By turning the throttle, you can adjust the intake air pressure downstream of the throttle. The lower the degree of throttle opening, i.e. the more it blocks the flow in the intake system, the greater the loss of pressure of the intake air when passing through the throttle, and the lower the pressure of the intake air downstream of the throttle and upstream of the inlet to at least two cylinders, i.e. e. two combustion chambers. Thus, with a constant volume of the combustion chamber, the mass air flow, i.e. amount of mixture. This also explains why quantitative control turns out to be disadvantageous precisely at partial load: light loads require strong throttling and pressure reduction in the intake system, as a result of which, when the load is reduced and the throttling increases, the losses increase when the working mixture is fed into the cylinder.
Для снижения таких потерь были разработаны различные стратегии снижения степени дросселирования бензинового двигателя с циклом Отто.To reduce such losses, various strategies have been developed to reduce the throttle rate of the gasoline engine with the Otto cycle.
Один из способов снижения степени дросселирования бензинового двигателя может заключаться, например, в использовании бензинового двигателя с непосредственным впрыском. Прямой впрыск топлива является подходящим средством для реализации ступенчатой загрузки камеры сгорания. Непосредственный впрыск топлива в камеры сгорания позволяет в определенных границах осуществлять качественное регулирование смеси в бензиновом двигателе. Образование смеси осуществляется путем прямого впрыска топлива в воздух, находящийся в цилиндрах, а не путем внешнего смесеобразования, при котором топливо в системе впуска подается во всасываемый воздух.One way to reduce the throttle rate of a gasoline engine may be, for example, to use a gasoline engine with direct injection. Direct fuel injection is a suitable means for implementing stepwise loading of the combustion chamber. Direct injection of fuel into the combustion chambers allows within certain limits to carry out high-quality regulation of the mixture in a gasoline engine. The formation of the mixture is carried out by direct injection of fuel into the air in the cylinders, and not by external mixture formation, in which the fuel in the intake system is fed into the intake air.
Другая возможность оптимизации процесса горения в бензиновом двигателе заключается в использовании, по крайней мере, частично регулируемого клапанного механизма. В отличие от традиционных клапанных механизмов, в которых ход клапанов и фазы газораспределения являются постоянными, данные параметры, влияющие на процесс горения и расход топлива, могут в той или иной степени изменяться с помощью клапанных механизмов. В тех случаях, когда время закрытия впускного клапана и ход впускного клапана могут варьироваться, только за счет этого возможно управление без дросселирования и, таким образом, без потерь нагрузки. Попадающая во время впуска в камеру сгорания смесь или наддувочный воздух управляется не с помощью дроссельного клапана, а с помощью хода впускного клапана и его времени открывания. Однако регулируемые клапанные приводы требуют очень больших затрат и поэтому редко используются в серийном производстве.Another possibility of optimizing the combustion process in a gasoline engine is to use at least a partially adjustable valve mechanism. Unlike traditional valve mechanisms, in which the valve stroke and valve timing are constant, these parameters affecting the combustion process and fuel consumption can be varied to one degree or another using valve mechanisms. In cases where the closing time of the intake valve and the stroke of the intake valve can vary, it is only due to this that it is possible to control without throttling and, thus, without load loss. The mixture or charge air entering the combustion chamber during the inlet is not controlled by the throttle valve, but by the stroke of the inlet valve and its opening time. However, variable valve actuators are very expensive and therefore rarely used in serial production.
Другим способом снижения степени дросселирования бензинового двигателя является отключение цилиндра, т.е. отключение отдельных цилиндров в определенных диапазонах нагрузки. КПД бензинового двигателя в режиме частичных нагрузок может улучшаться (т.е. повышаться) с помощью такого частичного отключения, поскольку отключение одного цилиндра многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания при постоянной мощности двигателя повышает нагрузку на остальные работающие цилиндры. Поэтому дроссельная заслонка может или должна открываться для подачи нужного количества воздуха в эти цилиндры, в результате чего достигается снижение степени дросселирования двигателя. Находящиеся в постоянной эксплуатации цилиндры работают при частичном отключении в режиме повышенных нагрузок, в котором удельный расход топлива ниже. Диапазон нагрузок смещается в сторону более высоких значений.Another way to reduce the throttle rate of a gasoline engine is to turn off the cylinder, i.e. shutdown of individual cylinders in certain load ranges. The efficiency of a gasoline engine in partial load mode can be improved (i.e. increased) by such a partial shutdown, since shutting down one cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine with constant engine power increases the load on the remaining working cylinders. Therefore, the throttle can or should open to supply the right amount of air to these cylinders, resulting in a reduction in the throttle level of the engine. The cylinders that are in constant operation operate during partial shutdown in the high-load mode, in which the specific fuel consumption is lower. The load range shifts toward higher values.
При этом из-за больших объемов подаваемого воздуха или воздушной смеси цилиндры, работающие в режиме с частичным отключением, обладают улучшенным смесеобразованием.Moreover, due to the large volumes of the supplied air or air mixture, the cylinders operating in the partial shutdown mode have improved mixture formation.
Другие преимущества с точки зрения КПД заключаются в том, что отключенный цилиндр из-за отсутствия горения не создает потерь тепла путем теплопередачи от газообразных продуктов сгорания стенкам камеры сгорания.Other advantages in terms of efficiency are that a disabled cylinder due to lack of combustion does not create heat loss by heat transfer from the gaseous products of combustion to the walls of the combustion chamber.
Системы отключения цилиндров, которые способны отключать несколько цилиндров в некоторых режимах работы ДВС для экономии топлива и сокращения вредных выбросов в атмосферу, являются одними из самых быстро развивающихся технологий.Cylinder shutdown systems, which are capable of shutting off several cylinders in some engine operation modes to save fuel and reduce harmful emissions into the atmosphere, are some of the fastest growing technologies.
При обычной езде по городу автомобиль, как правило, использует лишь 30 процентов от максимальной мощности двигателя. При этом дроссельная заслонка почти закрыта, и двигатель вынужден совершать работу для впуска свежей порции воздуха. Это приводит к увеличению так называемых насосных потерь. В больших двигателях в таких условиях также происходит значительное снижение давления в цилиндре, т.е. топливо используется неэффективно. Отключение некоторых цилиндров позволяет уменьшить количество потребляемого топлива, снизить насосные потери и увеличить давление в рабочих цилиндрах. В итоге экономия топлива может составлять от 8 до 25 процентов. Нужно отметить, что применение таких систем особенно эффективно в двигателях, имеющих много цилиндров и большой объем.In normal city driving, a car typically uses only 30 percent of its maximum engine power. In this case, the throttle is almost closed, and the engine is forced to do work to let in a fresh portion of air. This leads to an increase in so-called pumping losses. In large engines, under such conditions, a significant decrease in cylinder pressure also occurs, i.e. fuel is used inefficiently. Turning off some cylinders can reduce the amount of fuel consumed, reduce pumping losses and increase the pressure in the working cylinders. As a result, fuel economy can range from 8 to 25 percent. It should be noted that the use of such systems is especially effective in engines with many cylinders and a large volume.
Деактивация цилиндров осуществляется за счет закрытия впускных и выпускных клапанов для конкретного цилиндра. При закрытии обеих клапанов создается эффект «воздушной пружины» за счет оставшихся в цилиндре отработавших газов. Компрессия и декомпрессия этих газов имеют уравнительный эффект - в целом, практически нет дополнительной нагрузки на двигатель. В современных поколениях систем отключения цилиндров отключается и подача топлива в деактивированный цилиндр, переход между обычной работой двигателя и режимом дезактивации сглаживается с помощью изменения моментов зажигания, фаз газораспределения, положения дроссельной заслонки. Таким образом, отключение части цилиндров при частичной нагрузке можно сравнить с временной установкой меньшего двигателя. При этом сохраняется возможность в любой момент получить всю мощность большого двигателя в отличие от других систем, созданных для повышения экономичности и экологичности двигателя.Cylinders are deactivated by closing the intake and exhaust valves for a particular cylinder. When both valves are closed, an “air spring” effect is created due to the exhaust gases remaining in the cylinder. Compression and decompression of these gases have an equalizing effect - in general, there is practically no additional load on the engine. In modern generations of cylinder shut-off systems, the fuel supply to the deactivated cylinder is turned off, the transition between normal engine operation and deactivation is smoothed out by changing the ignition timing, valve timing, and throttle position. Thus, the shutdown of part of the cylinders at partial load can be compared with the temporary installation of a smaller engine. At the same time, it remains possible at any time to get all the power of a large engine, unlike other systems designed to increase the efficiency and environmental friendliness of the engine.
Деактивация цилиндров происходит в тех режимах работы двигателя, когда требуется лишь небольшая часть мощности двигателя, например при поддержании крейсерской скорости автомобиля.Deactivation of the cylinders occurs in those engine operating modes when only a small part of the engine power is required, for example, while maintaining the cruising speed of the car.
При выключении части цилиндров дроссельная заслонка открывается более широко, что способствует сокращению насосных потерь. Также это уменьшает энергию, затрачиваемую на поворот распределительного вала, снижаются потери системы охлаждения. Механические компоненты, необходимые для отключения цилиндров, просты. Системы всех трех рассматриваемых производителей используют управляемые компьютером соленоиды для перемещения штоков в толкателях клапанов (системы DaimlerChrysler и GM) или в половине коромысел клапанов (Honda). Система Variable Cylinder Management (VCM) компании Honda является разновидностью ее фирменной системы изменения фаз газораспределения (VTEC); конструктивно система VCM базируется на системе изменения фаз газораспределения VTEC. Основу системы составляют коромысла, взаимодействующие с кулачками различной формы. При необходимости коромысла включаются или выключаются из работы блокирующим механизмом (фиксатором).When you turn off part of the cylinders, the throttle opens more widely, which helps to reduce pumping losses. It also reduces the energy spent on turning the camshaft, and the cooling system losses are reduced. The mechanical components needed to turn off the cylinders are simple. The systems of all three manufacturers in question use computer-controlled solenoids to move the rods in the valve followers (DaimlerChrysler and GM systems) or in half of the rocker arms (Honda). Honda's Variable Cylinder Management (VCM) is a variation of its proprietary variable valve timing system (VTEC); structurally, the VCM system is based on the VTEC variable valve timing system. The basis of the system is rocker arms interacting with cams of various shapes. If necessary, the rocker arms are switched on or off from work by a locking mechanism (lock).
При деактивации цилиндров электронный блок управления двигателем подробно изучает показатели температуры охлаждающей жидкости, скорости автомобиля, загруженности двигателя и т.д. Когда цилиндр отключается, прерывается работа не только впускных и выпускных клапанов, но и зажигания и подачи топлива.When the cylinders are deactivated, the electronic engine control unit examines in detail the indicators of the temperature of the coolant, vehicle speed, engine load, etc. When the cylinder is turned off, not only the intake and exhaust valves are interrupted, but also the ignition and fuel supply.
Для деактивации требуется около 40 миллисекунд. Она происходит сразу после рабочего хода поршня, цилиндр заполняется отработавшими газами и образуется «воздушная пружина».Deactivation takes about 40 milliseconds. It occurs immediately after the piston stroke, the cylinder is filled with exhaust gases and an “air spring” is formed.
На экономичность двигателя влияют не только дроссельные потери, но и потери на трение в подвижных сочленениях деталей двигателя, которые определяются давлением на впуске, чем это давление выше, тем выше давление внутри цилиндра во время тактов сжатия и расширения, соответственно выше потери трения. После выключения из работы впускных и выпускных клапанов давление газовых сил на поршень в отключаемых цилиндрах не зависит от изменения давления во впускном ресивере.The economy of the engine is affected not only by throttle losses, but also by friction losses in the movable joints of engine parts, which are determined by the inlet pressure, the higher this pressure, the higher the pressure inside the cylinder during compression and expansion cycles, respectively, the higher the friction loss. After the intake and exhaust valves are turned off from work, the pressure of the gas forces on the piston in the cylinders to be switched off does not depend on the pressure change in the intake receiver.
При повышении давления на впуске в цилиндр дроссельные потери снижаются, а потери на трение наоборот возрастают. Это снижает эффективность отключения цилиндров с помощью описанных клапанов.With increasing pressure at the inlet to the cylinder, throttle losses decrease, and friction losses increase, on the contrary. This reduces the efficiency of turning off the cylinders using the described valves.
Известны системы управления двигателем внутреннего сгорания, содержащие, по меньшей мере, две группы отключаемых и неотключаемых цилиндров, соединенных при помощи впускных и выпускных патрубков с впускными и выпускными коллекторами, механизм отключения подачи топлива в группу отключаемых цилиндров и клапаны управления подачей воздуха от этой группы в группу неотключаемых цилиндров (аналог - заявка JP №54 - 17889, кл. 51Е6, 1979 г.).Known systems for controlling an internal combustion engine containing at least two groups of disconnectable and non-disconnectable cylinders connected by inlet and outlet nozzles to intake and exhaust manifolds, a fuel shut-off mechanism to a group of disconnectable cylinders, and air supply control valves from this group to a group of non-disconnectable cylinders (analogue - application JP No. 54 - 17889, class 51E6, 1979).
Недостатком изобретения является то, что наличие раздельных отключаемых и неотключаемых цилиндров позволяет получить наиболее экономичную работу двигателя только в одном узком диапазоне нагрузок, при которых экономичность неотключаемых цилиндров наибольшая.The disadvantage of the invention is that the presence of separate disconnectable and non-disconnectable cylinders allows to obtain the most economical operation of the engine in only one narrow range of loads, at which the economy of non-disconnectable cylinders is greatest.
Известна система управления двигателем внутреннего сгорания, содержащая, по меньшей мере, две группы отключаемых и неотключаемых цилиндров, соединенных при помощи впускных и выпускных патрубков с впускными и выпускными коллекторами, механизм отключения подачи топлива в группу отключаемых цилиндров и клапаны управления подачей воздуха от этой группы в группу неотключаемых цилиндров, отличающаяся тем, что с целью повышения экономичности двигателя в широком диапазоне режимов частичных нагрузок и холостого хода впускные и выпускные коллекторы всех групп цилиндров соответственно объединены, выпускные патрубки отключаемых цилиндров подключены к впускному коллектору при помощи трубопроводов и клапаны управления установлены на входе в последние (аналог - а.с. СССР №.1036947, МПК 5 F02D 17/02, 1983 г.)A known internal combustion engine control system comprising at least two groups of disconnectable and non-disconnectable cylinders connected by inlet and outlet nozzles to intake and exhaust manifolds, a fuel shutoff mechanism to a group of disconnectable cylinders and air supply control valves from this group to a group of non-disconnectable cylinders, characterized in that in order to increase engine efficiency in a wide range of partial load and idle modes, intake and exhaust projectors all cylinder groups are combined, respectively, outlet pipes disconnected cylinders are connected to the intake manifold by means of piping and control valves are installed at the inlet to the last (analog - AS USSR №.1036947, IPC 5 F02D 17/02, 1983 YG)
Недостатком данного решения является недостаточная эффективность снижения потерь на трение в подвижных сочленениях деталей двигателя, позволяющих обеспечить экономию топлива.The disadvantage of this solution is the lack of effectiveness in reducing friction losses in the movable joints of engine parts, which allow for fuel economy.
В приведенных аналогах не упоминается дроссельная заслонка, что характерно для конструкции дизельных двигателей.The above analogues do not mention the throttle, which is typical for the design of diesel engines.
В известном уровне техники нет достаточно близких решений, а описанные выше технические решения не могут быть приняты в качестве прототипа.In the prior art there are no sufficiently close solutions, and the technical solutions described above cannot be adopted as a prototype.
Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в расширении арсенала существующих двигателей за счет изменения системы газообмена при достижении эффекта снижения дроссельных потерь двигателя, позволяющих обеспечить экономию топлива.The technical problem solved by the invention is to expand the arsenal of existing engines by changing the gas exchange system while achieving the effect of reducing throttle losses of the engine, which allows to save fuel.
Технический результат от использования всех существенных признаков изобретения состоит в реализации двигателем, снабженным заявленной системой газообмена, своего назначения. При этом обеспечивается снижение дроссельных потерь без увеличения потерь на трение в подвижных сочленениях деталей названных цилиндров.The technical result from the use of all the essential features of the invention consists in the implementation of the engine equipped with the claimed gas exchange system. This ensures a reduction in throttle losses without increasing friction losses in the movable joints of parts of these cylinders.
Поставленная техническая проблема решается за счет того, что разработана система газообмена отключаемых цилиндров двигателя внутреннего сгорания, содержащая газообменник, внутренняя полость которого имеет, по крайней мере, один двухпозиционный управляемый клапан и соединена в нижней части с подводящими выпускными патрубками отключаемых цилиндров постоянно, а с отводящим патрубком, соединенным с каталитическом коллектором, с возможностью перекрытия соединения; в верхней части полости выполнено, с возможностью перекрытия двухпозиционным клапаном, отверстие, сообщающееся с входом газообменного канала, выходное отверстие которого подключено к изолированному объему, образованному в корпусе ресивера за счет наличия дополнительных внутренних стенок, снабженных подвижной крышкой; выход указанного изолированного объема соединен с впускными патрубками отключаемых цилиндров с возможностью образования замкнутого газообменного контура отключенных цилиндров.The technical problem posed is solved due to the fact that a gas exchange system has been developed for disconnected cylinders of the internal combustion engine, comprising a gas exchanger, the internal cavity of which has at least one on-off controlled valve and is connected at the bottom with the inlet exhaust pipes of the disconnected cylinders constantly and with the outlet a pipe connected to a catalytic manifold, with the possibility of overlapping the connection; in the upper part of the cavity is made, with the possibility of overlapping by a two-position valve, a hole in communication with the inlet of the gas exchange channel, the outlet of which is connected to an insulated volume formed in the receiver's housing due to the presence of additional internal walls equipped with a movable cover; the output of the specified isolated volume is connected to the inlet nozzles of the cylinders to be switched off with the possibility of forming a closed gas exchange circuit of the disconnected cylinders.
Управление клапаном выполнено в виде управляемого компьютером соленоида.The valve control is made in the form of a computer-controlled solenoid.
Совокупность указанных признаков позволяет эффективно снижать дроссельные потери двигателя и тем самым обеспечить экономию топлива.The combination of these features allows you to effectively reduce the throttle loss of the engine and thereby ensure fuel economy.
Фиг. 1 - газообменник установленный в проточную часть двигателя.FIG. 1 - gas exchanger installed in the flow part of the engine.
Фиг. 2 - положение клапанов и подвижной крышки ресивера при отключении групп цилиндров.FIG. 2 - the position of the valves and the movable cover of the receiver when disabling groups of cylinders.
Фиг. 3 - положение при всех работающих цилиндрах.FIG. 3 - position with all working cylinders.
Фиг. 4 - внутренняя полость газообменника, подсоединенная к подводящим и отводящим патрубкам.FIG. 4 - the internal cavity of the gas exchanger connected to the inlet and outlet pipes.
Фиг. 5 - взаимное расположение подводящих и отводящих патрубков.FIG. 5 - the relative position of the inlet and outlet pipes.
Фиг. 6 - общий вид многоцилиндрового двигателя с газообменником.FIG. 6 is a general view of a multi-cylinder engine with a gas exchanger.
Фиг. 7 - контур газообмена.FIG. 7 - gas exchange circuit.
Фиг. 8 - привод двухпозиционного управляемого клапана с помощью соленоида.FIG. 8 - actuator on-off controlled valve using a solenoid.
Фиг. 9 - изображение общего вида двигателя, снабженного системой газообмена отключаемых цилиндров.FIG. 9 is a view of a general view of an engine equipped with a gas exchange system of disconnected cylinders.
На фиг. 1, 2, 3, 4, 5 отключаемые цилиндры условно не показаны. На фиг. 2, 3 условно не показан корпус ресивера.In FIG. 1, 2, 3, 4, 5 disconnected cylinders are conditionally not shown. In FIG. 2, 3, the receiver case is not shown conditionally.
Описание устройства.Description of the device.
Устройство включает в себя следующие элементы, обозначенные на чертежах позициями:The device includes the following elements, indicated in the drawings by the positions:
1 - корпус ресивера1 - receiver housing
2 - внутренние стенки ресивера2 - the inner walls of the receiver
3 - подвижная крышка3 - movable cover
4 - впускные патрубки отключаемых цилиндров4 - inlet nozzles of disconnected cylinders
5 - двухпозиционный управляемый клапан5 - on-off controlled valve
6 - газообменный канал6 - gas exchange channel
7 - отводящий патрубок7 - outlet pipe
8 - подводящий выпускной патрубок отключаемых цилиндров8 - inlet exhaust pipe disconnected cylinders
9 - каталитический коллектор9 - catalytic collector
10 - газообменник10 - gas exchanger
11 - внутренняя полость газообменника11 - the internal cavity of the gas exchanger
12 - отверстие в верхней части внутренней полости газообменника12 - hole in the upper part of the internal cavity of the gas exchanger
13 - 1-й цилиндр13 - 1st cylinder
14 - 2-й цилиндр14 - 2nd cylinder
15 - 3-й цилиндр15 - 3rd cylinder
16 - 4-й цилиндр16 - 4th cylinder
17 - впускные клапаны цилиндров17 - cylinder inlet valves
18 - выпускные клапаны цилиндров18 - exhaust valves of cylinders
19 - привод двухпозиционного управляемого клапана с помощью кулачка19 - actuator on-off controlled valve with a cam
20 - соленоид привод двухпозиционного управляемого клапана20 - solenoid actuator on-off controlled valve
21 - замкнутый газообменный контур21 - closed gas exchange circuit
Система газообмена отключаемых цилиндров 14, 15 (см. фиг. 6) двигателя внутреннего сгорания содержит газообменник 10. Внутренняя полость 11 газообменника 10 снабжена, по крайней мере, одним двухпозиционным управляемым клапаном 5 (см. фиг. 2 - в качестве примера изображено дав клапана). В нижней части внутренняя полость 11 постоянно соединена с подводящими выпускными патрубками 8 отключаемых цилиндров, а с отводящим патрубком 7, соединенным с каталитическим коллектором 9 с возможностью перекрытия соединения. В верхней части полости 11 выполнено, с возможностью перекрытия двухпозиционным клапаном 5, отверстие 12, сообщающееся с входом газообменного канала 6 (см. фиг. 2 - на указанной фигуре условно не показана верхняя часть полости 11). Выходное отверстие газообменного канала 6 подключено к изолированному объему, образованному в корпусе ресивера 1 за счет наличия дополнительных внутренних стенок 2, снабженных подвижной крышкой 3, установленной с возможностью перемещения относительно внутренних стенок 2. Выход указанного изолированного объема соединен с впускными патрубками 4 отключаемых цилиндров 14, 15. Таким образом, создана возможность образовать замкнутый газообменный контур 21 отключенных цилиндров (см. фиг. 7).The gas exchange system of the shut-off
Привод двухпозиционного управляемого клапана 5 может быть выполнен либо в виде соленоида 20, управляемого компьютером (см. фиг. 8), либо в виде механических устройств, так же как и привод подвижной крышки 3, управление которыми также должно осуществляться элементами, связанными с компьютером управления двигателем (условно не показано)The actuator of the on-off controlled
Корпус ресивера 1 подключен посредством впускных патрубков 4 к цилиндрам двигателя 13, 14, 15, 16 (см. фиг. 6).The housing of the
Описание работы устройства.Description of the operation of the device.
В обычном режиме работы двигателя отверстие 12 в верхней части внутренней полости 11 газообменника 10 закрыто двухпозиционным управляемым клапаном 5, а подвижная крышка 3 открыта (см. фиг.3). За счет этого полость изолированного объема сообщена с внутренним объемом ресивера и во все цилиндры через впускные клапаны 17 поступает топливовоздушная смесь, а через выпускные клапаны 18 удаляются отработавшие газы (ОГ) в каталитический коллектор 9. Порядок работы цилиндров 1 (поз. 13) - 3 (поз. 15) - 4 (поз. 16) - 2 (поз. 14).In normal engine operation, the
При отключении цилиндров 2 (14), 3 (15) в них перестают подавать топливо, однако клапанный механизм не отключают от работы, как это делается традиционно при отключении цилиндров из работы. Одновременно в цилиндры 1, 4 подают увеличенное количество топлива таким образом, чтобы выдерживать соотношение α (кг воздуха/кг топлива) для нормальной работы каталитического коллектора 9, т.е. α≤1. Синхронно с отключением подачи топлива в цилиндры 2 (14), 3 (15) начинается открытие двухпозиционного управляемого клапана 5 и закрытие подвижной крышки 3. Закрытие подвижной крышки 3 над внутренними стенками 2 обеспечивает образование изолированного объема в корпусе ресивера 1. После полного открытия двухпозиционного управляемого клапана 5 и полного закрытия подвижной крышки 3 в ресивере цилиндры 2 (14), 3 (15) выключены из обычного режима работы, однако газообмен через впускные клапаны 17 и выпускные клапаны 18 в них происходит. При этом отработанные газы, вытолкнутые из цилиндров в последний такт перед отключением подачи топлива, а на следующем такте выпуска и свежий воздушный заряд без топлива, поступают через подводящий патрубок 8 отключенных цилиндров во внутреннюю полость 11 газообменника 10.When the cylinders 2 (14), 3 (15) are turned off, fuel is no longer supplied to them, however, the valve mechanism is not disconnected from operation, as is traditionally done when the cylinders are turned off. At the same time, an increased amount of fuel is supplied to the
Поскольку двухпозиционные управляемые клапаны 5 перекрывают при отключении цилиндров выход ОГ в отводящий патрубок 7, соединенный с каталитическом коллектором 9, ОГ направляются в газообменный канал 6 через открытое отверстие 12 в верхней части внутренней полости 11 газообменника 10. По газообменному каналу 6 ОГ поступают в изолированный объем, образованный в корпусе ресивера 1 между дополнительными внутренними стенками 2 и закрытой подвижной крышкой 3. Далее из изолированного объема ОГ через впускные патрубки 4 и впускные клапаны 17 попадают в цилиндры 2 (14), 3 (15). Таким образом, газы, в основном состоящие из воздуха с примесью ОГ, циркулируют по замкнутому газообменному контуру 21 отключенных цилиндров.Since the on-off controlled
Снижение дроссельных потерь в работающих цилиндрах 1 (поз. 13), 4 (поз. 16) происходит за счет более широкого открытия дроссельной заслонки при отключении второй пары цилиндров 2 (14), 3 (15) из рабочего цикла. Снижение дроссельных потерь в отключаемых цилиндрах 2 (14), 3 (15) происходит за счет того, что газы циркулируют по замкнутому газообменному контуру 21, при этом дроссельная заслонка не включена в указанный контур. В газообменном контуре 21 поддерживается разрежение, существовавшее в корпусе ресивера 1 в момент образования газообменного контура 21, что предотвращает рост действующих на поршень газовых сил в отключенных цилиндрах и увеличение связанных с этим потерь на трение.The reduction of throttle losses in the working cylinders 1 (pos. 13), 4 (pos. 16) occurs due to the wider opening of the throttle when the second pair of cylinders 2 (14), 3 (15) is disconnected from the duty cycle. The reduction of throttle losses in switchable cylinders 2 (14), 3 (15) occurs due to the fact that gases circulate through a closed
Подвижная крышка 3 также может быть использована как управляемый клапан для выравнивания давления в газообменном контуре 21 отключаемых цилиндров 2 (14), 3 (15) относительно давления во впускном ресивере 1 по командам компьютера управления работой двигателя.The
Заявленное техническое решение может быть использовано для бензиновых двигателей внутреннего сгорания.The claimed technical solution can be used for gasoline internal combustion engines.
Система газообмена отключаемых цилиндров может быть изготовлена с применением современных высокотехнологичных технологий на современном оборудовании.The gas exchange system of disconnected cylinders can be manufactured using modern high-tech technologies with modern equipment.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016147132A RU2635169C1 (en) | 2016-11-30 | 2016-11-30 | Gas exchange system of internal combustion engine cut-off cylinders |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016147132A RU2635169C1 (en) | 2016-11-30 | 2016-11-30 | Gas exchange system of internal combustion engine cut-off cylinders |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2635169C1 true RU2635169C1 (en) | 2017-11-09 |
Family
ID=60263903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016147132A RU2635169C1 (en) | 2016-11-30 | 2016-11-30 | Gas exchange system of internal combustion engine cut-off cylinders |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2635169C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4151715A (en) * | 1976-10-04 | 1979-05-01 | Toyo Kogyo Co., Ltd. | Exhaust gas purification system |
SU1036947A1 (en) * | 1982-04-16 | 1983-08-23 | Научно-исследовательский конструкторско-технологический институт тракторных и комбайновых двигателей | Ic engine control system |
US4506633A (en) * | 1981-06-30 | 1985-03-26 | Robert Bosch Gmbh | Internal combustion engine |
SU1508003A1 (en) * | 1987-05-26 | 1989-09-15 | Центральный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Механизации И Энергетики Лесной Промышленности | Method of controlling multirow ic-engine |
US7167792B1 (en) * | 2006-01-23 | 2007-01-23 | Ford Global Technologies, Llc | Method for stopping and starting an internal combustion engine having a variable event valvetrain |
RU2453717C2 (en) * | 2010-09-22 | 2012-06-20 | Николай Александрович Волгин | Internal combustion engine |
-
2016
- 2016-11-30 RU RU2016147132A patent/RU2635169C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4151715A (en) * | 1976-10-04 | 1979-05-01 | Toyo Kogyo Co., Ltd. | Exhaust gas purification system |
US4506633A (en) * | 1981-06-30 | 1985-03-26 | Robert Bosch Gmbh | Internal combustion engine |
SU1036947A1 (en) * | 1982-04-16 | 1983-08-23 | Научно-исследовательский конструкторско-технологический институт тракторных и комбайновых двигателей | Ic engine control system |
SU1508003A1 (en) * | 1987-05-26 | 1989-09-15 | Центральный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Механизации И Энергетики Лесной Промышленности | Method of controlling multirow ic-engine |
US7167792B1 (en) * | 2006-01-23 | 2007-01-23 | Ford Global Technologies, Llc | Method for stopping and starting an internal combustion engine having a variable event valvetrain |
RU2453717C2 (en) * | 2010-09-22 | 2012-06-20 | Николай Александрович Волгин | Internal combustion engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5224460A (en) | Method of operating an automotive type internal combustion engine | |
US7500475B2 (en) | Engine and method for operating an engine | |
US20080215228A1 (en) | Variable Valve Drive For a Reciprocating Internal Combustion Engine | |
CN101846001B (en) | Internal combustion engine | |
US5918577A (en) | Stratified exhaust residual engine | |
US20130104544A1 (en) | Internal combustion engine and associated operating method | |
RU2009101965A (en) | 6-STROKE ENGINE AND ENGINE VALVE CONTROL SYSTEM | |
CN110494638B (en) | Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine | |
US7225610B2 (en) | Process for operating a combustion engine | |
JP2008128227A (en) | Super-high efficiency four-cycle internal combustion engine | |
WO2008066202A1 (en) | Homogeneous charge compression ignition engine | |
US20190093571A1 (en) | Engine control device | |
JP2009180220A (en) | High pressure oxygen injection type internal combustion engine | |
RU2635169C1 (en) | Gas exchange system of internal combustion engine cut-off cylinders | |
RU2633336C2 (en) | Internal combustion engine with forced ignition and method of internal combustion engine with forced ignition control | |
EP1291507B1 (en) | Two-cycle self-ignition gasoline engine | |
EP2063092A1 (en) | An internal combustion engine system, and a method in such an engine system | |
GB2478635A (en) | Internal combustion engine with hydro-mechanical variable valve timing | |
JP4719142B2 (en) | Multi-cylinder 4-cycle engine with internal EGR system | |
EP2438284B1 (en) | Method for operating an engine arrangement at startup | |
US11156170B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2015021402A (en) | Control device for engine | |
JP2009052505A (en) | Internal combustion engine | |
CN111042945B (en) | Engine exhaust gas layering air intake system | |
JP2009133296A (en) | Oxygen injection type four-cycle internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181201 |