Энергетическое образование

3. Бензиновые двигатели

Бензиновые двигатели — это класс двигателей внутреннего сгорания, в цилиндрах которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь поджигается электрической искрой.

Четырёхтактный бензиновый двигатель.

Как следует из названия, рабочий цикл четырёхтактного двигателя состоит из четырёх основных этапов — тактов. 1. Впуск. В течение этого такта поршень опускается из верхней мёртвой точки (ВМТ) в нижнюю мёртвую точку (НМТ). При этом кулачки распредвала открывают впускной клапан, и через этот клапан в цилиндр засасывается свежая топливно-воздушная смесь. 2. Сжатие. Поршень идёт из НМТ в ВМТ, сжимая рабочую смесь. При этом значительно возрастает температура смеси. Отношение рабочего объёма цилиндра в НМТ и объёма камеры сгорания в ВМТ называется степенью сжатия. Степень сжатия — очень важный параметр, обычно, чем она больше, тем больше топливная экономичность двигателя. Однако, для двигателя с большей степенью сжатия требуется топливо с бо?льшим октановым числом, которое дороже. 3. Сгорание и расширение (рабочий ход поршня). Незадолго до конца цикла сжатия топливовоздушная смесь поджигается искрой от свечи зажигания. Во время пути поршня из ВМТ в НМТ топливо сгорает, и под действием тепла сгоревшего топлива рабочая смесь расширяется, толкая поршень. Степень «недоворота» коленчатого вала двигателя до ВМТ при поджигании смеси называется углом опережения зажигания. Опережение зажигания необходимо для того, чтобы основная масса бензовоздушной смеси успела воспламениться к моменту, когда поршень будет находиться в ВМТ (процесс воспламенения является медленным процессом относительно скорости работы поршневых систем современных двигателей). При этом использование энергии сгоревшего топлива будет максимальным. Сгорание топлива занимает практически фиксированное время, поэтому для повышения эффективности двигателя нужно увеличивать угол опережения зажигания при повышении оборотов. В старых двигателях эта регулировка производилась механическим устройством (центробежным и вакуумным регулятором воздействующим на прерыватель). В более современных двигателях для регулировки угла опережения зажигания используют электронику. В этом случае используется датчик положения коленчатого вала, работающий обычно по емкостному принципу. 4. Выпуск. После НМТ рабочего цикла открывается выпускной клапан, и движущийся вверх поршень вытесняет отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается и цикл начинается сначала. Необходимо также помнить, что следующий процесс (например, впуск), необязательно должен начинаться в тот момент, когда закончится предыдущий (например, выпуск). Такое положение, когда открыты сразу оба клапана (впускной и выпускной), называется перекрытием клапанов. Перекрытие клапанов необходимо для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью, а также для лучшей очистки цилиндров от отработанных газов.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Рабочий цикл четырехтактного двигателя:

1. Впуск. Длится от 0 до 180° поворота распредвала. Открыты впускные клапаны. При впуске поршень движется вниз от верхней мертвой точки, открыт впускной клапан. В цилиндре образуется разрежение, за счёт которого в него засасывается порция топливно-воздушной смеси. При наличии нагнетателя смесь нагнетается в цилиндр под давлением.
2. Сжатие. 180 — 360° поворота распредвала. Все клапаны закрыты. Поршень движется вверх к так называемой «верхней мертвой точке» (ВМТ), при этом заряд сжимается поршнем до давления степени сжатия. За счёт сжатия достигается большая удельная мощность, чем могла бы быть у двигателя, работающего при атмосферном давлении, за счёт того, что в небольшом объёме заключен весь заряд рабочей смеси. Кроме того, повышение степени сжатия позволяет добиться повышения КПД двигателя.
3. Рабочий ход. 360 — 540° распредвала. Свеча поджигает сжатую топливно-воздушную смесь, в результате происходит маленький взрыв, толкающий поршень вниз цилиндра. Происходит движение поршня в сторону нижней мёртвой точки (НМТ) под давлением горячих газов, передаваемого поршнем через шатун коленчатому валу.
4. Выпуск. 540 — 720° поворота распредвала. Открываются выпускные клапаны, поршень движется в сторону верхней мёртвой точки, вытесняя выхлопные газы. Происходит очистка цилиндра от отработавшей смеси.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя.

Ремень ГРМ. Это резиновый ремень, соединяющий коленвал и распредвалы двигателя. Распредвалов обычно два — впускной и выпускной. Впускной управляет открытием клапанов на впуск, выпускной соответственно — выхлоп. Коленвал вращается за счет поршней через связующие ремни. Это происходит по тому же принципу, что и вращение шестерни велосипеда. Распредвал открывает клапаны с помощью кулачкового механизма в верхней точке движения поршня (ВМТ), поэтому необходимо синхронизировать вращения распределительного и коленчатого валов.

Этой цели служит ремень ГРМ. Посредствам зубцов он приводит в движение шкивы (распределительные шестерни) обоих валов и регламентирует их вращение. Ремень ГРМ меняется по регламенту производителя при пробеге, в зависимости от рекомендаций каждые 50000 км пробега. Обрыв ремня приводит к рассинхронизации работы клапанов и цилиндров, что приводит чаще всего к загибанию клапанов и выходу двигателя из строя. На некоторых моделях ремень заменяет цепь ГРМ. Замена цепи требуется обычно реже, чем замена ремня, поскольку цепь больше ресурсоемка, однако она имеет свойство растягиваться, что также приводит к рассинхронизации работы двигателя. Своевременная замена цепи или ремня ГРМ — важная и необходимая процедура обслуживания двигателя.

Головка блока цилиндров (ГБЦ) и блок цилиндров. Верхняя часть двигателя соединяется с блоком цилиндров по определенным точкам. Так как в места соединения очень сильно нагружены во время работы двигателя, то соединяются они через специальную прокладку, называемую прокладкой ГБЦ, во избежание повреждения корпуса двигателя. Со временем прокладка имеет теряет свои герметичные свойства и требуется ее замена. Для этого двигатель разбирается, старая прокладка удаляется, корпус чистится и устанавливается новая прокладка. Данная деталь одноразовая, ставится один раз и не подлежит ремонту, только замена. Протечка прокладки может привести к перегреву, попаданию лишнего воздуха в камеру сгорания, прогоранию клапанов и выходу двигателя из строя. Также может произойти смещение ГБЦ и блока цилиндров, что приводит к заклиниванию поршней. Восстановление двигателя после такой поломки — очень дорогостоящая операция.

Коленчатый вал. Основной вал двигателя, преобразующий толкающее движение поршней во вращение маховика, которое передается на колеса через трансмиссию. Находится чуть ниже блока цилиндров в картере, устанавливлен на так называемых вкладышах, которые предохраняют картер от механических повреждений. Наиболее распространенная поломка — прикипание вкладышей к коленвалу и последующее их проворачивание, что приводит к зазорам на валу и последующему разрушению картера. Наиболее частая причина — утечка масла.

Число оборотов в минуту (RPM). Если Ваш двигатель работает с частотой 3000 об/мин (по показаниям тахометра), это означает 50 полных оборотов коленчатого вала в секунду! Эксплуатация двигателя на повышенных оборотах приводит к перегреву и выходу его из строя.

Упрощенная схема работы четырехцилиндрового двигателя.

Топливные инжекторы (на старых автомобилях — карбюраторы) управляют впрыском топлива в цилиндры в определенный момент. Подача топлива в цилиндры управляется электронным блоком управления и различными датчиками, такими как датчик положения дроссельной заслонки, датчик коленвала, датчик температуры и другими. Основная задача — обеспечить впрыск определенного количества топлива в определенный цилиндр в момент, определенный зажиганием. Выход из строя одного из компонентов системы может привести к некорректной подаче топлива в цилиндры, что приводит в лучшем случае к остановке работы одного или нескольких цилиндров, а то и вовсе прекращению его работы.

Октановое число — показатель, характеризующий детонационную стойкость топлива (способность топлива противостоять самовоспламенению при сжатии) для ДВС. Если из выхлопной трубы валит черный дым, а двигатель издает резкие звуки, это означает, что бензин в цилиндрах вместо сгорания начинает взрываться. Стук в двигателе создаётся волнами давления, возникающими при быстром сгорании смеси и отражающимися от стенок цилиндра и поршня. При этом снижается мощность двигателя и ускоряется его износ, а при возникновении детонационных волн двигатель может быть повреждён или разрушен. Использование не рекомендуемого производителем автомобиля бензина может привести к печальным последствиям и выходу двигателя из строя. Бензин с высоким октановым числом обычно требуется для форсированных двигателей, с более высокой компрессией, для предотвращения самовозгорания топлива.

Топливная система.

Соотношение топлива к кислороду должно быть 1:14. Воздушный фильтр очищает входящий поток воздуха от грязи и пыли. Недостаток, как и переизбыток подачи воздуха в цилиндры приводит к ухудшению качества воздушно-топливной смеси, что может привести к неправильной работе двигателя и последующему выходу его из строя. Поэтому важна своевременная замена фильтра и недопущение засора впускного коллектора для нормальной работы двигателя. Турбинные двигатели отличаются тем, что нагнетание воздуха в цилиндры происходит принудительно.

Воздушная система.

Моторное масло смазывает движущиеся части, очищает, предотвращает коррозию и охлаждает детали двигателя, предотвращая перегрев и увеличивая износостойкость деталей. Маслонасос обеспечивает ток масла по масляным магистралям, поддерживая необходимое давление внутри магистралей. Масляный фильтр очищает масло от инородных элементов, предотвращая их попадание внутрь двигателя. Основная масса масла содержится в картере, или масляном поддоне. Именно там Вы проверяете уровень масла в Вашем двигателе. Поршневые кольца предотвращают попадание масла внутрь камеры сгорания, обеспечивая при этом смазку цилиндры тонким слоем масла.

Появление черного дыма из выхлопной трубы и запаха горелого масла означает попадание масла в цилиндры, обычно это означает износ маслосъемных колпачков и поршневых колец. Выход из строя одного или нескольких компонентов масляной системы двигателя приводит к перегреву двигателя, снижению ресурса трущихся деталей и выходу двигателя из строя, что приводит к дорогостоящему капитальному ремонту.

Масляная система.

Во время работы двигатель сильно нагревается. Система охлаждения рассеивает выделяемое тепло, отводя его от двигателя. Теплоотводы представляют собой полости в ГБЦ и самом блоке цилиндров. Помпа (насос) системы охлаждения заставляет циркулировать охлаждающую жидкость по системе охлаждения. Радиатор состоит из металлических труб, окруженных плаcтинами. Горячая охлаждающая жидкость из двигателя попадает в трубы радиатора, где охлаждается воздухом от вентилятора радиатора. Из радиатора охлажденная жидкость подается обратно в двигатель, обеспечивая непрерывную циркуляцию и охлаждение.

В качестве охлаждающей жидкости обычно используется антифриз, разбавленный с водой. (В магазинах обычно продается уже готовый раствор). Реже используется тосол. Температура кипения антифриза около 1973 градусов по Цельсию. Температура замерзания — минус 12.7 градусов по Цельсию. Антифриз позволяет предотвратить закипание и замерзание охлаждающей жидкости в двигателе. Остановка вентилятора, пробитый радиатор и, как следствие — утечка антифриза и прекращение циркуляции охлаждающей жидкости в двигателе ведет к быстрому перегреву и выходу двигателя из строя, что в свою очередь приводит к дорогостоящему капитальному ремонту.

Система охлаждения.

Распределитель зажигания управляет подачей заряда на свечи в определенный период времени в определенном порядке, обеспечивая последовательную работу цилиндров. В каждый момент времени срабатывает зажигание только в одном цилиндре. Свечи накаливания передают электрическую искру в цилиндры, поджигая воздушно-топливную смесь. Свеча состоит из внешнего и внутреннего электродов, разделенных керамическим изолятором.

Искра возникает в нижней части свечи между двумя электродами. Стартер запускает двигатель, проворачивая маховик, что приводит в движение цилиндры. В это же время подается зажигание и начинается работа двигателя. Генератор конвертирует механическую энергию в электричество, заряжая аккумулятор и поддерживает электрические системы автомобиля в рабочем состоянии во время работы двигателя. Аккумулятор питает электрические системы автомобиля и служит для запуска двигателя. Выход из строя одного или нескольких компонентов системы электрообеспечения приводит к прекращению подачи электричества двигателю, что приводит к его остановке.

Система зажигания.

Выхлопной коллектор отводит отработанные газы от двигателя. Катализатор снижает выброс вредных веществ в отработанных газах. Глушитель гасит шум, производимы двигателем.

Выхлопная система.

Наружный ремень двигателя используется для управления и питания периферийного оборудования двигателя, такого как водяная помпа, генератор, система охлаждения и многого другого. Обрыв ремня чаще всего приводит к прекращению работы генератора, что приводит к обесточиванию автомобиля, поскольку аккумулятор перестает заряжаться во время работы двигателя.

Общая модель.

Рабочий цикл двухтактного двигателя.

В двухтактном двигателе рабочий цикл полностью происходит в течение одного оборота коленчатого вала. При этом от цикла четырёхтактного двигателя остаётся только сжатие и расширение. Впуск и выпуск заменяются продувкой цилиндра вблизи НМТ поршня, при которой свежая рабочая смесь вытесняет отработанные газы из цилиндра. Более подробно цикл двигателя устроен следующим образом: когда поршень идёт вверх, происходит сжатие рабочей смеси в цилиндре. Одновременно, движущийся вверх поршень создаёт разрежение в кривошипной камере. Под действием этого разрежения открывается клапан впускного коллектора и свежая порция топливовоздушной смеси (как правило, с добавкой масла) засасывается в кривошипную камеру. При движении поршня вниз давление в кривошипной камере повышается и клапан закрывается. Поджиг, сгорание и расширение рабочей смеси происходят так же, как и в четырёхтактном двигателе. Однако, при движении поршня вниз, примерно за 60° до НМТ открывается выпускное окно (в смысле, поршень перестаёт перекрывать выпускное окно). Выхлопные газы (имеющие ещё большое давление) устремляются через это окно в выпускной коллектор. Через некоторое время поршень открывает также впускное окно, расположенное со стороны впускного коллектора. Свежая смесь, выталкиваемая из кривошипной камеры идущим вниз поршнем, попадает в рабочий объём цилиндра и окончательно вытесняет из него отработанные газы. При этом часть рабочей смеси может выбрасываться в выпускной коллектор. При движении поршня вверх часть свежей смеси вытолкнутой из выпускного коллектора засасывается назад в кривошипную камеру. Можно заметить, что двухтактный двигатель при том же объёме цилиндра, должен иметь почти в два раза большую мощность. Однако, полностью это преимущество не реализуется, из-за недостаточной эффективности продувки по сравнению с нормальным впуском и выпуском. Мощность двухтактного двигателя того же литража, что и четырёхтактный больше в 1,5 — 1,8 раза. Важное преимущество двухтактных двигателей — отсутствие громоздкой системы клапанов и распределительного вала.

Система питания двигателя автомобиля

Система питания двигателя автомобиля

Система питания карбюраторного двигателя (рис. 103) предназначается для приготовления горючей смеси и подачи ее в цилиндры.

Она включает: топливный бак, топливный фильтр, топливный насос, карбюратор, воздушный фильтр, впускной трубопровод, выпускной трубопровод, глушитель и топливопроводы.

Топливо (бензин) из бака насосом подается в карбюратор, где распыливается и смешивается в определенной пропорции с воздухом, поступающим через воздушный фильтр. Полученная горючая смесь по впускному трубопроводу поступает в цилиндры двигателя.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Отработавшие газы из цилиндров отводятся через выпускной трубопровод и глушитель в атмосферу.

Смешение топлива и воздуха, т. е. приготовление горючей смеси, осуществляется в карбюраторе. Простейший карбюратор состоит из следующих основных частей: поплавковой камеры с поплавком и игольчатым клапаном; дозирующего устройства, состоящего из жиклера и распылителя смесительной камеры, включающей диффузор, дроссель и воздушную заслонку.

Рис. 103. Схема системы питания и устройство простейшего карбюратора

Топливо, поступившее из бака по трубопроводам в поплавковую камеру карбюратора, поддерживается в. ней на определенном уровне при помощи поплавка с игольчатым клапаном.

Поплавковая камера соединена с атмосферой отверстием, а через жиклер и распылитель — со смесительной камерой.

В распылителе, так же как и в поплавковой камере, топливо все время находится на определенном уровне (1—1,5 мм ниже верхнего конца распылителя). Если часть топлива израсходована, то поплавок опускается, игольчатый клапан открывает отверстие и топливо из бака поступает в поплавковую камеру. По достижении определенного (нормального) уровня поплавок поднимается и игольчатый клапан, закрыв отверстие, приостановит подачу топлива.

Жиклер представляет собой дозирующее устройство в виде пробки с калиброванным отверстием, которое пропускает к распылителю определенное количество топлива. Из распылителя, выполненного в виде тоненькой трубочки, топливо поступает в смесительную камеру, представляющую собой патрубок, соединенный одним концом с воздушным фильтром, а другим с впускным трубопроводом двигателя.

За счет разрежения, создаваемого в карбюраторе при движении поршня в цилиндре двигателя при такте впуска, поток воздуха движется в смесительной камере от воздушного фильтра к цилиндру. Диффузор обеспечивает увеличение скорости воздушного потока и разрежения около конца распылителя. Вследствие разности давле< ний в поплавковой (атмосферное) и смесительной (разрежение) камерах топливо вытекает из отверстия распылителя, распыливается и смешивается с потоком воздуха, образуя горючую смесь, поступающую в цилиндры.

Дросселем, управляемым из кабины педалью или ручным приводом, изменяют проходное сечение смесительной камеры и тем самым регулируют подачу горючей смеси в цилиндры, в результате чего двигатель развивает необходимую мощность, а автомобиль — определенную скорость движения.

При помощи воздушной заслонки изменяют проходное сечение патрубка для воздуха, поступающего в смесительную камеру, и тем самым увеличивают или уменьшают разрежение в ней, а следовательно, и подачу топлива. Воздушную заслонку обычно используют только при пуске двигателя.

Состав горючей смеси, приготовляемой в карбюраторе, оценивается коэффициентом избытка воздуха а, который представляет собой отношение количества воздуха, участвующего в процессе сгорания, к его теоретически необходимому количеству. Для полного сгорания 1 вес. ч. топлива (бензина) необходимо 15 вес. ч. воздуха. Если обеспечивается такое весовое соотношение, то смесь называется нормальной, а коэффициент

При недостатке воздуха в смеси она называется обогащенной (а= 1+0,9) или богатой (а=0,9+0,4), при излишке воздуха— обедненной (а=1,0+1,1) или бедной (а= 1,1 + 1,35).

Карбюратор должен обеспечивать приготовление горючей смеси необходимого состава на различных режимах работы двигателя, причем наибольшую мощность двигатель развивает при <х=0,9, а наиболее экономичная его работа достигается при а=1,1.

Простейший карбюратор не обеспечивает требуемого изменения состава горючей смеси при изменении режима работы двигателя (пуск, малые числа оборотов холостого хода, средние нагрузки, большие нагрузки, разгон), поэтому современные карбюраторы имеют устройства и системы, устраняющие недостатки простейшего карбюратора. К этим устройствам относятся главное дозирующее устройство и системы холостого хода, экономайзера, ускорительного насоса и пускового устройства.

Главное дозирующее устройство обеспечивает постепенное обеднение смеси при переходе от малых нагрузок к средним (компенсация смеси).

Наибольшее распространение получило главное дозирующее устройство с пневматическим торможением топлива (рис. 104, а). По мере открытия дросселя и увеличения разрежения в диффузоре количество топлива, поступающего через главный жиклер и распылитель, как и в простейшем карбюраторе, стремится увеличиться в большем количестве, чем количество поступающего новое устронство (воздушная заслонка), воздуха, в результате чего должно происходить обогащение смеси. Однако этому препятствует торможение топлива воздухом, поступающим через воздушный жиклер. Чем больше сечение воздушного жиклера, тем больше обедняется горючая смесь.

Рис. 104. Схема устройства карбюратора

Таким образом, воздух, поступающий в распылитель, регулирует состав горючей смеси, обеспечивая предварительное эмульсирование топлива воздухом в распылителе, что улучшает процесс смесеобразования в карбюраторе.

Система холостого хода предназначена Для приготовления горючей смеси при малом числе оборотов коленчатого вала двигателя, когда главное дозирующее устройство не работает.

При работе двигателя на малых оборотах холостого хода, когда дроссель (рис. 104, б) прикрыт, используется большое разрежение, имеющееся под дросселем. Под действием этого разрежения топливо из поплавковой камеры через главный жиклер поступает к топ-дивному жиклеру холостого хода, где смешивается с воздухом, поступающим через воздушный жиклер. Образовавшаяся эмульсия вытекает из отверстия и распыляется воздухом, поступающим через щель между дросселем и стенкой смесительной камеры.

Через отверстие поступает воздух, который смешивается с проходящей по каналу эмульсией. Состав горючей смеси на режиме холостого хода регулируют винтом холостого хода с пружиной.

Винт дросселя служит для регулировки количества горючей смеси на режиме холостого хода. Отверстие 13 обеспечивает плавный переход от режима холостого хода к малым нагрузкам.

Экономайзер представляет собой устройство, при помощи которого автоматически обогащается смесь при работе двигателя на больших нагрузках. Экономайзер может быть с пневматическим или механическим приводом. При механическом приводе клапан (рис. 104, в) экономайзера открывается при помощи рычага дросселя, штока, планки и толкателя, когда дроссель открыт более чем на 75—85%. В результате расход топлива, поступающего в смесительную камеру, увеличится за счет топлива, поступающего через клапан и жиклер экономайзера.

Ускорительный насос служит для обогащения смеси при резком открытии дросселя. Схема ускорительного насоса с механическим приводом, часто объединяемого с приводом экономайзера, показана на рис. 104, г. При резком открытии дросселя связанный с ним рычаг через шток и планку сжимает пружину, которая перемешает поршень вниз. В результате увеличивается давление в колодце и закрывается обратный клапан, что пре« пятствует перетеканию топлива в поплавковую камеру. Через открывшийся нагнетательный клапан и жиклер насоса топливо дополнительно поступает в смесительную камеру и смесь обогащается.

Пусковое устройство служит для обогащения смеси пря пуске и прогреве холодного двигателя. Пусковое устройство имеет воздушную заслонку (рис. 104, д), установленную в воздушном патрубке карбюратора. При пуске двигателя воздушная заслонка прикрывается, чем увеличивается разрежение в смесительной камере. Горючая смесь в смесительной камере сильно обогащается.

Когда двигатель начнет работать, из-за недостатка воздуха он может «заглохнуть». Чтобы этого не произошло, автоматически открывается клапан, выполненный в воздушной заслонке и пропускающий воздух в смесительную камеру.

Поплавковую камеру карбюратора балансируют, т. е. соединяют ее каналом с воздушным патрубком. Благодаря этому при загрязнении воздушного фильтра не происходит обогащения горючей смеси из-за увеличения перепада разрежений в диффузоре и в поплавковой камере карбюратора.

Максимальное число оборотов коленчатого вала двигателя обычно ограничивается пневматическим устройством, действующим на дроссели карбюратора.

На двигателях отечественных автомобилей устанавливают карбюраторы с падающим потоком, в которых горючая смесь движется сверху вниз. Для улучшения наполнения и равномерного распределения смеси по цилиндрам применяют двухкамерные карбюраторы.

Карбюратор К-88А. На двигателе автомобиля ЗИЛ-ISO устанавливают двухкамерный карбюратор К-88А с падающим потоком горючей смеси и балансированной поплавковой камерой (рис. 105). В каждой камере карбюратора приготовляется смесь только для четырех цилиндров двигателя. Главное дозирующее устройство обеспечивает пневматическое торможение топлива. Поплавковая камера, входной патрубок с воздушной заслонкой, экономайзер и ускорительный насос являются общими для обеих камер карбюратора.

Каждая камера имеет самостоятельное главное дозирующее устройство и систему холостого хода. Ускорительный насос имеет два распылителя — по одному на каждую камеру. Оба дросселя жестко закреплены на одной оси.

При пуске двигателя, когда воздушная заслонка закрыта, одновременно при помощи рычагов и тяг, соединяющих заслонку с валиком дросселей, немного приоткрываются оба дросселя. Большое разрежение в смесительных камерах обеспечивает вытекание топлива из кольцевых щелей малых диффузоров и эмульсии из отверстий системы холостого хода. Горючая смесь при этом очень богатая.

При работе двигателя на малых оборотах холостого хода, когда дроссели немного приоткрыты, скорость воздуха и разрежение в диффузорах невелико и топливо из кольцевых щелей малых диффузоров не вытекает. За дросселями создается большое разрежение, которое передается через нижнее отверстие в эмульсионный канал, а затем в жиклеры холостого хода.

Под действием этого разрежения топливо из поплавковой камеры через главный жиклер поступает в распылители, а из них к жиклерам холостого хода, затем смешивается с воздухом, поступающим через верхнее отверстие этого жиклера. Получившаяся эмульсия движется по эмульсионному каналу, где смешивается с воздухом, поступающим через верхнее отверстие, и через регулируемые отверстия выходит в смесительную камеру.

Рис. 105. Карбюратор К-88А:
1 — сетчатый фильтр, 2 — балансировочный канал, 3 — жиклер холостого хода, 4 — воздушный жиклер главной дозирующей системы, 5 — распылитель главной дозирующей системы, 6 — малый диффузор, 7 — полый винт, 8 — воздушная заслонка, 9 — толкатель клапана экономайзера, 10 — шток экономайзера, 11 — планка, 12 — шток поршня ускорительного насоса. 13 — тяга, 14 — поршень ускорительного насоса, 15 — впускной клапан, 16 — шариковый клапан экономайзера, 17 — рычаг дросселей, 18 — жиклер полной мощности, 19 — дроссель, 20 — распылитель ускорительного насоса, 21 — винты регулировки качества смеси, 22—нагнетательный клапан, 23 — регулируемое отверстие системы холостого хода, 24 — нерегулируемые отверстия системы холостого хода, 25 — большой диффузор, 26 — главный жиклер, 27 — поплавок, 28 — игольчатый клапан

По мере открытия дросселя верхнее отверстие попадает в зону большого разрежения и тогда эмульсия выходит из обоих отверстий. Этим обеспечивается плавный переход от работы системы холостого хода к работе главной дозирующей системы.

Качество смеси при работе системы холостого хода регулируют винтами, а число оборотов холостого хода — упорным винтом, изменяющим степень прикрытия дросселя.

Рис. 106. Диафрагменный топливный насос восьмицилиндрового двигателя:
1 — сетчатый фильтр, 2 — выпускные клапаны, 3 —диафрагма, 4, 11 — пружины, 5 — ось, 6 — штанга, 7 — эксцентрик, 8, 9 — рычаги, 10 — шток, 12 — впускные клапаны

По мере открытия дросселя вступает в работу главная дозирующая система. Топливо из поплавковой камеры, проходя через главный жиклер и жиклер полной мощности, по пути смешивается с воздухом, поступающим через воздушный жиклер. Получившаяся эмульсия выходит через распылитель и кольцевую щель малого диффузора. Воздухом, поступающим через жиклеры, тормозится вытекание топлива из главного жиклера и горючая смесь обедняется.

При работе двигателя с полной нагрузкой смесь обогащается экономайзером с механическим приводом. При полном открытии дросселя шток нажмет на толкатель и откроет шариковый клапан экономайзера, что увеличит приток топлива к жиклерам полной мощности. В результате смесь обогатится.

При резком открытии дросселей, что необходимо при трогании автомобиля с места и при разгоне, кратковременное обогащение смеси обеспечивается работой ускорительного насоса. При резком открытии дросселя тяга с планкой, перемещаясь вниз, через пружину опускает поршень. Клапан закрывается, а нагнетательный клапан открывается. Топливо под давлением проходит через отверстие полого винта, а затем впрыскивается из распылителя ускорительного насоса в смесительные камеры.

Топливный насос служит для подачи топлива из бака в поплавковую камеру карбюратора. На рис. 106 показан диафрагменный топливный насос восьмицилиндрового двигателя, приводимый в действие эксцентриком распределительного вала через штангу и рычаг, качающийся на оси.

Когда под воздействием рычага диафрагма прогибается вниз, впускные клапаны под действием создавшегося разрежения открываются и топливо из бака через сетчатый фильтр заполняет полость над диафрагмой. Выпускные клапаны при этом закрыты. При дальнейшем повороте эксцентрика рычаг возвращается в первоначальное положение пружиной. Одновременно пружиной диафрагма прогибается вверх и топливо через открывшиеся выпускные клапаны выталкивается в поплавковую камеру карбюратора. Впускные клапаны при этом закрыты.

Если поплавковая камера заполнена топливом, диафрагма остается в нижнем положении, а рычаг перемещается по штоку вхолостую и топливо к карбюратору не поступает. Для ручного привода диафрагменного насоса служит рычаг.

Топливные фильтры предназначаются для очистки топлива от механических примесей. Сетчатые топливные фильтры устанавливают в заливной горловине топливного бака, в крышке корпуса топливного насоса и в штуцере поплавковой камеры. На ряде автомобилей (ГАЗ-53А, ЗИЛ-164А) установлены фильтры-отстойники между баком и топливным насосом.

На автомобиле ЗИЛ-130 устанавливается два фильтра: фильтр-отстойник и фильтр тонкой очистки. Фильтр-отстойник (рис. 107) имеет металлический корпус, к которому болтом и стержнем прикреплен отстойник. Фильтрующий элемент пластинчато-щелевого типа. Латунные пластины фильтрующего элемента, имеющие небольшие выступы на поверхности, сжимаются пружиной.

Через входное отверстие А топливо поступает из бака в отстойник фильтра. В отстойнике вода (более тяжелая, чем топливо) и механические примеси оседают на дно, а топливо через щели между пластинами и отверстия в пластинах поступает через выходное отверстие Б к топливному насосу. Отстой из фильтра сливается через отверстие, закрытое пробкой.

Рис. 107. Фильтр-отстойник

Воздушный фильтр служит для очистки воздуха от пыли и других примесей. Наибольшее распространение получили инерционно-масляные воздушные фильтры (рис. 108). Воздушный фильтр крепится к воздушному патрубку карбюратора.

Под действием разрежения поток воздуха в фильтре направляется вниз, ударяется о поверхность масла и, резко изменив направление, движется через сетчатый фильтрующий элемент в воздушный патрубок карбюратора. При этом частицы пыли оседают на поверхности масла.

Система питания дизеля устроена следующим образом (рис. 109). Дизельное топливо из бака под действием разрежения, создаваемого топливоподкачивающим насосом, подается к фильтру грубой очистки, затем от топливо-подкачивающего насоса через фильтр тонкой очистки поступает в насос высокого давления. Излишек топлива из фильтра тонкой очистки через жиклер поступает обратно в топливный бак.

Рис. 108. Воздушный фильтр:
1 — масло, 2 сетчатый фильтрующий элемент

Рис. 109. Схема системы питания топливом дизеля ЯМЗ-236:
1 — топливный бак, 2 — фильтр тонкой очистки, 3 — жиклер, 4 — сливная трубка, 5 —форсунка, 6 — перепускной клапан, 7 — топливный насос высокого давления, 8—ручной насос, S — топлнво-подкачивающий насос, 10 — фильтр грубой очистки; 1, II, III, IV, V, VI — номера цилиндров двигателя

От насоса высокого давления топливо под давлением около 14,7 Мн/м2 (150 кГ/см2) поступает к форсункам. Избыточное топливо из насоса высокого давления при давлении 147 кн/м2 (1,5 кГ/см2) через перепускной клапан 6 отводится в топливный бак.

Рис. 110. Форсунка дизеля ЯМЗ-236:
1 — распылитель, 2 — игла, 3 — кольцевая камера, 4 — гайка распылителя, 5 — корпус, 6 — топливный канал, 7 — шток, S —опорная шайба, 9 — пружина, 10 — гайка, 11 — уплотни-тельная шайба, 12 — регулировочный винт, 13 — контргайка, 14 — колпачок, 15 — гнездо фильтра, 16 — сетчатый фильтр, 17 — штуцер, 18 — резиновый уплотнитель

Топливо в цилиндр двигателя впрыскивается форсункой через четыре отверстия диаметром 0,32 мм каждое (двигатели ЯМЭ-236 и ЯМЗ-238). Высокое давление впрыска и мелкое распиливание топлива необходимы для быстрого и полного испарения топлива и хорошего его смешения с воздухом.

От насоса высокого давления топливо через сетчатый фильтр (рис. 110) форсунки по топливному каналу подается в кольцевую камеру (полость). По мере поступления топлива из насоса давление в кольцевой полости возрастает и начинает все сильнее передаваться на коническую поверхность иглы. Когда сила давления топлива превысит усилие 14,7 Мн/м2 (150 кГ/см2), создаваемое пружиной, игла приподнимется. Топливо из форсунки начнет поступать к четырем отверстиям распылителя и произойдет впрыск в камеру сгорания двигателя. По окончании нагнетания топлива пружина через шток быстро опустит иглу, которая закроет отверстия распылителя.

Основные неисправности системы питания карбюраторного двигателя. Бедная смесь (недостаточное количество топлива в смеси) является результатом неисправности карбюратора или приборов подачи топлива. Обычно работа двигателя на бедной смеси сопровождается его перегревом, хлопками в карбюраторе и резким падением мощности. Причинами подобных неисправностей могут быть засорение фильтров, трубопроводов и жиклеров, неисправность топливного насоса, низкий уровень топлива в поплавковой камере, негерметичность соединения деталей, в результате чего происходит подсос воздуха, и др.

Богатая смесь (излишнее содержание топлива в смеси) является результатом неисправности игольчатого клапана, жиклеров, неполного открытия воздушной заслонки. Работа двигателя на богатой смеси сопровождается выстрелами в глушителе и черным дымом, двигатель теряет мощность, перерасходует топливо и в цилиндрах интенсивно отлагается нагар.

Система подачи воздуха к двигателю внутреннего сгорания (Патент)

Система подачи воздуха к двигателю внутреннего сгорания (Патент) | ОСТИ.GOV

перейти к основному содержанию

• Полная запись
• Другое связанное исследование

В этом патенте описан поршневой двигатель внутреннего сгорания с коленчатым валом и, по меньшей мере, двумя цилиндрами, каждый из которых имеет рабочий объем V{sub 1}, а также усовершенствованные средства подачи воздуха в каждый цилиндр. Он содержит: роторный воздушный насос с трохоидальной камерой, образующий по меньшей мере одну пару насосных камер, причем количество насосных камер равно количеству цилиндров в двигателе; воздухозаборные каналы, соединяющие каждую насосную камеру с одним цилиндром двигателя; ротор, вращающийся в каждой паре насосных камер, причем ротор имеет три стороны, так что проход поверхности ротора через насосную камеру нагнетает воздух из насосной камеры в соответствующий воздухозаборный канал и, следовательно, в цилиндр двигателя; и средство соединения ротора и коленчатого вала таким образом, чтобы ротор вращался примерно на один оборот на каждые три оборота коленчатого вала.

Изобретатели:

Эфтинк, А.Дж.

Дата публикации:

1991-03-12

Идентификатор ОСТИ:

5366315

Номер(а) патента:

США 4998525; А

Номер заявки:

PPN: США 7-364318

Правопреемник:

НОЯБРЯ; НОВ-91-018070; ЭДБ-91-124174

Тип ресурса:

Патент

Отношение ресурсов:

Дата файла патента: 12 июня 1989 г.

Страна публикации:

США

Язык:

Английский

Тема:

33 УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ ДВИГАТЕЛИ; ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ; ЗАБОРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ; РАСХОД ВОЗДУХА; ЦИЛИНДРЫ; РОТОРЫ; ДВИГАТЕЛИ; ПОТОК ЖИДКОСТИ; ПОТОК ГАЗА; ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ; МЕХАНИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ; 330100* — Двигатели внутреннего сгорания

---

Форматы цитирования

• MLA
• АПА
• Чикаго
• БибТекс

Эфтинк, А. Дж. Система подачи воздуха к двигателю внутреннего сгорания . США: Н. П., 1991. Веб.

Копировать в буфер обмена

Эфтинк, А. Дж. Система подачи воздуха к двигателю внутреннего сгорания . Соединенные Штаты.

Копировать в буфер обмена

Эфтинк, А. Дж. 1991. «Система подачи воздуха для двигателя внутреннего сгорания». Соединенные Штаты.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_5366315,
title = {Система подачи воздуха для двигателя внутреннего сгорания},
автор = {Эфтинк, А. Дж.},
abstractNote = {Этот патент описывает двигатель внутреннего сгорания с возвратно-поступательным движением поршня, имеющий коленчатый вал и по меньшей мере два цилиндра, каждый из которых имеет рабочий объем V{sub 1}, а также улучшенные средства подачи воздуха в каждый цилиндр. Он содержит: роторный воздушный насос с трохоидальной камерой, образующий по меньшей мере одну пару насосных камер, причем количество насосных камер равно количеству цилиндров в двигателе; воздухозаборные каналы, соединяющие каждую насосную камеру с одним цилиндром двигателя; ротор, вращающийся в каждой паре насосных камер, причем ротор имеет три стороны, так что проход поверхности ротора через насосную камеру нагнетает воздух из насосной камеры в соответствующий воздухозаборный канал и, следовательно, в цилиндр двигателя; и означает соединение ротора и коленчатого вала таким образом, чтобы ротор вращался примерно на один оборот на каждые три оборота коленчатого вала. },
дои = {},
URL = {https://www.osti.gov/biblio/5366315}, журнал = {},
номер =,
объем = ,
место = {США},
год = {1991},
месяц = ​​{3}
}

Копировать в буфер обмена

---

Полный текст можно найти в Ведомстве США по патентам и товарным знакам.

---

Экспорт метаданных

Сохранить в моей библиотеке

Вы должны войти в систему или создать учетную запись, чтобы сохранять документы в своей библиотеке.

Аналогичных записей в сборниках OSTI.GOV:

• Аналогичные записи

Устройство для регулирования подачи воздуха двигателя внутреннего сгорания

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область изобретения

Настоящее изобретение относится к устройству для регулирования подачи воздуха двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом. компрессорный агрегат, приводимый во вращение от выхлопных газов двигателя. Изобретение особенно применимо к двигателям с регулируемым зажиганием, работающим на бензине или другом испаряющемся топливе, в которых впуск воздуха на входе в камеры сгорания двигателя может быть перекрыт регулирующим элементом, таким как один или несколько дроссельных клапанов, управляемых акселераторная тяга, расположенная ниже по потоку от компрессора.

2. Описание известного уровня техники

Один недостаток этой конструкции проявляется при ускорении с холостого хода. Ротор турбокомпрессора вращается с относительно низкой скоростью на холостом ходу. Для восстановления скорости требуется несколько секунд ускорения под действием все еще ограниченного потока выхлопных газов двигателя. В тот момент, когда ротор турбокомпрессора впервые начинает набирать скорость, ротор компрессора, вращающийся с малой скоростью, создает потерю давления в контуре подачи воздуха двигателя, а не создает наддув. Это еще больше уменьшает поток воздуха, поступающего в ускоряющий двигатель, даже если дроссельная заслонка подачи воздуха в двигатель полностью открыта. Только после значительного увеличения скорости турбины давление воздуха, подаваемого в двигатель, превысит атмосферное давление и, таким образом, создаст заметное увеличение потока выхлопных газов, что позволит быстро разогнать ротор турбокомпрессора до его максимальной скорости. максимальной скорости и обеспечивая четкое повышение давления в двигателе.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одной из задач настоящего изобретения является уменьшение времени отклика при ускорении двигателей с регулируемым зажиганием с турбокомпрессором, когда их характеристики при изменении скорости и особенно при повторном ускорении сравниваются с производительность аналогичных двигателей без турбонаддува.

Для этой цели вход ротационного компрессора управляется системой регулятора (или литниковой), способной уменьшать сжимающее действие ротора компрессора, при этом управление указанной системой регулятора связано с управлением тягой ускорителя. Система регулятора работает, чтобы уменьшить компрессионный эффект компрессора до максимально возможной степени, когда акселератор перемещается в положение холостого хода двигателя, чтобы сократить мощность, потребляемую в этот момент компрессором, и сохранить ротор турбины. блок компрессора на высокой скорости, чтобы уменьшить временную задержку в восстановлении скорости упомянутого ротора, когда двигатель восстанавливает скорость, обеспечивая при этом быстрое отключение мощности двигателя с помощью элемента регулятора впуска двигателя. Регулирующая (или затворная) система обычно состоит из ряда лопастей, расположенных внутри кольцевого питающего канала компрессора и приспособленных для поворота вокруг оси, механически связанной с рычажным механизмом акселератора. Лопасти могут поворачиваться между положением, выровненным в направлении радиального потока воздухозаборника при полном разгоне двигателя, и положением, которое заставляет воздух на входе компрессора вращаться в направлении, которое снизит давление нагнетания компрессора.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения управление системой регулятора связано с тягой акселератора с помощью механической тяги, которая воспринимает движение акселератора, и элемента для измерения давления воздуха на впуске двигателя после компрессора. Элемент для измерения давления воздуха предотвращает полное открытие системы регулятора до тех пор, пока указанное давление воздуха на входе в двигатель ниже заданного значения, соответствующего значительному повышению давления. Механическое звено может содержать корпус цилиндра, составляющий одно целое со звеном акселератора и содержащий поршень, механически соединенный с системой управления регулятором. Поршень управляется, с одной стороны и в открытом направлении системы регулятора, давлением воздуха на входе в двигатель в точке после дроссельных заслонок, а с другой стороны, реактивной силой возвратной пружиной и атмосферным давлением или давлением на входе в компрессор. Соответственно, возвратная пружина будет ограничивать открытие системы регулятора (или литниковой системы) при отсутствии значительного повышения давления на впуске двигателя, а увеличение избыточного давления на впуске двигателя приведет к постепенному открытию системы регулятора (или литниковой системы) до тех пор, пока лопасти полностью открыты.

В соответствии с одним из способов управления системой согласно изобретению, при работе двигателя на холостом ходу воздушный дроссельный элемент, управляемый тягой акселератора, устанавливается таким образом, чтобы только частично перекрывать подачу воздуха в двигатель, в то время как система акселератора/регулятора (задвижка) управляющее соединение настроено так, чтобы вызывать существенное закрытие заслонки, чтобы позволить ротору компрессора вращаться с относительно высокой скоростью, когда двигатель работает на холостом ходу, когда обычно возникает потеря давления на входе в компрессор.

В соответствии с другим аспектом управления системой регулирования воздуха по изобретению, при работе двигателя на холостом ходу соединение тяги акселератора с системой регулятора (состоящего из ряда лопаток, расположенных в кольцевом подающем канале компрессора) установленный для создания мощного вращения воздуха на входе компрессора в направлении привода вращения ротора указанного компрессора с тем, чтобы привести во вращение, по крайней мере частично, ротор компрессора и тем самым дать возможность этому ротору больше вращаться быстро, когда двигатель работает на холостом ходу, в то же время образуя вместе с элементом регулятора потерю давления на впуске, способную заблокировать впуск воздуха двигателя в соответствии с работой на холостом ходу или на низких оборотах.

Средства регулирования подачи воздуха в соответствии с изобретением особенно применимы к двигателям с регулируемым зажиганием, которые представляют трудности в адаптации турбокомпрессора с наддувом к скорости впуска, при этом обеспечивается дросселирование потока воздуха на впуске двигателя либо напрямую, как с впрыском топлива, или через карбюратор. У дизелей подсос воздуха ограничен только потерями давления во впускном контуре, который всегда широко открыт, а двигатель всегда имеет в своем распоряжении значительное давление выхлопа, что обеспечивает высокую минимальную скорость вращения турбокомпрессора. ротор. Напротив, в двигателях с регулируемым зажиганием давление на впуске из-за дросселирования в карбюраторе может стать очень низким (со значениями ниже 0,2 бар) и привести к давлению выхлопных газов после расширения, которое едва превышает атмосферное давление (хотя давление сгорания тем не менее, намного больше, чем атмосферное давление, чтобы провернуть двигатель). В этом случае давление уже не будет даже раскручивать ротор турбокомпрессора.

Устройство согласно изобретению позволяет турборотору вращаться с относительно высокой скоростью даже при работе двигателя на холостом ходу за счет увеличения давления выхлопа и использования части мощности всасывания двигателя, чтобы ротор работал как турбина под действием низкого давления двигателя, вызванного всасыванием. Такая система имеет риск незначительного увеличения расхода топлива на холостом ходу, но значительно улучшает плавность и эффективность работы двигателя.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Различные другие цели, особенности и сопутствующие преимущества настоящего изобретения будут более полно оценены по мере того, как они станут лучше понятны из следующего подробного описания при рассмотрении в связи с прилагаемыми чертежами, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые или соответствующие части на всем протяжении несколько видов, и где:

РИС. 1 схематично показано в разрезе устройство регулирования и подачи воздуха двигателя с регулируемым зажиганием, оснащенного турбокомпрессором, приводимым в действие выхлопом двигателя и регулируемым в соответствии с изобретением; и

РИС. 2 представляет собой график, иллюстрирующий давление P, полученное на впуске двигателя, в зависимости от угла поворота ряда лопаток, расположенных на впуске компрессора.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ

Согласно фиг. 1, двигатель 1 с тремя цилиндрами 2, 3 и 4 оснащен блоком наддува воздуха, состоящим из центробежной турбины 6, ротор 5 которой, заключенный в спиральный корпус, расположен на пути выхлопных газов из турбины. впускная труба 8 соединена с выхлопными трубами двигателя 9которые, в свою очередь, соединены непосредственно с выходными отверстиями выпускных клапанов двигателя. Впуск турбины 6 тангенциальный, и центростремительный поток выхлопных газов ведет к осевому выходу, соединенному с выхлопной трубой 10. Ротор турбины 5 соединен валом 11, установленным на подшипнике 12 (обычно смазывается давлением масла двигателя). , к ротору 7 компрессора 13, размещенному в спиральном корпусе 14 и соединенному всасывающим патрубком 15 с воздухозаборником в виде регулирующего распределителя 32.

Ротор компрессора 7, приводимый во вращение ротором турбины 5, всасывает воздух для горения двигателя в осевом направлении и радиально сжимает его в центробежном потоке по направлению к впускному коллектору 16, который ведет во впускные клапаны цилиндров со 2 по 4, после охлаждения в теплообменнике 16а.

Для ограничения входного давления в коллекторе 16 и камерах сгорания цилиндров 2-4 и, следовательно, максимального давления сгорания, воздействующего на поршни двигателя, в случае дизельного двигателя, и, в качестве альтернативы, риска От детонации в двигателе с регулируемым зажиганием контур турбины 6 снабжен перепускным контуром, состоящим из выпускного клапана 17, расположенного внутри конического седла 18. При удалении от седла 18 клапан 17 открывает кольцевой канал, через который отработавшие газы выбрасывается непосредственно из выхлопных труб 9в нагнетательный патрубок 9а, закорачивая таким образом лопатки ротора 5 турбины 6. Таким образом, поток выхлопных газов через турбину 6 уменьшается, что значительно снижает скорость вращения роторов 5 и 7 и, следовательно, давление нагнетания компрессора 13 во впускной коллектор 16.

Давление воздуха во впускном коллекторе 16 можно регулировать с помощью регулирующего элемента 19, состоящего из двух камер 20 и 21, разделенных поршнем 22, обычно мембранного типа, для получения идеального уплотнение с низким рабочим гистерезисом. Камера 21 соединена с впускным коллектором 16 после компрессора 13, и давление наддувочного воздуха, преобладающего в камере 21, воздействует на поршень 22, соединенный штоком 23 с нагнетательным клапаном 17, в противовес спиральной пружине 24, расположенной внутри камеры 20. давление в коллекторе 16 после компрессора 13 и действующее на поршень 22 превышает калибровку пружины 24, клапан 17 отходит от своего седла 18 и поток газа выбрасывается непосредственно в трубу 9а, что снижает частоту вращения роторов турбины 5 и компрессора 7 и немедленно стабилизирует давление наддува во впускном коллекторе 16. Камера 20 контактирует с атмосферой или впускным коллектором компрессора 13 через патрубок 20а, в этом случае давление в камерах 20 может быть снижено до давления ниже атмосферного.

Элементы регулирования воздухозаборника дополнительные предусмотрены согласно изобретению для обеспечения (при двигателе 1 с регулируемым зажиганием) максимальной скорости вращения элементов ротора турбокомпрессора 5, 11, 7 при работе двигателя на холостом ходу или на низкие скорости.

Эти дополнительные элементы включают дроссельную заслонку 25 на входе каждой впускной трубы 26 цилиндров 2-4 двигателя 1. Эти дроссельные заслонки активируются рычажным механизмом 27, соединенным набором рычагов 28 с автоматическим или ручным управлением, таким как в качестве тяги 29 педали акселератора. Регулируемый упор 30 вставлен в тягу 27 для предотвращения полного закрытия дроссельных заслонок 25. Эластичное устройство, такое как пружинная чашка 31, вставленная в рычажный механизм 27, позволяет рычагам 28 продолжать свое вращение, когда клапаны 25 остановлены частично открытыми или закрытыми до упора 30.

Согласно изобретению воздух, всасываемый компрессором 13, проходит через распределитель предварительного вращения 32, подвижные лопасти 33 которого расположены внутри кольцевого впускного канала 34 и вращаются вокруг осей 35. Оси 35 распределителя 32 соединены регулирующее (или затворное) кольцо 36, управляемое механико-пневматическим приводным цилиндром 37. Регулирующее кольцо 36 соединено посредством зубчатой ​​передачи с осями 35 таким образом, что вращение кольца 36 вызывает поворот лопастей 33 из открытого радиального положения, что позволяет радиальный приток воздуха в канал 34 в наклонное частично закрытое положение, которое вызывает вращение притока воздуха в канал 34. Ствол 38 цилиндра 37 механически связан через рычажный механизм 39.к рычагам 28 для перемещения рычагами 28, а внутренняя полость 40 цилиндра 38, занятая поршнем 41, соединена трубкой 42 с одной из впускных труб 26 после соответствующего дроссельного клапана 25. Поршень 41 соединен своим штоком 43 к регулирующему (или затворному) кольцу 36 и притягивается к нижней части цилиндра 37 возвратной пружиной 44.

Теперь будет объяснена работа регулирующего устройства согласно изобретению.

Когда двигатель 1 находится под полной нагрузкой, дроссельные заслонки 25 на входе в двигатель широко открыты, как и лопасти 33, которые толкаются в открытое положение за счет движения рычажного механизма 39и давлением наддува, поступающим через трубку 42 в полость 40 цилиндра 37, это давление воздействует на поршень 41 против пружины 44, выдвигая шток 43 из цилиндра.

Давление наддува ограничивается до максимально возможного значения без возникновения детонации в двигателе 1. Давление ограничивается клапаном 17, который открывается, когда давление в коллекторе 16 превышает калибровочное давление пружины 24.

Когда водитель автомобиль, оснащенный двигателем 1, резко снимает ногу с педали акселератора, чтобы замкнуть рычажный механизм 29, поворотные затворы 25 внезапно переводятся в частично закрытое положение, давление в трубке 42 резко падает, и цилиндр 37 втягивает шток 43 внутрь, а регулирующее (или запорное) кольцо 36 в сторону своего закрытого положения, в результате чего лопасти 33 очень резко складываются и приведение всасываемого воздуха во вращение вокруг оси ротора компрессора 7 и в направлении вращения упомянутого ротора компрессора, который затем частично функционирует как турбина под действием всасывания двигателя 1.

Потеря давления, вызванная работой компрессора 13, так как турбина приводит к быстрому падению потока воздуха на впуске двигателя 1, вызывая сопротивление сжатия двигателя и, возможно, замедление до скорости холостого хода. Частота вращения элементов ротора 5, 11 и 7 турбокомпрессора ограниченно уменьшается, особенно когда компрессия двигателя создает тормозное воздействие на транспортное средство, и в любом случае падение частоты вращения ротора турбокомпрессора происходит гораздо медленнее, чем если вход компрессора не подвергался регулированию (запиранию) сложенными лопатками.

Регулятор (задвижка) распределителя 32 закрывается при падении давления в камере 40 цилиндра 38, при этом наименьшее давление получается, когда компрессия двигателя оказывает сопротивление на транспортное средство. Затем роторы компрессора 7 и турбины 5 перекрывают впуск и выпуск соответственно, чтобы получить максимальный удерживающий крутящий момент на двигателе.

Наиболее впечатляющие результаты устройства согласно изобретению достигаются при повторном ускорении двигателя, например, при выходе из поворота после фазы, в которой двигатель оказывает сопротивление транспортному средству. Ротор турбокомпрессора, приводимый в действие всасыванием двигателя, воздействующим на ротор 7 компрессора, и выхлопными газами, воздействующими на ротор 5 турбины, все еще вращается с относительно высокой скоростью. При возобновлении разгона поворотные затворы 25 на устье впускных патрубков широко открыты, но наддува в коллекторе 16 нет. Цилиндр 37, с механическим управлением через рычаг 39в одиночку, затем вызывает небольшое открытие лопастей 33 в радиальном направлении. Это представлено в зоне 45 графика на фиг. 2, где P представляет собой давление, воспринимаемое камерой 40, а α представляет собой угол лопасти, при этом 90° соответствует полностью открытому положению. В этот момент ротор 7 компрессора 13 слегка тормозится потоком воздуха, всасываемым двигателем через компрессор, а ротор 5 турбины разгоняется отработавшими газами, уже подаваемыми с большой скоростью. Турборотор 5, 11, 7 разгоняется очень быстро и сохраняет высокую скорость, в то время как под действием повышения давления в коллекторе 16 и в камере 40 цилиндра 37 лопатки 33 постепенно перемещаются в зону 46 на фиг. 2, т. е. в радиальное положение, чтобы обеспечить полное давление сжатия в компрессоре 13. Увеличение мощности двигателя происходит гораздо быстрее, чем в системах, обеспечивающих прямую подачу воздуха в компрессор без приведения во вращение всасываемого воздуха и потребления мощности на компрессора до эффективного подъема давления во впускном коллекторе снижается. Это свойство тем более ценно, что наличие теплообменника 16а, работающего в качестве охлаждающего устройства, увеличивает объем воздуха, хранящегося между компрессором 13 и впускными отверстиями цилиндра, а также увеличивает потери давления между компрессором 13 и цилиндрами 2-. 4. Следует также отметить, что теплообменник 16а, в частности воздухо-водяной теплообменник, может также служить для повторного нагрева воздуха, поступающего в цилиндры, после того, как указанный воздух подвергся заметному падению давления и температуры из-за расширения через ротор компрессора 7 (работая как турбина). В такой ситуации ротор 5 турбины может работать как насос для отвода выхлопных газов, приводимый в действие ротором 7 компрессора, играющим роль турбины.

При работе двигателя на установившейся средней мощности дроссельные заслонки 25 двигателя устанавливаются почти в полностью открытое положение, но лопасти 33 распределителя 32 не переходят в полностью открытое радиальное положение, так как рычажный механизм 39 еще не может вытащить их в такое положение (которое зарезервировано для случаев, когда двигатель работает на полную мощность). Небольшое вращение воздуха на входе в ротор компрессора 7 позволяет ротору достигать скорости вращения, которая может быть больше, чем его номинальная скорость при полной нагрузке. Такая компоновка сокращает время реакции мотора на полный разгон, например, при обгоне другого автомобиля.

Устройство регулирования мощности согласно изобретению для двигателя с регулируемым зажиганием, имеющего турбокомпрессор, обеспечивает многочисленные преимущества по сравнению с предшествующим уровнем техники. Среди этих преимуществ можно назвать:

1. Лучшее распределение воздушного потока и мощности двигателя за счет впускных клапанов цилиндров, что приводит к повышению плавности работы двигателя.

2. Уменьшено время отклика при замедлении и, особенно, при повторном ускорении, особенно из частично открытого положения или из положения, в котором двигатель подвергался сжатию.

3. Улучшение возможностей дозирования газовоздушной смеси при использовании в качестве параметра угла открытия впускных клапанов цилиндров, т. е. при использовании классического карбюратора.

4. Лучший контроль скорости турбокомпрессора, который в случае длительной работы на холостом ходу больше не рискует остановиться.

5. Лучшее торможение двигателем (сопротивление).

Впускные дроссельные заслонки двигателя могут быть заменены задвижками или любым другим устройством, регулирующим задвижки. Подвижный распределитель 32 лопаток может быть заменен любым другим устройством, способным вызывать предварительное вращение, которое может изменяться в зависимости от угла раскрытия, например решеткой лопаток турбореактивного двигателя.

Механические и пневматические органы управления распределителя переменного предварительного вращения 32 также могут быть заменены другими устройствами, учитывающими воздушный поток двигателя, в частности, электронными средствами, использующими в качестве параметров следующие параметры: скорость двигателя; давление на впуске, давление на выходе, температура на впуске, угол открытия впускных дроссельных заслонок двигателя и скорость вращения турбокомпрессора.