Двигатель внутреннего сгорания (варианты)

 

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: для впуска горячей смеси в цилиндр ДВС используется тарельчатый подпружинный самодействующий клапан, снабженный амортизирующе-буферным устройством. Выпуск отработанных газов из цилиндра в четырехтактной схеме двигателя, осуществляется через традиционный тарельчатый клапан с принудительным приводом, а в двухтактной схеме — через окна в стекле цилиндра. 2 с. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройствам для нагнетания и продувки двигателей внутреннего сгорания (ДВС), его механизмам газораспределения и может быть использовано в автомобильных, тракторных, мотоциклетных, судовых и других промышленных ДВС. Наибольшее преимущество реализуется на двигателях, имеющих нагнетатели воздуха или горючей смеси и впрыск топлива для каждого цилиндра или впускного канала в отдельности.

Известны четырехтактные ДВС с приводом впускных и выпускных клапанов от механизма газораспределения. В книге авторов: В.М. Архангельский, В.М. Вихерт, А.Н. Воинов, Ю.А. Степанов, В.И. Трусов, М.С. Ховах «Автомобильные двигатели», М. Машиностроение, 1977, на рис. 26, 27 и 287 (стр. 68, 69 и 487) приведены схемы рабочих органов двигателей и конструкции механизмов газораспределения. В зависимости от конструктивных особенностей отдельно взятой модификации двигателя подбираются свои фазы газораспределения. Весовое наполнение заряда в цилиндр двигателя за один цикл или один впуск в значительной степени зависит от величины и продолжительности открытия впускного клапана. Высота подъема клапана ограничивается силами инерции клапанного механизма, которые не должны быть излишне большими во избежание установки слишком сильных клапанных пружин. При газообмене в период перекрытия клапанов на определенных режимах работы двигателя имеет место обратное течение газов, т. е. отработавшие газы через выпускной клапан поступают обратно в цилиндр, а через впускной клапан происходит истечение газов из цилиндра в систему впуска.

Этот недостаток частично устраняется применением во впускной системе нагнетания воздуха или топливно-воздушной смеси. Однако, как без нагнетателя, так и с нагнетателем, на малой частоте вращения, особенно при запуске двигателя, когда инерция свежего заряда невелика, во время запаздывания закрытия впускного клапана поршень вытесняет часть заряда из цилиндра во впускную систему, т. е. происходит обратный выброс.

Известны также двухтактные ДВС с прямоточной клапанно-щелевой схемой газообмена с приводом выпускных клапанов от механизма газораспределения. (Книга авторов А. С. Хачиян, К.А. Морозов, В.И. Трусов, В.И. Лукашин, А.К. Гаврилов, Д. Д. Багиров, Е. К. Корси «Двигатели внутреннего сгорания», М. «Высшая школа», 1978 г. стр. 36, рис. 11.7. стр. 51, рис. 11.16).

Недостатками клапанно-щелевой схемы газообмена являются: наличие больших сил инерции клапанного механизма для выпускного клапана или недостаточное время-сечение выпускных клапанов при их уменьшенных размерах; не полностью используется кинетическая энергия расширяющихся газов по одноименной направленности с движущимся из верхней в нижнюю мертвую точку поршнем; возможен затрудненный запуск двигателя из-за отсутствия всасывающего действия поршня.

С применением автоматического впускного клапана перечисленные недостатки, присущие ДВС с приводными клапанами, полностью исключаются, повышая мощностные, топливно-экономические, пусковые и экологические качества ДВС за счет использования кинетической энергии заряда в системе впуска. С целью возможности применения автоматического впускного тарельчатого клапана, для нормального его функционирования, в предлагаемых вариантах ДВС аннулируется привод к впускному клапану и вместо штатной пружины устанавливается пружина с усилием, немного превышающим вес клапана. Для ограничения величины перемещения клапана и затормаживания скорости удара в конце его хода устанавливается амортизатор-буфер.

В отличие от известного двухтактного ДВС с прямоточной клапанно-щелевой схемой газообмена, содержащего цилиндр, поршень, головку цилиндра, топливную форсунку и/или свечу зажигания, клапан в головке цилиндра, окна-щели в нижней части цилиндра и нагнетатель воздуха в цилиндр, с целью устранения перечисленных недостатков, а также улучшения его топливно-экономических, экологических, мощностных, динамических и пусковых качеств в представленном двигателе изменено направление потока газообмена и применен автоматический впускной тарельчатый клапан в головке цилиндра. На фиг. 1 приведена схема рабочих органов четырехтактного ДВС с автоматическим впускным тарельчатым клапаном и выпускным клапаном с приводом от кулачка. На фиг. 2 приведена схема рабочих органов двухтактного ДВС с прямоточной клапанно-щелевой продувкой. На фиг. 3 изображен тарельчатый клапан, предназначенный для двигателей в качестве автоматического, с амортизирующе-буферным устройством первый вариант. На фиг. 4 второй вариант амортизирующе-буферного устройства. На фиг. 5 третий вариант амортизирующе-буферного устройства.

Четырехтактный двигатель содержит цилиндр 1, поршень 2, головку цилиндра 3, в которой размещены автоматический впускной тарельчатый клапан 4 с амортизирующе-буферным устройством 7 и пружиной клапана 6, выпускной клапан 8 с приводом от кулачка и топливная форсунка 5 и/или свеча зажигания 5, и предпочтительно турбонагнетатель 9. Амортизирующе-буферное устройство в свою очередь состоит из упругого эластичного кольца 11 различных вариантов профиля сечения: круглого, трапецеидального или шевронного из маслобензостойкого материала и двух прижимных колец или втулок 10 с соответствующим профилем сечения: обратными конусами или шевронных из шумопоглощающего материала. Упорным элементом является втулка 14 клапана. При изготовлении прижимных колец из металла необходимо устанавливать промежуточное кольцо 15 из шумопоглощающего материала. Для регулировки величины хода клапана применена гайка 13, а для ориентации пружины чашка 12.

Полный цикл работы двигателя осуществляется за четыре такта. При движении поршня 2 вниз в цилиндре 1 создается разряжение и впускной клапан 4 автоматически открывается, происходит такт впуска. После прохождения поршнем его нижней мертвой точки (НМТ) и его движении вверх в первоначальный момент происходит дозаполнение цилиндра зарядом за счет кинетической энергии движущегося потока воздуха или горючей смеси, а также предпочтительного давления нагнетаемого заряда. При уравнивании давлений в цилиндре и во впускном канале клапан автоматически закрывается за счет действия пружины и надвигающегося обратного потока заряда. Происходит такт сжатия. При подходе поршня к верхней мертвой точке (ВМТ) осуществляется впрыск топлива из форсунки 5 для дизелей или подается искра на свечу зажигания 5 для двигателей с искровым зажиганием. Происходит сгорание и повышение давления в камере сгорания. При движении поршня вниз из ВМТ за счет давления расширяющихся газов осуществляется рабочий ход. В конце рабочего хода, не доходя до НМТ, открывается выпускной клапан 8 от привода механизма газораспределения и происходит выпуск отработавших газов. Затем движущийся от НМТ к ВМТ поршень выталкивает остатки отработавших газов. В конце хода поршня его скорость поступательного движения приближается к нулю, но движущийся поток газов, обладая кинетической энергией оставляет за собой разряжение. Поэтому еще до ВМТ поршня впускной клапан автоматически откроется, осуществляя продувку цилиндра и впуск свежей порции заряда. Далее цикл работы двигателя повторяется.

Действие амортизирующе-буферного устройства заключается в том, что при полном открытии клапана, в конце его перемещения, прижимные кольца или втулки сжимают упругое кольцо(а), которое в свою очередь создает силы нормального давления на клапан, затормаживая его движение.

Моменты открытия и закрытия впускного клапана изменяются в зависимости от режимов работы двигателя, т. е. частоты вращения коленчатого вала, нагрузки, сопротивления на трассе впуска и других факторов производственного исполнения. При этом для любого режима или фактора фаза впуска будет оптимальной, создавая максимальные наполнение и давление сжатия заряда. При запуске двигателя будет создаваться максимальное давление сжатия, что облегчит его запуск, как в нормальных условиях, так и при отрицательных температурах окружающего воздуха. При наличии в двигателе наддува или нагнетания заряда моменты открытия и закрытия впускного клапана будут еще более благоприятными, повышая мощностно-экономические характеристики двигателя.

Двухтактный двигатель содержит цилиндр 1, поршень 2, головку 3 цилиндра, в которой размещены автоматический впускной клапан 4, пружина 6 клапана и топливная форсунка 5 и/или свеча зажигания 5, выпускные окна-щели 8 в нижней части цилиндра и нагнетатель воздуха 9. Для ограничения хода клапана, его затормаживания в конце хода и герметизации служит амортизирующе-буферное устройство 7, различные варианты которого описаны выше.

Полный цикл работы второго варианта двигателя осуществляется за два такта хода поршня. При движении поршня из НМТ вверх после перекрытия выпускных окон 8 происходит сжатие воздуха или горючей смеси, находящихся в цилиндре 1. При подходе поршня 2 к его ВМТ с некоторым опережением осуществляется впрыск топлива из форсунки 5 для дизелей или подается искра на свечу 5 зажигания горючей смеси. За счет давления расширяющихся газов сгоревшего топлива осуществляется рабочий ход поршня вниз. После открытия кромки выпускного окна 8 отработавшие газы из цилиндра устремляются в выпускной тракт. При снижении давления газов в цилиндре ниже величины давления воздуха или горючей смеси во впускном тракте впускной клапан 4 автоматически открывается, преодолевая действие пружины. При дальнейшем движении поршня вниз до НМТ происходит одновременный выпуск отработавших газов и впуск свежей порции заряда. Фронт газообмена движется сверху вниз и его продвижение ускоряется за счет создающегося около выпускных окон разряжения. Таким образом осуществляется эффективная продувка цилиндра. После перекрытия выпускных окон происходит некоторое дозаполнение цилиндра свежим зарядом за счет давления нагнетания и кинетической энергии впускаемого заряда. В этот момент для двигателей с искровым зажиганием производится впрыск топлива в цилиндр, уменьшая вероятность выброса топлива в выпускной тракт. При уравнивании давлений в цилиндре и во впускном канале клапан автоматически закрывается под действием усилия пружины и обратного потока заряда. Далее цикл работы двигателя повторяется.

За счет всасывающего действия поршня при его движении вниз из ВМТ при запуске неработающего двигателя обеспечивается более легкий запуск ДВС по сравнению с аналогами.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания четырехтактный, как дизель, так и с искровым зажиганием, применяемый для автомобилей, тракторов и других промышленных объектов, преимущественно имеющий нагнетатель воздуха или горючей смеси и впрыск топлива для каждого цилиндра или впускного канала, содержащий цилиндр, поршень, головку цилиндра, в которой размещены топливная форсунка и/или свеча для искрового зажигания, впускной и выпускной тарельчатые подпружиненные клапаны, причем последний имеет принудительный привод от кулачкового вала, отличающийся тем, что впускной тарельчатый клапан выполнен самодействующим (автоматическим) и снабжен амортизирующе-буферным устройством в виде упругого эластичного кольца круглого, трапецеидального или шевронного профиля, изготовленного из маслобензостойкого материала, и двух прижимных колец или втулок с соответствующим профилем сечения: обратными конусами или шевронными, изготовленными из шумопоглощающего материала.

2. Двигатель внутреннего сгорания двухтактный с прямоточной клапанно-щелевой схемой газообмена, преимущественно имеющий нагнетатель воздуха или горючей смеси и впрыск топлива для каждого цилиндра, содержащий цилиндр, поршень, головку цилиндра, топливную форсунку и/или свечу для искрового зажигания, тарельчатый подпружиненный клапан в головке цилиндра и окна-щели в нижней части цилиндра, впускной и выпускной коллекторы, отличающийся тем, что клапан в головке цилиндра подключен к впускному коллектору и выполнен самодействующим (автоматическим) с амортизатором-буфером, ограничивающим величину перемещения клапана и скорость удара при его полном открытии, а окна-щели в нижней части цилиндра подключены к выпускному коллектору.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

Компоновка двигателя внутреннего сгорания — Новости

Можно сказать, что двигатель является самой важной частью автомобиля, и его компоновка оказывает большое влияние на характеристики автомобиля. Для автомобилей размещение двигателя можно просто разделить на три типа: переднее, среднее и заднее. В настоящее время большинство моделей, представленных на рынке, используют двигатели с передним расположением, а двигатели с центральным и задним расположением используются только в некоторых спортивных автомобилях.

Конечно, по типу размещения двигателей его также можно разделить на горизонтальные и вертикальные двигатели.

Передний двигатель

Передний двигатель, то есть перед двигателем, расположен перед передней осью. Преимущество переднего двигателя в том, что он упрощает конструкцию трансмиссии и ведущего моста автомобиля GG. Специально для моделей с передним приводом, которые в настоящее время являются абсолютным мейнстримом, двигатель напрямую передает мощность на передние колеса, исключая длинный приводной вал, не только уменьшаются потери при передаче мощности, а также сложность и частота отказов мощности. Механизм трансмиссии также сильно уменьшен.

Кроме того, двигатель размещен перед водителем, и двигатель может защитить водителя от удара при лобовом столкновении, тем самым повышая безопасность автомобиля.

Средний двигатель

Двигатель расположен посередине, то есть двигатель расположен между передней и задней осями транспортного средства, и, как правило, кабина экипажа расположена до или после двигателя. Можно сказать, что автомобиль со средним расположением двигателя должен быть заднеприводным или полноприводным.

Когда автомобиль поворачивает, все его части по инерции выходят из поворота. Двигатель — самая массивная часть, поэтому сила, воздействующая на корпус автомобиля из-за инерции, имеет жизненно важное значение для поворота автомобиля 39 в повороте. Особенность среднемоторного двигателя заключается в размещении двигателя с наибольшей инерцией в транспортном средстве в центре кузова транспортного средства, так что распределение веса кузова транспортного средства может быть близко к идеальному сбалансированному состоянию. Вообще говоря, средние двигатели используются только в тех суперкарах или спорткарах, которые уделяют большое внимание удовольствию от вождения.

Задний двигатель

Вообще говоря, самый чистый двигатель с задним расположением — это размещение двигателя за задней осью. Самый представительный из них — автобус, а легковых автомобилей с задним расположением двигателя очень мало. Самый представительный из них — Porsche 911, и, конечно же, умный. Это еще и задний двигатель. Бывшие классические модели Volkswagen Beetle и Fiat 126P также имеют задние двигатели.

Поперечный двигатель

Горизонтальный двигатель означает, что двигатель расположен параллельно передней оси автомобиля. Проще говоря, вы стоите перед автомобилем лицом к двигателю. Если двигатель расположен боком перед вашими глазами, он будет размещен боком.

Вообще говоря, компактные автомобили с передним приводом, большинство автомобилей среднего уровня и несколько автомобилей высокого класса приняли расположение поперечных двигателей.

Вертикальный двигатель

Вертикальный двигатель означает, что двигатель расположен перпендикулярно передней оси автомобиля. Проще говоря, вы стоите перед автомобилем лицом к двигателю. Если двигатель расположен вертикально перед вашими глазами, это вертикальный двигатель.

Как правило, в автомобилях с задним приводом используются продольные двигатели, поскольку мощность должна передаваться на заднюю ось. В случае, если расстояние передачи не может быть сокращено, необходимо максимально уменьшить направление мощности. Если принято горизонтальное положение, поскольку направление коленчатого вала и трансмиссионного вала перпендикулярно, направление должно быть изменено один раз для передачи мощности через трансмиссионный вал, но направление трансмиссионного вала и направление задней оси также перпендикулярно, поэтому заднюю ось нужно снова переместить. Направление вращения меняется на противоположное, что, несомненно, снижает эффективность системы трансмиссии. Использование продольного двигателя может сделать коленчатый вал и вал трансмиссии параллельными, уменьшая преобразование направления трансмиссии и, несомненно, уменьшая потери энергии.

Двигатель заднего хода

GG quot; Перевернутый» это особая компоновка горизонтальных двигателей. Обычное расположение горизонтального двигателя с выпускным коллектором спереди и впускным коллектором сзади — это просто» спереди вперед и назад в&quot ;. Положение выпуска изменяется, впускной коллектор помещается спереди, а выпускной коллектор размещается сзади, что становится» вперед и назад&quot ;, что является так называемым» обратным&quot. ;. Только горизонтальный двигатель имеет термин» положительный и отрицательный&quot ;, а вертикальный впускной и выпускной коллекторы двигателя находятся на левом и правом концах, и между ними нет никакой разницы.

Чертеж двигателя кухонной мойки 1893 года, «Схема 4-тактного двигателя внутреннего сгорания»

Добавить в набор

Сводка

Генри Форд построил свой первый экспериментальный двигатель из металлолома. Он проверил его на кухонной раковине после ужина 24 декабря 1893 года. Для зажигания протянул провод от лампочки на потолке. Его жена Клара вручную подавала бензин во впускной клапан, а Генри крутил маховик. Взревел двигатель, сотрясая раковину.

Генри Форд построил свой первый экспериментальный двигатель из металлолома. Он проверил его на кухонной раковине после ужина 24 декабря 1893 года. Для зажигания протянул провод от лампочки на потолке. Его жена Клара вручную подавала бензин во впускной клапан, а Генри крутил маховик. Взревел двигатель, сотрясая раковину.

Поделись где угодно

Используйте эту карту артефакта, чтобы поделиться этой замечательной находкой с другими. От исторических изображений до ярких описаний — на одной карточке собрано множество деталей.

Сопутствующее содержимое

• Что, если бы Генри Форд так и не построил свой первый автомобиль?
  Что если

• Обращение к артефактам во время пандемии
  23 сентября 2020 г.
  Блог

• Все, кроме кухонной раковины… Двигатель
  6 сентября 2013 г.
  Блог

Откройте для себя любопытные связи между артефактами.

Узнать больше

Стать участником Поддержите национальное достояние и получите бесплатный вход. Становиться участником

Спланируйте свой визит: отличные ресурсы для планирования

Получите доступ к «лучшему из» в The Henry Ford и другим замечательным ресурсам по планированию посещения. Спланируйте свой визит

Начни свою собственную коллекцию Изучите наши цифровые коллекции и создайте собственный набор артефактов, чтобы поделиться с другими. Исследовать

Схема четырехтактного двигателя внутреннего сгорания Николауса Отто, Фотография, картинки, изображения и права на изображение.

Рис. SJB-4388-419

agefotostock ^®

место, где можно найти все визуальный контент по правильной цене

Купить это изображение сейчас…

Выберите лицензию, которая лучше всего соответствует вашим потребностям

99}»>

	Частное использование/презентация |	59,99 $
	Информативный сайт |	79,99 $
	Издательский. Книга внутри |	129,99 $
	Путешествия и туризм |	159,99 $
	Журнал и информационные бюллетени. Внутреннее использование |	$199,99
	Корпоративное общение |	239,99 $
	Прямой маркетинг |	349,99 $

Рассчитать стоимость другой лицензии

Купить сейчас

Добавить в корзину

ДОСТАВКА: Изображение сжато в формате JPG

Код изображения: SJB-4388-419 Фотограф: Коллекция: Изображения научной фракции Пользовательская лицензия: Управление правами Наличие высокого разрешения: До XL 50 МБ А3 (3798 х 5064 пикселей — 12,7″ х 16,9″ — 300 точек на дюйм)

Релизы: для этого образа нет подписанных релизов.