Способ работы четырехцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

Способ работы четырехцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в двигателестроении. Сущность изобретения: в четырехтактном четырехцилиндровом рядном двигателе с коленчатым валом с углом между кривошипами 90° воспламеняют топливо в цилиндрах через 90° поворота коленчатого вала. 2 н.п. ф-лы, 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

СО!ОЗ СОВЕ ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 F 02 В 5/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

I ОМСТВО СССР

ПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

- JcI3IIAII ,.,, г а,, г .;

К ПАТЕНТУ р д л

GC» Ы»

ОО о

" фь (21) 4937687/06 (2 ) 28.03.91 (4 ) 30.08.93. Бюл. М 32 (7 ) Н.А.Гайков (5 ) Сегаль B.Ô. Динамические расчеты двига елей внутреннего сгорания. Л.: Машиност оение, 1974, с, 81, табл, 15, схема 4, (5 ) С ПОСО Б РАБОТЫ Ч ЕТЫ Р ЕХЦИЛ И НДР ВОГО ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕИзобретение относится к двигателестоению, преимущественно к поршневым черехцилиндровым четырехтактным в гэтелям внутреннего сгорания, изготовя щимся массово, Изобретение относится ка к двигателям с внешним, так и к двигате ям с внутренним смесеобразованием.

Целью изобретения является увеличение мощности-и увеличение скорости враоя ння коленчатого sana прн равном (c прототипом) потреблении топлива.

Указанная цель достигается тем, что в способе работы четы рехцилиндрового четыре»(тактного двигателя внутреннего сгорания путем последовательной за рабочий цикл подачи в цилиндры топлива и воспламенения его в них через определенные углы поворота коленчатого вала топливо за рабочиЙ цикл последовательно подают в цилинд ы и воспламеняют его в них через

90;-90-90-450 поворота коленчатого вала.

В устройстве для осуществления способа содержащем коленчатый вал, на котором кривошипы выполнены через определенньге углы. распределительный вал, на котор(м кулачки выполнены через ог ределе><ный угол. кривошипы нэ коленча1

„„, Ж„„1838641 АЗ

ЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: в двигателестроении, Сущность изобретения; в четырехтакт loM четырехцилиндровом рядном двигателе с коленчатым валом с углом между кривошипами 90 воспламеняют топливо в цилиндрах через 90 поворота коленчатого вала. 2 н.п. ф-лы, 1 з,п, ф-лы, 7 ил. том валу выполнены через 90", при этом кулачки на распределительном валу выполнены через 45-45-45-225, Кроме того, в устройстве двигателя, содержащем, например, дополнительно систему зажигания, в которой кулачки прерывателя и контакты распределителя выполнены через определенные углы, кулачки прерывателя и контакты распределителя выполнены через

45 — 45 — 45 — 225О, Увеличение мощности в двигателе пг изобретению по сравнению с прототипом происходит в результате следующего.

Известно, что восьмицилиндровый двигатель при равных цилиндрах с четырехцилиндровым (прототип) имеет в 2 раза большую мощность. Такое увеличение мощности происходит не потому, что в двигателе имеется в 2 раза большее число цилиндров, а потому, что в каждый такт коленчатый вал поворачивается на 180" в результате давления газов двух цилиндров, а не от одного цилиндра, как в прототипе. Так как в предлагаемом изобретении работа газов в четырех цилиндрах происходит так же, как онэ происходит в четырех цилиндрах восьмицилиндрового двигателя, т.е. коленчатый вал

1838641 при работе четырех цилиндров поворачивается на 180 в результате давления газов двух цилиндров, то и мощность будет при работе четырех цилиндров такая же как и в восьмицилиндровом двигателе. Это значит, что мощность двигателя при работе четырех цилиндров будет больше, чем в прототипе, в 2 раза.

Увеличение скорости вращения коленчатого вала происходит в результате следующей причины.

Известно, что расширение газов в цилиндре происходит импульсно. После поворота коленчатого вала от верхней мертвой точки после вспышки на 90 давление газов резко уменьшается, а следовательно, и ско-рость вращения вала уменьшается, Чтобы скорость вращения коленчатого вала в этот период не уменьшалась, а наоборот увеличивалась, в предлагаемом изобретении по,сле поворота коленвала на 90 происходит вспышка в следующем цилиндре. в результате чего происходит дополнительное давление газов на поршень в этом цилиндре и коненчатый вал не уменьшает скорости вращения, а наоборот, увеличивает ее. Поэтому скорость вращения коленчатого вала в двигателе по сравнению с прототипом увеличивается при равном количестве потребления топлива, Итак, предлагаемое изобретениеувеличивает мощность, двигателя примерно в 2 раза и увеличивает скорость вращения коленчатого вала при равном потреблении топлива с прототипом.

На фиг. 1 схематически показан четырехцилиндровый четырехтактный двигатель; на фиг. 2 — схема расположения кривошипов на коленчатом валу; на фиг. 3— в 2-х проекциях показано расположение, например, впускных кулачков на распределительном валу; на фиг, 4 — электрическая схЕма системы зажигания, в которой показайо расположение кулачков прерывателя и расположение .контактов распределителя; на.фиг. 5 — график изменения суммарных крутящих моментов всех цилиндров (Мерц) за 2 рабочих цикла при повороте коленчатого вала на углы 16, каждый равный 440О; и углы 17, каждый равный 280О; на фиг. 6— изменение положительных (+Мкрц) и отрицательных (— MKpP моментов сил (работу) за рабочий цикл двигателей с равновеликими цилиндрами: в двигателе четырехцилиндровом (прототип, кривая 18 с выполнением кривошипов по схеме 19); восьмицилиндровом двигателе (кривая

20 с выполнением кривошипов по схеме 21); в двигателе по предлагаемому изобретению

55 цилиндре N 2 и топливо воспламеняется.

Итак, при подаче топлива и воспламенения его в четырехцилинд гах через 90 поворота коленчатого вала происходит работа газов в цилиндрах также через 90 поворота коленвала. За время работы четырех цилиндров коленчатый вал поворачивается на

440О, а в дальнейшем при повороте вала еще на 280 коленчатый вал вращается под действием маховика в процессе движения, например, автомобиля и под действием силы инерции массы автомобиля. Проведенный расчет показывает, что уменьшение мощности двигателя при повороте коленвала на оставшиеся 280 за цикл не велико и составляет всего 8 от общей мощности, поэтому (кривая 22 с выполнением кривошипов по схеме 23). На схемах кривошипов условно . указаны номера цилиндров; на фиг. 7- схема последовательной работы цилиндров через 90". поворота коленчатого вала по предлагаемому изобретению.

Устройство четырехцилиндрового четырехтактного двигателя 1 (фиг. 1) содержит четыре цилиндра 2. Четыре поршня 3 механически связаны с помощью кривошипов 4 с коленчатым валом 5, на котором кривошипы 4 выполнены через 90" (фиг, 2). При этом коленчатый вал 5 с помощью механизма связан с распределительным валом 6 (фиг, "5 3), на котором выполнены кулачки 7 через .углы 10, каждый из которых равен 45, и через угол 11, равный 225О, т.е, кулачки выполнены через 45-45 — 45 — 225 .

Устройство двигателя с принудительным воспламенением (карбюраторное) дополнительно содержит систему зажигания (фиг, 4), в которой кулачки 8 прерывателя 9 и контакты 12 распределителя импульсов электрического тока 13 выполнены через углы 14, каждый из которых выполнен и равен

45О, и через угол 15, равный 225О.

Работа двигателя 1 происходит за 4-е такта: впуск, сжатие. воспламенение (рас- . ширение), выпуск, так же как она происходит в прототипе с той лийь разницей, что топливо в цилиндры подается и воспламеняется в них через 90 поворота коленчатого вала. На фиг. 1 и 7 показано, что после впуска топлива и сжатия в цилиндре 2 (N 1) в нем происходит расширение газов. Газы давят на поршень 3 и с помощью кривошипа 4 вращают коленчатый вал 5. После поворота ко ленвала 5 на 90О, а не на 180О, как в прототипе в цилиндре N. 4 завершается

40 сжатие и происходит воспламенение топлива. После поворота коленвала 5 еще на 90 завершается сжатие в цилиндре N. 3 и топливо воспламеняется. После поворота коленвала еще на 90 завершается сжатие в мощность двигателя по сравнению с прототипом увеличится не в 2, а в 1,9 раза.

На фиг. 6 расчетная кривая 22 двигателя по изобретению показывает, что на участке

16, равном 440 поворота коленвала за цикл, вращение вала происходит только от положительных сил и моментов, при этом отрицательные моменты сил, уменьшающие мощности и скорость вращения вала, отсутствуют.. Поэтому мощность двигателя на этом участке при повороте коленвала на

440О равна и даже несколько больше мощности восьмицилиндрового двигателя с равновеликими цилиндрами (кривая 20 с кривошипами и цилиндрами по схеме 21), На участке 17 кривой 22, равной 280 поворота коленвапа, действуют незначительные по величине положительные и отрицательные моменты, которые наглядно поквзыван)т, что они не могут практически уменьшить мощность и умвньшить скорость вращения вала и мощность от этих моментов уменьшается только на Цф .

Итак, способ работы четырехцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания путем подачи и воспламенения . топлива через 90 поворота коненчатого вала с кривошипами на валу через 90 увеличивает мощность двигателя примерно в 2 раза при том же потреблении топлива в прртотипе и увеличивает скорость вращения коленчатого вала при равном потреблении топлива с прототипом. Из предлагаемого изобретения следует, что экономически целесообразнее восьмицилиндровые двигатели изготовлять в четырехцилиндровом исполнении согласно

5 данному изобретению. При этом мощность увеличится на 10 — 15уо за счет уменьшения механических потерь, так как в двигателе будет в 2 раза меньше цилиндров.

Формула изобретения

10 1. Способ работы четырехтактного че1ырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, чго в зависимости от.угла поворота коленчатого вала топливо в цилиндры последовательно пад15 ают, а после подачи воспламеняют в них, отличающийся тем, что,сцелыо повышения эффективности, топливо воспламеняют в цилиндрах через 90-90-90-450 угла поворота коленчатого вала.

20 2, Двигатель внутреннего сгорания, содержащий коленчатый Ban с четырьмя кривошипами, расположенными через 90, распределительный Вап прерывателя с кулачками и контакты распределителя, о т л и25 ч а ю шийся тем, что кулачки на распределительном валу выполнены через 45-4545 — 225 поворота распределительного вала.

3. Двигатель внутреннего сгорания по

30 и. 2, отличающийся тем, что кулачки на валу прерыватепя и контакты распределителя выполнены через 45 — 45 — 45-225 . поворота вала прерывателя.

1838641

i 838641

PuzE

4ЬГ 7

Составитель Н. Чайков

Редактор С. Кулакова Техред М,Моргентал Корректор М. Петрова

Заказ 2917 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101