ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ОТКЛЮЧЕНИЕМ ОТДЕЛЬНЫХ ЦИЛИНДРОВ

Полезная модель относится к двигателестроению и предназначена для экономии топлива, необходимого для работы двигателя внутреннего сгорания.
Известно, что наиболее эффективным способом экономии топлива является применение отключения секций в двигателе с разъемным валом (А.В.Дмитриевский «Двигатели с искровым зажиганием», Москва, стр.244, 2006). К примеру, этот способ использовался для роторно-поршневых двигателей с двумя роторами, у которых на частичных нагрузках один ротор отключался. Другой способ - это плавное изменение хода поршня в зависимости от нагрузки с одновременным изменением степени сжатия (двигатели с аксиальным приводом поршней или траверсным приводом, с трехзвенным шатуном). Однако эти двигатели не нашли массового применения из-за существенного усложнения конструкции и проблем, связанных с системой управления нагрузкой.
Известно также отдельное направление экономии топлива, представляющее создание двигателей автомобиля с отключением подачи топлива в отдельные цилиндры, которое можно принять в качестве прототипа. Примером такого технического решения является двигатель автомобиля «Кадиллак», который в зависимости от требуемой нагрузки может работать на четырех, шести или восьми цилиндрах. Основной проблемой в таких двигателях является необходимость почти полного отключения клапанов в неработающих цилиндрах. Так, для этой цели в системе отключения цилиндров автомобиля «Кадиллак» применен электромагнитный привод. При подаче напряжения на электропривод, клапаны двигателя приподнимаются (открываются), сравнивая давление воздуха в цилиндре с атмосферным давлением, т.е отключенные цилиндры не оказывают противодействия работе всего двигателя (не создают компрессию). При этом газораспределительная система перекрывает доступ топлива в отключенные цилиндры и прерывает подачу напряжения на свечи зажигания. Недостаток приведенного способа заключается в его сложности и энергоемкости. Чтобы приоткрыть клапаны, которые прижаты пружинами большой силой сжатия, необходимо приложить адекватное противодействующее усилие электромагнитного привода. Кроме того, такой двигатель можно изготовить только в заводских условиях.
Предлагаемое техническое решение направлено на упрощение системы отключения цилиндров и его удешевление до такой степени, чтобы любой серийно выпускаемый карбюраторный двигатель внутреннего сгорания можно было переоборудовать для экономии топлива в условиях автомастерской или гаража.
Суть предлагаемого технического решения заключается в том, что для отключения части цилиндров, прекращается подача напряжения на свечи зажигания этих цилиндров. При этом клапаны не открываются принудительно, а топливо в цилиндры поступает непрерывно. Неотработанное топливо, поступившее в процессе работы двигателя в отключенные цилиндры, посредством специального экономайзера возвращается обратно в карбюратор.
Конструкция экономайзера для работы с четырехцилиндровым ДВС приведена на Фиг.1, а схема его подключения к двигателю внутреннего сгорания приведена на Фиг.2.
Экономайзер состоит из корпусов 1 и 2, скрепленных крепежом 3. Между корпусами проложена прокладка 4. В патрубке 1 выполнены две сквозные камеры 5 и 6. В корпусе 2 выполнена закрытая с одной стороны (глухая) камера 7 с патрубком 8. В камерах 5 и 7 под углом друг относительно друга размещены две заслонки 9 и 10. Заслонки снабжены осями 11 и 12. Между собой оси соединены разъемно (шип в паз). Камеры 5 и 7 сообщаются между собой каналом 13. Ось 11 снабжена рычагом 14. В корпусе 1 выполнены отверстия 15, 16 и 17 - прокладки. Угол между заслонками подобран таким образом, что, когда заслонка 10 при вращении на оси перекрывает камеру 5, заслонка 9 устанавливается параллельно оси камеры 7, т.е полностью открывает камеру 7. И наоборот: при полностью закрытой заслонкой 9 камере 7, камера 5 полностью открыта.
Экономайзер соединяется с ДВС следующим образом: Корпус 1 своими камерами 5 и 6 при помощи крепежа присоединяется к выпускным трубопроводам 18 ДВС 19. Другие концы камер присоединяются к глушителю 20. К патрубку 8 камеры 7 соединен возвратный топливопровод 21. Другой конец топливопровода присоединен к входу карбюратора 22. Карбюратор соединен впускными трубопроводами 23 к ДВС. ДВС снабжен цилиндрами 24-27 и свечами зажигания 28-31. Рычаг 14 через систему тяг 32 шарнирно присоединен к рычагу управления 33, размещенному в кабине автомобиля и коммутатору 34, прерывающему подачу напряжения на свечи зажигания.
Двигатель работает в двух режимах:
В основном режиме, когда работают все четыре цилиндра, топливо по впускным трубопроводам 23 поступает в цилиндры 24-27, происходит возгорание топливной смеси свечами зажигания 28-31. Отработанные газы по выпускным трубопроводам 18, далее по камерам 5 и 6 беспрепятственно поступают в глушитель 20 и выбрасываются в атмосферу. Таким образом, ДВС работает в обычном режиме, а топливная смесь в цилиндрах сгорает полностью. Исходное положение заслонок в основном режиме следующее: заслонка 9 постоянно закрыта, а заслонка 10 постоянно открыта.
В режиме экономии топлива работают только два цилиндра. Остальные два цилиндра отключены. Отключают цилиндры при помощи рычага управления 33 и систему тяг 32,
связанных с осями заслонок. При этом проворачивается рычаг 14. Соответственно прокручиваются оси 11 и 12. При этом заслонки из исходного положения переводятся в положение режима экономии, т.е заслонка 9 открывается, а заслонка 10 закрывается. Одновременно рычаг управления воздействует на коммутатор 34, отключая высокое напряжение, поступающее на свечи зажигания 28 и 29 отключенных цилиндров 24 и 25. При работе двигателя топливная смесь, как и в основном режиме, поступает во все цилиндры. В цилиндрах 26 и 27 топливная смесь сгорает полностью, и отработанные газы через камеру 6 и глушитель выбрасываются в атмосферу. Топливная смесь, поступившая в цилиндры 24 и 25, не возгорается (обесточены свечи зажигания 28 и 29) и поступает сначала в камеру 5, затем через канал 13 поступает в камеру 7. Так как заслонка 9 открыта, топливо беспрепятственно через топливопровод 21 под давлением поступает обратно в карбюратор 22.