ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания.
Известен механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания по патенту России №2032815, содержащий цилиндр, головку цилиндра с размещенными в ней впускным и выпускным каналами, кулачковый вал, приводные коромысла, клапанные пружины сжатия и соосно размещенные в головке цилиндра клапаны впускной внутренний и выпускной пустотелый наружный, при этом последний снабжен овальными впускными окнами, сообщающимися с впускным каналом головки цилиндра, а впускные окна наружного пустотелого клапана размещены в основании его головки и выполнены тангенциальными по отношению к оси клапанов, приводные коромысла снабжены роликами, кулачковый вал размещен между роликами коромысел, а ось клапанов смещена относительно оси цилиндра.
Существенным недостатком известного механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания является невысокая степень подачи свежего заряда воздуха.
Целью изобретения является увеличение подачи свежего заряда воздуха в цилиндр.
Указанная цель достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр, головку цилиндра с размещенными в ней впускным и выпускным каналами, кулачковый вал, приводные коромысла, клапанные пружины сжатия и соосно размещенные в головке цилиндра внутренний и пустотелый наружный клапаны, при этом последний снабжен впускными окнами, причем во впускном и выпускном каналах размещены многолепестковые заслонки, оси лепестков которых расположены параллельно друг другу, где верхние лепестки частично перекрывают нижние, над впускным и выпускным каналами расположен дополнительный впускной канал, через который проходит пустотелый наружный клапан, сообщающийся с дополнительным впускным каналом своими впускными окнами, расположенными в его верхней части, при этом пустотелый наружный клапан работает как на выпуск, так и на впуск, а внутренний клапан работает только на впуск.
Изобретение иллюстрируется графическими материалами, где на фигуре 1 схематически изображен общий вид газораспределительной системы одного цилиндра в момент выпуска отработанных газов при движении поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке; на фигуре 2 - линейная диаграмма фаз газораспределения открытия и закрытия клапанов, многолепестковых заслонок и кривые подъема наружного и внутреннего клапанов; на фигуре 3 показана фаза такта расширения после прохождения поршнем верхней мертвой точки; на фигуре 4 - фаза такта выпуска; на фигуре 5 показана фаза продувки цилиндра при открытии внутреннего клапана в момент перекрытия фаз газораспределения выпуска и впуска; на фигуре 6 - фаза такта впуска.
Двигатель внутреннего сгорания содержит общий для впуска и выпуска пустотелый наружный клапан 1, кулачковый вал 2, имеющий кулачки для каждого клапана и воздействующий на пустотелый наружный клапан 1 посредством коромысла 3 и на внутренний клапан 4, работающий на впуск посредством приводного коромысла 5. Внутри впускного канала 6 расположена впускная многолепестковая заслонка 7, а внутри выпускного канала 8 расположена выпускная многолепестковая заслонка 9, оси многолепестковых заслонок 7 и 9 расположены параллельно друг другу, причем верхние лепестки частично перекрывают нижние. Между заслонками 7 и 9 находится надклапанное пространство 10. Дополнительный впускной канал 11 соединен через отверстия 12 пустотелого наружного клапана 1 с его внутренней полостью 13. Отверстие 14 предназначено для установки свечи или форсунки. Пустотелый наружный клапан 1 в сборе с внутренним клапаном 4, работающим на впуск, расположен в головке цилиндров 15. Поршень 16 расположен в цилиндре 17, и на днище поршня 16 выполнены полости 18 и 19, предназначенные для размещения в них тарелок клапанов 1 и 4 в момент прохождения поршнем 16 верхней мертвой точки.
Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. Пустотелый наружный клапан 1 открывается под действием коромысла 3, взаимодействующего с кулачковым валом 2, имеющего кулачки для каждого клапана. При движении поршня 16 в такте расширения внутренний клапан 4, работающий на впуск, перемещаясь вместе с пустотелым наружным клапаном 1, закрыт. При подходе поршня 16, имеющего полости 18 и 19, к верхней мертвой точке при открытом пустотелом наружном клапане 1 открывается внутренний клапан 4 для подачи свежего заряда воздуха, поступающего по каналу 11 через отверстия 12 и внутреннюю полость 13 пустотелого наружного клапана 1 для продувки цилиндра 17. В момент прохождения поршнем 16 верхней мертвой точки многолепестковая заслонка 7 впускного канала 6 открывается, а многолепестковая заслонка 9 выпускного канала 8 закрывается, обеспечивая продувку надклапанного пространства 10 и подачу свежего заряда воздуха в цилиндр 17 через пустотелый наружный клапан 1 и внутренний клапан 4. При этом процессе в момент прохождения поршнем 16 верхней мертвой точки пустотелый наружный клапан 1 завершает работу на выпуск отработанных газов и переходит к работе на впуск свежего заряда воздуха, не закрываясь, что изображено па фигурах 3, 4, 5 и 6.
Работа многолепестковых заслонок 7 и 9 может осуществляться за счет разности давлений в цилиндре 17 и надклапанном пространстве 10, а также впускного 6 и выпускного 8 каналов, и принудительно: механическим, электромеханическим, электромагнитным либо любым другим способом.
нар
внутр
На фигуре 2 показаны линейная диаграмма фаз открытия и закрытия: пустотелого наружного клапана 1 при выпуске и впуске, внутреннего клапана 4, многолепестковых заслонок 7 и 9, а также ход клапанов пустотелого наружного 1 и внутреннего 4, обозначенных h и h соответственно. Как видно из линейной диаграммы на фигуре 2, пустотелый наружный клапан 1 открывается для удаления отработанных газов, не доходя поршнем 16 нижней мертвой точки, и практически вместе с ним открываются выпускные многолепестковые заслонки 9. При этом многолепестковые заслонки 7 закрывают впускной канал 6, а внутренний клапан 4 закрывает полость 13, сообщающуюся с впускным каналом 11 через отверстие 12 пустотелого наружного клапана 1. При подходе поршня 16 к верхней мертвой точке открывается внутренний клапан 4, и с этого момента осуществляется процесс продувки цилиндра 17 и надклапанного пространства 10 свежим зарядом воздуха. В фазе выпуска отработанных газов пустотелым наружным клапаном 1 при переходе поршнем 16 верхней мертвой точки открывается впускной канал 6 через многолепестковые заслонки 7, осуществляя как продувку надклапанного пространства 10, пока выпускные мпоголепестковые заслонки 9 завершают закрытие выпускного канала 8, так и заполнение свежим зарядом воздуха цилиндра 17. При этом внутренний клапан 4 работает на впуск и вместе с пустотелым наружным клапаном 1 обеспечивает максимальное проходное сечение свежего заряда воздуха, который охлаждает внутреннюю и наружную поверхности пустотелого наружного клапана 1 в такте впуска, увеличивая отвод тепла от пустотелого наружного клапана 1 и поступая в цилиндр 17 уже подогретым, что улучшает работу двигателя.
Пустотелый наружный клапан 1 в отличие от прототипа при завершении такта выпуска не возвращается в закрытое положение, а продолжает оставаться открытым на такте впуска, сокращая вдвое ударопеременные нагрузки, возникающие между тарелкой клапана и его седлом.
Применение заявляемого двигателя внутреннего сгорания позволит увеличить подачу свежего заряда воздуха в цилиндр и улучшит температурный режим работы клапанов. Это позволит увеличить мощность и экономичность двигателя внутреннего сгорания.