RU81999U1

RU81999U1 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH ADJUSTABLE COMPRESSION

Info

Publication number: RU81999U1
Application number: RU2008146026/22U
Authority: RU
Inventors: Георг Георгович Тер-Мкртичьян; Андрей Аминодович Никитин; Александр Владимирович Глатерман
Priority date: 2008-11-24
Filing date: 2008-11-24
Publication date: 2009-04-10

Abstract

1. Двигатель внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия, содержащий рабочий цилиндр с поршнем, сообщаемый клапанами с впускным и выпускным трубопроводами, коленчатый вал, на кривошипной шейке которого расположена траверса, связанная шатуном с поршнем и тягой с шейкой регулировочного вала, имеющего привод от электродвигателя, отличающийся тем, что во впускном трубопроводе установлена перекачивающая машина, соединенная с электрической машиной, связанной электрической цепью с аккумулятором электрической энергии, с упомянутым аккумулятором электрической энергии связан электрической цепью электродвигатель привода регулировочного вала. ! 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен турбокомпрессором, турбина которого расположена в выпускном трубопроводе, а компрессор установлен во впускном трубопроводе перед перекачивающей машиной.1. An internal combustion engine with an adjustable compression ratio, comprising a working cylinder with a piston, connected by valves with inlet and outlet pipelines, a crankshaft, on the crank neck of which there is a traverse connected by a connecting rod with a piston and a rod to the neck of the adjusting shaft, driven by an electric motor, characterized in that a pumping machine is installed in the inlet pipe, connected to an electric machine, connected by an electric circuit to an electric energy storage battery, with said kumulyatorom electrical energy associated electrical drive circuit adjusting the motor shaft. ! 2. The engine according to claim 1, characterized in that it is equipped with a turbocharger, the turbine of which is located in the exhaust pipe, and the compressor is installed in the intake pipe in front of the pumping machine.

Description

Техническое решение относится к двигателям с внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия топливо - воздушной среды в рабочем цилиндре, обеспечиваемой изменением объема камеры сжатия между поршнем, находящимся в верхнем мертвом положении, и головкой цилиндра.The technical solution relates to internal combustion engines with an adjustable compression ratio of fuel - air in the working cylinder, provided by changing the volume of the compression chamber between the piston in the upper dead position and the cylinder head.

В патенте РФ №2256085, МПК F02B 75/04, представлен двигатель внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия, содержащий рабочий цилиндр с поршнем, сообщаемый клапанами с впускным и выпускным трубопроводами, коленчатый вал, на кривошипной шейке которого расположена траверса, связанная шатуном с поршнем и тягой с шейкой эксцентрикового регулировочного вала, имеющего привод от электродвигателя. При работе этого двигателя на режимах частичных нагрузок, обеспечиваемых дросселированием потока воздуха во впускном трубопроводе дроссельной заслонкой, происходит значительная потеря энергии потока воздуха, которая переходит в бесполезную тепловую энергию. Эта потеря энергии ухудшает топливную экономичность двигателя.In RF patent No. 2256085, IPC F02B 75/04, an internal combustion engine with an adjustable compression ratio is provided, comprising a working cylinder with a piston communicated by valves with intake and exhaust pipelines, a crankshaft, on the crank neck of which there is a beam connected by a connecting rod to the piston and traction with the neck of the eccentric adjustment shaft, driven by an electric motor. When this engine is operating under partial load conditions, provided by throttling the air flow in the intake manifold by the throttle valve, there is a significant loss of energy in the air flow, which translates into useless thermal energy. This energy loss impairs the fuel economy of the engine.

Задача - повышение топливной экономичности работы двигателя внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия.The task is to increase the fuel efficiency of the internal combustion engine with an adjustable compression ratio.

Повышение топливной экономичности работы двигателя внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия, содержащего рабочий цилиндр с поршнем, сообщаемый клапанами с впускным и выпускным трубопроводами, коленчатый вал, на кривошипной шейке которого расположена траверса, связанная шатуном с поршнем и тягой с шейкой регулировочного вала, имеющего привод от электродвигателя, обеспечено тем, что во впускном трубопроводе двигателя установлена перекачивающая Improving the fuel economy of the operation of an internal combustion engine with an adjustable compression ratio, comprising a working cylinder with a piston, connected by valves with inlet and outlet pipes, a crankshaft, on the crank neck of which there is a traverse connected by a connecting rod with a piston and a rod to the neck of the adjusting shaft, which is driven by electric motor, provided that a pumping pump is installed in the intake manifold of the engine

машина, соединенная с электрической машиной, связанной электрической цепью с аккумулятором электрической энергии, с упомянутым аккумулятором электрической энергии связан электрической цепью электродвигатель привода регулировочного вала.a machine connected to an electric machine, connected by an electric circuit to an electric energy accumulator, and an electric drive motor of an adjustment shaft is connected by an electric circuit to said electric energy accumulator.

При установке во впускном трубопроводе двигателя внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия перекачивающей машины, соединенной с электрической машиной, эта перекачивающая машина при частичных нагрузках двигателя путем привода электрической машины использует энергию потока воздуха во впускном трубопроводе для получения электрической энергии, направляемой в аккумулятор электрической энергии. Аккумулятор снабжает электрической энергией электродвигатель привода регулировочного вала.When a pumping machine connected to an electric machine is installed in the inlet pipe of an internal combustion engine with an adjustable compression ratio, this pumping machine uses the energy of the air flow in the inlet pipe for partial engine loads by driving an electric machine to produce electric energy that is sent to the electric energy accumulator. The battery supplies electric energy to the drive motor of the adjustment shaft.

Этот двигатель внутреннего сгорания снабжен турбокомпрессором, турбина которого расположена в выпускном трубопроводе, а компрессор установлен во впускном трубопроводе перед перекачивающей машиной.This internal combustion engine is equipped with a turbocharger, the turbine of which is located in the exhaust pipe, and the compressor is installed in the intake pipe in front of the pumping machine.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия содержит расположенные в корпусе 1 рабочие цилиндры, сообщаемые клапанами поочередно с впускным трубопроводом 2, предназначенным для подачи воздуха или топливо-воздушной смеси в цилиндры двигателя, и выпускным трубопроводом 3, предназначенным для выпуска отработавших газов. В рабочем цилиндре двигателя установлен поршень 4, расположенный под головкой 5 рабочих цилиндров. В корпусе 1 установлен коленчатый вал 6. На кривошипной шейке 7 коленчатого вала расположена траверса 8, сделанная в виде двуплечего рычага. Одно плечо траверсы 8 шарнирно связано шатуном 9 с поршнем 4. Другое плечо траверсы 8 шарнирно связано тягой 10 с кривошипной шейкой 11 эксцентрикового регулировочного вала 12, сделанной в виде эксцентрика. Регулировочный вал 12 снабжен приводом от электродвигателя 12 через редуктор 13. Регулировочный вал 12 предназначен для изменения тягой 10 кинематики кривошипно-шатунного механизма, образованного The piston internal combustion engine with an adjustable compression ratio contains working cylinders located in the housing 1, which are connected by valves in turn with the inlet pipe 2 for supplying air or fuel-air mixture to the engine cylinders, and the exhaust pipe 3 for exhaust gases. A piston 4 is installed in the working cylinder of the engine, located under the head 5 of the working cylinders. A crankshaft 6 is installed in the housing 1. On the crank neck 7 of the crankshaft there is a yoke 8 made in the form of a two-shouldered lever. One shoulder of the traverse 8 is pivotally connected by a connecting rod 9 to the piston 4. The other shoulder of the traverse 8 is pivotally connected by a rod 10 with the crank neck 11 of the eccentric adjustment shaft 12, made in the form of an eccentric. The adjusting shaft 12 is equipped with a drive from the electric motor 12 through the gearbox 13. The adjusting shaft 12 is designed to change the kinematics of the crank mechanism formed by the rod 10

кривошипной шейкой 7 коленчатого вала, траверсой 8 и шатуном 9, при необходимости изменения объема камеры сжатия между поршнем 4 и головкой 5 цилиндров.crank neck 7 of the crankshaft, traverse 8 and connecting rod 9, if necessary, change the volume of the compression chamber between the piston 4 and the cylinder head 5.

Во впускном трубопроводе 2 двигателя установлена ротационная пневматическая перекачивающая машина 15, например лопастная, соединенная с обратимой электрической машиной 16, способной работать в качестве мотор-генератора. Электрическая машина 16 связана электрической цепью 17 с аккумулятором 18 электрической энергии. С аккумулятором 18 связан электрической цепью 19 электродвигатель 13 привода регулировочного вала 12. Обратимая электрическая машина 16 и электродвигатель 13 привода регулировочного вала 12 имеют управление от электронного блока 20, который подключен к датчику положения педали 21 управления двигателем.A rotary pneumatic pumping machine 15, for example a vane, connected to a reversible electric machine 16, capable of operating as a motor generator, is installed in the intake manifold 2 of the engine. The electric machine 16 is connected by an electric circuit 17 to the battery 18 of electrical energy. An electric motor 13 of the adjusting shaft drive 12 is connected to the battery 18 by an electric circuit 19. The reversible electric machine 16 and the electric motor 13 of the adjusting shaft drive 12 are controlled by an electronic unit 20, which is connected to the position sensor of the engine control pedal 21.

Двигатель снабжен турбокомпрессором 22, турбина 23 которого расположена в выпускном трубопроводе 3. Компрессор 24 турбокомпрессора установлен во впускном трубопроводе 2 перед перекачивающей машиной 14.The engine is equipped with a turbocompressor 22, the turbine 23 of which is located in the exhaust pipe 3. The compressor 24 of the turbocompressor is installed in the intake pipe 2 in front of the pumping machine 14.

Во впускном трубопроводе 2 в перепускном участке, обходящем перекачивающую машину, установлена дроссельная заслонка 25 для управления подачей топливо-воздушной смеси на неустановившихся режимах.In the inlet pipe 2 in the bypass section bypassing the pumping machine, a throttle valve 25 is installed to control the flow of the fuel-air mixture in transient conditions.

При работе двигателя поток воздуха, проходящий по трубопроводу 2 от компрессора 24, вращает ротор перекачивающей машины 15, которая приводит во вращение ротор электрической машины 16, работающей в качестве генератора электрического тока, заряжая электрической энергией аккумулятор 18. От аккумулятора 18 электрическая энергия поступает к электродвигателю 13 привода регулировочного вала 12, предназначенного для изменения степени сжатия топливо-воздушной смеси в рабочих цилиндрах двигателя.When the engine is running, the air flow passing through the pipe 2 from the compressor 24 rotates the rotor of the pumping machine 15, which drives the rotor of the electric machine 16, which operates as an electric current generator, charging the battery 18 with electric energy. From the battery 18, electric energy is supplied to the electric motor 13 drive adjusting shaft 12, designed to change the compression ratio of the fuel-air mixture in the working cylinders of the engine.

При перемещении поршня 4 коленчатым валом 6 вниз от головки цилиндров при открытом впускном клапане совершается такт всасывания, при котором из впускного трубопровода происходит впуск в рабочий цилиндр воздуха или топливо-воздушной смеси. При обратном перемещении поршня 4 к головке цилиндров происходит сжатие воздуха или топливо-воздушной смеси. Величина объема камеры сжатия между поршнем 4 и головкой цилиндров при нахождении поршня в верхнем мертвом положении регулируется эксцентриковым регулировочным валом 12 путем его поворота электродвигателем и соответственно перемещения тяги 10, расположенной на его эксцентриковой шейке 11. При воспламенении топливо-воздушной смеси в камере сжатия электрической свечой зажигания поршень вследствие увеличения давления в камере сжатия совершает рабочий ход, поворачивая при своем движении вниз коленчатый вал 6 посредством шатуна 9 и траверсы 8.When the piston 4 is moved by the crankshaft 6 down from the cylinder head with the inlet valve open, the suction stroke is performed, in which air or fuel-air mixture is admitted into the working cylinder from the inlet pipe. When the piston 4 moves back to the cylinder head, air or fuel-air mixture is compressed. The volume of the compression chamber between the piston 4 and the cylinder head when the piston is in the upper dead position is controlled by the eccentric adjustment shaft 12 by turning it with an electric motor and, accordingly, moving the rod 10 located on its eccentric neck 11. When the fuel-air mixture is ignited in the compression chamber with an electric candle the ignition piston due to the increase in pressure in the compression chamber makes a stroke, turning during its movement down the crankshaft 6 by means of the connecting rod 9 and the beam 8.

Для увеличения степени сжатия воздуха или топливо-воздушной смеси при работе двигателя на режимах холостого хода и малых нагрузок поворачивают эксцентриковый регулировочный вал 12 электродвигателем 13 в таком направлении, при котором его эксцентриковая шейка 11 и вместе с ней тяга 10 опускается. При опускании тяги 10 связанное с ней плечо траверсы 8 понижается, а противоположное плечо траверсы, с которым соединен шатун 9, повышается. Из-за повышения плеча траверсы, с которым связан шатун 9, поршень 4 при ходе сжатия ближе подходит к головке цилиндров, вследствие чего объем камеры сжатия уменьшается, а степень сжатия воздуха или топливо-воздушной смеси соответственно увеличивается. Для уменьшения степени сжатия при увеличении нагрузки двигателя либо повышении давления наддува воздуха или топливо-воздушной смеси турбонагнетателем 22 поворачивают регулировочный вал в противоположном направлении, при котором его шейка 11 и расположенная на ней тяга 10 поднимается. При подъеме тяги 10 траверса 8 поворачивается на кривошипной шейке 7 коленчатого вала так, что ее To increase the degree of compression of air or fuel-air mixture when the engine is idling and at low loads, the eccentric adjusting shaft 12 is turned by an electric motor 13 in such a direction that its eccentric neck 11 and, together with it, the thrust 10 are lowered. When lowering the rod 10, the connected arm of the yoke 8 decreases, and the opposite arm of the yoke, with which the connecting rod 9 is connected, rises. Due to the increase in the arm of the traverse, with which the connecting rod 9 is connected, the piston 4 approaches the cylinder head during compression during compression, as a result of which the volume of the compression chamber decreases, and the compression ratio of air or fuel-air mixture increases accordingly. To reduce the compression ratio when increasing the engine load or increasing the boost pressure of the air or fuel-air mixture, the turbocharger 22 rotates the adjustment shaft in the opposite direction, at which its neck 11 and the thrust 10 located on it rises. When lifting the rod 10, the beam 8 is rotated on the crank neck 7 of the crankshaft so that it

плечо, связанное с шатуном 9, понижается. Вследствие этого расстояние между головкой цилиндров и поршнем в верхнем мертвом его положении и, значит, объем камеры сжатия становится больше, а степень сжатия топливо-воздушной смеси получается соответственно меньше, что обеспечивает отсутствие детонации в бензиновом двигателе и снижение нагрузки на подшипники коленчатого вала в дизельном двигателе. При этом для повышения мощности двигателя перекачивающая машина 15 может выполнять функцию нагнетателя с приводом от обратимой электрической машины 16 при ее работе в качестве электродвигателя, питаемого электрической энергией, накопленной в аккумуляторе 18.the shoulder connected to the connecting rod 9 is lowered. As a result of this, the distance between the cylinder head and the piston in its upper dead position and, therefore, the volume of the compression chamber becomes larger, and the compression ratio of the fuel-air mixture is correspondingly smaller, which ensures the absence of detonation in the gasoline engine and reduces the load on the crankshaft bearings in the diesel engine engine. Moreover, to increase engine power, the pumping machine 15 can perform the function of a supercharger driven by a reversible electric machine 16 when it operates as an electric motor powered by electric energy stored in the battery 18.

В созданном двигателе внутреннего сгорания, содержащем на кривошипной шейке коленчатого вала траверсу, связанную шатуном с поршнем и тягой с шейкой регулировочного вала, имеющего привод от электродвигателя, питаемого электрической энергией от аккумулятора, заряжаемого электрической энергией с помощью обратимой электрической машины, имеющей привод от ротора перекачивающей машины, установленной во впускном трубопроводе, обеспечено путем использования энергии потока воздуха во впускном трубопроводе повышение топливной экономичности двигателя с регулируемой степенью сжатия, а также улучшение скоростной характеристики двигателя.In the created internal combustion engine, containing on the crank neck of the crankshaft a traverse connected by a connecting rod with a piston and a rod to the neck of the control shaft, driven by an electric motor, powered by electric energy from a battery charged by electric energy using a reversible electric machine driven by a pumping rotor a machine installed in the intake manifold is provided by using the energy of the air flow in the intake manifold to increase fuel efficiency engine with adjustable compression ratio, as well as improving the speed characteristics of the engine.

Claims

1. An internal combustion engine with an adjustable compression ratio, comprising a working cylinder with a piston, connected by valves with inlet and outlet pipelines, a crankshaft, on the crank neck of which there is a beam, connected by a connecting rod with a piston and a rod to the neck of the adjusting shaft, driven by an electric motor, characterized in that a pumping machine is installed in the inlet pipe, connected to an electric machine, connected by an electric circuit to an electric energy accumulator, with said kumulyatorom electrical energy associated electrical drive circuit adjusting the motor shaft.

2. The engine according to claim 1, characterized in that it is equipped with a turbocharger, the turbine of which is located in the exhaust pipe, and the compressor is installed in the intake pipe in front of the pumping machine.