Устройство управления поперечным сечением и непрерывно изменяющимися во времени параметрами
Формула / Реферат
1. Устройство управления поперечным сечением и непрерывно изменяющимися во времени параметрами, содержащее приводной механизм 2 клапана, посадочное гнездо 3 пружины клапана, затвор 4 клапана, пружину 5 клапана, направляющую деталь 6 клапана, головку 7 цилиндра, клапан 9, трубопровод 11 текучей среды, посадочное гнездо 12 клапана, причем все указанные элементы составляют систему впуска-выпуска двигателя, отличающееся тем, что упомянутая система впуска-выпуска дополнительно содержит клапан 10 дроссельного управления, элемент 8 клапана дроссельного управления и соответствующий приводной механизм 1; причем клапан 10 дроссельного управления зафиксирован в полости, которая состоит из трубопровода 11 текучей среды в головке 7 цилиндра, посадочного гнезда 12 клапана и клапана 9; клапан 10 дроссельного управления выполнен цилиндрическим, и его ось перемещения совпадает с осью направляющей детали клапана и клапана 9 или параллельна ей; клапан 10 дроссельного управления и клапан 9 выполнены с возможностью соответствующего перемещения вверх и вниз между ними; приводной механизм 1 клапана дроссельного управления выполнен с возможностью управления клапаном 10 дроссельного управления через присоединенный к нему элемент 8 клапана дроссельного управления.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вблизи направляющей детали 6 клапана в головке 7 цилиндра выполнено эксцентрическое отверстие (h2), причем ось отверстия параллельна оси направляющей детали 6 клапана, а элемент 8 клапана дроссельного управления проходит через указанное отверстие.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в посадочном гнезде 3 пружины клапана выполнено эксцентрическое отверстие (h1), причем ось затвора 4 клапана параллельна гнезду, при этом элемент 8 клапана дроссельного управления проходит через указанное отверстие.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем предусмотрены два отверстия, причем одно из них эксцентрическое отверстие (h2) находится вблизи направляющей детали 6 клапана в головке 7 цилиндра, и его ось параллельна оси направляющей детали 6 клапана, а другое эксцентрическое отверстие (h1) находится в посадочном гнезде 3 пружины клапана, а его ось параллельна оси затвора 4 клапана; при этом элемент 8 клапана дроссельного управления проходит через два указанных отверстия.
5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что в нем предусмотрен зазор между внешней окружностью клапана 10 дроссельного управления, внутренней стенкой трубопровода 11 текучей среды и внутренним отверстием посадочного гнезда 12 клапана; и нижняя часть указанного устройства совмещается с грибовидным клапаном 9.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что вся внешняя поверхность клапана 10 дроссельного управления является цилиндрической; и предусмотрена выступающая внутрь деталь на верхней части внутренней окружности, причем эта выступающая деталь соединена с элементом 8 клапана 10 дроссельного управления.
7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что частично внешняя поверхность клапана 10 дроссельного управления является цилиндрической; и предусмотрена выступающая наружу деталь на верхней части поверхности окружности, и указанная выступающая деталь соединена с элементом 8 клапана 10 дроссельного управления.
8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что вся внешняя поверхность клапана 10 дроссельного управления является цилиндрической, а элемент 8 клапана дроссельного управления соединен с внутренней окружностью клапана 10 дроссельного управления.
9. Устройство по любому из пп.6, 7 или 8, отличающееся тем, что элемент 8 клапана дроссельного управления является палочковидным, клапан 10 дроссельного управления и элемент 8 клапана дроссельного управления могут быть выполнены в виде единого компонента или собраны из двух различных компонентов.
10. Устройство по п.5, отличающееся тем, что предусмотрен один или более дроссельных каналов 13, которые выполнены в виде отверстия или люка на нижней части круглого цилиндра клапана 10 дроссельного управления.
Текст
005445 Настоящее изобретение относится к области управления дроссельной заслонкой для текучей среды(дроссельному управлению), особенно к системе впуска-выпуска (в данном описании "клапан впускавыпуска" и "дроссельный клапан" имеют одинаковое значение) двигателя внутреннего сгорания с клапанным распределением (в данном описании "воздушный клапан" и "клапан" имеют одинаковое значение), к клапану и насосу системы подачи топлива, а также к устройству управления поперечным сечением и непрерывно изменяющимися во времени параметрами другой перекрываемой клапаном текучей среды (в настоящем изобретении определение времени и поперечного сечения определяется формулой= fdt, гдеf - поперечное сечение трубопровода текучей среды, dt - производная времени); посредством указанного устройства непрерывное гибкое управление может применяться к эффективной разности фаз, к времени действия, эффективной высоте подъема и интенсивности завихрения движения текучей среды клапана двигателя, и двигатель может достигать оптимальных характеристик. Уровень техники В настоящее время в большинстве устройств управления клапаном двигателя внутреннего сгорания время действия клапана, эффективная фаза клапана и высота его подъема являются неизменными, а также соответствующие параметры линий эксцентрика рассчитываются электрически. В указанном виде конструкции двигатель может достигать оптимальных характеристик только при некоторых рабочих условиях, однако большинство двигателей должны работать в намного большем диапазоне скоростей и нагрузок; при этом невозможно обеспечивать то, чтобы двигатель мог иметь оптимальные характеристики при всех рабочих условиях; существует множество проблем, таких как меньшая экономичность и меньшая динамика, большее влияние температуры при низкотемпературном запуске, большой выброс загрязнений и плохое сжигание в акселераторе и т.д. За исключением оптимизации физических размеров каналов впуска и выпуска и механизма продувки цилиндров, использования технологии 4 клапанов, соответствующего размещения клапана и оптимизации структуры камеры сгорания, это является важным путем, который может существенно улучшить характеристики работы двигателя посредством использования указанных технологий изменяемой эффективной фазы клапана, времени срабатывания и высоты его подъема. В патентной литературе Китая и других стран существует множество улучшенных примеров, касающихся одного из параметров: эффективной фазы клапана, времени действия клапана, высоты подъема клапана или же их всех, включая механическую приводную систему, электромагнитную приводную систему, систему подачи текучей среды, а также другую гибридную приводную систему. По сравнению с механизмом неизменного времени действия клапана, механизм варьируемого времени действия клапана может явно улучшить динамику и экономию топлива двигателя, при этом экономия топлива может быть улучшена приблизительно на 16%, а мощность может быть повышена приблизительно на 20%. Создатели двигателей разработали много программ, предназначенных для того, чтобы оптимизировать процесс течения и улучшить динамическое поведение текучей среды, однако только немногие системы, имеющие простое функциональное назначение, могут использоваться в узлах двигателя внутреннего сгорания вследствие многих причин, таких как издержки производства, эксплуатационная надежность, сложность механизма и возможности применения систем. В документе 970251 (1997) организации SAE (Society of Automotive Engineer), озаглавленном "управление - полностью непрерывно варьируемый механизм управления клапаном машины" (" control completely continuous variable valve control mechanism of machine"), немецкий изобретатель Berg M. и др. сконструировали механизм, который может непрерывно регулировать высоту подъема клапана, время действия и эффективную фазу клапана через подсоединение треугольного эксцентрика, тяговой штанги или толкателя клапана и ограничителя эксцентрика в головке клапана. При испытании указанного механизма он показал удовлетворительные результаты, и шум двигателя резко уменьшается при более низкой скорости. Но данный механизм и его система управления слишком сложны: совмещение треугольного эксцентрика, привода и их управляющего механизма оказывается хуже, и при этом механизм определения геометрического параметра и модели управления не могут динамически регулироваться; определенные элементы сильно истираются, поскольку определенные механизмы несут большую и сложную нагрузку; велико потребление мощности привода; имеется множество факторов, которые явно затрагивают регулирование указанного механизма, например посадочное гнездо кулачкового вала, температура масла и скорость двигателя оказывают отрицательное влияние на регулирование наклона скользящего клапана. Китайский патент 94193867.0 Майкла B.Lily описывает устройство подъема варьируемого клапана, предназначенное для двигателя внутреннего сгорания, которое регулирует воздушный поток посредством изменения местоположения точки опоры шатуна и цифрового следящего устройства. Точка опоры и шатун или цифровое следящее устройство имеют зубец, расположенный вместе с указанной точкой опоры, и точка опоры изменяет соотношение между высотой подъема клапана и подъема эксцентрика путем переворачивания неподвижной планки. Управляющий зазор постоянен для всех местоположений точки опоры или же изменяется вслед за изменением местоположения точки опоры. Движущийся след точки опоры, характеризующийся подошвой пластинки нижней точки опоры и фиксированной планки, может быть кругом или дугой, подобной указанному кругу. Изменение взаимозависимости меж-1 005445 ду регулированием клиренса и местоположения точки опоры может вызывать управляемое изменение фазы и времени действия. Поскольку указанное устройство имеет слишком много компонентов, а механизм является слишком сложным, то ему присущи некоторые следующие недостатки: поскольку осуществление уменьшения или расширения смещения осуществляется через изменение одной точки захвата,то для того, чтобы преодолеть усилие клапанной пружины, усилие шатуна должно изменяться в соответствии с движением точки захвата, тогда сила трения планки является не постоянной, в особенности, сила трения наиболее важна, когда клапан находится в положении максимального подъема; клиренс клапана будет изменяться вслед за изменением коэффициента передачи шатуна; коэффициент передачи шатуна и подъема клапана ограничивается геометрическими параметрами компонентов ограничивающего шатуна и эксцентрика двигателя, и, далее, диапазон регулирования также является ограниченным; вследствие указанных причин, таких как большая сила вспомогательных компонентов, большая сила сопротивления движению и большая избыточность сегментов привода, на характеристики динамического отклика влияют все упомянутые причины. Известны американский патентUS5254692, принадлежащий Наrа S., "Модификатор времени срабатывания каналов"; немецкий патентDE4404145, принадлежащий Hass M., "Модификатор времени срабатывания каналов", а также американский патентUS5431133, принадлежащий Spath M.J.,"Модификатор высоты подъема клапана". Общая характеристика указанных патентов заключается в том,что они структурируют два или три эксцентрика для привода каждого клапана при смещении эксцентрика, и указанные эксцентрики соответствуют различным требованиям срабатывания каналов на большой,промежуточной и низкой скорости работы двигателя; на практике указанный механизм может удовлетворять части требований и дает хорошие результаты. Однако, поскольку управляющим воздействием является поперечное сечение, то адаптируемость указанного механизма является ограниченной, и механизм не может достичь оптимальной работы при всех рабочих условиях; между тем необходимо, чтобы добавление соответствующего переходного механизма от одного эксцентрика к другому и передачи,обеспечивающей компенсацию шатуна вследствие добавления движущихся связей, а также прерывистость во вводимых величинах повлияли на выходные данные. Другой реализованный путь устройства управления клапаном с непрерывным изменением представляет собой поиск оптимальной стратегии управления через систему гидравлического давления. Таким образом, нажим точки опоры эксцентрика создает герметичный гидравлический поток масла или через небольшое фиксированное отверстие, или через управляемое небольшое отверстие. Для пассивной системы результатом является то, что степень открывания или время открывания клапана не достаточны при низкой скорости, и вытекающая жидкость не может сделать так, чтобы движение клапана отличалось от работы нормальной системы при высокой скорости. Режим надежного управления может точно управлять высотой подъема и временем действия, тогда процесс всасывания может управляться только через движение клапана и будет исключено нормальное дросселирование. Указанная система описывается в документе 930820, принадлежащем Urata и др., (SAE, Общество Американских Инженеров). Недостаток указанной системы заключается в том, что эксплуатационная надежность открывания клапана является низкой, вариации вязкости масла, вызванные изменением температуры, будут приводить к флуктуациям механического движения, а кроме того указанная система является слишком сложной. Хотя двигатель, в котором установлена данная система, может показать явное улучшение угловой тяги, а автомобиль, в котором установлена такая система, может уменьшить потребление топлива на 7%, преимущество указанной механической системы в отношении ряда требований является очевидным. Фиг. 1 изображает структурную схему системы впуска-выпуска двигателя внутреннего сгорания,которая в настоящее время широко применяется в двигателях. Указанная система главным образом состоит из механизма 2, приводящего в действие клапан, посадочного места 3 пружины клапана, ограничителя 4 клапана, пружины 5 клапана, направляющей детали 6 клапана, головки 7 цилиндра, клапана 9,трубопровода 11 текучей среды и посадочного гнезда 12 клапана. Усилие от приводного механизма 2 клапана воздействует на головку клапана 9, сжимает пружину 5 клапана через посадочное гнездо 3 пружины клапана и открывает клапан 9. Для создания дифференциального давления жидкость заключается в трубопроводе 11 для текучей среды головки 7 цилиндра, при этом выполняется процесс впуска или выпуска; при постепенном уменьшении усилия от приводного механизма 2 клапана вплоть до полного снятия усилия клапан 9 будет постепенно закрываться под действием усилия пружины 5 клапана. Поскольку геометрические параметры приводного механизма 2 клапана, а также других механизмов были заданы, а также время открывания и время закрывания, эффективная фаза клапана и высота подъема клапана 9 являются фиксированными, то данная конструкция может давать только отклик по эклектичной схеме для некоторого специального рабочего состояния и составного индикатора двигателя. Общность механизма варьируемого времени действия клапана в патентах и статьях, которые были упомянуты выше, заключается в том, что: высота подъема клапана представляет собой абсолютное изменение; сила, создающая самую большую высоту подъема, также непосредственно действует на головку точки опоры клапана, и данная сила является большой, при этом стержень клапана легко истирается; поскольку добавленная пара приведет к изменению клиренса клапана, а также будут затронуты характе-2 005445 ристики работы двигателя, то необходимо добавление компенсатора клиренса, и указанный механизм является слишком сложным, а стоимость его - слишком высокой. Сущность изобретения Изобретение направлено на то, чтобы обеспечить устройство управления поперечным сечением и непрерывно изменяющимися во времени параметрами, которое может гибко управлять фазой при открывании или закрывании клапана, временем действия, высотой подъема и силой завихрения текучей среды. Результаты показывают, что это может улучшать стартовые характеристики двигателя внутреннего сгорания при более низкой температуре, снижать потребление топлива, сделать меньшими выбросы загрязнений, повысить мощность и вращающий момент, снизить шум и вибрации. Указанные улучшения приводят к прекрасным характеристикам двигателя внутреннего сгорания в рабочем диапазоне всех скоростей и нагрузок. Для решения главных технологических проблем изобретения приняты следующие технические идеи. Устройство управления поперечным сечением и непрерывно изменяющимися во времени параметрами содержит систему впуска-выпуска, состоящую из приводного механизма клапана, посадочного гнезда пружины клапана, ограничителя клапана, пружины клапана, направляющей детали клапана, головки цилиндра, клапана, трубопровода текучей среды, а также посадочного гнезда клапана и т.д. Характеристики системы впуска-выпуска следующие: (1) увеличение клапана дроссельного управления, компоненты клапана дроссельного управления, а также оборудование привода клапана дроссельного управления на базе вышеупомянутой системы впуска-выпуска; (2) фиксация клапана дроссельного управления в зазоре, образующем трубопровод текучей среды головки цилиндра, посадочного гнезда клапана и клапана; (3) наличие параллельной или общей оси с осью направляющей детали клапана и с осью движения клапана; (4) движение дроссельной заслонки клапана дроссельного управления вверх и вниз относительно клапана; (5) приводное устройство клапана дроссельного управления, соединяющее компоненты клапана дроссельного управления для управления клапаном дроссельного управления. Для того, чтобы решить технические проблемы изобретения, приняты следующие технические меры. В отношении вышеупомянутого устройства управления поперечным сечением и непрерывно изменяющимися во времени параметрами:(1) Имеется одно эксцентрическое отверстие, параллельное с осями затвора клапана на посадочном гнезде пружины клапана. Вдоль направляющей детали клапана до головки цилиндра имеется эксцентрическое отверстие, параллельное осям направляющей детали клапана. Приводное устройство клапана дроссельного управления может проходить через два эксцентрических отверстия отдельно или в одно время.(2) Внешняя окружность клапана дроссельного управления совмещается с внутренней стенкой трубопровода текучей среды и зазором внутреннего отверстия посадочного гнезда клапана, а его нижняя часть связана с грибовидной кромкой клапана.(3) Внешняя поверхность клапана дроссельного управления имеет круглую цилиндрическую форму. Над внутренней поверхностью клапана дроссельного управления имеется выступающая сплошная деталь, соединяющая компоненты клапана дроссельного управления.(4) Частично внешняя поверхность клапана дроссельного управления имеет круговую цилиндрическую форму, а на окружности внешней поверхности имеется выступ, соединяющий компоненты клапана дроссельного управления.(5) Вся внешняя поверхность клапана дроссельного управления имеет круговую цилиндрическую форму, и компоненты клапана дроссельного управления соединяются на внутренней поверхности клапана дроссельного управления.(6) Элементы клапана дроссельного управления являются палочковидными. Клапан дроссельного управления и элемент клапана дроссельного управления могут быть сделаны в виде единого компонента или собраны из двух различных компонентов.(7) На нижней части круглой цилиндрической стенки клапана дроссельного управления имеется один или несколько дроссельных каналов, которые выполнены в виде отверстия или люка.(8) На нижней части круглой цилиндрической стенки клапана 10 дроссельного управления нет никакого отверстия или люка. Нижняя часть клапана дроссельного управления, совмещенная с краем грибовидного клапана, имеет функцию уплотнения. Настоящее изобретение, касающееся устройства управления поперечным сечением и непрерывно изменяющимися во времени параметрами, добавляет клапан дроссельного управления и соответствующие компоненты к клапану впуска-выпуска (дроссельный клапан), а также в посадочное гнездо клапана обычного двигателя. Предусмотрена коаксиальная линия между клапаном дроссельного управления,клапаном впуска-выпуска и посадочным гнездом клапана. Клапан впуска-выпуска может двигаться вверх и вниз вдоль этой коаксиальной линии. Предусмотрено независимое соответствующее перемещение между клапаном впуска-выпуска и клапаном дроссельного управления, вследствие специфики их-3 005445 относительного положения, что приводит к варьируемому управлению времени и поперечного сечения для всего хода (для ДВС двигателя клапанного типа имеет место выражение где f - площадь поперечного сечения трубопровода текучей среды, n - скорость вращения, dt - производная времени, d - производная угла коленчатого вала). Следовательно, может быть достигнуто оптимальное управление эффективной разностью фаз впуска-выпуска, временем действия и интенсивностью завихрения движения текучей среды всего хода, в результате чего характеристики двигателя значительно улучшаются. По сравнению с существующей технологией изобретение имеет очевидные достоинства и эксплуатационную готовность. Благодаря упомянутым здесь техническим идеям изобретение имеет следующие достоинства: 1) оно удобно для дроссельного управления, таким образом уменьшая потребление мощности при движении; 2) оно может гибко регулировать фазу синхронизации открывания и закрывания клапана; 3) оно может продолжать регулировать высоту подъема клапана; 4) оно может гибко регулировать время открывания и закрывания клапана; 5) оно может гибко регулировать интенсивность турбулентности потока; 6) оно удобно для программирования управления в режиме реального времени. Изобретение выполнено с соответствующим независимым перемещением между клапаном впускавыпуска и клапаном дроссельного управления, чтобы изменять фазу клапана, время действия, высоту подъема и интенсивность завихрения движения текучей среды клапана. Клапан и его приводной механизм поддерживают исходный режим, и добавляются клапан дроссельного управления и соответствующий механизм управления. Принцип работы существенно отличается от существующего принципа работы. Для двигателя, имеющего клапан, указанный принцип может реализовать варьируемый газообмен в диапазоне всех рабочих условий. Изобретение также имеет следующие характеристики: 1) разработанная конструкция подходит для клапанного двигателя, такого как традиционная конструкция с переворотом, конструкции ориентированного кулачкового вала и других средств привода клапана; 2) разработанная конструкция подходит для одного клапана впуска-выпуска или для многих клапанов впуска-выпуска каждого цилиндра; 3) структура механизма проста и не нуждается в добавлении большего количества аксессуаров; 4) процесс управления аппаратных средств и программного обеспечения может быть реализован динамически при движении двигателя и может управляться во всех диапазонах; 5) соответствующее независимое движение между клапаном и клапаном дроссельного управления может гибко изменять эффективную фазу клапана, время действия, эффективные высоты подъема и интенсивность завихрения движения текучей среды. В то же самое время оно может улучшить использование преимущества управления программного обеспечения, создать разнообразие рабочих режимов и селективность и уменьшить потребление мощности; 6) изобретение, очевидно, улучшит характеристики низкотемпературного запуска, реализует запуск в обратном направлении и сильно уменьшит мощность запуска; 7) изобретение, очевидно, улучшит шум и вибрации; 8) изобретение, очевидно, снизит выхлопы и удобно для управления рециркуляцией выхлопных газов; 9) изобретение имеет прекрасные экономические характеристики при условиях частичной или полной нагрузки; 10) изобретение может отменить дроссельную заслонку и улучшить мощность и вращающий момент двигателя внутреннего сгорания; 11) изобретение может улучшить характеристики ускорения двигателя, снизить скорость холостого хода и имеет прекрасную стабильность. Изобретение подходит для других проектов конструкции, использующих отличающиеся средства,изменяющие время действия и поперечное сечение клапана дроссельного управления и интенсивность завихрения движения текучей среды. Специфический способ выполнения настоящего изобретения дается следующими примерами вариантов воплощения и их сопровождающими чертежами. Краткое описание чертежей В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых фиг. 1 изображает структурную схему, показывающую общеприменимую систему впуска-выпуска двигателя внутреннего сгорания (ICE, ДВС);-4 005445 фиг. 2 изображает структурную схему, показывающую систему впуска-выпуска ДВС согласно настоящему изобретению; фиг. 3 - структурную схему, показывающую клапан впуска-выпуска в процессе запуска ДВС при низкой температуре согласно настоящему изобретению; фиг. 4 - структурную схему, показывающую клапан впуска-выпуска в процессе работы ДВС; фиг. 5 - структурную схему, показывающую пример первого варианта воплощения дроссельного клапана согласно настоящему изобретению; фиг. 6 - вид сверху фиг. 5; фиг. 7 - структурную схему, показывающую пример второго варианта воплощения дроссельного клапана согласно настоящему изобретению; фиг. 8 - вид сверху фиг. 7; фиг. 9 - структурную схему, показывающую пример третьего варианта воплощения дроссельного клапана согласно настоящему изобретению,фиг. 10 - вид сверху фиг. 9; фиг. 11 - график, в котором эффективная высота подъема клапана ДН равна действительной высоте подъема H1 клапана, согласно настоящему изобретению; фиг. 12 - график, в котором эффективная высота подъема клапана Н = 0, согласно настоящему изобретению; фиг. 13 - график, в котором эффективная высота подъема клапана Н равна действительной высоте подъема клапана H1 минус высота подъема дроссельного клапана Н 2, согласно настоящему изобретению. Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения Далее дается подробное описание структуры, характера и эффективности устройства управления поперечным сечением и непрерывно изменяющимися во времени параметрами со ссылкой на специфические варианты воплощения и сопровождающие чертежи. Фиг. 2 изображает структурную схему, показывающую систему впуска-выпуска ДВС двигателя, согласно настоящему изобретению. Настоящее изобретение обеспечивает систему впуска-выпуска ДВС двигателя, состоящую из: приводного механизма 1 дроссельного клапана, приводного механизма 2 клапана, посадочного гнезда 3 пружины клапана, затвора 4 клапана, пружины 5 клапана, направляющей детали 6 клапана, головки 7 цилиндра, компоненты 8 дроссельного клапана, клапана 9, дроссельного клапана 10, трубопровода 11 текучей среды, посадочного гнезда 12 клапана и так далее. К известному ДВС двигателю настоящее изобретение добавляет дроссельный клапан и соответствующее устройство управления; направляющая деталь 6 клапана, клапан 9, дроссельный клапан 10 и посадочное гнездо 12 клапана фиксируются на одной оси (общей оси); основание дроссельного клапана 10 совмещается с кромкой клапана 9, внешняя окружность дроссельного клапана 10 и внутренняя стенка трубопровода 11 текучей среды совмещаются с внутренним отверстием посадочного гнезда 12 клапана; параллельно оси направляющей детали 6 клапана (общей оси) проходит эксцентрическое отверстие h2 вблизи направляющей детали 6 клапана, которая представляет собой головку 7 цилиндра; параллельно оси отверстия затвора 4 клапана проходит эксцентрическое отверстие h1 на посадочном гнезде 3 пружины клапана; компонент 8 дроссельного клапана может проходить через эксцентрическое отверстие h2 и эксцентрическое отверстие h1 отдельно или одновременно; приводной механизм 1 клапана управляет дроссельным клапаном 10 через компонент 8 дроссельного клапана; под действием силы от приводного механизма 1 дроссельного клапана дроссельный клапан 10 может совершать движения вверх-вниз вдоль оси во внутренней стенке трубопровода 11 текучей среды и посадочном гнезде 12 клапана, дроссельный клапан 10 также может совершать движения вверх-вниз под действием силы от клапана 9; клапан 9 может двигаться вверх-вниз (открыть и закрыть) вдоль оси направляющей детали 6 клапана под действием силы от приводного механизма 2 и пружины 5 клапана; относительно направляющей детали 6 клапана, трубопровода 11 текучей среды и внутреннего отверстия посадочного гнезда 12 клапана клапан 9 и дроссельный клапан 10 могут совершать независимое соответствующее движение, при этом соответствующее движение создает варьируемое поперечное сечение во времени; во время движения клапана 9 движение вверх-вниз дроссельного клапана 10 может управлять эффективной фазой клапана, временем действия, эффективной высотой подъема и интенсивностью завихрения движения текучей среды клапана 9, когда он открывается или закрывается; ручные и автоматические режимы воплощения могут быть реализованы в механическом,гидравлическом или пневматическом режимах управления, в электрическом или электромагнитном режимах управления или же в других режимах. Фиг. 3 изображает структурную схему, показывающую клапан впуска-выпуска в процессе запуска ДВС при низкой температуре согласно настоящему изобретению. Усилие от приводного механизма 2 клапана действует непосредственно на вершину клапана 9, она сжимает пружину 5 клапана, и клапан 9 может двигаться вниз (открытый клапан) по оси через затвор 4 клапана и посадочное гнездо 3 пружины клапана; усилие от приводного механизма 1 дроссельного клапана действует на дроссельный клапан 10 через компонент 8 дроссельного клапана; дроссельный клапан 10 может двигаться вверх и вниз вдоль-5 005445 общей оси вслед за клапаном 9, положение дроссельного клапана 10 управляется приводным механизмом 1 дроссельного клапана, в котором имеется дроссельный канал 13 в круглой втулке, находящейся на нижней части дроссельного клапана 10, его положение и площадь поперечного сечения можно определить путем оптимизации; при существующей тяговой головке между внутренней и внешней поверхностями цилиндра жидкость заставляют двигаться в трубопроводе 11 текучей среды, который находится в головке 7 цилиндра, она входит и выходит из цилиндра через дроссельный канал 13 так, чтобы осуществить обмен газа; когда усилие от приводного механизма 2 клапана постепенно снижается и, наконец,пропадает, клапан 9 постепенно закрывается под действием силы от пружины 5 клапана; в процессе закрывания нижняя часть круглой втулки дроссельного клапана 10 заново устанавливается в исходное положение под действием силы от кромки клапана 9, движущейся вверх; дроссельный клапан 10 может также заново устанавливаться под управлением приводного механизма 1 дроссельного клапана. Во время запуска положение движения дроссельного клапана на клапане 9 должно увеличивать сопротивление впуска и сопротивление выпуска как можно больше, чтобы оставить некоторое количество несгоревшей и сгоревшей смеси проксимального цикла в цилиндре и улучшить среду воспламенения, пока ДВС не начнет гладко запускаться. Для многоцилиндрового двигателя на некоторой части дроссельного клапана 10 круглые втулки имеют дроссельный канал 13, тогда как остальная часть не имеет дроссельного канала 13; при этом цилиндры без дроссельного канала 13 дроссельного клапана 10 имеют разреженный объем вентиляции во время запуска, тогда как цилиндры, имеющие дроссельный канал 13 дроссельного клапана 10, могут воспламеняться непрерывно; соответствующая цель также может быть достигнута путем управления положением движения дроссельного клапана 10 без дроссельного канала так, чтобы получить различные эффективные соотношения площади поперечного сечения и времени, поскольку снижение работы сжатых отработанных газов приводит к снижению стартового момента сопротивления, запуск становится более легким, можно реализовать программу управления аппаратными средствами или же управление последовательностью воспламенения с использованием программного обеспечения. Настоящее изобретение, когда оно используется только для улучшения запуска при низких температурах, может быть реализовано с незначительными затратами. Во время запуска дроссельный клапан 10, который находится в механизме впуска-выпуска, устанавливается в правильное положение в соответствии с параметрами окружающей среды так, чтобы получить оптимальный эффект и сделать запуск ДВС двигателя гладким, а после того как запуск закончился, дроссельный клапан 10 будет устанавливаться в неактивное состояние (положение), и в это время указанное устройство как будто не существует. Настоящее изобретение осуществляет прорыв в техническом препятствии запуска ДВС двигателя при низких температурах, оно сильно улучшает КПД (например, удельное потребление топлива, выхлопы, шум, вибрацию и так далее). Фиг. 4 изображает структурную схему, показывающую клапан впускавыпуска в процессе работы ДВС двигателя. Состояние движения дроссельного клапана управляется вручную или автоматически через приводной механизм 1 дроссельного клапана согласно параметрам состояния ДВС двигателя (включая число оборотов, нагрузку, температуру, параметр окружающей среды и т.д.); движение вверх и вниз дроссельного клапана 10 может управлять эффективной фазой, временем действия, эффективной высотой подъема и интенсивностью завихрения движения текучей среды клапана 9, когда он открыт; когда ДВС двигатель работает с номинальной нагрузкой и с избыточной нагрузкой, нижняя часть дроссельного клапана 10 не контактирует с кромкой клапана 9, и она не имеет дросселирующего эффекта; когда ДВС двигатель работает с недостаточной нагрузкой, дроссельный клапан 10 может двигаться вдоль оси, управляя эффективными параметрами времени и поперечного сечения клапана 9, когда он открыт; при этом соответственно управляется объем вентиляции. Когда нагрузка большая, эффективное время и поперечное сечение велики, в противном случае они малы; когда ДВС двигатель работает с динамической нагрузкой, положение движения дроссельного клапана 10 может управляться вручную шагами или другими способами так, чтобы найти оптимальное рабочее состояние,существует очень большая гибкость, и можно реализовать работу со многими режимами (режим запуска,экономный режим, режим с низким выпуском, режим перегрузки и т.д.). Для ДВС двигателя со многими клапанами впуска и клапанами выпуска каждое движение дроссельного клапана 10 может управляться в соответствии с различной интенсивностью завихрения движения текучей среды и требованием объема вентиляции в том же самом цилиндре. В многоцилиндровом двигателе дроссельный канал 13 устанавливается на нескольких кольцеобразных структурах клапана 10 дроссельного управления; в другом клапане 10 дроссельного управления нет дроссельного канала 13, так что величина обмена газа в цилиндре, не имеющего дроссельного канала 13 на клапане 10 дроссельного управления, очень мала во время хода запуска, и дроссельный канал 13 набора цилиндров на клапане 10 дроссельного управления может воспламеняться непрерывно. Также можно достичь соответствующей цели путем набора разных значений эффективного времени и поперечного сечения посредством управления местоположением перемещения клапана 10 дроссельного управления,который не имеет дроссельного канала. Таким образом, вследствие снижения работы сжатия двигатели могут закрывать некоторую часть рабочего цилиндра, когда он работает с низкой нагрузкой. Применение-6 005445 идеи к многоцилиндровым двигателям с электронной системой инжекции топлива имеет очевидные преимущества. Применение клапана 10 дроссельного управления может отменить дроссельную заслонку (клапан в форме бабочки) в трубе впуска на карбюраторном двигателе, двигателе с электронной инжекцией топлива или двигателе с другим топливом. При равных условиях потери дросселирования сильно снижаются,что увеличивает давление каждого клапана впуска воздуха, улучшая тем самым качество впуска воздуха,повышая мощность и улучшая экономичность и резервы мощности и т.д., в то же самое время получая низкое число оборотов двигателя на холостом ходу и хорошую стабильность. Очевиден эффект при применении разработанной конструкции к турбонадувным двигателям. При применении изобретения к клапану выпуска местоположение во время выпуска клапана 10 дроссельного управления непосредственно влияет на сопротивление выпуска. Управляя количеством остающегося отработанного газа в цилиндре и улучшая качество выпуска, можно реализовать прямое внутреннее управление рециркуляцией выхлопных газов. Во время низкотемпературного запуска, осуществляя дроссельное управление эффективного времени и поперечного сечения клапана 10 и клапана 9,некоторое количество несгоревшего и сгоревшего смешанного воздуха во время предыдущего цикла может поддерживаться в цилиндре принудительно так, чтобы поднять температуру сжатия следующего цикла, чтобы она достигла условия непрерывного зажигания и реализовала гладкий запуск. Фиг. 5-10 изображают 3 вида структурных эскизов клапана 10 дроссельного управления. Часть или все клапаны 10 дроссельного управления сконструированы как цилиндры, которые помещают в пространство, сформированное трубопроводом 11 текучей среды и посадочным гнездом 12 клапана в клапане 9 и головке 7 цилиндра. Клапан 10 дроссельного управления, клапан 9 имеют независимое соответствующее перемещение относительно втулки - направляющей детали 6 клапана и трубопровода 11 текучей среды и внутреннего отверстия посадочного гнезда 12 клапана, причем соответствующее перемещение создает эффективное варьируемое время и поперечное сечение; перемещение вверх и вниз клапана 10 дроссельного управления может управлять эффективной фазой, временем действия, эффективной высотой подъема и интенсивностью завихрения движения текучей среды клапана 9, когда он открыт или закрыт. Фиг. 5 изображает первый вариант воплощения структурных эскизов клапана дроссельного управления. Фиг. 6 изображает вид сверху фиг. 5. Как показано на фиг. 5, 6, внешняя поверхность клапана 10 дроссельного управления является круглым цилиндром, и внутренняя круглая поверхность имеет вдавленную деталь. Она используется, чтобы соединяться с компонентом 8 клапана дроссельного управления. Нижняя часть клапана 10 дроссельного управления совмещается с отделом кромки клапана 9, а внешняя круглая поверхность совмещается с трубопроводом 11 текучей среды и внутренним отверстием посадочного гнезда 12 клапана. Дроссельный канал 13 сконструирован снизу круглого цилиндра клапана 10 дроссельного управления, причем дроссельный проход является открытого или закрытого типа; также можно не устанавливать дроссельный канал 13 снизу круглого цилиндра клапана 10 дроссельного управления. Также можно сделать клапан 10 дроссельного управления и компонент 8 клапана дроссельного управления интегрально или, соответственно, сделать два компонента, а потом соединить их вместе. Фиг. 7 изображает второй вариант воплощения структурных эскизов клапана дроссельного управления. Фиг. 8 изображает вид сверху фиг. 7. Как показано на фиг. 7, 8, внешняя поверхность клапана 10 дроссельного управления является круглым цилиндром, а круглая наружная поверхность имеет выступающую деталь, она используется для того, чтобы соединяться с компонентом 8 клапана дроссельного управления. Выступающая деталь круглой наружной поверхности может быть собрана в эксцентрическом отверстии головки 7 цилиндра, при этом нижняя часть клапана 10 дроссельного управления совмещается с отделом кромки клапана 9, а круглая внешняя поверхность совмещается с трубопроводом 11 текучей среды и внутренним отверстием посадочного гнезда 12 клапана. Дроссельный канал 13 сконструирован снизу круглого цилиндра клапана 10 дроссельного управления. Дроссельный канал 13 является закрывающимся или открывающимся, и по форме дроссельный канал 13 может быть отверстием закрытого или открытого типа; также можно не устанавливать дроссельный канал 13 снизу круглого цилиндра клапана 10 дроссельного управления. Также можно сделать клапан 10 дроссельного управления и компонент 8 клапана дроссельного управления интегрально или, соответственно, сделать два компонента, а потом соединить их вместе. Фиг. 9 изображает третий вариант воплощения структурных эскизов клапана дроссельного управления. Фиг. 10 изображает вид сверху фиг. 9. Как показано на фиг. 9, 10, внешняя поверхность клапана 10 дроссельного управления является круглым цилиндром, компонент 8 клапана дроссельного управления соединен с круглой поверхностью клапана 10 дроссельного управления, и оси компонента 8 клапана дроссельного управления параллельны осям клапана 10 дроссельного управления; нижняя часть клапана 10 дроссельного управления совмещается с отделом кромки клапана 9, а круглая внешняя поверхность совмещается с трубопроводом 11 текучей среды и внутренним отверстием посадочного гнезда 12 клапана. Дроссельный канал 13 сконструирован снизу круглого цилиндра клапана 10 дроссельного управления. Дроссельный канал 13 закрытого или открытого типа; также можно не устанавливать дроссельный канал 13 снизу круглого цилиндра клапана 10 дроссельного управления. Также можно сделать клапан 10-7 005445 дроссельного управления и компонент 8 клапана дроссельного управления интегрально или, соответственно, сделать два компонента, а потом соединить их вместе. На фиг. 11-13 показано построение кривой зависимости между эффективной высотой подъема клапана и углом коленчатого вала. Диапазон управления эффективной фазой составляет:(0, ), где- углы открывания и закрывания. Диапазон управления времени составляет: t(0, /6n) . Эффективная высота подъема = действительной высоте подъема клапана (H1) минус высота подъема клапана дроссельного управления (Н 2). Диапазон управления эффективной высотой подъема составляет: Н(0, Hmax), где Hmах - максимальная действительная высота подъема клапана 9. На фиг. 11 показано построение кривой зависимости между эффективной высотой подъема клапана и углом коленчатого вала, когда Н (эффективная высота подъема клапана) = H1 (действительной высоте подъема клапана). В этот момент высота подъема клапана 10 дроссельного управления = 0, а также варьируемое время и площадь поперечного сечения = 0, и двигатель работает с высокой нагрузкой или же в состоянии перегрузки. Здесь клапан 10 дроссельного управления не работает для управления эффективной фазой, временем действия, эффективной высотой подъема, но может управлять интенсивностью завихрения текучей среды. На фиг. 12 показано построение кривой зависимости между эффективной высотой подъема клапана и углом коленчатого вала, когда эффективная высота подъема клапана Н = 0. В этот момент Н 2 (высота подъема клапана 10 дроссельного управления) = H1 (действительная высота подъема клапана 9), полная площадь составляет варьируемое время и площадь поперечного сечения, и двигатель работает с пониженной нагрузкой или в состоянии низкотемпературного запуска. Здесь клапан 10 дроссельного управления не работает для управления эффективной фазой, временем действия, эффективной высотой подъема, но может управлять интенсивностью завихрения текучей среды. На фиг. 13 показано построение кривой зависимости между эффективной высотой подъема клапана и углом коленчатого вала, когда Н (эффективная высота подъема) = H1 (действительная высота подъема клапана) минус Н 2 (высота подъема клапана дроссельного управления) . В этот момент высота подъема клапана 10 дроссельного управления Н 0. Верхняя площадь поперечного сечения равна эффективной площади поперечного сечения при условии: 12, а другие параметры представляют собой варьируемое время и площадь поперечного сечения. Высота подъема клапана дроссельного управления Н 2 управляется приводным устройством 1 клапана 10 дроссельного управления; двигатель работает с пониженной нагрузкой или в состоянии низкотемпературного запуска. Здесь клапан 10 дроссельного управления не работает для управления эффективной фазой, временем действия, эффективной высотой подъема, но может управлять интенсивностью завихрения текучей среды. Вышеприведенное рассуждение является только иллюстрацией предпочтительных вариантов воплощения и не должно ограничивать изобретение. Таким образом, простейшие модификации, такие же вариации и оформления, зависящие от технической теории изобретения, находятся в рамках объема настоящего изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство управления поперечным сечением и непрерывно изменяющимися во времени параметрами, содержащее приводной механизм 2 клапана, посадочное гнездо 3 пружины клапана, затвор 4 клапана, пружину 5 клапана, направляющую деталь 6 клапана, головку 7 цилиндра, клапан 9, трубопровод 11 текучей среды, посадочное гнездо 12 клапана, причем все указанные элементы составляют систему впуска-выпуска двигателя, отличающееся тем, что упомянутая система впуска-выпуска дополнительно содержит клапан 10 дроссельного управления, элемент 8 клапана дроссельного управления и соответствующий приводной механизм 1; причем клапан 10 дроссельного управления зафиксирован в полости,которая состоит из трубопровода 11 текучей среды в головке 7 цилиндра, посадочного гнезда 12 клапана и клапана 9; клапан 10 дроссельного управления выполнен цилиндрическим, и его ось перемещения совпадает с осью направляющей детали клапана и клапана 9 или параллельна ей; клапан 10 дроссельного управления и клапан 9 выполнены с возможностью соответствующего перемещения вверх и вниз между ними; приводной механизм 1 клапана дроссельного управления выполнен с возможностью управления клапаном 10 дроссельного управления через присоединенный к нему элемент 8 клапана дроссельного управления. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вблизи направляющей детали 6 клапана в головке 7 цилиндра выполнено эксцентрическое отверстие (h2), причем ось отверстия параллельна оси направляющей детали 6 клапана, а элемент 8 клапана дроссельного управления проходит через указанное отверстие. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в посадочном гнезде 3 пружины клапана выполнено эксцентрическое отверстие (h1), причем ось затвора 4 клапана параллельна гнезду, при этом элемент 8 клапана дроссельного управления проходит через указанное отверстие.-8 005445 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем предусмотрены два отверстия, причем одно из них эксцентрическое отверстие (h2) находится вблизи направляющей детали 6 клапана в головке 7 цилиндра, и его ось параллельна оси направляющей детали 6 клапана, а другое эксцентрическое отверстие(h1) находится в посадочном гнезде 3 пружины клапана, а его ось параллельна оси затвора 4 клапана; при этом элемент 8 клапана дроссельного управления проходит через два указанных отверстия. 5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что в нем предусмотрен зазор между внешней окружностью клапана 10 дроссельного управления, внутренней стенкой трубопровода 11 текучей среды и внутренним отверстием посадочного гнезда 12 клапана; и нижняя часть указанного устройства совмещается с грибовидным клапаном 9. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что вся внешняя поверхность клапана 10 дроссельного управления является цилиндрической; и предусмотрена выступающая внутрь деталь на верхней части внутренней окружности, причем эта выступающая деталь соединена с элементом 8 клапана 10 дроссельного управления. 7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что частично внешняя поверхность клапана 10 дроссельного управления является цилиндрической; и предусмотрена выступающая наружу деталь на верхней части поверхности окружности, и указанная выступающая деталь соединена с элементом 8 клапана 10 дроссельного управления. 8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что вся внешняя поверхность клапана 10 дроссельного управления является цилиндрической, а элемент 8 клапана дроссельного управления соединен с внутренней окружностью клапана 10 дроссельного управления. 9. Устройство по любому из пп.6, 7 или 8, отличающееся тем, что элемент 8 клапана дроссельного управления является палочковидным, клапан 10 дроссельного управления и элемент 8 клапана дроссельного управления могут быть выполнены в виде единого компонента или собраны из двух различных компонентов. 10. Устройство по п.5, отличающееся тем, что предусмотрен один или более дроссельных каналов 13, которые выполнены в виде отверстия или люка на нижней части круглого цилиндра клапана 10 дроссельного управления.
МПК / Метки
МПК: F01L 1/28
Метки: сечением, времени, параметрами, поперечным, управления, устройство, непрерывно, изменяющимися
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/12-5445-ustrojjstvo-upravleniya-poperechnym-secheniem-i-nepreryvno-izmenyayushhimisya-vo-vremeni-parametrami.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Устройство управления поперечным сечением и непрерывно изменяющимися во времени параметрами</a>
Предыдущий патент: Способ повышения выходной характеристики двигателя, насоса или подобного устройства
Следующий патент: Способ уменьшения выброса вредных веществ в литейных производствах
Случайный патент: Способ обучения и тренировки слаломиста и слаломный имитатор