CS263933B1

CS263933B1 - Combustion engine

Info

Publication number: CS263933B1
Application number: CS876870A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Riha; Gerhard Ing Bottger; Zdenek Ing Kurz
Original assignee: Riha Jiri; Gerhard Ing Bottger; Zdenek Ing Kurz
Priority date: 1987-09-24
Filing date: 1987-09-24
Publication date: 1989-05-12
Also published as: CS687087A1

Abstract

Řešení se týká spalovacího motoru, zejména zážehového se šroubovými nebo spirálními sacími kanály. Řeší problém nedostatečné rychlosti a turbulence směsi při malých otáčkách motoru, kdy tvarované stěny sacích kanálů jsou neúčinné. Podstatou zařízení je to, že okolo dříku sacího ventilu je uspořádané šoupátko sestávající z ovládací a regulační části a uspořádané suvně, kde největší vnější průřezová plocha regulační části šoupátka je stejná nebo menší než výstupní plocha vybrání hlavy vytvořeného pro regulační část šoupátka. Vnitřní průměr regulační části šoupátka tvoří pomocné vedení dříku ventilu. Ovládací část šoupátka je spojena s tlakovým prostředím tvořeným tlakovým olejem, nebo· podtlakem ze sacího kanálu. Regulace tlakového oleje je provedena přepouštěcím ventilem na základě snímaných provozních parametrů motoru. V alternativním provedení může být šoupátko uspořádáno rovnoběžně s ventilem, vnitřní průměr šoupátka je však vždy s ventilem souosý.The solution relates to an internal combustion engine, in particular a spark-ignition engine with screw or spiral intake channels. It solves the problem of insufficient speed and turbulence of the mixture at low engine speeds, when the shaped walls of the intake channels are ineffective. The essence of the device is that a slide valve consisting of a control and regulating part and arranged in a sliding manner is arranged around the intake valve stem, where the largest outer cross-sectional area of the regulating part of the slide valve is equal to or smaller than the outlet area of the head recess formed for the regulating part of the slide valve. The inner diameter of the regulating part of the slide valve forms an auxiliary guide for the valve stem. The control part of the slide valve is connected to a pressure environment formed by pressure oil, or vacuum from the intake channel. The pressure oil is regulated by a relief valve based on the sensed operating parameters of the engine. In an alternative embodiment, the slide valve can be arranged parallel to the valve, but the inner diameter of the slide valve is always coaxial with the valve.

Description

Vynález se týká spalovacího motoru zejména zážehového s nasáváním směsi do válce přes nejméně jeden šroubový či spirální sací kanál se sacím ventilem, kde v každém sacím kanálu je uspořádáno zařízení, které nezávisle na ovládání sacího ventilu a v závislosti na pracovních podmínkách motoru reguluje proudění směsi v sacím kanálu a je uspořádáno suvně souose nebo rovnoběžně se sacím ventilem.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to an internal combustion engine with a suction of the mixture into the cylinder via at least one screw or spiral suction channel with a suction valve, in each suction channel there being a device which independently controls the suction valve. and is disposed coaxially or parallel to the suction valve.

U spalovacích motorů vozidel se v současnosti řeší zejména jejich ekonomický úsporný provoz vyhovující současně ekologickým předpisům, který je dosahován spalováním chudých směsí. Nevýhodou chudých směsí je jejich špatná zápalnost a nedostatečná rychlost hoření daná nedokonalým smísením paliva a vzduchu. Tento· nedostatek lze do značné míry odstranit zajištěním dostatečné rychlosti proudění směsi do spalovacích prostorů válců výhodně ve formě rotace směsi a současně zajištěním její dostatečné turbulence.The internal combustion engines of vehicles are currently solved especially their economical operation complying with ecological regulations, which is achieved by burning lean mixtures. The disadvantages of poor mixtures are their poor flammability and insufficient burning rate due to incomplete mixing of fuel and air. This drawback can be largely eliminated by ensuring a sufficient flow rate of the mixture into the combustion chambers of the cylinders, preferably in the form of a rotation of the mixture, while ensuring sufficient turbulence.

Dosud známá zařízení pro regulaci proudění směsi v sacích kanálech jsou uspořádána obvykle mezi karburátorem a sacím ventilem v sacím kanálu. Jedná se o různé vícepolohové nebo kontinuálně řízené přepážky a klapky omezující podle potřeby průřez sacího kanálu a zvyšující tím rychlost proudění směsi v předem stanovených pracovních režimech motoru. Nevýhodou těchto zařízení je zejména vzdálenost místa regulace proudění směsi od vyústění sacího kanálu do válce motoru, která způsobuje nežádanou ztrátu části kinetické energie směsi a tedy nedostatečnou a nepřesnou funkci zařízení.The prior art devices for controlling the flow of the mixture in the suction channels are usually arranged between the carburetor and the suction valve in the suction channel. These are various multi-position or continuously controlled baffles and flaps limiting the cross section of the intake duct as required and thereby increasing the flow rate of the mixture in predetermined engine operating modes. The disadvantage of these devices is, in particular, the distance of the mixture flow regulation point from the inlet of the suction channel into the engine cylinder, which causes an unwanted loss of a part of the kinetic energy of the mixture and thus an insufficient and inaccurate function of the device.

Jiná známá zařízení spočívají v uspořádání vícekanálového sání s více sacími ventily, v uspořádání obtokových kanálků malého průřezu hlavního sacího kanálu a podobně. Nevýhodou těchto zařízení je jejich funkčnost pouze v nedostatečně širokém rozsahu pracovních otáček motoru.Other known devices consist of a multi-channel suction arrangement with a plurality of suction valves, a small cross-sectional arrangement of the main suction channel and the like. The disadvantage of these devices is their functionality only in the insufficiently wide range of engine operating speed.

U šroubových či spirálních sacích kanálů, které při dostatečné rychlosti proudění směsi zajišťují její rotaci i turbulenci, dochází při nízkých otáčkách motoru k podstatnému snížení těchto účinků. Tyto kanály jsou proto kombinovány s vpředu uvedenými zařízeními, která zmenšují průřez sacího kanálu. I zde však zůstává nevýhodou ztráty kinetické energie směsi před vstupem do pracovního prostoru válce.In the case of screw or spiral intake ducts, which, at a sufficient flow rate of the mixture, ensures both its rotation and turbulence, these effects are substantially reduced at low engine speeds. These channels are therefore combined with the aforementioned devices which reduce the cross section of the suction channel. Here again, however, the loss of the kinetic energy of the mixture before entering the working space of the cylinder remains a disadvantage.

Podle SU 435 366 je známé uspořádání šroubového kanálu, kde zlepšení rozvíření směsi je řešeno vytvořením rozvětveného kanálu nad jeho vyústěním do válce pomocí přepážek sledujících šroubovici vnitřního povrchu sacího kanálu. Toto řešení je však optimální opět pouze pro určitý pracovní režim motoru.According to SU 435 366, a screw channel arrangement is known, wherein the improvement of the swirl of the mixture is solved by forming a branched channel above its outlet into the cylinder by the baffles following the helix of the inner surface of the suction channel. However, this solution is again optimal only for a certain operating mode of the engine.

Z řešení, která problém zvýšení rychlosti proudění a turbulence směsi řeší zařízeními uspořádanými souose s dříkem sacího ventilu je známý například z DE—PSDE-PS is known from the solution which solves the problem of increasing the flow rate and the turbulence of the mixture by means of devices arranged coaxially with the stem of the suction valve.

006 391, kde na dříku ventilu je axiálně suvně uspořádané šoupátko s rozšířeným koncem, jímž může být uzavřeno nebo téměř uzavřeno vyústění sacího kanálu do válce. Konstrukčně toto zařízení vychází z obdobných elementů například GB—PS 578 468, nebo pozdějšího SU 1 068 607, které slouží k uzavření vstupu do válce za účelem ovládání dvoudobého motoru, vyřazování jednotlivých válců motoru z provozu při potřebě malého výkonu a podobně.006 391, wherein there is an axially sliding valve with an enlarged end on the valve stem, by which the opening of the suction channel into the cylinder can be closed or almost closed. Structurally, the device is based on similar elements such as GB-PS 578 468, or later SU 1 068 607, which serves to close the cylinder entry to control a two-stroke engine, decommission individual engine cylinders at low power, and the like.

Podle DE—OS 27 46 717 je známé zařízení zdokonalující a upravující zařízení typu DE—PS 2 006 391 tím, že souosá axiálně suvná objímka dříku ventilu se pohybuje současně s ventilem, a pouze v předem stanoveném pracovním režimu motoru se vysune vůči ventilu v otevřené poloze maximálně o vzdálenost, která je menší nebo rovna dráze ventilu mezi oběma krajními polohami. Nevýhodou vlastní pouze tomuto řešení je ovšem zvýšení setrvačných hmot ventilu. Společnou nevýhodou popsaných řešení je jejich praktická nepoužitelnost pro šroubové či spirální kanály, protože rychlost proudění ovlivňují až v místě sedla ventilu, přičemž tvar těchto kanálů je neúčinný s ohledem na potřebu rozvíření a usměrnění směsi v nízkých otáčkách motoru.According to DE-OS 27 46 717, a device is known which improves and modifies a DE-PS 2 006 391 device in that the coaxial axially sliding sleeve of the valve stem moves simultaneously with the valve and only extends relative to the valve in the open position position not more than the distance that is less than or equal to the path of the valve between the two extreme positions. The disadvantage inherent in this solution alone is, of course, an increase in the inertia masses of the valve. A common disadvantage of the described solutions is their practical inapplicability for screw or spiral ducts, since they affect the flow velocity only at the valve seat, and the shape of these ducts is ineffective with respect to the need to swirl and direct the mixture at low engine speed.

Cílem vynálezu je zajištění účinného rozvíření směsi ve šroubových nebo spirálních sacích kanálech ve všech pracovních režimech motoru za účelem dosažení potřebné rotace a turbulence směsi při vstupu do spalovacího prostoru válce. Dalším cílem vynálezu je zajištění spolehlivé provozní funkce motoru při poruše nebo špatné funkci regulačního zařízení. Regulační zařízení vytvořené ke splnění uvedených cílů musí dále splňovat podmínku použitelnosti u všech zážehových motorů s tvarovanými kanály.It is an object of the invention to provide an effective swirl of the mixture in the screw or spiral intake ducts in all engine operating modes in order to achieve the necessary rotation and turbulence of the mixture as it enters the combustion chamber of the cylinder. It is a further object of the invention to provide reliable operation of the engine in the event of a malfunction or malfunction of the control device. Furthermore, the control device designed to meet these objectives must meet the applicability condition for all positive-displacement spark-ignition engines.

Cílů vynálezu je dosaženo ve spalovacím motoru s regulačním zařízením podle vynálezu, jehož podstatou je to, že zařízení pro regulaci proudění směsi v kanálu je šoupátko uspořádané okolo dříku ventilu, kde největší průřez regulační části šoupátka je stejný nebo menší než výstupní plocha vybrání pro regulační část šoupátka vytvořeného v hlavě válců. Šoupátko je tedy možné bezezbytku zasunout do hlavy válce. Vnitřní průměr šoupátka je stupňovitý, přičemž nejmenší vnitřní průměr šoupátka tvoří pomocné vedení sacího ventilu. Šoupátko má ovládací část, jejíž vnitřní průměr je stojný nebo větší než vnější průměr vedení ventilu uspořádaného v hlavě válců. Toto uspořádání nevyžaduje oproti běžnému uspořádání ventilu v hlavě válce větší zástavbový prostor. Uspořádání šoupátka vůči ventilu je souosé nebo rovnoběžné. Vnitřní průměr šoupátka je vůči ventilu vždy souosý.The object of the invention is achieved in an internal combustion engine with a control device according to the invention, which is characterized in that the device for controlling the flow of the mixture in the duct is a slide arranged around the valve stem. gate valves formed in the cylinder head. The slide can therefore be fully inserted into the cylinder head. The inner diameter of the spool is stepped, with the smallest inner diameter of the spool forming the auxiliary guide of the suction valve. The slider has a control portion whose inner diameter is standing or greater than the outer diameter of the valve guide disposed in the cylinder head. This arrangement does not require a larger installation space compared to the conventional valve head arrangement. The valve slider arrangement is coaxial or parallel. The inner diameter of the spool is always coaxial to the valve.

Ovládací část šoupátka je spojena s vnějším tlakovým prostředím a opírá se o pružinu zakotvenou svým spodilím koncem ve vybrání hlavy válce a hořní konec je ve styku s ovládací části šoupátka.The actuator portion of the spool is connected to the external pressure environment and is supported by a spring anchored by its bottom end in the recess of the cylinder head and the upper end is in contact with the actuator portion of the spool.

Výhodou zařízení podle vynálezu je kromě splnění vytčených cílů konstrukční jednoduchost celého zařízení a jednoduchý princip funkce. Rychlost proudění směsi je regulována postupně vysunovanou regulační částí šoupátka kontinuálně, čímž dochází k intenzivnímu rozvíření směsi i v nízkých otáčkách motoru.The advantage of the device according to the invention is, in addition to meeting the stated objectives, the constructional simplicity of the device and the simple principle of operation. The flow rate of the mixture is controlled continuously by the gradually extending control part of the spool, which causes intensive stirring of the mixture even at low engine speeds.

Příklad konrétního provedení spalovacího motoru se zařízením podle vynálezu v základním provedení a aplikaci ovládacího systému s tlakovým olejem je znázorněn na připojených obrázcích, kde na obr. 1 je řez hlavou válců se šoupátkem v základní poloze a na obr. 2 je řez částí hlavy válců se šoupátkem v maximálně vysunuté poloze otočený proti obr. 1 o 90°.An example of a specific embodiment of an internal combustion engine with a device according to the invention in the basic embodiment and application of a pressurized oil control system is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a cross-section of the cylinder head; the slider in the fully extended position rotated by 90 ° against FIG.

Na obr. 1 je v řezu znázorněna hlava 1 válců s vedením 2 ventilu 3, který je ve vedení 2 uložen svým dříkem 31. Ve vybrání 11 hlavy 1 válců je uspořádáno šoupátko1 shows a cylinder head 1 with a guide 2 of a valve 3, which is supported by a shaft 31 in the guide 2. In the recess 11 of a cylinder head 1, a slider is arranged.

4. Regulační část 41 šoupátka 4 svým vnitřním průměrem tvoří pomocné vedení dříku 31 ventilu 3. Ovládací část 42 šoupátka 4 se spodní pracovní plochou opírá o pružinu 5, zakotvenou spodním koučem v rozšířeném vybrání 12 hlavy 1. Prostor 7 nad šoupátkem 4 je kanálkem 6 spojen s vnějším tlakovým prostředím. Rozšířené vybrání 12, kde je uspořádána pružina 5 je spojeno s vnějším prostředím odpadním kanálkem 8. V šoupátku 4 jsou uspořádány výřezy 43. Sací kanál 9 hlavy 1 má šroubový vnitřní povrch.4. The control portion 41 of the slide 4 with its inner diameter forms an auxiliary guide of the valve stem 31 of the valve 3. The control portion 42 of the slide 4 with the lower working surface rests on a spring 5 anchored by the bottom coach in the extended recess 12 of the head 1. connected to the external pressure environment. The extended recess 12, where the spring 5 is arranged, is connected to the external environment by a drain channel 8. The slots 4 are provided with slots 43. The suction channel 9 of the head 1 has a helical inner surface.

Na obr. 2 je řez částí hlavy 1 válců z obr. 1 otočený o 90°. Šoupátko 4 je ve vysunuté poloze, pružina 5 je stlačena tlakem oleje v prostoru 7 nad ovládací částí 42 šoupátka 4. Olej protínající do meziprostoru 10 vzniklého relativním posuvem šoupátka 4 a vedení 2 ventilu 3 může být odveden odpadním kanálkem 8 z obr. 1.Fig. 2 is a cross-sectional view of a portion of the cylinder head 1 of Fig. 1 rotated 90 °. The slider 4 is in the extended position, the spring 5 is compressed by the oil pressure in the space 7 above the actuating part 42 of the slider 4. The oil intersecting into the interspace 10 created by the relative movement

Funkce zařízení podle vynálezu v konkrétním provedení znázorněném na přiložených obrázcích spočívá v tom, že tlak oleje regulovaný pracovními podmínkami motoru prostřednictvím bloku Snímacích čidel á prostřednictvím přetlakového ventilu působí v prostoru 7 na ovládací část 42 šoupátka 4, čímž dochází k vysunutí jeho regulační části 41 do sacího kanálu 9 a tím zmenšení průřezu tohoto šroubového či spirálního sacího kanálu 9. Dodávaný tlak oleje je při volnoběžných otáčkách motoru bez použití regulace nevyznačeným přepouštěcím ventilem dostatečný k překonání odporu pružiny 5 a vysunutí šoupátka. Tím je zajištěna jeho funkce právě v nižších a nízkých otáčkách motoru, kdy je regulace proudění směsi nejnutnější. Olej, který se netěsností ovládací části 42 šoupátka 4 ve vybrání 11 hlavy 1 dostane do rozvířeného vybrání 12, kde je uspořádána pružina 5 a zároveň při vzájemném pohybu šoupátka 4 a vedení 2 ventilu 3 do meziprostoru 10 je odváděn prostřednictvím výřezů 43 šoupátka 4 a odpadního kanálku 8 mimo hlavu 1 válců.The function of the device according to the invention in the specific embodiment shown in the attached figures is that the oil pressure regulated by the engine operating conditions by means of the sensor block á by means of a pressure relief valve acts in the space 7 on the actuating part 42 of the slide 4. The supply oil pressure is sufficient to overcome the resistance of the spring 5 and to slide the slide valve at idle speed of the engine without the use of an unmarked relief valve. This ensures its function at low and low engine speeds, when regulation of the mixture flow is essential. The oil which, due to the leakage of the actuating part 42 of the slide 4 in the recess 11 of the head 1, reaches the turbulent recess 12, where the spring 5 is arranged and simultaneously discharged by the slots 43 of the slide 4 and the waste channel 8 outside the cylinder head 1.

Blok snímacích čidel vysílá signály do vyhodnocovací jednotky, která jednotlivé údaje jako úhlová rychlost klikového hřídele, poloha pedálu, plynu, velikost podtlaku v sacím potrubí a podobně zpracovává a řídí přepouštěcí ventil.The sensor block sends signals to the evaluation unit, which processes and controls the relief valve, such as crankshaft angular velocity, pedal position, throttle position, suction line vacuum and the like.

Tlakové prostředí může být tvořeno při stejné konstrukci regulačního zařízení podtlakem ze sacího kanálu, který je v tom případě přiváděn do vybrání 12 hlavy 1 válců a působí na spodní pracovní plochu ovládací části 42 šoupátka 4.With the same design of the control device, the pressure environment can be created by a vacuum from the suction channel, which in this case is fed to the recesses 12 of the cylinder head 1 and acts on the lower working surface of the actuating part 42 of the slide 4.

Při nesprávné funkci ovládacího systému ovládací části 42 šoupátka 4 je šoupátko 4 opřené o- pružinu 5 zasunuté v základní poloze ve vybrání 11, 12. Tímto způsobem splňuje celé zařízení požadavek vytčený cílem vynálezu.In the case of a malfunction of the control system 42 of the slide 4, the slide 4 supported by the spring 5 is retracted in the basic position in the recess 11, 12. In this way, the whole device fulfills the requirement set by the invention.

Claims

SUBJECT

An internal combustion engine, in particular a spark-ignition engine, with suction into the cylinder via at least one screw or spiral suction channel with a suction valve, wherein in each suction channel there is a device which independently controls the valve and depending on the engine operating conditions and is disposed coaxially or parallel to the suction valve, characterized in that the flow control device in the suction channel (9) is a slide (4) arranged around the stem (31) of the valve (3), the largest cross section of the slide control portion (41). (4) is equal to or smaller than the exit surface of the recess (11) of the head (1) provided for the control portion (41) of the slide (4).

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the inner diameter of the slide (4) is stepped, the inner diameter of the regulating portion (41) of the slide (4) forming an auxiliary guide for the stem (31) of the valve (3).

Internal combustion engine according to Claims 1 and 2, characterized in that the control part (41) of the spool (4) is fixedly connected to a control part (42) whose inner diameter is equal to or greater than the outer diameter of the valve guide (2) .

Internal combustion engine according to Claims 1 to 3, characterized in that the slide (4j) is arranged coaxially with the valve (3).

Internal combustion engine according to Claims 1 to 3, characterized in that the axis of the slide is parallel to the axis of the valve (3), the axis of the stepped inner diameter of the slide (4) being identical to the axis of the valve (3).

Internal combustion engine according to Claims 1 to 3 and 4 or 5, characterized in that a spring (5) is arranged between the actuating part (42) of the slide (4) and the head (1), the space (7) above the actuating part (42). ) or the recess space (12) below the actuating portion (42) of the slide (4) is connected to a pressure source.

Internal combustion engine according to claim 6, characterized in that a suction line is connected to the recess (12) under the control part (42) of the slide (4) via the drain channel (8).

Internal combustion engine according to Claim 6, characterized in that a pressure oil source is connected via a channel (6) above the actuating part (42) of the slide (4) into the space (7).