УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F02B75/04 F02B69/02 F02B21/00 F02D15/04 

Изобретение относится к машиностроению, а точнее к двигателям внутреннего сгорания (ДВС).

Известны устройства, позволяющие регулировать степень сжатия ДВС за счет изменения объема камеры сгорания, что позволяет использовать различные топлива, как, например, дизельное топливо или бензин. Такие устройства имеют сложную конструкцию, что затрудняет их массовое использование.

Известны также устройства, обеспечивающие регулирование степени сжатия в пределах использования различных сортов бензина. Такие устройства имеют более простую конструкцию, чем устройства, использующие дизельное топливо и бензин. В отечественной практике широкое распространение получили устройства, которые меняют конструкцию серийно выпускаемых двигателей, спроектированных на использование высокооктанового бензина (АИ-93), переводя их на работу с использованием низкооктанового бензина (А-76) (применение дополнительных прокладок головки цилиндров, "футерок" - устройств с дополнительным объемом, вворачиваемых в свечное отверстие, в которые в свою очередь вворачиваются свечи зажигания). Такие устройства хотя и позволяют работать на высокооктановом и низкооктановом бензинах, однако двигатели с такими устройствами имеют камеры сгорания постоянно увеличенного объема, т. е. являются нерегулируемыми с одной стороны, и неэкономичными, с другой стороны, т. к. они первоначально имели меньшую по объему камеру с большей степенью сжатия, которая обеспечивает лучшую экономичность. Кроме того, например, в "футерках" форкамера имела источник воспламенения, расположенный в плохо продуваемом объеме с повышенным содержанием отработавших газов, что ухудшало процесс сгорания и снижало экономичность ДВС.

Известно устройство, в котором форкамера является регулируемой по объему и не имеющей свечи зажигания. Оно состоит из корпуса, вворачиваемого в головку цилиндров, в который в свою очередь вворачивается регулирующая объем пробка. Пробка на стороне отверстия, соединяющего камеру сгорания ДВС с устройством, имеет конусный клапан, который при крайнем завернутом положении пробки заходит в аналогичное конусное седло и перекрывает отверстие. Хотя в таком устройстве процесс сгорания протекает и неоптимальным образом, но это все-таки лучше, чем форкамера со свечой. Кроме того, это устройство имеет переменный дополнительный объем - от близкого к нулю до необходимого для используемого сорта бензина. Т. о. устройство может работать, в отличие от рассмотренных выше конструкций, на высокооктановом бензине при высокой степени сжатия, т. е. быть более экономичной, чем нерегулируемая форкамера, и на низкооктановом бензине при пониженной с помощью регулировки степени сжатия. Это устройство, принимаемое за прототип, излагает лишь идею регулирования с помощью резьбовой пробки с коническим клапаном, закрывающим в опущенном положении коническое седло устройства, соединенное отверстием с основной камерой сгорания. Резьба в пробке и корпусе устройства выполняет функции регулирования объема камеры сгорания и герметизации. Такая конструкция при частом регулировании объема уже не будет выполнять функции герметизации вследствие износа резьбы. Кроме того, резьба, служащая для герметизации должна быть тугой, а резьба для регулирования должна наоборот обеспечивать легкость и быстроту регулирования. Расчет показывает, что, например, при переходе с бензина АИ-93 при степени сжатия, равной 9,5-10,3 на бензин А-76 требуется степень сжатия около 8,0 и дополнительный объем камеры сгорания около 10,5 куб. см. Это означает, что для наименьших габаритов соотношение диаметра цилиндрической форкамеры и ее высоты должны быть примерно равны, что приводит к длине резьбовой части устройства равной 15-20 мм, а это составляет 8-15 витков резьбы. Очевидно, что регулирование за счет выполнения 8-15 оборотов резьбовой пробки от момента полного закрытия до необходимого открытия, т. е. образования нужного дополнительного объема камеры сгорания очень неэффективно и требует значительного времени.

Цель изобретения - улучшение герметизации и повышение эффективности устройства.

Указанная цель достигается тем, что по сравнению с известным устройством, содержащим корпус со входным отверстием и дополнительным объемом, изменяемым с помощью регулировочной пробки, и клапанный механизм, регулировочная пробка выполняется дополнительно с коническим седлом под клапан и резьбовым соединением для перемещения клапанного механизма, состоящего из двух конических клапанов противоположного действия, выполненных на стержне, соединенном неподвижно с резьбовой втулкой и маховиком.

Для ускорения подъема клапанного механизма из нижнего закрытого положения в верхнее закрытое положение резьба для перемещения клапанов может быть выполнена с большим шагом и относительно свободной резьбовой посадкой, чем резьбовое соединение регулировочной пробки и корпуса устройства, предназначенное для герметизации.

Для улучшения теплоотдачи корпус может быть выполнен с оребрением.

Устройство представлено на чертеже.

Устройство для регулирования степени сжатия ДВС состоит из корпуса 1 с полостью 2 и каналом 3 для соединения с камерой сгорания 4, путем, например, вворачивания резьбового наконечника 5 в головку 6 цилиндров двигателя. Канал 3 на выходе в полость 2 имеет коническое седло 7, по форме и площади поверхности достаточное для герметизации устройства при работе двигателя на повышенной (спроектированной для данного двигателя) степени сжатия. В корпус 1 устройства при его сборке вворачивается по герметизирующей резьбе 8 регулировочная пробка 9, имеющая посадочное седло 10 конической формы и запорный узел, состоящий из конических противоположного действия клапанов 11,12, выполненных, например, заодно со стержнем 13, который в свою очередь неподвижно соединен с установочной втулкой 14. Стержень 13, втулка 14 соединены неподвижно любым известным образом с маховиком 15. Резьба 16 выполнена со свободной посадкой и шагом, большим, чем у герметизирующей резьбы 8, для ускорения перемещения стержня 13 вдоль своей оси. Для перекрытия канала 3 часть стержня 13 может быть продолжена ниже клапана 11. Корпус 1 может быть выполнен с оребрением 17.

При таком конструктивном исполнении за счет разделения в устройстве функций герметизации полости 2 и регулирования ее объема достигается положительный эффект, заключающийся в улучшении герметизации и повышении эффективности устройства. Улучшение герметизации обеспечивается за счет значительно более редкого изменения положения регулировочной пробки 9, которое уже заранее настроено на низкооктановый бензин нужного сорта, а значит и меньшего износа резьбы 8 (причем тугой резьбы), по сравнению с прототипом. Повышение эффективности обеспечивается за счет более свободной посадки резьбы 16 в соединении регулировочная пробка 9 - установочная втулка 14 и использовании более широкого шага резьбы, что невозможно реализовать на прототипе, т. к. на нем функции герметизации и регулирования совмещены. Это приводит к значительному сокращению времени, необходимому для перевода двигателя с высокооктанового бензина на низкооктановый.

Работает устройство следующим образом. При работе двигателя с высокооктановым бензином, т. е. с топливом, на который он был спроектирован, клапан 11 посажен в седло 7 и тем самым препятствует попаданию газов в полость 2. При эксплуатации автомобиля в самых различных условиях, например, в длительных путешествиях по малонаселенным регионам, а также в самых неожиданных случаях может оказаться, что высокооктанового топлива для заправки автомобиля в данной местности в конкретное время нет, что вынуждает водителя для продолжения движения использовать имеющийся на заправке низкооктановый бензин. При этом должна быть обеспечена если и не самая экономичная, то, по меньшей мере, бездетонационная работа двигателя на всех основных режимах. Для реализации этих условий и обеспечения нормальной эксплуатации работы двигателя на низкооктановом бензине водитель отворачивает на неработающем двигателе маховички 15 устройств, установленных на каждой камере сгорания, во второе положение до плотной посадки клапана 11 в седло 10. При этом, как правило, положение регулировочной пробки 9 уже определено и обусловлено наиболее вероятным низкооктановым сортом топлива (например, переход с АИ-93 на А-76).

Технико-экономическое обоснование.

Предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами:
обеспечение аналогично с прототипом наилучших условий работы двигателя на высокооктановом бензине, для которого он и спроектирован,
улучшение по сравнению с прототипом герметизации полости 2 корпуса 1 в процессе эксплуатации устройства,
повышение эффективности устройства за счет сокращения времени регулирования и его облегчения. Время перевода двигателя для работы с высокооктанового бензина на низкооктановый не превышает одной минуты, т. к. не нужно каждый раз выворачивать регулировочную пробку 9 на длину резьбы, пропорциональную увеличению объема камеры сгорания в устройстве, а достаточно лишь открыть седло 7 и закрыть седло 10, (т. е. ход стержня 13 может быть значительно меньше).

Предлагаемое устройство может быть рекомендовано туристам-автолюбителям. (56) Заявка Франции N 2577279, кл. F 02 B 69/02, 1986.

Сущность изобретения: регулировочная пробка устройства выполнена с дополнительным коническим седлом, обращенным к полости корпуса, а запорный узел снабжен джополнительным коническим клапаном, стержнем, на котором конические клапаны установлены противоположно один другому, установочой втулкой, связанной с регулировочной пробкой через дополнительное резьбовое соединение, и маховичком, причем стержень неподвижно соединен с втулкой и маховичком. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее корпус с полостью, сообщенной с камерой сгорания двигателя при помощи канала с примыкающим к полости коническим седлом и ограниченной установленной в корпусе посредством резьбового соединения регулировочной пробкой с запорным узлом, имеющим конический клапан, отличающееся тем, что, с целью улучшения герметизации и повышения эффективности, регулировочная пробка выполнена с дополнительным коническим седлом, обращенным к полости, а запорный узел снабжен дополнительным коническим клапаном, стержнем, на котором конические клапаны установлены противоположно один другому, установочной втулкой, связанной с регулировочной пробкой через дополнительное резьбовое соединение, и маховичком, причем стержнень неподвижно соединен с втулкой и маховичком. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что резьба дополнительного соединения выполнена со свободной посадкой и шагом, превышающим шаг резьбы соединения пробки и корпуса. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что корпус выполнен с оребрением.