ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F02B19/04 

Изобретение относится к устройству двигателей внутреннего сгорания /далее ДВС/, которые используются на транспорте и передвижных или стационарных установках энергоснабжения.

Известны ДВС, которые установлены на ватотранспорте и содержат цилиндр, головку цилиндра, поршень, соединенный шатуном с коленчатым валом, системы подачи энергоносителя, выхлопа отработанных газов и поджига горючей смеси при верхнем положении поршня, при этом последняя система содержит источник электропитания, распределения зажигания с помощью подвижной механической части бегунка /описание модели "Жигули", выпуск ВАЗа/.

Недостатками следует считать
сложность осуществления зажигания с использованием источника энергопитания, который отбирает часть мощности двигателя;
наличие подвижных контактных элементов делает систему зажигания малонадежной в особенности при эксплуатации в запыленной местности.

Известно техническое решение ДВС, который содержит цилиндр, головку цилиндра, в которой выполнена выемка, а днище оснащено насадкой, которая входит в выемку головки при движении поршня вверх, систему подачи энергоносителя, выхлопа отработанных газов, поджига горючей смеси, выполненную в виде сопрягаемых выемки и насадки при положении поршня в верхней мертвой точке, и коленчатый вал, соединенный шатуном с поршнем /а.с. N 7523, F 02 B 19/04, 1929/.

Основными недостатками известного технического решения следует считать
неконтролируемое расстояние между торцевыми поверхностями выемки и насадкой, что не позволяет устранить набегающую погрешность изготовления частей ДВС, которые составляют цепь размеров, замкнутую на указанное расстояние, а оно определяет степень сжатия и момент поджига смеси при движении поршня вверх,
неизбежность радиального зазора, который также будет определяться сложной цепью размеров относительно оси цилиндра, а это может не позволить получить необходимую степень сжатия в объеме поджига.

Технической задачей предложения является устранение указанных недостатков, а именно
обеспечение поджига в заданный момент положения поршня,
устранение зависимости от погрешностей изготовления отдельных деталей и частей двигателя как в осевом, так и в радиальном направлении,
обеспечение сопряжения выемки и насадки с заданной погрешностью изготовления сопряжения указанных элементов.

Поставленная задача достигается за счет того, что выемка головки снабжена сопряженной с ней подвижной вставкой с ограничителями ее перемещения к поршню, а выемка выполнена с каналами, которые сообщают надпоршневую полость выемки при положении вставки в крайнем нижнем положении, при этом выемка оснащена регулируемым упором и средством возврата вставки к ограничителям, выполненным в виде пружины.

На чертеже упрощенно в виде конструктивной схемы представлено техническое решение ДВС. Представлен поперечный разрез цилиндра.

ДВС содержит головку цилиндра 1, соединенную с блоком цилиндра 2, в котором размещен поршень 3, соединенный шатуном 4 с коленчатым валом 5. Системы подачи энергоносителя и выхлопа отработанных газов условно не показаны, т.к. они не являются предметом заявки и могут быть такими, как они и имеются на существующих ДВС.

В головке 1 расположена выемка 6 с ограничителями 7 и вставкой 8. В головке 1 выполнены каналы 9. Слева показано выполнение в виде наклонных отверстий, а справа показано выполнение каналов в виде соосных сверлений, которые прорезают цилиндрическую поверхность выемки 6. Во всех случаях выход каналов 9 в полость над вставкой 8 должен быть таким, чтобы при движении вставки вверх каналы 9 перекрывались сопряжением вставки 8 и выемки 6. Сверху выемка 6 имеет регулируемый упор 10, содержащий резьбовую втулку 11 и хвостовик 12, который предотвращает поворот упора 10 при регулировке. Между вставкой 8 и регулируемым упором 10 размещено средство возврата вставки 8 в виде пружины 13. На поршне 3 имеется насадка 14 на его днище. Насадка 14 свободно способна проходить между ограничителями 7 с зазором.

Действует ДВС следующим образом.

После засасывания смеси при движении поршня 3 вниз от начинает двигаться вверх от вращающегося коленчатого вала 5, который передает движение на поршень 3. При этом происходит заполнение и постепенное сжатие горючей смеси, которая заполнила все пространство, включая и полость выемки 6. Когда насадка 14 входит в выемку 6, она начинает перемещать вставку 8, которая сразу же перекрывает каналы 9 поверхностью сопряжения с выемкой 6. При дальнейшем перемещении поршня 3 вверх насадка продолжает перемещать вставку 8, давление повышается до вспышки смеси /процесс аналогичен процессу в дизеле/. Поршень 3 за счет давления на вставку 8 двигается вниз, открываются каналы 9, возгорается смесь в надпоршневой полости, усилие возрастает. Пружина 13 будет перемещать вставку 8 до ограничителей 7, где она удерживается пружиной в крайнем нижнем положении до следующего цикла.

Регулировка момента воспламенения смеси осуществляется перемещением упора 10 от резьбовой втулки 11 /стопор условно не показан/.

Таким образом, можно отрегулировать для получения вспышки смеси для любого типа горючего с любой точностью. Более того, можно нанести деления на резьбовой втулке 11 на разные типы горючего, такую маркировку желательно проводить на заводе.

Можно сделать следующие замечания.

1. Подвижные сопряжения вставки 8, выемки 6 могут быть выполнены с любым наперед заданным зазором, что обеспечивает подвижность, отсутствие значимого стравливания смеси из полости воспламенения.

2. Система поджига не зависит от качества изготовления отдельных деталей.

3. Пружина 13 вообще может не быть, т.к. в нижнее положение вставка перемещается от давления при поджиге и нет таких сил, которые произвольно переместят ее вверх. Пружина 13 перестраховка, т.к. можно подобрать материалы, которые исключают пригорание.

4. Получается очень благоприятная силовая схема воздействия на поршень: начало движения рабочего хода вниз усилие мало, т.к. площадь вставки 8 мала, а при выходе за мертвую точку усилие резко возрастает за счет возрастания площади, на которую воздействует усилие. Это позволяет получить более плавное воздействие на коленчатый вал, снизить ударные нагрузки и повысить долговечность двигателя.

Таким образом, достигаются все поставленные цели, а именно
обеспечена полная развязка от размеров деталей, образующих размерную цепочку,
обеспечивается регулировка для любого вида топлива,
обеспечивается регулировка момента вспышки по отношению угла расположения коленчатого вала.

Область применения: в двигателях внутреннего сгорания. Сущность изобретения: двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр, головку цилиндра, в которой выполнена выемка, поршень, днище которого оснащено насадкой, взаимодействующей с выемкой головки цилиндра при движении поршня вверх, системы подачи энергоносителя, выхлопа отработавших газов, поджига в выемке головки цилиндра, коленчатый вал и шатун, при этом выемка снабжена сопряженной с ней подвижно вставкой и ограничителями перемещения, в выемке выполнены каналы, сообщающие ее с надпоршневой полостью, и она оснащена регулируемым упором и средством возврата вставки, которое выполнено в виде пружин. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий головку цилиндра, цилиндр, причем в головке цилиндра выполнена выемка, а днище поршня оснащено насадкой, которая входит в выемку головки цилиндра при движении поршня вверх, систему подачи энергоносителя, выхлопа отработанных газов, систему поджига в выемке головки цилиндра при положении поршня в верхней мертвой точке, коленчатый вал и шатун, соединяющий его с поршнем, отличающийся тем, что выемка головки снабжена сопряженной с ней подвижно вставкой и ограничителями перемещения ее к поршню, а выемка выполнена с каналами, которые сообщают полость выемки с надпоршневой полостью при расположении вставки в крайнем нижнем положении, при этом выемка оснащена регулируемым упором и средством возврата вставки до ограничителей. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что средство возврата вставки выполнено в виде пружины.