ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F02B75/04 F02D15/04 F02M49/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания, преимущественно с двухтактным циклом работы.

Известны двигатели внутреннего сгорания, содержащие головку цилиндра, в которой выполнены камера сгорания и вытеснитель, образующие стенки объема сжатия с днищем поршня при его положении в верхней мертвой точке, насосный узел, подключенный через запорные органы к магистрали для подвода топлива и к магистрали высокого давления, подпружиненный силовой элемент, размещенный в стенке объема сжатия и соединенный с насосным узлом, распылитель топлива, установленный в камеру сгорания и подсоединенный к магистрали высокого давления, устройство для измерения подачи топлива и впускной патрубок.

При работе известного двигателя впрыск топлива осуществляют изменением геометрии камеры сгорания, что приводит к ухудшению протекания в ней процессов смесеобразования и сгорания на различных режимах работы и, тем самым, снижению мощностных и экономических показателей двигателя.

Задачей данного изобретения является создание двигателя, в котором геометрия камеры сгорания оставалась бы постоянной, но при этом работу двигателя на частичных нагрузках осуществлять на повышенных степенях сжатия, а при увеличении нагрузки уменьшать степень сжатия.

В соответствии с поставленной задачей целью изобретения является улучшение мощностных и экономических показателей двигателя.

Для этого в двигателе внутреннего сгорания, содержащем головку цилиндра, в которой выполнена камера сгорания и вытеснитель, образующие стенки объема сжатия с днищем поршня при его положении в верхней мертвой точке, насосный узел, подключенный через запорные органы к магистрали для подвода топлива и к магистрали высокого давления, подпружиненный силовой элемент, размещенный в стенке объема сжатия и соединенный с насосным узлом, распылитель топлива, установленный в камеру сгорания и подсоединенный к магистрали высокого давления, устройство для изменения подачи топлива и впускной патрубок, силовой элемент установлен в вытеснитель и снабжен разгрузочной камерой, которая может быть сообщена с впускным патрубком, причем силовой элемент может быть соединен с насосным узлом через шток, в котором установлен ограничитель хода, сблокированный с устройством, для изменения подачи топлива; ограничитель хода может быть размещен в разгрузочной камере, силовой элемент может быть выполнен в виде поршенька, либо в виде мембраны, а насосный узел и силовой элемент могут быть установлены в общий корпус, укрепленный в головке цилиндра.

На фиг. 1 показан разрез двигателя внутреннего сгорания в процессе сжатия; на фиг. 2 вариант выполнения силового элемента.

Как показано на чертежах, двигатель внутреннего сгорания содержит головку 1 цилиндра 2, в котором выполнены камера сгорания 3 и вытеснитель 4, образующие стенки объема сжатия с днищем 5 поршня 6 при его положении в верхней мертвой точке. В камеру сгорания 3 установлены распылитель 7 для впрыска топлива и свеча зажигания 8 для воспламенения топливовоздушной смеси. Однако, надо иметь ввиду, что существо изобретения не изменится при впрыске в камеру сгорания 3 дизельного топлива и воспламенения заряда от сжатия.

Для подвода топлива к распылителю 7 предназначен насосный узел 9, включающий плунжер 10, установленный в полости 11, которая через запорный орган 12 подключена к магистрали 13 для подвода топлива и через запорный орган 14 к распылителю 7 через магистраль 15 высокого давления. Плунжер 10 через шток 16 соединен с силовым элементом 17, снабженным пружиной 18 и разгрузочной камерой 19, которая может быть сообщена с впускным патрубком 20. Силовой элемент 17, выполненный либо в виде поршенька (фиг. 1), либо в виде мембраны (фиг. 2), размещен в вытеснителе 4 и образует его подвижную стенку. Шток 16 снабжен ограничителем 21 хода плунжера 9, сблокированным с устройством 22 для изменения подачи топлива. Ограничитель 21 может быть размещен в разгрузочной камере 19.

При работе двигателя воздух из впускного патрубка 20 поступает в кривошипную камеру (не показано) и далее в цилиндр 2, где происходит его сжатие поршнем 6, совершающим возвратно-поступательное движение. При достижении определенного давления в цилиндре 2 начинается движение силового элемента 17, который, преодолевая усилие пружины 18, приводит в движение плунжер 10, сжимающий топливо в полости 11 при закрытых запорных органах 12 и 14. После достижения расчетного давления открывается запорный орган 14, топливо поступает в магистраль 15 высокого давления и впрыскивается через распылитель 7 в воздух, находящийся в камере сгорания 3, образуя заряд топливовоздушной смеси, которая воспламеняется свечей зажигания 8 при подходе поршня 6 к верхней мертвой точке.

После сгорания заряда в камере сгорания 3 поршень 6 под воздействием продуктов сгорания начинает движение к нижней мертвой точке. Происходит расширение и выпуск продуктов сгорания из цилиндра 2. Давление в цилиндре 2 уменьшается и пружина 18 возвращает силовой элемент 17 и плунжер 9 в первоначальное положение. В полость 11 осуществляется впуск топлива из магистрали 13 через запорный орган 12 при закрытом запорном органе 14.

Регулирование топливоподачи в зависимости от режима работы двигателя осуществляется изменением хода силового элемента 17 и, соответственно, хода плунжера 10. Для этого предусмотрен ограничитель 21 хода, который сблокирован с устройством 22 для изменения подачи топлива так, что при работе двигателя на режимах холостого хода и частичных нагрузок ход плунжера 10 минимален, а по мере возрастания нагрузки двигателя ход увеличивается, достигая наибольшего значения при максимальной мощности.

Таким образом, создаются условия для эффективности работы двигателя с высокими степенями сжатия на частичных нагрузках и режимах холостого хода. При работе двигателя на полной нагрузке силовой элемент 17 максимально увеличивает объем сжатия, снижая степень сжатия до необходимой для бездетонационной работы двигателя.

Для исключения противодействия активному ходу силового элемента 17 и дренажа утечек топлива из полости 11 разгрузочная камера 19 соединена с впускным патрубком 20 так, что при работе двигателя в разгрузочной камере 19 поддерживается вакуум.

Поскольку силовой элемент 17 размещен в вытеснителе 4, изменение объема сжатия происходит без изменения объема камеры сгорания 3, что способствует в ней эффективному смесеобразованию и полному сгоранию на любом режиме работы двигателя.

Исходя из этого, использование предложенного технического решения позволит улучшить мощностные и экономические показатели двигателя.

Изобретение относится к машиностроению и позволяет улучшить мощностные и экономические показатели двигателя внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива, работающего преимущественно по двухтактному циклу. Сущность изобретения: в головке 1 цилиндра 2 двигателя выполнены камера сгорания 3 и вытеснитель 4. Для впрыска топлива в камеру сгорания 3 установлен распылитель 7, подключенный к насосному узлу 9, который через шток 16 соединен с подпружиненным силовым элементом 17, приводимым в действие давлением воздуха в цилиндре 2 при сжатии. Силовой элемент 17 установлен в вытеснителе 4 и снабжен разгрузочной камерой 19, сообщенной с впускным патрубком 20 двигателя, причем шток 16 может быть снабжен ограничителем 21 хода, сблокированным с устройством 22 для изменения подачи топлива. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий головку цилиндра, в которой выполнены камера сгорания и вытеснитель, образующие стенки объема сжатия с днищем поршня при его положении в верхней мертвой точке, насосный узел, подключенный через запорные органы к магистрали для подвода топлива и к магистрали высокого давления, подпружиненный силовой элемент, размещенный в стенке объема сжатия и соединенный с насосным узлом, распылитель топлива, установленный в камере сгорания и подсоединенный к магистрали высокого давления, устройство для изменения подачи топлива и впускной патрубок, отличающийся тем, что силовой элемент установлен в вытеснитель и снабжен разгрузочной камерой. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что разгрузочная камера сообщена с впускным патрубком. 3. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что силовой элемент соединен с насосным узлом через шток, снабженный ограничителем хода, сблокированным с устройством для изменения подачи топлива. 4. Двигатель по п. 3, отличающийся тем, что ограничитель хода размещен в разгрузочной камере. 5. Двигатель по одному из пп. 1 4, отличающийся тем, что силовой элемент выполнен в виде поршенька. 6. Двигатель по одному из пп. 1 4, отличающийся тем, что силовой элемент выполнен в виде мембраны. 7. Двигатель по одному из пп. 1 6, отличающийся тем, что насосный узел и силовой элемент установлены в общем корпусе, укрепленном в головке цилиндра.