ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2000 года по МПК F02B67/04 F02N9/04 F02M39/02 

Изобретение относится к области двигателестроения и может найти применение в конструкциях двигателей, содержащих топливную систему с топливным насосом высокого давления и систему воздушного пуска.

Известны двигатели внутреннего сгорания, работа которых обеспечивается рядом систем: топливной, пусковой, охлаждения, смазки и т.д. ([1] Двигатели внутреннего сгорания. Системы поршневых и комбинированных двигателей. Под ред. А.С. Орлина и М.Г. Круглова. М. Машиностроение. 1985).

Агрегаты перечисленных систем приводятся, как правило, от коленчатого вала двигателя индивидуальными приводами, выполняемыми в виде зубчатых, цепных и т.п. передач.

Выполнение систем с индивидуальными приводами из агрегатов усложняет конструкцию, а также увеличивает габариты и вес двигателя.

Указанный недостаток частично устранен в двигателе внутреннего сгорания ([2] Двигатели внутреннего сгорания, Т. II, Конструкция и расчет. Под ред. А. С. Орлина. М. Машгиз, 1962, стр. 369, фиг. 291), который является прототипом заявляемого устройства.

Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются следующие:
- топливная система с топливным насосом высокого давления и муфтой опережения впрыска топлива;
- система воздушного пуска с воздухораспределителем;
- общий привод топливного насоса и воздухораспределителя;
- шестерня и ведущий элемент привода;
- воздухораспределитель содержит корпус, воздушную камеру, воздушные каналы, штуцеры отвода сжатого воздуха, валик, диск;
- диск воздухораспределителя закреплен на валике;
- шестерня привода закреплена на ведущем элементе и кинематически связана с коленчатым валом;
- ведущий элемент связан с муфтой опережения впрыска топлива;
- ведущий элемент посредством прорези и взаимодействующего с ней шлица связан с валиком воздухораспределителя.

В указанном двигателе топливный насос высокого давления и воздухораспределитель системы воздушного пуска имеют общий привод от коленчатого вала, выполненный в виде зубчатой передачи. Это позволило частично уменьшить габариты двигателя, однако расположение агрегатов топливной системы и системы воздухопуска осталось разобщенным, что приводит к большому осевому габариту двигателя и не позволяет обеспечь высокую плотность компоновки.

Регулировка привода, в частности регулировка зазоров конической передачи, невозможна без разборки воздухораспределителя и съема трубок высокого давления, отводящих сжатый воздух от воздухораспределителя к клапанам системы воздухопуска.

Это усложняет сборку и регулировку двигателя, а также его техническое обслуживание.

Кроме того, для обслуживания и регулировок муфты опережения впрыска топлива требуется обеспечить доступ к ней, что также уменьшает плотность компоновки двигателя.

Таким образом, рассматриваемая конструкция двигателя характеризуется низкими массово-габаритными и эксплуатационными показателями.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение габаритно-массовых показателей двигателя при одновременном повышении эксплуатационных качеств.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является повышение плотности компоновки узлов и агрегатов, упрощение регулировок и облегчения технического обслуживания. В частном случае выполнения изобретения в V-образном двигателе внутреннего сгорания, в котором топливный насос, муфта опережения впрыска топлива и воздухораспределитель обычно располагаются в развале блоков, освобождается значительная часть пространства V-образного развала, которая может быть использована для размещения прочих агрегатов двигателя, например турбокомпрессора.

Существенными признаками, характеризующими изобретение и отличающими его от наиболее близкого аналога, являются следующие:
- ведущий элемент выполнен полым и снабжен съемной крышкой;
- муфта опережения впрыска топлива размещена в полости ведущего элемента;
- прорезь, взаимодействующая со шлицем валика воздухораспределителя, выполнена в съемной крышке;
- воздухораспределитель снабжен цилиндрической вставкой с уплотнительными элементами;
- вставка размещена в цилиндрической расточке корпуса воздухораспределителя;
- валик и диск воздухораспределителя, а также воздушная камера и, по меньшей мере, часть каждого из воздушных каналов размещены во вставке.

Приведенные существенные признаки обеспечивают получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом заключается в следующем:
- выполнение ведущего элемента полым и размещение муфты опережения впрыска в этой полости позволяет уменьшить осевую протяженность привода и количество соединений за счет совмещения элементов: опоры шестерни привода и корпуса муфты;
- наличие легкосъемной цилиндрической вставки в корпусе воздухораспределителя и съемной крышки ведущего элемента позволяет проводить монтажные и регулировочные работы через освобождающееся отверстие, т.е. из той же зоны, из которой осуществляется сборка и регулировка воздухораспределителя;
- выполнение прорези, взаимодействующей со шлицем валика воздухораспределителя, а также размещение валика, диска, воздушной камеры и части каждого из воздушных каналов в съемной вставке позволяет извлекать указанную вставку из корпуса воздухораспределителя без нарушения регулировок системы воздухопуска и съема большого количества пусковых трубопроводов.

Таким образом, указанные признаки обеспечивают повышение габаритно-массовых показателей двигателя при одновременном повышении эксплуатационных качеств.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема компоновки двигателя, на фиг. 2 - конструкция привода топливного насоса и воздухораспределителя.

Устройство содержит топливную систему с топливным насосом 1 высокого давления и муфтой 2 опережения впрыска топлива, систему воздушного пуска с воздухораспределителем 3 и общий привод топливного насоса 1 и воздухораспределителя 3 с шестерней 4 и ведущим элементом 5. Воздухораспределитель 3 содержит корпус 6 (фиг. 2), воздушную камеру 7, воздушные каналы 8, число которых равно числу цилиндров двигателя, штуцеры 9 отвода сжатого воздуха, валик 10 и диск 11. Диск 11 закреплен на валике 10. Шестерня 4 привода закреплена на ведущем элементе 5 и кинематически связана с коленчатым валом двигателя (на фиг. не показан), например, посредством зубчатой передачи.

Ведущий элемент 5 выполнен полым и снабжен съемной крышкой 12. Муфта 2 опережения впрыска топлива размещена в полости ведущего элемента 5. В предлагаемом двигателе может быть использована любая конструкция муфты опережения впрыска. В приведенной на фиг. 2 конструкции использована известная муфта по а.с. N 426059. Прорезь 13, взаимодействующая со шлицем 14 валика 10 воздухораспределителя 3, выполнена в съемной крышке 12. В корпусе 6 воздухораспределителя 3 выполнена цилиндрическая расточка 15, в которой установлена съемная цилиндрическая вставка 16 с уплотнительными элементами 17. Воздушная камера 7, по меньшей мере часть каждого из каналов 8, валик 10 и диск 4 размещены во вставке. Муфта 2 опережения впрыска топлива снабжена регулировочными элементами 18. Воздухораспределитель 3 снабжен регулировочными элементами 19. Вставка 16 закреплена в корпусе 6.

Регулировочные элементы 18 и 19 могут быть выполнены любой конструкции, поэтому в настоящем описании не рассматриваются.

Сборка устройства осуществляется следующим образом. Муфта 2 опережения впрыска топлива собирается и регулируется на стенде и при снятом корпусе 6 воздухораспределителя 3 устанавливается на двигатель. Крышка 12 устанавливается и крепится через расточу 15. Валик 10 и диск 11 воздухораспределителя 2 собираются во вставке 16 и в сборе устанавливаются в корпус 6 с совмещением каналов 8.

Устройство работает следующим образом.

При пуске двигателя сжатый воздух из системы воздухопуска (на фиг. не показана) подается в воздушную камеру 7, по воздушным каналам 8 через штуцер подается в цилиндр, поршень которого находится на такте расширения. Движение этого поршня приводит во вращение коленчатый вал. При вращении коленчатого вала приводится в движение шестерня 4 и ведущий элемент 5 привода. Поскольку ведущий элемент 5 совмещен с корпусом муфты 2 опережения впрыска, то вращение через муфту передается валу топливного насоса 1, который осуществляет подачу топлива в цилиндры двигателя. Крышка 12 начинает вращаться вместе с шестерней 4 и посредством прорези 13 и шлица 14 приводит во вращение валик 10 и диск 11.

Воздух поочередно поступает в остальные каналы 8, что приводит к непрерывному вращению коленчатого вала и запуску двигателя. При работе двигателя все перечисленные выше узлы и агрегаты взаимодействуют аналогично. Регулировка в эксплуатации осуществляется следующим образом. Для доступа к регулировочным элементам 18 муфты 2 опережения впрыска топлива демонтируются вставка 16 и крышка 12. При этом штуцеры 9 отвода сжатого воздуха остаются на корпусе 6 воздухораспределителя. Регулировка системы воздухопуска не нарушается, ибо валик 10, диск 11 и регулировочные элементы 19 демонтируются вместе со вставкой 16. Регулировка системы воздухопуска осуществляется известным образом.

Из изложенного следует, что в заявляемом устройстве обеспечена высокая плотность компоновки топливной системы и системы воздухопуска. Регулировка одной системы осуществляется без нарушения регулировки второй системы. Регулировка и техническое обслуживание агрегатов обеих систем осуществляются из одной легкодоступной зоны с торца двигателя.

Таким образом, в заявляемом устройстве достигнуто повышение габаритно-массовых показателей при одновременном повышении эксплуатационных качеств.

Все элементы заявляемого устройства и устройство в целом изготавливаются на предприятиях отечественной промышленности, при этом не применяются недоступные материалы и технологии.

В настоящее время на Челябинском тракторном заводе изготовлено несколько опытных образцов, проходящих доводочные испытания.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Двигатель внутреннего сгорания содержит топливную систему с топливным насосом высокого давления и муфтой опережения впрыска топлива, систему воздушного пуска с воздухораспределителем и привод топливного насоса и воздухораспределителя с шестерней и ведущим элементом. Воздухораспределитель содержит корпус, воздушную камеру, воздушные каналы, штуцеры отвода сжатого воздуха, валик и диск, закрепленный на валике. Шестерня привода закреплена на ведущем элементе и кинематически связана с коленчатым валом. Ведущий элемент связан с муфтой опережения впрыска топлива и посредством прорези со шлицем валика воздухораспределителя. Ведущий элемент выполнен полым и снабжен съемной крышкой, в полости ведущего элемента размещена муфта опережения впрыска топлива. Прорезь, взаимодействующая со шлицем валика, выполнена в съемной крышке, воздухораспределитель снабжен цилиндрической вставкой с уплотнительными элементами. В корпусе воздухораспределителя выполнена сквозная цилиндрическая расточка, вставка размещена в указанной расточке. Валик и диск воздухораспределителя, а также воздушная камера и по меньшей мере часть каждого из воздушных каналов размещены во вставке. Технический результат заключается в повышении габаритно-массовых показателей двигателя при одновременном повышении эксплуатационных качеств. 2 ил.

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий топливную систему с топливным насосом высокого давления и муфтой опережения впрыска топлива, систему воздушного пуска с воздухораспределителем и привод топливного насоса и воздухораспределителя с шестерней и ведущим элементом, причем воздухораспределитель содержит корпус, воздушную камеру, воздушные каналы, штуцеры отвода сжатого воздуха и диск, закрепленный на валике, шестерня привода закреплена на ведущем элементе и кинематически связана с коленчатым валом, а ведущий элемент связан с муфтой опережения впрыска топлива и посредством прорези с шлицем валика воздухораспределителя, отличающийся тем, что ведущий элемент выполнен полым и снабжен съемной крышкой, в полости ведущего элемента размещена муфта опережения впрыска топлива, прорезь, взаимодействующая с шлицем валика, выполнена в съемной крышке, а воздухораспределитель снабжен цилиндрической вставкой с уплотнительными элементами, при этом в корпусе воздухораспределителя выполнена сквозная цилиндрическая расточка, вставка размещена в указанной расточке, а валик и диск воздухораспределителя, а также воздушная камера и по меньшей мере часть каждого из воздушных каналов размещены во вставке.