ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ЗОЛОТНИКОВЫМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫМ МЕХАНИЗМОМ Российский патент 2000 года по МПК F01L7/04 

Изобретение относится к машиностроению, конкретно к поршневым двигателям внутреннего сгорания с золотниковым газораспределительным механизмом, а именно к двигателям внутреннего сгорания с золотниковым газораспределительным механизмом с регулируемыми фазами впуска и выпуска.

Известен поршневой двигатель внутреннего сгорания, имеющий два, размещенных в полостях головки, цилиндрических золотника (впускной и выпускной). Золотники имеют радиальные окна и осевые отверстия, в которых в районе соединения с впускными и выпускными патрубками установлены винтовые лопасти (А. С. СССР N. 1590571, 1988/1990).

Недостатками данного двигателя являются: сложность конструкции головки и камеры сгорания из-за необходимости размещения золотников в специальных отверстиях в головке цилиндра; отсутствие автоматического регулирования фаз газораспределения в зависимости от оборотов двигателя и низкая производительность винтовых лопастей вследствие их малого диаметра.

Задачей изобретения является повышение мощностных и экономических показателей двигателя.

Решение поставленной задачи в двигателе внутреннего сгорания с золотниковым газораспределительным механизмом, содержащем блок цилиндра и цилиндрический золотник с винтовой лопастью и внешней шестерней, обеспечивается тем, что блок цилиндра выполнен цилиндрическим и имеет парные впускные и выпускные диаметрально расположенные радиальные прямоугольные окна; цилиндрический золотник надет на блок цилиндра и имеет два диаметрально расположенных радиальных окна, выполненных в форме усеченного конуса, и круговой выступ, входящий в прямоугольный паз на ступице шестерни привода; последняя зацеплена с внешней шестерней золотника, насажена на шлицевой вал привода и торцом ступицы через двухплечие шарнирно сочлененные рычаги и пружину связана с диском вала привода. Для сокращения времени подготовки топливо-воздушной смеси и достижения однородности по всему объему камеры сгорания, а также полного ее сгорания в головке цилиндра размещены три форсунки. Форсунки соединены трубопроводами с одной секцией топливного насоса, и впрыск топлива производится равными порциями одновременно.

Таким образом, при вращении коленвала вращается золотник вокруг блока цилиндров, обеспечивая работу всех циклов двигателя и нагнетая воздух винтовой лопастью.

При повышении оборотов под действием центробежного регулятора золотник перемещается вдоль оси вращения и его профилированные окна принимают новое положение относительно окон блока-цилиндров, что обеспечивает соответствие фаз газораспределения к оборотам двигателя.

На фиг. 1 вертикальный разрез двигателя и его поперечные сечения А-А, В-В; фиг. 2 вертикальный разрез С-С.

Двигатель содержит: камеру сгорания 1, образованную днищем поршня 2, головкой 3 и стенкой блок-цилиндра 4; охватывающие блок 4 цилиндрический золотник 5 с корпусом 6, имеющей выпускной патрубок 7.

Блок-цилиндр 4 содержит диаметрально расположенные парные окна 8-9 и 10-11, соответственно выпускной-впускной, выпускной-впускной, и полость 12 для охлаждающей жидкости.

Цилиндрический золотник 5 содержит два диаметрально расположенных радиальных окна 13, с формой усеченного конуса, внешнюю винтовую лопасть 14 нагнетателя воздуха, а в нижней части - кольцевой выступ 15. прямоугольного сечения и внешняя шестерня 16.

Выступ 15 золотника 5 входит в прямоугольный паз 17 ступицы шестерни 18 привода вращения от коленчатого вала, одновременно шестерня 18 зацеплена с шестерней 16 золотника 5.

Шестерня 18 содержит шлицевое отверстие, зацепленное с шлицами вала 19 привода вращения.

С нижним торцом ступицы шестерни 18 шарнирно соединены концы двуплечих шарнирно сочлененных рычагов-грузов 20, другие концы которых шарнирно соединены с диском 21 вала 19. При этом, между ступицей шестерни 18 и диском 21 вставлена распирающая цилиндрическая пружина 22.

Головка цилиндра 3 содержит полость 23 охлаждающей жидкости, сообщающуюся с полостью 12 блока-цилиндра 4, и резьбовые отверстия с установленными форсунками 24.

Золотник 5 вставлен в корпус 6. В собранном состоянии между внутренними стенками корпуса 6 внешней поверхностью золотника б образуется полость 25 - для воздуха.

Имеется топливный насос 26, одна секция которого связана через трубопроводы 27 с форсунками 24.

Двигатель работает следующим образом.

Вращение от коленвала передается через шлицевый вал 21 и шестерню 18 привода к шестерне 16 золотника 5, вызывая его вращение вокруг блока-цилиндра 3. Одновременно с золотником 5 вращается лопасть 14, нагнетающая воздух в полость 25 корпуса 8 золотника 7.

При совпадении окон 13 золотника 7 с окнами 8, 10 блока 7 воздух, нагнетаемый лопастью 16 в полость 25 корпуса 8 проходит в камеру сгорания 1.

В момент частичного совпадения окон 13, золотника 5 с впускными и выпускными окнами 8-9 и 10-11 блока 7 производится принудительная продувка камеры сгорания 1.

При совпадении окон 13 золотника 5 с отверстиями 9 и 11, блока-цилиндра 3, отработанные газы выходят из камеры сгорания 1 в патрубок 7 корпуса 6 и далее в атмосферу.

Рычаги-грузила 20 центробежного регулятора, вращающиеся вместе диском 21 вала 19, шестерней 18 под действием центробежных сил складываются и подтягивают к диску 21 шестерню 18.

Движение шестерни 18 вызывает одновременное движение золотника 5 вдоль оси вращения, т.к. выступ 15 золотника 5 входит в прямоугольный паз 17 ступицы шестерни 18. Вследствие чего изменяется положение профилированного окна 13 золотника 7 относительно окон 8, 9, 10 и 11 блока-цилиндра 3-7, приводящая к изменению фаз газораспределения в соответствии с частотой вращения коленчатого вала 2.

Пружина 22, вставленная между торцами ступицы шестерни 18 и диска 21 шлицевого вала 19, обеспечивает возвращение золотника 5 в исходное положение, соответствующее минимальным оборотам двигателя.

Впрыск топлива производится одновременно через три форсунки 24, к которым по трубопроводам 27 подается топливо с одной секции насоса 26, что обеспечивает быстрое и равномерное образование топливовоздушной смеси по всему объему камеры сгорания 1 и его равномерное воспламенение.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечит повышение мощностных и экономических показателей на 20% вследствие:
1. Сокращения времени подготовки топливовоздушной смеси и ее однородности по всему объему камеры сгорания.

2. Равномерного и полного сгорания топлива;
3. Регулирования фаз газораспределения в зависимости от частоты вращения.

4. Обеспечения работы газораспределительного механизма и механического нагнетателя воздуха одним цилиндрическим золотником.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с золотниковым газораспределительным механизмом и позволит повысить мощностные и экономические показатели двигателя за счет регулирования фаз газораспределения в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, повышения качества подготовки и равномерного сгорания топливовоздушной смеси по всему объему камеры сгорания, повышения качества очистки камеры сгорания и наполнения свежим воздухом. Техническое решение заключается в том, что цилиндрический блок с вставленным цилиндром имеет радиальные впускные и выпускные окна, цилиндрический золотник с внешней винтовой лопастью, вращающийся на внешней поверхности блока, имеет профилированные окна, обеспечивающие при совпадении с окнами блока-цилиндра протекание процессов впуска-продувки-вентилирования, а его внешняя лопасть обеспечивает нагнетание воздуха и продувку камеры сгорания. При изменениях оборотов двигателя золотник под воздействием центробежного регулятора перемещается вдоль оси, чем изменяет взаимное расположение своего окна относительно блока, что обеспечивает изменение периодов совпадения окон, т. е. изменение величины фаз газораспределения в зависимости от изменения оборотов двигателя. 1 з.п. ф-лы., 2 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания с золотниковым газораспределительным механизмом, содержащий блок цилиндра и цилиндрический золотник с винтовой лопастью и внешней шестерней, отличающийся тем, что блок цилиндра выполнен цилиндрическим и имеет парные впускные и выпускные диаметрально расположенные радиальные прямоугольные окна; цилиндрический золотник надет на блок цилиндра и имеет два диаметрально расположенных радиальных окна, выполненных в форме усеченного конуса, и круговой выступ, входящий в прямоугольный паз на ступице шестерни привода; последняя зацеплена с внешней шестерней золотника, насажена на шлицевой вал привода и торцом ступицы через двуплечие шарнирно сочлененные рычаги и пружину связана с диском вала привода. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в головке цилиндра размещены три форсунки.