АДИАБАТНАЯ ПОРШНЕВАЯ КАМЕРА Российский патент 2003 года по МПК F02B77/02 

Изобретение относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания (ДВС), преимущественно дизельным.

Известна поршневая камера адиабатного двигателя, включающая в себя составной поршень с керамическим днищем, гильзу цилиндра, головку цилиндра и жаропрочную вставку между головкой и гильзой цилиндра (Ю. Мацкерле, Современный экономичный автомобиль. Москва: Машиностроение, 1987, с.150-154).

Недостатком этой камеры является неполная изоляция боковых стенок гильзы цилиндра от раскаленных газов, а также наличие зазора между боковой поверхностью керамического днища поршня и внутренними боковыми стенками цилиндра, что снижает эффективный объем сжатого воздуха.

Известна поршневая камера, образованная поршнем, выполненным в виде неподвижного цилиндрического выступа, расположенного с зазором внутри направляющего цилиндра и подвижным рабочим цилиндром, выполненным в виде стакана, внутренняя полость которого охватывает поршень, а сам рабочий цилиндр входит со скольжением в направляющий цилиндр (патент США 2372492, кл. F 02 В 75/30, опубл. 1945). Однако известная конструкция недостаточна надежна.

Известна также адиабатная поршневая камера, образованная поршнем, выполненным в виде неподвижного цилиндрического выступа, и подвижным рабочим цилиндром, выполненным в виде стакана, внутренняя полость которого охватывает поршень, а сам рабочий цилиндр входит со скольжением в направляющий цилиндр (заявка Германии 3629161, кл. F 02 F 3/02, опубл. 1988).

В известной конструкции предусмотрена изоляция стенок направляющего цилиндра от воздействия раскаленных газов.

Однако известная конструкция недостаточно эффективна.

Задача изобретения - повышение эффективности.

Поставленная задача решается тем, что в адиабатной поршневой камере, образованной поршнем, выполненным в виде неподвижного цилиндрического выступа, расположенного с зазором внутри направляющего цилиндра, и подвижным рабочим цилиндром, выполненным в виде стакана, внутренняя полость которого охватывает поршень, а сам рабочий цилиндр входит со скольжением в направляющий цилиндр, причем внутренние стенки рабочего цилиндра термоизолированы от наружных, а в поршне выполнены каналы для подачи смазки к кольцевому уплотнению, имеющемуся на конце поршня.

Изобретение поясняется чертежом, где показана адиабатная поршневая камера дизельного двигателя.

Камера образована неподвижным цилиндром 1, расположенным в нем подвижным рабочим цилиндром 2, выполненным в виде стакана, внутренняя полость которого покрыта слоями из теплоизолирующего 3 и жаропрочного 4 материала, и поршнем 5, выполненным в виде неподвижного цилиндрического выступа, расположенного с зазором внутри направляющего цилиндра 1. На конце поршня 5 в пазу 6 расположено кольцевое уплотнение 7. В поршне выполнены каналы 8 и 9 для подвода и отвода смазки.

Внутренняя полость рабочего цилиндра-стакана охватывает поршень-выступ.

В поршне также расположены топливная форсунка 10 и клапанный механизм.

Камера работает следующим образом.

Рабочий цилиндр 2 совершает возвратно-поступательные движения в направляющем цилиндре 1 и изменяет объем камеры в соответствии с дизельным циклом. Внутри камеры в результате сгорания топлива устанавливается высокая температура, но поскольку наружные стенки рабочего цилиндра 2 изолированы от внутренних теплоизолирующим слоем 3, то они имеют относительно невысокую температуру, что создает благоприятные условия для смазки направляющего цилиндра 1, который воспринимает боковую нагрузку от кривошипно-шатунного механизма, тем самым разгружая кольцевое уплотнение 7, по которому скользит раскаленный жаропрочный слой 4 внутренней боковой стенки рабочего цилиндра 2. К кольцевому уплотнению 7 по каналу 8 под давлением подводится смазка, которая проникает через зазоры в пазу 6 или через соответствующие отверстия в кольцевом уплотнении к точкам трения. Смазка, протекая в пазу 6, также охлаждает кольцевое уплотнение 7 и отводится через канал 9.

Получение технического результата возможно при подаче под давлением к кольцевому уплотнению высокотемпературной смазки, например графитового порошка в виде эмульсии, по каналу в неподвижном поршне. С помощью циркуляции той же эмульсии можно осуществить охлаждение уплотнительного кольца, седел клапанов и других термонагруженных деталей.

К дополнительным техническим результатам относятся:
- смазка не разбрызгивается по раскаленной внутренней боковой поверхности рабочего цилиндра, а подается непосредственно в точки ее контакта с кольцевым уплотнением, что позволяет снизить расход смазки и повысить ее эффективность,
- в направляющем цилиндре трение скольжения можно заменить на трение качения, расположив на его поверхности шариковые или роликовые опоры, что снизит механические потери на трение,
- в камере можно применить лабиринтное уплотнение, исключив непосредственный контакт кольцевого уплотнения с горячими стенками внутренней полости рабочего цилиндра, причем во время запуска двигателя и на малых оборотах, когда лабиринтное уплотнение неэффективно, можно переходить на обычное кольцевое уплотнение. Для этого необходимо лишь слегка раздвинуть изнутри кольцевое уплотнение, например повысив давление подаваемой в паз уплотнения смазки.

Изобретение относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания, преимущественно к дизельным. Камера содержит направляющий цилиндр и расположенный в нем подвижный рабочий цилиндр в виде стакана, внутренняя полость которого покрыта теплоизолирующим и жаропрочным слоями, причем внутренняя полость охватывает поршень, выполненный в виде неподвижного цилиндрического выступа, на конце которого в пазу имеется кольцевое уплотнение и каналы, подводящие и отводящие смазку. В поршне также расположены топливная форсунка и клапанный механизм. Рабочий цилиндр совершает возвратно-поступательные движения в направляющем цилиндре и изменяет объем камеры в соответствии с рабочим циклом. Внутри камеры в результате сгорания топлива устанавливается высокая температура, но поскольку наружные стенки рабочего цилиндра теплоизолированы от внутренних теплоизолирующим слоем, то они имеют относительно невысокую температуру, что создает благоприятные условия для смазки направляющего цилиндра, который воспринимает боковую нагрузку от кривошипно-шатунного механизма, тем самым разгружая кольцевое уплотнение, по которому скользит раскаленный жаропрочный слой внутренней боковой стенки рабочего цилиндра. К кольцевому уплотнению по каналу под давлением подводится смазка, которая проникает через зазоры в пазу или через соответствующие отверстия в кольцевом уплотнении к точкам трения. Смазка, протекая в пазу, также охлаждает кольцевое уплотнение и выходит через канал. Изобретение позволяет повысить эффективность работы. 1 ил.

Адиабатная поршневая камера, образованная поршнем, выполненным в виде неподвижного цилиндрического выступа, расположенного с зазором внутри направляющего цилиндра, и подвижным рабочим цилиндром, выполненным в виде стакана, внутренняя полость которого охватывает поршень, а сам рабочий цилиндр входит со скольжением в направляющий цилиндр, отличающаяся тем, что внутренние стенки рабочего цилиндра термоизолированы от наружных, а в поршне выполнены каналы для подачи смазки к кольцевому уплотнению, имеющемуся на конце поршня.