ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ИЗМЕНЯЕМОЙ СТЕПЕНЬЮ СЖАТИЯ Российский патент 2010 года по МПК F02D15/02 F02B75/04 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), использующих в качестве топлива бензин и/или дизельное топливо.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью изобретения является создание недорогой, надежной и простой конструкции, позволяющей изменять положение коленчатого вала ДВС. Данная конструкция ДВС позволяет регулировать степень сжатия за счет изменения объема камер сгорания посредством метода изменения положения коленчатых валов.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ

Данная конструкция ДВС работает следующим образом: каждый из двух поршней 1 (фиг.1), расположенный в цилиндре 2, через шатун 3 приводит в действие коленчатый вал 4, на обоих торцах которого закреплены шестерни 5, находящиеся в зацеплении с двумя шестернями 6, приводящими в движение вал отбора мощности 7. Вал отбора мощности посредством двух подшипников закреплен в торцевых стенках корпуса двигателя. Два коленчатых вала 4 и вал отбора мощности 7 через отверстия силовых тяг 19 и 18 V-образно соединены между собой, образуя при этом угол α (фиг.3). Силовые тяги состоят из частей 16 и 17, соединенных между собой четырьмя болтами. Такая конструкция позволяет свободно менять положение коленчатых валов, не нарушая целостность зацепления шестерен коленчатых валов 5 и шестерен 6 вала отбора мощности 7, при этом при увеличении угла α будет происходить уменьшение объема камер сгорания 11 и увеличение степени сжатия и наоборот, где 12 - клапанные головки двигателя. Изменение угла α происходит следующим образом: вал управления 8, проходящий по всей длине двигателя, вращаясь, при помощи червячных соединений 9 вращает силовые валы 10 (фиг.1, 2). От каждого торца до червячного соединения силовые валы имеют резьбу, причем с одной стороны резьба правая, а с другой - левая. На силовых валах посредством правого и левого резьбового соединения симметрично установлены разборные опоры гаечного типа 20, в отверстиях 21 которых крепятся коленчатые валы. При вращении силовых валов 10 происходит симметричное смещение коленчатых валов, угол α изменяется и происходит изменение объемов камер сгорания и степени сжатия двигателя. Оба торца силовых валов имеют шаровые упоры 22, передающие нагрузку от крутящего момента с силовых валов 10 на блок цилиндров через расположенные вертикально направляющие 23, которые в разрезе имеют профиль внешней обоймы шарикоподшипника и выполнены из аналогичного материала. Шаровой упор, расположенный на одном торце силового вала, передает нагрузку на корпус двигателя при создании тяги, на другом торце - при торможении двигателем. Количество силовых валов и силовых тяг на двигателе определяется непосредственно в процессе разработки двигателя и зависит от количества цилиндров, используемых материалов и проектируемой мощности ДВС. При необходимости конструкция двигателя может быть развернута на 180°, а оси цилиндров могут занимать положение от горизонтального до вертикального. Смазка элементов конструкции выполняется из масляной магистрали двигателя.

Крутящий момент, возникающий при создании тяги, передается с вала отбора мощности на опоры двигателя следующим образом: вал отбора мощности 7 → шестерни вала отбора мощности 6 → шестерни коленчатых валов 5 → коленчатые валы 4 → опоры гаечного типа 20 → силовые валы 10 → шаровые упоры силовых валов 22 → вертикальные направляющие 23 → блок цилиндров → опоры двигателя.

При необходимости изменения степени сжатия блок управления дает команду мотору управления на вращение вала управления 8, который устанавливает необходимую в данный момент степень сжатия. При отключении питания на клеммах мотора управления после выполнения регулировки червячные передачи 9 и опоры гаечного типа 20 гарантированно обеспечат надежное сохранение установленной степени сжатия. Рассмотрим порядок работы двигателя при изменении октанового числа топлива. После дозаправки транспортного средства бензином, октановое число которого отличается от октанового числа бензина, находящегося в баке, запуск двигателя произойдет на тех же регулировках, при которых он выключался, т.к. октановое число бензина, находящегося в трубопроводе после дозаправки, не изменилось. По мере выработки топлива из трубопровода датчик измерителя октанового числа, установленный в топливной магистрали непосредственно перед входом в двигатель, при изменении октанового числа даст команду блоку управления на выполнение корректировки и произойдет переход работы двигателя на смесь. При необходимости изменение степени сжатия может происходить практически мгновенно и будет зависеть только от частоты вращения вала управления. Оперативная способность двигателя поддерживать степень сжатия в оптимальном режиме при разных условиях и режимах работы двигателя позволит добиваться большей мощности при использовании одного и того же сорта топлива.

Оперативная способность двигателя поддерживать степень сжатия в оптимальном режиме при разных условиях и режимах работы двигателя позволит снизить расход топлива. При незначительных доработках в конструкции двигатель может легко переходить на эксплуатацию с бензина на дизельное топливо и обратно. Этот момент важен при эксплуатации двигателя в странах с холодным климатом. Зимой для обеспечения уверенного запуска двигателя в качестве топлива можно использовать бензин, а летом - дизельное топливо для снижения эксплуатационных расходов. При производстве двигателя не используются дорогостоящие материалы и высокие технологии, поэтому стоимость такого двигателя не будет высокой.

В двигателе функцию балансировочного вала может выполнить вал отбора мощности. Мощность, получаемая двигателем, передается на вал отбора мощности при помощи двух коленчатых валов, в результате чего нагрузка на каждый коленчатый вал снижена в два раза в сравнении с двигателем того же объема, использующим один коленчатый вал. Нагрузка на шестерню 6 приложена в двух точках. Эти особенности двигателя позволяют создавать надежные и мощные многоцилиндровые ДВС. Зоны 14 удобны для размещения агрегатов топливной аппаратуры и вспомогательных агрегатов, а зоны 15 удобны для размещения элементов системы выхлопа. Эта особенность конструкции позволяет сделать двигатель более компактным.

На двигателе крепление крышки картера может быть выполнено при помощи болтов и технологического клея, т.к. выполнение ремонта можно осуществить через крышку 13. Такая технология крепления крышки картера обеспечит его полную герметизацию. При выполнении незначительных ремонтных работ в зоне картера через верхнюю крышку исключено попадание моторного масла на землю.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), использующих в качестве топлива бензин и/или дизельное топливо. ДВС с изменяемой степенью сжатия содержит, по меньшей мере, одну пару цилиндров (2), поршни которых посредством своих шатунов (3) кинематически связаны соответственно с двумя коленчатыми валами (4). Каждый коленчатый вал (4) посредством зубчатого зацепления связан с валом отбора мощности (7). Вал управления (8) механически связан с силовыми валами (10) посредством червячных передач. Силовые валы (10) связаны с коленчатыми валами (4) с возможностью их перемещения. Коленчатые валы (4) соединены друг с другом силовыми тягами. Силовые тяги расположены V-образно и установлены с возможностью вращения вокруг оси вала отбора мощности (7). Установка силовых тяг обеспечивает синхронное перемещение на равные расстояния коленчатых валов (4) и симметричное изменение объема камер сгорания (11). Камеры сгорания (11) соединены с цилиндрами (2). Возможность перемещения коленчатых валов (4) может быть обеспечена установкой опор гаечного типа (20) на силовых валах (10) при помощи правого и левого резьбовых соединений. На торцах силовых валов (10) могут быть установлены шаровые упоры (22) для передачи нагрузки на корпус двигателя. Технический результат заключается в создании конструкции ДВС, позволяющей изменять положение коленчатого вала для регулирования степени сжатия. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия, содержащий, по меньшей мере, одну пару цилиндров, поршни которых посредством своих шатунов кинематически связаны соответственно с двумя коленчатыми валами, каждый из которых посредством зубчатого зацепления связан с валом отбора мощности, причем вал управления механически связан с силовыми валами посредством червячных передач, а силовые валы в свою очередь связаны с коленчатыми валами с возможностью их перемещения, при этом коленчатые валы соединены друг с другом силовыми тягами, расположенными V-образно и установленными с возможностью вращения вокруг оси вала отбора мощности с обеспечением синхронного перемещения на равные расстояния коленчатых валов и симметричного изменения объема камер сгорания, соединенных с цилиндрами.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что возможность перемещения коленчатых валов обеспечена тем, что на силовых валах при помощи правого и левого резьбовых соединений установлены соответствующие опоры гаечного типа, в отверстии каждой из которых закреплен соответствующий коленчатый вал.

3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что на торцах силовых валов установлены шаровые упоры для передачи нагрузки на корпус двигателя при создании тяги и при торможении двигателем.