ШАТУН ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ ДВС Российский патент 2013 года по МПК F02B75/04 F16C7/06 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к конструкции шатуна для автоматического регулирования степени сжатия в двигателе внутреннего сгорания (ДВС). Изобретение позволяет обеспечить автоматическое изменение степени сжатия в ДВС, а следовательно, улучшить топливную экономичность и мощностные показатели двигателей.

Известна конструкция свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания (пат. RU 2018004 от 11.08.1994), содержащая по крайней мере два одинаковых рабочих цилиндра, каждый из которых содержит рабочий поршень, разделяющий объем цилиндра на герметичную рабочую камеру, в которой установлены элементы механизма газораспределения и элементы системы подачи топлива, и герметичную подпоршневую полость, заполненную рабочей жидкостью и соединенную герметичной соединительной магистралью с подпоршневой полостью другого рабочего цилиндра, а также преобразователь движения рабочей жидкости в механическую энергию, регулятор объема рабочей жидкости подпоршневых полостей цилиндров, камера изменяемого объема которого заполнена рабочей жидкостью и герметически присоединена к соединительной магистрали подпоршневых полостей.

Недостатком использованного конструкторского решения для регулирования степени сжатия является то, что данное решение на реальном ДВС не осуществимо по причине угара рабочей жидкости в камере сгорания и нереализованного узла герметизации подпоршневой полости и камеры сгорания.

Данных недостатков лишена конструкция устройства к кривошипному механизму двигателя для точного регулирования его степени сжатия (пат. RU 2133846 от 27.07.1999), содержащая маховики и зубчатые венцы, расположенные в эксцентричных корпусах, размещенных внутри пустотелого кривошипного вала двигателя. Торсионные шестерни входят в зацепление с зубчатыми венцами. Маховики связаны между собой кривошипным валом. Регуляторный вал с помощью кривошипа шарнирно соединен с маховиком ленточной резьбой - с его эксцентричным корпусом, а посредством шлиц - с ведущей шестерней газораспределительного механизма. Регуляторный вал через упорный подшипник воздействует на передвижение поршня регулятора, а от поршня через рычажную систему - на срабатывающее устройство для ограничения подачи дроссельной заслонки. Одновременно поршнем регулятора сжимается спиральная нагрузочная пружина. Регулирование степени сжатия осуществляется давлением сжатого воздуха, который подается в надпоршневое пространство регулятора.

Недостатком данной конструкции является использование сложной механической связи и сжатого воздуха в качестве регулирования степени сжатия, что приведет к низкой надежности и ремонтнопригодности узла регулирования.

Данных недостатков лишена конструкция способа управления поршневой машины с регулированием хода поршня (пат. RU 2121580 от 10.11.1998), содержащая шарнир сочлененного шатуна, преобразующего возвратно-поступательное движение поршня во вращение выходного вала, в сторону от оси цилиндра и возврата шарнира к оси цилиндра. Смещение шарнира сочлененного шатуна от оси цилиндра и возврат его к оси цилиндра происходят под действием рычага, одним концом воздействующего на шарнир, а другим концом, где расположена его ось качания, взаимодействующего с приводом.

Недостатком данного способа являются увеличенные массогабаритные размеры установки, что не позволяет использовать данный способ в классической конструкции ДВС.

Известно устройство поршня для автоматического изменения степени сжатия (пат. RU 2101522 от 10.01.1998), содержащее поршень с корпусом, шарнирно связанный с головкой шатуна, и головку, кинематически связанную с корпусом с возможностью перемещения относительно него по ходу движения поршня. Кинематическая связь головки поршня с корпусом выполнена в виде промежуточной детали, установленной между корпусом и головкой поршня с возможностью поворота и связанной посредством механизма преобразования поступательного движения во вращательное и механизма вращательного движения в поступательное соответственно со стенками цилиндра и с головкой поршня. Механизм преобразования вращательного движения промежуточной детали в поступательное движение головки поршня выполнен в виде винтовой передачи, при этом угол винтовой линии данной передачи превышает угол трения, в связи с чем под влиянием сил движения промежуточной детали головка поршня перемещается относительно корпуса. Механизм преобразования поступательного движения корпуса во вращательное движение промежуточной детали имеет, по меньшей мере, одну винтовую канавку, выполненную на боковой поверхности цилиндра. В винтовой канавке расположен выступ, выполненный на промежуточной детали. Промежуточная деталь может иметь три подпружиненных выступа, взаимодействующих с соответствующими винтовыми канавками. Это конструкторское решение по техническому выполнению наиболее близко к предлагаемому изобретению. Однако это устройства имеет следующие недостатки: возрастание массы поршневого комплекта неминуемо приведет к увеличению сил инерции в цилиндропоршневой группе, что в свою очередь повлечет увеличение механических потерь.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в разработке конструкции шатуна, позволяющего автоматически регулировать степень сжатия в ДВС.

Технический результат заключается в улучшении индикаторных и эффективных показателей двигателя внутреннего сгорания.

Для достижения указанного технического результата предлагается следующая конструкция шатуна для автоматического регулирования степени сжатия ДВС. Шатун для автоматического регулирования степени сжатия ДВС (Фиг.1) содержит стержень двутаврового сечения с масляным каналом 1, состоящий из двух половин 2 и 3 с цельными, нижней и верхней, головками, имеющими по две левых 4 и 5 и две правых 6 и 7 оси.

Верхняя 2 и нижняя 3 половины шатуна соединены фланцами 8 и 9 с оребренной внешней поверхностью посредством болтовых соединений 10 и 11 и пружин 12 и 13, которые одновременно являются компенсаторами падения давления в масляном канале 1 и направляющими для верхней 2 и нижней 3 половин, в нижней из которых выполнена полость 14 для нагнетания масла из смазочной системы ДВС по каналу 1, через впускной клапан 15 и плунжер 16, который вкручен в верхней половине шатуна 2 и совершает рабочий ход в полости 14 нижней половины шатуна 3, при этом выпускной клапан 17 используется для сброса избыточного давления масла в полости 14 и подачи масла к игольчатым подшипникам, которые расположены на верхних осях 4 и 6 и впрессованы в бобышки поршня, по масляному каналу 1.

Устройство работает следующим образом. Составной шатун для автоматического регулирования степени сжатия ДВС, представляющий собой стержень двутаврового сечения с масляным каналом 1, состоящий из двух половин 2 и 3 с цельными, нижней и верхней, головками, имеющие по две левых 4 и 5 и две правых 6 и 7 оси, совершая сложное плоскопараллельное движение при работе двигателя, через масляный канал 1 поступает масло под давлением, при котором открывается впускной канал 15, в полость 14, в которой совершает рабочий ход плунжер 16, тем самым увеличивая общую длину, по направляющим шатуна и увеличивает степень сжатия ДВС в камере сгорания, при этом выпускной клапан 17 используется для сброса избыточного давления масла в полости 14 и подачи масла к игольчатым подшипникам, которые расположены на верхних осях 4 и 6 и впрессованы в бобышки поршня, по масляному каналу 1.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Шатун для автоматического регулирования степени сжатия ДВС содержит стержень двутаврового сечения с масляным каналом, состоящий из двух половин с цельными нижней и верхней головками, имеющие по две левых и две правых оси. Верхняя и нижняя половины шатуна соединены фланцами с оребренной внешней поверхностью посредством болтовых соединений и пружин, которые одновременно являются компенсаторами падения давления в масляном канале и направляющими для двух половин шатуна. В нижней половине шатуна выполнена полость для нагнетания масла из смазочной системы ДВС по каналу, через плунжер, который вкручен в верхней половине шатуна и совершает рабочий ход в полости нижней половины шатуна. Выпускной клапан используется для сброса избыточного давления в полости и подачи масла для смазки игольчатых подшипников, которые расположены на верхних осях и впрессованы в бобышки поршня. Технический результат заключается в улучшении индикаторных показателей двигателя внутреннего сгорания. 1 ил.

Шатун для автоматического регулирования степени сжатия ДВС, содержащий стержень двутаврового сечения с масляным каналом, состоящий из двух половин с цельными нижней и верхней головками, имеющими по две левых и две правых оси, отличающийся тем, что верхняя и нижняя половины шатуна соединены фланцами с оребренной внешней поверхностью посредством болтовых соединений и пружин, которые одновременно являются компенсаторами падения давления в масляном канале и направляющими для двух половин, в нижней из которых выполнена полость для нагнетания масла из смазочной системы ДВС по каналу, через плунжер, который вкручен в верхней половине шатуна и совершает рабочий ход в полости нижней половины шатуна, при этом выпускной клапан используется для сброса избыточного давления в полости и подачи масла для смазки игольчатых подшипников, которые расположены на верхних осях и впрессованы в бобышки поршня.