ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ИЗМЕНЯЕМЫМ ОБЪЕМОМ КАМЕРЫ СЖАТИЯ Российский патент 2016 года по МПК F02B75/04 F02D15/04 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к устройствам для изменения объема камеры сжатия двигателя внутреннего сгорания.

Известен двигатель внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия [1], в котором имеются основной и вспомогательный поршни, а также пружина и система гидравлического управления перемещением вспомогательного поршня.

Недостатком этого технического решения является сложность устройства, включающего клапаны системы гидравлического управления.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является двигатель внутреннего сгорания с изменяемым объемом камеры сжатия [2]. Двигатель содержит цилиндр и установленные в нем соосно рабочий поршень, кинематически связанный с шатуном, и регулировочный поршень, связанный с упругим элементом. На внутренней поверхности цилиндра выполнена кольцевая выточка с треугольным поперечным сечением, упругий элемент выполнен в виде кольцевой пружины, которая по внешнему периметру жестко закреплена в вершине треугольной выточки, а по внутреннему периметру связана с регулировочным поршнем, при этом толщина регулировочного поршня больше максимальной ширины кольцевой выточки.

Недостатком этого технического решения является необходимость ручного управления регулировочным поршнем.

Цель изобретения - автоматическое управление величиной объема камеры сжатия двигателя внутреннего сгорания.

Поставленная цель достигается установкой упругого элемента в виде кольцевой пружины, выполненного из материала, обладающего эффектом памяти формы.

Новым в двигателе внутреннего сгорания с изменяемым объемом камеры сжатия является установка упругого элемента в виде кольцевой пружины, выполненного из материала, обладающего эффектом памяти формы.

На фиг. 1 представлен двигатель внутреннего сгорания с изменяемым объемом камеры сжатия в период пуска и прогрева холодного двигателя; на фиг. 2 представлен двигатель внутреннего сгорания с изменяемым объемом камеры сжатия при работе двигателя.

Двигатель содержит цилиндр 1 и установленные в цилиндре соосно регулировочный поршень 2 и рабочий поршень 3, кинематически связанный с коленчатым валом. Между регулировочным поршнем 2 и рабочим поршнем 3 расположена камера сжатия 4. На внутренней поверхности цилиндра 1 выполнена кольцевая выточка 5 с треугольным поперечным сечением. Упругий элемент 6 в виде кольцевой пружины, выполненный из материала, обладающего эффектом памяти формы, по внешнему периметру жестко закреплен в вершине треугольной кольцевой выточки 5, а по внутреннему периметру связан с регулировочным поршнем 2. Толщина регулировочного поршня 2 больше максимальной ширины кольцевой выточки 5.

Устройство работает следующим образом. При пуске и прогреве холодного двигателя, фиг. 1, упругий элемент 6 в виде кольцевой пружины, выполненный из материала, обладающего эффектом памяти формы, прижат к нижней поверхности кольцевой выточки 5 с треугольным поперечным сечением. При этом регулировочный поршень 2 находится в нижнем положении и объем камеры сжатия 4 имеет минимальную величину, обеспечивая максимальную степень сжатия рабочего тела и надежный пуск двигателя.

После прогрева двигателя в материале упругого элемента 6 происходит мартенситное превращение [3] и упругий элемент 6 изменяет свою форму, отгибается вверх и прижимается к верхней поверхности кольцевой выточки 5 с треугольным поперечным сечением, занимая рабочее положение, показанное на фиг. 2. При этом регулировочный поршень 2 перемещается в верхнее положение и объем камеры сжатия 4 принимает максимальную величину, обеспечивая низкую степень сжатия рабочего тела, необходимую для нормальной работы прогретого двигателя.

При остановке и остывании двигателя материал упругого элемента 6 охлаждается и в нем происходит обратное мартенситное превращение [3], в результате которого упругий элемент изменяет свою форму и принимает исходное положение, перемещая регулировочный поршень 2 в нижнее положение.

Если пуск производится на горячем двигателе, упругий элемент имеет температуру, равную температуре регулировочного поршня, и остается в рабочем положении, обеспечивая степень сжатия рабочего тела, необходимую для запуска и нормальной работы прогретого двигателя.

Предлагаемое техническое решение не предусматривает размещения в цилиндре впускного и выпускного клапанов и может быть реализовано в двухтактном двигателе внутреннего сгорания с петлевой продувкой, у которого впуск свежего заряда и выпуск отработавших газов производится через окна, расположенные в нижней части цилиндра.

Использование предлагаемого технического решения позволяет обеспечить автоматическое управление величиной объема камеры сжатия двигателя внутреннего сгорания.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Двигатель внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия. Патент РФ №2187672 С2, опубл. 20.08.2002 г.

2. Двигатель внутреннего сгорания с изменяемым объемом камеры сжатия. Патент РФ №2039303 С1, опубл. 09.07.1995 г.

3. Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении / А.С. Тихонов, А.П. Герасимов, И.И. Прохорова. - М: Машиностроение, 1981. - 80 с.

Изобретение относится к двигателестроению. Техническим результатом является автоматическое управление величиной объема камеры сжатия двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит цилиндр, регулировочный поршень и рабочий поршень; на внутренней поверхности цилиндра выполнена кольцевая выточка с треугольным поперечным сечением. Упругий элемент в виде кольцевой пружины, выполненный из материала, обладающего эффектом памяти формы, по внешнему периметру жестко закреплен в вершине треугольной кольцевой выточки, а по внутреннему периметру связан с регулировочным поршнем. При пуске и прогреве холодного двигателя упругий элемент прижат к нижней поверхности кольцевой выточки. После прогрева двигателя в материале упругого элемента происходит мартенситное превращение, и упругий элемент отгибается вверх и прижимается к верхней поверхности кольцевой выточки. 2 ил.

Двигатель внутреннего сгорания с изменяемым объемом камеры сжатия, содержащий цилиндр с кольцевой выточкой треугольного поперечного сечения, установленные в цилиндре соосно рабочий поршень и регулировочный поршень, связанный с упругим элементом в виде кольцевой пружины, по внешнему периметру жестко закрепленной в вершине кольцевой выточки треугольного поперечного сечения, а по внутреннему периметру связанной с регулировочным поршнем, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен из материала, обладающего эффектом памяти формы.