ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2016 года по МПК F01M1/06 F01M1/08 F02F3/22 F16C3/14 F16J1/08 F16N7/32 

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания.

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] В шатуне двигателя внутреннего сгорания имеется отверстие под палец, в которое вставляют поршневой палец. Шатун состоит из малой головки шатуна, связанной с поршнем посредством поршневого пальца, и большой головки шатуна, соединенной с коленчатым валом.

[0003] В описании полезной модели в опубликованной патентной заявке Японии №4-125618 (JP 4-125618 U) представлена конфигурация, в которой малая головка шатуна содержит соединительное отверстие, проходящее через внутреннюю цилиндрическую поверхность, сформированную для отверстия под палец, от внешней цилиндрической поверхности малой головки и затем выходящее над малой головкой. В соответствии с указанной конфигурацией, при подаче струи масла в направлении обратной поверхности поршня оно стекает каплями по обратной поверхности поршня к внешней цилиндрической поверхности малой головки, капли масла стекают в отверстие под палец через соединительное отверстие, что обеспечивает смазывание скользящих поверхностей отверстия под палец и поршневого пальца.

[0004] Наряду с этим, в соответствии с описанием полезной модели, представленным в опубликованной патентной заявке Японии №4-125618 (JP 4-125618 U), масло, которое стекает каплями с обратной поверхности поршня на прилегающую внешнюю цилиндрическую поверхность малой головки и стекает каплями непосредственно в соединительное отверстие или попадает на цилиндрический участок соединительного отверстия, протекает в соединительное отверстие вдоль внешней цилиндрической поверхности, преимущественно поступает на скользящие поверхности поршневого пальца и отверстия под палец в шатуне. Соответственно, количество масла, поступающего на скользящие поверхности поршневого пальца и отверстия под палец, может оказаться недостаточным.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Изобретение представляет двигатель внутреннего сгорания, способный обеспечить подачу масла к скользящим поверхностям поршневого пальца и отверстия под палец в шатуне.

[0006] Двигатель внутреннего сгорания в одном объекте изобретения включает блок цилиндров, поршень, поршневой палец, коленчатый вал и шатун. Поршень совершает возвратно-поступательные движения в цилиндре, установленном в блоке цилиндров. Шатун включает малую головку, большую головку и стержневую часть. Отверстие под палец находится в малой головке шатуна. Малая головка обеспечивает поддержку поршневого пальца при вращении, причем внутренняя цилиндрическая поверхность малой головки шатуна и внешняя цилиндрическая поверхность поршневого пальца являются скользящими поверхностями. Внутренняя цилиндрическая поверхность содержит отверстие под палец. Малая головка соединена с поршнем с помощью поршневого пальца. Большая головка соединена с коленчатым валом. Стержневая часть соединена с малой головкой и большой головкой. Малая головка включает верхнюю часть и нижнюю часть, образующие внутреннюю цилиндрическую поверхность отверстия под палец. Нижняя часть представляет собой участок, расположенный под верхней частью в вертикальном направлении, когда направление вдоль стержневой части и направление движения поршня параллельны, и при этом нижняя часть выступает больше наружу в направлении центральной оси отверстия под палец, чем верхняя часть. Другими словами, ширина нижней части больше ширины верхней части в направлении оси поршневого пальца. Двигатель внутреннего сгорания может включать масляную форсунку, которая подает масло в направлении обратной поверхности поршня, а обратная поверхность - это поверхность, расположенная с противоположной стороны относительно поверхности поршня, которая образует камеру сгорания. Малая головка может включать соединительное отверстие, связанное с отверстием под палец и обращенное к обратной поверхности поршня.

[0007] В соответствии с вышеописанной конфигурацией, масло, которое стекает каплями с обратной поверхности поршня, чтобы течь вниз вдоль поршневого пальца, поступает на нижнюю часть малой головки, которая больше выступает в направлении центральной оси отверстия под палец, чем верхняя часть малой головки, и поступает на скользящие поверхности поршневого пальца и отверстия под палец. Как следствие, в соответствии с вышеописанной конфигурацией, в дополнение к маслу, которое стекает каплями с обратной поверхности поршневого пальца, чтобы прилипнуть к внешней цилиндрической поверхности малой головки и поступить в соединительное отверстие, масло, стекающее каплями с обратной поверхности поршневого пальца, чтобы прилипнуть к поршневому пальцу, и перетекать вниз в вертикальном направлении вдоль поршневого пальца, может поступать на скользящие поверхности поршневого пальца и отверстия под палец. В результате можно улучшить подачу масла на скользящие поверхности поршневого пальца и отверстия под палец.

[0008] В вышеупомянутом объекте изобретения малая головка может включать наклоненный участок. Наклоненный участок может располагаться между указанными верхней частью и нижней частью. Наклоненный участок может быть наклонен таким образом, что размер наклоненного участка вдоль направления центральной оси отверстия под палец увеличивается от стороны верхней части в направлении стороны нижней части.

[0009] В соответствии с вышеописанной конфигурацией, когда масло, стекающее вниз вдоль поршневого пальца, достигает наклоненного участка, часть масла течет в направлении нижней части вдоль наклоненного участка. При перемещении вдоль наклоненного участка масло также двигается в направлении продолжения центральной оси поршневого пальца. Соответственно, согласно вышеописанной конфигурации, стекающее вниз масло может двигаться также в направлении продолжения центральной оси поршневого пальца. В результате масло поступает на различные скользящие поверхности поршневого пальца и отверстия под палец.

[0010] В вышеупомянутом объекте изобретения малая головка шатуна может содержать участок кромки отверстия, и диаметр отверстия под палец на участке кромки отверстия может увеличиваться в направлении внешней стороны отверстия под палец вдоль центральной оси отверстия под палец. В вышеописанной конфигурации диаметр отверстия под палец увеличивается с уменьшением расстояния до внешней стороны в направлении продолжения центральной оси отверстия под палец на участке кромки отверстия малой головки. Соответственно, между поршневым пальцем и участком кромки отверстия находится широкий зазор, и масло, стекающее вниз вдоль поршневого пальца, скапливается в этом пространстве.

[0011] Здесь необходимо указать, что при смещении поршневого пальца в отверстии под палец при работе двигателя внутреннего сгорания между пальцем поршня и внутренней цилиндрической поверхностью, содержащей отверстие под палец, образуется зона отрицательного давления. То есть вследствие смещения поршневого пальца в отверстии под палец в области с увеличенным зазором между внутренней цилиндрической поверхностью малой головки и поршневым пальцем образуется зона отрицательного давления. Поэтому, после образования зоны отрицательного давления масло, скопившееся в зазоре между участком кромки отверстия и поршневым пальцем, поступает в пространство между поршневым пальцем и отверстием под палец.

[0012] В соответствии с вышеописанной конфигурацией, большая часть масла скапливается в зазоре между участком кромки отверстия и поршневым пальцем. Соответственно, большая часть масла также поступает в пространство между поршневым пальцем и отверстием под палец, когда при смещении поршневого пальца образуется зона отрицательного давления. Соответственно, достигается дополнительная подача масла на скользящие поверхности поршневого пальца и отверстия под палец.

[0013] В вышеупомянутом аспекте изобретения, диаметр отверстия под палец на участке кромки отверстия может быть увеличен таким образом, что величина увеличения расстояния между центральной осью внутренней цилиндрической поверхности для нижней части будет выше, чем величина увеличения расстояния между центральной осью и внутренней цилиндрической поверхностью для верхней части.

[0014] При возвратно-поступательном движении поршня во время работы двигателя возрастает нагрузка на малую головку через палец поршня. При этом во время хода поршня в цикле сгорания особо высокая нагрузка действует на нижнюю часть малой головки через палец поршня.

[0015] В соответствии с вышеописанной конфигурацией, зазор между поршневым пальцем и участком кромки отверстия в нижней части малой головки увеличивается. Соответственно, определенное количество масла поступает к нижней части, на которую действует повышенная нагрузка в ходе цикла сгорания, обеспечивая смазывание. При этом, с увеличением диаметра отверстия под палец таким образом, чтобы сместиться на большее расстояние от центральной оси по всей окружности отверстия под палец возле участка кромки отверстия малой головки, становится слишком малой площадь скользящих поверхностей поршневого пальца и отверстия под палец для верхней части, для которой размер вдоль оси меньше размера вдоль оси для нижней части малой головки. Как результат, повышается давление на эту поверхность, в связи с чем стабилизация масляной пленки становится невозможной. С другой стороны, если говорить о вышеупомянутом отверстии под палец, то для верхней части увеличение диаметра менее выражено, чем для нижней части. Соответственно, площадь скользящих поверхностей поршневого пальца и отверстия под палец у верхней части малой головки может быть фиксирована, также со стабилизацией масляной пленки.

[0016] Как следствие, в соответствии с вышеописанной конфигурацией, можно достичь как поступления масла к скользящим поверхностям у нижней части малой головки, так и стабилизации масляной пленки у верхней части малой головки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0017] Характеристики, преимущества и техническая и промышленная значимость примеров осуществления изобретения описаны ниже с приведением ссылок на сопровождающие чертежи, где одинаковые цифровые индексы определяют одинаковые элементы, и в которых:

На ФИГ. 1 схематически представлена конфигурация двигателя внутреннего сгорания, как одного из вариантов осуществления изобретения;

На ФИГ. 2 показан вид спереди малой головки шатуна в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения;

На ФИГ. 3 показан вид сбоку малой головки шатуна в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения;

На ФИГ. 4 показан разрез малой головки по линии IV-IV на ФИГ. 2;

На ФИГ. 5 схематически представлен поток масла, стекающий каплями с обратной поверхности поршня в этом варианте осуществления изобретения;

На ФИГ. 6 схематически представлен поток масла, стекающий каплями с обратной поверхности поршня в традиционном двигателе внутреннего сгорания;

На ФИГ. 7 в увеличенном масштабе показан разрез участка кромки отверстия малой головки шатуна в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения;

На ФИГ. 8 показано изображение смещенного положения поршневого пальца в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения;

На ФИГ. 9 показано изображение смещенного положения поршневого пальца в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения;

На ФИГ. 10 показан разрез, схематически иллюстрирующий изогнутое состояние поршневого пальца в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения;

На ФИГ. 11 показан вид сбоку малой головки шатуна в соответствии с конструкцией двигателя внутреннего сгорания в дополнительном варианте осуществления изобретения;

На ФИГ. 12 схематически представлена конфигурация двигателя внутреннего сгорания для еще одного варианта осуществления изобретения;

На ФИГ. 13 показан разрез малой головки по линии XIII-XIII на ФИГ. 12.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0018] Один вариант осуществления изобретения, как конкретная реализация двигателя внутреннего сгорания, будет описан в настоящем документе со ссылками на ФИГ. 1-10. Соответственно этот вариант осуществления изобретения относится к рядному двигателю внутреннего сгорания, цилиндры которого установлены последовательно. Двигатель внутреннего сгорания устанавливают в транспортном средстве, причем соответствующие цилиндры направлены вертикально вверх.

[0019] Как показано на ФИГ. 1, в состав блока 10 цилиндров двигателя внутреннего сгорания входит цилиндр 11. Поршень 12 совершает возвратно-поступательные движения в цилиндре 11. Поршень 12 соединен с коленчатым валом 14 через шатун 13.

[0020] Кроме того, двигатель внутреннего сгорания оборудован маслосборником 21, в котором хранится масло и который расположен ниже блока цилиндров 10. Масло в маслосборнике 21 перекачивается с помощью масляного насоса 22 и поступает в маслоподающий канал 23. Канал 24 масляной форсунки соединен с маслоподающим каналом 23. Масляная форсунка 25, которая подает масло на обратную поверхность поршня 12, соединена с каналом 24 масляной форсунки. При этом канал 24 масляной форсунки, за исключением обоих концов, оборудован управляющим клапаном 26, который изменяет проводящее состояние канала 24. То есть, когда управляющий клапан 26 открыт, канал 24 масляной форсунки находится в проводящем состоянии, что позволяет маслу поступать в канал 24 масляной форсунки и из масляной форсунки 25 на обратную поверхность поршня 12. С другой стороны, когда управляющий клапан 26 закрыт, канал 24 масляной форсунки перекрывается, и масло из масляной форсунки 25 не поступает. При этом управляющий клапан 26 открывается/закрывается по команде электронного управляющего блока 27, установленного в двигателе внутреннего сгорания.

[0021] Шатун 13 двигателя внутреннего сгорания содержит малую головку 15, соединенную с поршнем 12. Один конец стержневой части 17 соединен с малой головкой 15. Большая головка 16 соединена с другим концом стержневой части 17. Коленчатый вал 14 соединен с большой головкой 16.

[0022] Малая головка 15 содержит отверстие 19 под палец, в которое вставлен поршневой палец 18. Малая головка 15 соединена с поршнем 12 через поршневой палец 18, вставленный в отверстие 19 под палец. При этом отверстие 19 под палец при вращении обеспечивает опору для поршневого пальца 18, скользя относительно поршневого пальца 18.

[0023] Кроме того, малая головка 15 оборудована соединительным отверстием 20, которое выходит на внешнюю цилиндрическую поверхность малой головки 15 и таким образом соединяется с отверстием 19 под палец. Соединительное отверстие 20 открыто в направлении обратной поверхности поршня 12.

[0024] Далее конфигурация малой головки 15 шатуна 13 будет подробно описана со ссылкой на ФИГ. 2-4. На каждом чертеже представлено состояние, при котором поршень 12, соединенный с шатуном 13, расположен в верхней мертвой точке, а шатун 13 находится в вертикальном положении. При этом, поскольку двигатель внутреннего сгорания оборудован цилиндром 11, расположенным в вертикальном положении, поршень 12 в цилиндре 11 совершает возвратно-поступательные движения по вертикальной оси. Соответственно, в описываемом варианте осуществления изобретения, когда шатун 13 находится в вертикальном положении, направление вдоль стержневой части 17 шатуна 13 и направление движения поршня 12 параллельны друг другу.

[0025] Как показано на ФИГ. 2, когда шатун 13 находится в вертикальном положении, стержневая часть 17 расположена ниже малой головки 15 в вертикальном направлении. Кроме того, как показано на ФИГ. 3, если длина отверстия 19 под палец в направлении центральной оси C (в поперечном направлении на ФИГ. 3) рассматривается как размер вдоль оси, размер L1 вдоль оси для нижней части 28 малой головки 15, расположенной ниже в вертикальном направлении, будет больше размера L2 вдоль оси для верхней части 29 малой головки 15, расположенной выше в вертикальном направлении (L1>L2). То есть нижняя часть 28 выступает наружу в направлении центральной оси C больше, чем верхняя часть 29.

[0026] При этом в настоящем варианте осуществления изобретения, как показано на ФИГ. 2, нижняя часть 28 малой головки 15 представляет собой участок, включающий в себя самую нижнюю часть 31, которая принадлежит к внутренней цилиндрической поверхности 30, образующей отверстие 19 под палец и расположенной ниже всех в вертикальном направлении, и участок, который расположен между центральной осью C и соединительным участком 32, с которым соединена стержневая часть 17, когда шатун 13 находится в вертикальном положении. Кроме того, верхняя часть 29 малой головки 15 представлена участком, который расположен с другой стороны от нижней части 28 относительно центральной оси C, а именно участком, расположенным выше в вертикальном направлении. Кроме того, если говорить о внутренней цилиндрической поверхности 30, которая образует отверстие 19 под палец в малой головки 15, нижняя часть внутренней цилиндрической поверхности 30 представлена участком, образованным нижней частью 28, а верхняя часть внутренней цилиндрической поверхности 30 представлена участком, образованным верхней частью 29. То есть размер вдоль оси нижней части внутренней цилиндрической поверхности 30 больше, чем размер вдоль оси верхней части внутренней цилиндрической поверхности 30.

[0027] При этом, как показано на ФИГ. 3, малая головка 15 содержит наклоненный участок 33, который наклонен таким образом, что его размер вдоль оси увеличивается от верхней части 29 в направлении нижней части 28. Нижний край этого наклоненного участка 33 соединен с нижней частью 28. Размер вдоль оси этого нижнего края равен размеру вдоль оси L1 нижней части 28.

[0028] Кроме того, как показано на ФИГ. 4, участки 34 кромок отверстия, которые находятся на обоих краях поверхностей малой головки 15 в направлении центральной оси C, изогнуты таким образом, что они отклоняются от центральной оси C в направлении к внешней стороне в направлении продолжения центральной оси C. Соответственно, форма отверстия 19 под палец такова, что его диаметр увеличивается с уменьшением расстояния до внешней стороны в направлении продолжения центральной оси C на участках 34 кромок отверстия. Кроме того, радиус кривизны rl участков 34 кромок отверстия в нижней части 28 в направлении продолжения центральной оси C больше радиуса кривизны rh участков 34 кромок отверстия в верхней части 29 в направлении центральной оси C (rl>rh). То есть диаметр отверстия 19 под палец увеличивается таким образом, что нижняя часть 28 смещается от центральной оси C дальше, чем верхняя часть 29, с уменьшением расстояния до внешней стороны вдоль центральной оси C на участках 34 кромок отверстия.

[0029] Далее работа двигателя внутреннего сгорания в соответствии с представленным вариантом осуществления данного изобретения будет описана со ссылками на ФИГ. 5-10. Масло, поступающее из масляной форсунки 25, переходит на обратную поверхность поршня 12. Затем масло стекает каплями с обратной поверхности поршня 12 после охлаждения поршня 12.

[0030] Стрелками на ФИГ. 5 показано, что масло, которое стекает каплями с обратной поверхности поршня 12 и переходит на поршневой палец 18, стекает вниз в вертикальном направлении вдоль поршневого пальца 18. В случае шатуна 13, предусмотренного в конструкции двигателя внутреннего сгорания настоящего варианта осуществления изобретения, размер L1 вдоль оси нижней части 28 малой головки 15 больше размера L2 вдоль оси верхней части 29 малой головки 15. Соответственно, как показано пунктирными стрелками на ФИГ. 5, масло, которое стекает вниз вдоль поршневого пальца 18, поступает на нижнюю часть 28 малой головки 15, и переходит на скользящие поверхности поршневого пальца 18 и отверстия 19 под палец.

[0031] Кроме того, масло, которое стекает каплями с обратной поверхности поршня 12 и затем стекает каплями непосредственно в соединительное отверстие 20 или переходит на внешнюю цилиндрическую поверхность малой головки 15 с последующим перетеканием в соединительное отверстие 20 по внешней цилиндрической поверхности, поступает на скользящие поверхности поршневого пальца 18 и отверстия 19 под палец через соединительное отверстие 20.

[0032] С другой стороны, как показано на ФИГ. 6, при использовании традиционного шатуна 13 с малой головкой 15, у которой размер вдоль оси неизменен по всей ее окружности, масло, стекающее вниз по поршневому пальцу 18, продолжает стекать, не поступая на нижнюю часть малой головки 15.

[0033] Здесь необходимо отметить, что нагрузка на малую головку 15 через поршневой палец 18 при возвратно-поступательном движении поршня 12 во время работы двигателя возрастает. При этом во время хода поршня 12 в цикле сгорания особо высокая нагрузка действует на нижнюю часть 28 малой головки 15 через поршневой палец 18. В настоящем варианте осуществления изобретения, как показано на ФИГ. 5, при том, что размер L1 вдоль оси нижней части 28 малой головки 15, на которую возрастает нагрузка в ходе выполнения цикла сгорания, задан таким же, как и размер вдоль оси традиционного шатуна 13, размер L2 вдоль оси верхней части 29 малой головки 15, к которой не прилагается высокая нагрузка, задан меньшим, чем размер L1 вдоль оси нижней части 28. Соответственно, масса шатуна 13 уменьшена при сохранении жесткости нижней части 28 малой головки 15.

[0034] Кроме того, как показано на ФИГ. 5, малая головка 15 содержит наклоненный участок 33, которая наклонен таким образом, что его размер вдоль оси увеличивается от стороны верхней части 29 в направлении стороны нижней части 28. Соответственно, когда масло, стекающее вниз вдоль поршневого пальца 18, достигает наклоненного участка 33, часть масла течет в направлении нижней части 28 вдоль наклоненного участка 33, как показано стрелками на ФИГ. 5. Далее, при перемещении вдоль наклоненного участка 33 масло также двигается в направлении продолжения центральной оси C поршневого пальца 18.

[0035] Кроме того, как показано на ФИГ. 7, форма отверстия 19 под палец такова, что его диаметр увеличивается в направлении к внешней стороне в направлении продолжения центральной оси C на участках 34 кромок отверстия малой головки 15. Соответственно, между участками 34 кромок отверстия и поршневым пальцем 18 находится широкий зазор, и масло, стекающее вниз вдоль поршневого пальца 18, скапливается в этом пространстве.

[0036] Здесь необходимо отметить, что поршневой палец 18 смещается вниз в отверстии 19 под палец в ходе цикла сгорания двигателя внутреннего сгорания, как показано на ФИГ. 8. Кроме того, в цикле выхлопа двигателя внутреннего сгорания поршневой палец 18 смещается вверх в отверстии 19 под палец. Таким образом, при смещении поршневого пальца 18 в отверстии 19 под палец при работе двигателя внутреннего сгорания между поршневым пальцем 18 и внутренней цилиндрической поверхностью 30, образующей отверстие 19 под палец, образуется зона отрицательного давления. То есть вследствие смещения поршневого пальца 18 в отверстии 19 под палец, в области с увеличенным зазором между поршневым пальцем 18 и внутренней цилиндрической поверхностью 30 малой головки 15 образуется зона отрицательного давления. Затем, после образования зоны отрицательного давления, скопившееся в зазоре масло между участками 34 кромок отверстия и поршневым пальцем 18, поступает в пространство между поршневым пальцем 18 и отверстием 19 под палец.

[0037] В соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения, как показано на ФИГ. 7, участки 34 кромок отверстия малой головки 15 изогнуты таким образом, что они отклоняются от центральной оси C в направлении продолжения центральной оси C, а форма отверстия 19 под палец такова, что его диаметр увеличивается в направлении к внешней стороне в направлении продолжения центральной оси C на участках 34 кромок отверстия. Соответственно, большое количество масла скапливается в зазоре между участками 34 кромок отверстия 34 и поршневым пальцем 18. Соответственно, большое количество масла также поступает в пространство между поршневым пальцем 18 и отверстием 19 под палец, когда при смещении поршневого пальца 18 образуется зона отрицательного давления.

[0038] Кроме того, как показано на ФИГ. 7, диаметр отверстия 19 под палец увеличивается таким образом, что нижняя часть 28 смещается дальше от центральной оси C, чем верхняя часть 29, с уменьшением расстояния до внешней стороны вдоль центральной оси С.Соответственно, образуется большой зазор между поршневым пальцем 18 и участками 34 кромок отверстия в нижней части 28 малой головки 15, и увеличивается количество масла, поступающего к нижней части 28, которая находится под повышенной нагрузкой вследствие сгорания топлива. При этом, с увеличением диаметра отверстия 19 под палец таким образом, что происходит смещение на большее расстояние от центральной оси C по всей окружности на участках 34 кромок отверстия малой головки 15, площадь скользящих поверхностей поршневого пальца 18 и отверстия 19 под палец для верхней части 29, для которой размер вдоль оси меньше, чем размер для нижней части 28, становится слишком малой. Как результат, повышается давление на поверхность, в связи с чем стабилизация масляной пленки становится невозможной. В противоположность сказанному, в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения, радиус кривизны rl участков 34 кромок отверстия в нижней части 28 избирательно увеличивается, а диаметр отверстия 19 под палец для верхней части увеличивается более плавно, чем диаметр отверстия 19 под палец для нижней части. Соответственно, масляная пленка может стабилизироваться также у верхней части 29.

[0039] Кроме того, как показано на ФИГ. 10, поршневой палец 18 изогнут и приобретает форму дуги в связи с прилагаемой к нему нагрузкой, когда поршень 12 совершает возвратно-поступательные движения. При этом на ФИГ. 10 показано состояние, в котором поршневой палец 18 изогнут и приобретает форму дуги в ходе цикла сгорания. Когда поршневой палец 18 приобретает указанным образом форму дуги, он вступает в ограниченный контакт с участками 34 кромок отверстия малой головки 15, и давление на поверхность участков 34 кромок отверстия возрастает.

[0040] В представленном варианте осуществления изобретения, как описано выше, радиус кривизны участков 34 кромок отверстия, с которыми контактирует изогнутый поршневой палец 18 в цикле сгорания, избирательно увеличивается в нижней части 28. Соответственно, стабилизируется площадь контакта на участке, на который действует особо высокая нагрузка, что препятствует повышению давления на эту поверхность.

[0041] В соответствии с вариантом осуществления изобретения, описанным выше, достигаются следующие полезные эффекты. (1) В дополнение к тому, что масло, которое стекает каплями с обратной поверхности поршня 12 для смазывания внешней цилиндрической поверхности малой головки 15 и поступает в соединительное отверстие 20, масло, стекающее каплями с обратной поверхности поршня 12 для смазывания поршневого пальца 18 и стекающее вниз в вертикальном направлении вдоль поршневого пальца 18, может поступать на скользящие поверхности поршневого пальца 18 и отверстия 19 под палец. Соответственно, достигается подача масла на скользящие поверхности поршневого пальца 18 и отверстия 19 под палец.

[0042] (2) Малая головка 15 содержит наклоненный участок 33. Соответственно, часть масла, стекающая вниз по поршневому пальцу 18, также может поступать в направлении продолжения центральной оси С поршневого пальца 18 вдоль наклоненного участка 33. В результате масло может поступать на широкие скользящие поверхности поршневого пальца 18 и отверстия 19 под палец.

[0043] (3) Диаметр отверстия 19 под палец увеличивается с уменьшением расстояния до внешней стороны в направлении продолжения центральной оси C отверстия 19 под палец на участках 34 кромок отверстия малой головки 15. Соответственно, большое количество масла скапливается в зазоре между участками 34 кромок отверстия и поршневого пальцем 18. Когда в результате смещения поршневого пальца 18 формируется зона отрицательного давления, достигается дополнительное поступление масла к скользящим поверхностям поршневого пальца 18 и отверстия 19 под палец.

[0044] (4) Диаметр отверстия 19 под палец увеличивается таким образом, что нижняя часть 28 смещается дальше от центральной оси C отверстия 19 под палец, чем верхняя часть 29, таким образом, что расстояние до внешней стороны центральной оси C отверстия 19 под палец уменьшается на участках 34 кромок отверстия малой головки 15. Соответственно, образуется большой зазор между поршневым пальцем 18 и участками 34 кромок отверстия в нижней части 28 малой головки 15, и количество масла, поступающего к нижней части 28, которая находится под повышенной нагрузкой во время сгорания топлива, может увеличиваться. Кроме того, площадь скользящих поверхностей поршневого пальца 18 и отверстия 19 под палец у верхней части 29 не становится слишком малой, и масляная пленка стабилизируется также и в верхней части 29. Кроме того, площадь контакта поршневого пальца 18 и нижней части 28, на которую действует особо большая нагрузка, может стабилизироваться, с уменьшением давления на поверхность.

[0045] При этом вышеописанный вариант осуществления настоящего изобретения может быть реализован после внесения следующих модификаций. В вышеописанном варианте осуществления изобретения участки 34 кромок отверстия малой головки 15 изогнуты с формированием искривленной поверхности. Однако участки 34 кромок отверстия могут быть ровными. То есть участки кромок отверстия могут быть наклонены относительно центральной оси C для отдаления от центральной оси C с уменьшением расстояния до внешней стороны в направлении продолжения центральной оси C. В соответствии с такой конфигурацией, может быть достигнут эффект, схожий с вышеописанным эффектом (3). При этом в указанной конфигурации, когда участки кромок отверстия наклонены таким образом, что нижняя часть 28 отодвигается от центральной оси C отверстия 19 под палец на большее расстояние, чем верхняя часть 29, при уменьшении расстояния до внешней стороны, также может быть достигнут эффект, схожий с вышеописанным эффектом (4).

[0046] В вышеописанном варианте осуществления настоящего изобретения радиус кривизны rl участков 34 кромок отверстия с обоих концов нижней части 28 малой головки 15 превышает радиус кривизны rh участков 34 кромок отверстия у верхней части 29. Однако радиус кривизны rl участков 34 кромок отверстия у нижней части 28 может превышать радиус кривизны rh участков 34 кромок отверстия у верхней части 29. В том числе и на основании такой конфигурации, может быть достигнут полезный эффект, схожий с вышеописанным эффектом (4), за счет тех участков 34 кромок отверстия, радиус кривизны которых rl превышает радиус кривизны rh участков 34 кромок отверстия у верхней части 29.

[0047] В вышеописанном варианте осуществления настоящего изобретения диаметр отверстия 19 под палец увеличивается таким образом, что нижняя часть 28 смещается дальше от центральной оси C отверстия 19 под палец, чем верхняя часть 29, таким образом, что расстояние до внешней стороны отверстия 19 под палец вдоль центральной оси C уменьшается на участках 34 кромок отверстия малой головки 15. Однако такая конфигурация не обязательно должна быть реализована. Например, радиус кривизны rl участков 34 кромок отверстия у нижней части 28 может быть задан равным радиусу кривизны rh участков 34 кромок отверстия у верхней части 29 или меньше радиуса кривизны rh участков 34 кромок отверстия у верхней части 29. В том числе и на основании такой конфигурации могут быть достигнуты вышеописанные эффекты (1)-(3).

[0048] В вышеописанном варианте осуществления настоящего изобретения участки 34 кромок отверстия с обоих концов нижней части 28 малой головки 15 наклонены к центральной оси C отверстия 19 под палец. С другой стороны, один из участков 34 кромок отверстия в нижней части 28 может быть наклонен к центральной оси C отверстия 19 под палец. В этом случае и на основании такой конфигурации наклон участка 34 кромок отверстия позволяет достичь эффекта, схожего с вышеописанным эффектом (3).

[0049] В вышеописанном варианте осуществления настоящего изобретения диаметр отверстия 19 под палец увеличивается с уменьшением расстояния до внешней стороны в направлении продолжения центральной оси C на участках 34 кромок отверстия малой головки 15. Однако такая конфигурация не обязательно должна быть реализована. То есть участки 34 кромок отверстия малой головки 15 вместо наклона к центральной оси C отверстия 19 под палец могут располагаться параллельно ему. В этом случае и на основании такой конфигурации могут быть достигнуты вышеописанные эффекты (1) и (2).

[0050] В вышеописанном варианте осуществления настоящего изобретения малая головка 15 содержит наклоненный участок 33, и его размер вдоль оси увеличивается от стороны верхней части 29 в направлении стороны нижней части 28. Однако вместо реализации такой конфигурации форма малой головки 15 может быть изменена, как показано, например, на ФИГ. 11.

[0051] Как показано на ФИГ. 11, размер L1 вдоль оси малой головки 15 в нижней части 28 превышает размер L2 вдоль оси малой головки 15 в верхней части 29, и верхняя часть 29 и нижняя часть 28 связаны друг с другом через переходную часть 35. Соответственно, размер вдоль оси малой головки 15 резко изменяется в переходной части 35. В этом случае и на основании такой конфигурации масло, которое каплями стекает по обратной поверхности поршня 12 для смазывания поршневого пальца 18, может достичь нижней части 28 для поступления на скользящие поверхности поршневого пальца 18 и отверстия 19 под палец. Соответственно, в этом случае и на основании такой конфигурации можно достичь эффекта, схожего с вышеописанным эффектом (1).

[0052] В вышеописанном варианте осуществления настоящего изобретения нижняя часть 28 малой головки 15 является участком, включающим все участки, расположенные между центральной осью C отверстия 19 под палец и соединительной частью 32. Вместо такой конфигурации нижняя часть 28 малой головки 15 может быть представлена участком, включающим только один или несколько участков, расположенных между центральной осью C отверстия 19 под палец и соединительной частью 32, при условии, что указанные участки будут включать самую нижнюю часть 31, расположенную ниже по вертикальной оси, если направление вдоль стержневой части 17 шатуна 13 и направление движения поршня 12 параллельны друг другу. Кроме того, нижняя часть 28 может быть представлена участком, не включающим участка, который расположен между центральной осью C отверстия 19 под палец и соединительной частью 32.

[0053] В вышеописанном варианте осуществления настоящего изобретения рядный двигатель внутреннего сгорания, установленный в транспортном средстве с расположением цилиндра 11 в вертикальном положении, описан в качестве примера. Однако конфигурация, схожая с вышеописанной конфигурацией, также применима к рядным двигателям внутреннего сгорания, установленным в транспортном средстве с расположением цилиндра 11 под заданным углом к вертикальной оси. При этом в рассматриваемом случае, когда шатун 13 расположен под углом относительно вертикальной оси, а величина угла равна вышеупомянутой заданной величине, направление вдоль стержневой части 17 шатуна 13 параллельно направлению движения поршня 12.

[0054] В вышеописанном варианте осуществления настоящего изобретения рядный двигатель внутреннего сгорания, в котором цилиндры 11 установлены последовательно, представлен в качестве примера. Однако возможна схожая конфигурация двигателя внутреннего сгорания, в котором цилиндры расположены V-образно. В таком случае желательна конфигурация шатуна, представленная, например, на ФИГ. 12 и 13. При этом в случае двигателя внутреннего сгорания, в котором цилиндры расположены V-образно, конфигурация цилиндров одного ряда и конфигурация цилиндров другого ряда будут идентичны. Соответственно, конфигурация цилиндров в составе одного ряда будет описана ниже, а описание конфигурации цилиндров в составе второго ряда будет опущено. Кроме того, представленные на соответствующих чертежах компоненты, идентичные или схожие с таковыми в вышеописанном варианте осуществления изобретения, отмечены общими обозначениями, соответственно, их подробное описание будет опущено.

[0055] Как показано на ФИГ. 12, двигатель внутреннего сгорания, цилиндры 11 которого расположены V-образно, установлен в транспортном средстве, причем каждый из цилиндров 11 расположен под углом относительно вертикальной оси (направление вверх и вниз, как показано на ФИГ. 12) при заданной величине угла. При этом на ФИГ. 12 показано состояние, в котором поршень 12 соединен с шатуном 40 и расположен в верхней мертвой точке, а шатун 40 расположен под углом к вертикальной оси при той же величине угла, что задана заранее. То есть на ФИГ. 12 показано состояние, в котором направление вдоль стержневой части 46 шатуна 40 и направление движения поршня 12 параллельны друг другу.

[0056] Как показано на ФИГ. 13, применительно к шатуну 40, размер L3 вдоль оси вдоль оси нижней части 42 малой головки 41, расположенной ниже по вертикальной оси, будет больше размера L4 верхней части 43 малой головки 41, расположенной выше по вертикальной оси (L3>L4). То есть нижняя часть 42 больше выступает наружу в направлении центральной оси C, чем верхняя часть 43. При этом, как показано на ФИГ. 12, в описываемом варианте осуществления настоящего изобретения, нижняя часть 42 малой головки 41 представляет собой участок, включающий в себя самую нижнюю часть 45, которая относится к внутренней цилиндрической поверхности 44, образующей отверстие 19 под палец и расположенной ниже всего по вертикальной оси, и находящийся ниже по вертикальной оси участок, который расположен между центральной осью C отверстия 19 под палец и соединительным участком 47, с которым соединена стержневая часть 46. Кроме того, как показано на ФИГ. 13, верхняя часть 43 малой головки 41 представлена участком, который расположен напротив нижней части 42 по отношению к центральной оси C, а именно участком, расположенным выше по вертикальной оси.

[0057] В двигателе внутреннего сгорания, в котором цилиндры расположены V-образно, масло, которое стекает каплями с обратной поверхности поршня 12 и переходит на поршневой палец 18, стекает вниз по вертикальной оси вдоль поршневого пальца 18. Соответственно, как и в случае вышеописанной конфигурации, когда размер L3 вдоль оси нижней части 42 малой головки 41, которая расположена ниже по вертикальной оси, превышает размер L4 вдоль оси верхней части 43 шатуна 40, расположенного в двигателе внутреннего сгорания с V-образным расположением цилиндров, можно достичь эффекта, схожего с вышеописанным эффектом (1).

Изобретение относится к смазке двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания оснащен шатуном и масляной форсункой. Шатун имеет малую головку шатуна, связанную с поршнем, при этом малая головка шатуна и большая головка шатуна, соединенная с коленчатым валом, связаны между собой стержневой частью. Масляная форсунка подает масло на обратную поверхность поршня. В указанном двигателе внутреннего сгорания соединительное отверстие, которое выходит на обратную поверхность поршня и соединено с отверстием под палец, проходит через малую головку шатуна. Нижняя часть внутренней цилиндрической поверхности, которая образует отверстие под палец в малой головке шатуна, больше выступает в направлении продолжения центральной оси отверстия под палец, чем верхняя часть. Изобретение обеспечивает подачу масла к скользящим поверхностям поршневого пальца и отверстиям под палец в шатуне. 4 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий:
блок цилиндров;
поршень, который совершает возвратно-поступательные движения в цилиндре, установленном в блоке цилиндров;
поршневой палец;
коленчатый вал; и
шатун, включающий
малую головку шатуна, в которой находится отверстие под палец, при этом малая головка шатуна обеспечивает опору поршневого пальца с возможностью вращения, с помощью внутренней цилиндрической поверхности отверстия малой головки шатуна и внешней цилиндрической поверхности поршневого пальца, служащими скользящими поверхностями, внутреннюю цилиндрическую поверхность, определяющую отверстие под палец, при этом малая головка шатуна соединена с поршнем с помощью поршневого пальца,
большую головку шатуна, соединенную с коленчатым валом, и
стержневую часть, которая соединена с малой головкой шатуна и большой головки шатуна,
при этом малая головка шатуна включает верхнюю часть и нижнюю часть, образующие внутреннюю цилиндрическую поверхность отверстия под палец, причем нижняя часть представляет собой участок, расположенный под верхней частью в вертикальном направлении, когда направление вдоль стержневой части и направление движения поршня параллельны друг другу, при этом нижняя часть выступает больше наружу в направлении центральной оси отверстия под палец чем верхняя часть.

2. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, в котором
малая головка шатуна включает наклоненный участок,
наклоненный участок расположен между указанными верхней частью и нижней частью, и
наклоненный участок наклонен таким образом, чтобы размер наклоненного участка при удалении от центральной оси отверстия под палец увеличивается от стороны верхней части в направлении стороны нижней части.

3. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1 или 2, в котором
в составе шатуна малая головка шатуна содержит участок кромки отверстия, и
диаметр отверстия под палец на участке кромки отверстия увеличивается в направлении внешней стороны отверстия под палец вдоль центральной оси отверстия под палец.

4. Двигатель внутреннего сгорания по п. 3, в котором
диаметр отверстия под палец на участке кромки отверстия увеличивается таким образом, что величина увеличения расстояния между центральной осью и внутренней цилиндрической поверхностью для нижней части выше, чем величина увеличения расстояния между центральной осью и внутренней цилиндрической поверхностью для верхней части.

5. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1 или 2, который дополнительно содержит:
масляную форсунку, которая подает масло в направлении обратной поверхности поршня, при этом обратная поверхность поршня является поверхностью, расположенной с противоположной стороны относительно поверхности поршня, которая образует камеру сгорания, причем
малая головка шатуна включает в себя соединительное отверстие, связанное с отверстием под палец и обращенное к обратной поверхности поршня.