Устройство для регулирования степени сжатия в двигателе внутреннего сгорания Советский патент 1986 года по МПК F02D15/04 

Изобретение относится к двигателе строению и может быть использовано при разработке конструкций двигателя внутреннего сгорания, в частности транспортного назначения.

Цель изобретения - повышение экономичности двигателя путем расширения диапазона регулирования.

На фиг.1 изображена схема двигателя, снабженного предлагаемым уст- ройством р на фиг. 2 - предлагаемое устройство, разрез.

Двигатель, снабженный предлагаемым устройством,содержит турбокомпрессор, на валу которого установлены турбина 1 и компрессор 2. Для надежного запуска двигателя в любых условиях окружающей среды он оборудован пусковым устройством, содержащим электромотор 3, нагнетатель 4, камеру 5, свечу 6 накаливания, топливную форсу1псу 7, теплообменник 8 со змеевиком 9, топливный насос 10 низкого давления, инжектор 11, обогреватель 12 и патрубок 13. Устрой- ство дополнено трубопроводом 14 и двумя заслонками 15 и 16. В камере сгорания двигателя установлена запальная, свеча 17, а в головке цилиндра - устройство 18 для регули- рования степени сжатия (фиг.2). Устройство содержит корпус 19, буферный поршень 20, прул ин11ый демпфер 21 с пружиной 22 (пружина 22 имеет преднатяг, превьпцающий давление сжатия, мранимально необходимое для самовоспла менепия топлива) . Пружинный демпфер 21 через шток 23 жестко связан с гидравлическим сервопорш- нем 24, который управляется датчрпсом 25 давления наддувочного воздуха при помощи золотника 26. Нижний торец 27 буферного поршня 20 является подвижным участком крьпики цилиг дра5 обращенной к камере сгорания.

Устройство для регулирования степени сжатия в двит ателе пиутрелнего сгорания работает следующим образом

Перед запуском двигателя (фиг.1) открывают заслонку 15 и пклю чают , электромотор 3, который, вращая нагнетатель 4, подает воздух в камеру 5. Включают свечу 6 и форсункой 7 подают топливо. Б камере 5 смесь воспламеняется, после чего свеча 6 .зыключается. Г орячие газы, проходя теплообменник 8, нагревают змеевик 9 и, пройдя обогреватель 12, через

S

0 0 5 0 5

0 5

патрубок 13 выбрасываются в атьюсфе- ру. Включают зажигание, прокру ивают двигатель от стартера и одновременно подают топливо насосом 10. Топливо, проходя змеевик 9, нагревается и в парообразном состоянии через инжектор 11, поступает во впускной трубопровод и, перемешиваясь с воздухом, поступает в цилиндр двигателя, где воспламеняется от свечи 17. После запуска двигателя и раскрутки турбокомпрессора свеча 6, форсунка 7 и электромотор 3 выключаются, заслонка 15 закрывается, а подогрев топлива происходит от выхлопных газов через трубопровод 14 после открытия заслонки 16.

С увеличением подачи топлива возрастает давление наддува и, соответственно, давление в цилиндре в конце хода сжатия. Благодаря этому появляется возможность воспламенения рабочей смеси от сжатия. Электрозажигание отключается i вступает в работу устройство 18 для регулирования степени сжатия. Необходимое в данном случае обеспечение момента воспламенения рабочей смеси в зоне ВМТ при любом режиме работы двигателя производится путем требуемого изменения объема камеры сгорания и, следовательно, изменения степени сжатия при перемещении буферного поршня 20 под воздействием сервопоршня 24 ((|1иг.2). Управление сервопоршнем 24 осуществляется в зависимости от давления наддува. При воздействии давления наддувочного воздуха на гофрированный элемент датчика 25 происходит перемещение золотника 26. В зависг:- мости от г1еремеЕ|;ения золотника поступающее под давлением масло перетекает в полость над сервопоршнем 24 шт под ним, производя таким образом перемещение сервопоршня, а вместе с ним и буферного поршня 20, что приводит к изменению объема камеры сгорания и соответствующему изменению степени сжатия. Для обеспечения момента воспламенения рабочей смеси в зоне ВМТ на режиме работы двигателя перемеш.ение сервопоршня осуществляется по заданному закону, согласованному с давлением iia.yBa, который достигается подбором необходимой характеристики гофрированного элемента датчика 25 и соответствующей регулировкой этой системы.

Характерной особенностью работы двигателя является мгновенный, взрывной характер сгорания всего топливного заряда цилиндра в зоне ВМТ. Для предотвращения излишне жесткой рабо- т ы двигателя и дополнительного снижения давления сгорания используется пруткинный демпфер 21 . В момент воспламенения рабочей смеси резко возросшее давление газов, воздейст- вуя на поршень 20, сжимает пружину 22, выполненную с преднатягом, и дополнительно увеличивает объем камеры сгорания, изменяя степень сжатия во второй раз.

При работе двигателя под нагрузкой, когда температура наддувочного воздуха достигает высоких значений и становится достаточной для испарения топлива, заслонка 16 перекрывается, и подогрев выхлопными газами прекращается, топливо перед подачей в цилиндр, смешиваясь с.воздухом и испаряясь, одновременно снижает температуру наддувочного воздуха и увеличи- вает тем самым массовый заряд цилиндра.

Управление режимами работы двигателя осуществляется обычным путем, т.е. изменением подачи топлива. При изменении подачи топлива изменяется

и давление наддува, в результате чего автоматически устанавливается необходимая степень сжатия для воспламенения рабочей смеси в зоне БМТ. Двигатель может работать на любом жидком топливе.

Работа двигателя с предлагаемым устройством имеет ряд сзтцественных преимуществ.

Благодаря внешнему, улу шенному смесеобразованию, повышенной пред- пламенной подготовке рабочей смеси и значительному сокращению периода сгор.ания всего топливного заряда цилиндра по углу поворота коленчатого вала Создаются благоприятные ус- ,ловия для повышения полноты сгора- ния топлива, снижения тепловых и механических потерь и повышени-Я тем самым индикаторного КПД двигателя. Кроме того, повьш1ение полноты сгорания топлива и работы двигателя с малым коэффициентом избытка воздуха в сочетании с высоким наддувом значительно повьшгает литровую мощность двигателя, а отсутствие в дв15гателе топливной аппаратуры высокого давления повьш1ает надежность его работы, существенно уменьшает стоимость изготовления и потери мощности на привод топливного насоса.

1257261

Редактор А.Ревин

Фиг.2

Составитель С.Береэин

Техред И.Попович Корректор А.Зимокосов

Заказ 4894/28 Тираж 523 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4