Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F02F1/00 F02D15/04 

нагрузок, возникающих при резком нарастании давления в процессе сгорания.

Известен поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий кроме основной дополнительную камеру сгорания, позволящую регулировать степень сжатия путем изменения объема изменения объема основной камеры сгорания, причем канал, соединяющий обе камеры, контролируется специальным клапаном, что позволяет путем одновременного регулирования подачи топлива и воздуха в основную и дополнительную камеры получать степень сжатия наиболее выгодную для работы двигателя.

Недостатками данного двигателя являются сложная система регулирования подачи воздуха и топлива в основную и дополнительную камеры сгорания, а также необходимость специального привода воздушной заслонки и специального клапана, разделяющего камеры сгорания, что также усложняет эксплуатацию двигателя.

Известен поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий поршень, шатун, соединенный с поршнем при помощи эксцентрикового пальца, и механизм поворота пальца вокруг оси, выполненный в виде пружины кручения, благодаря чему обеспечивается автоматическое изменение степени сжатия в зависимости от режимов работы двигателя.

Недостатком данного двигателя является негарантированный поворот эксцентрикового пальца вокруг оси в нужный момент, так как это зависит от состояния поверхностей трения пальца и состояния пружины, что может привести к произвольному изменению степени сжатия в разных цилиндрах двигателя.

Известен поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий поршень, шатун, соединенный с поршнем при помощи пальца и с шейкой коленчатого вала при помощи эксцентриковой втулки, которая жестко связана с шестерней, в свою очередь связанной с механизмом, размещенным в щеке колен вала и воздействующим на эксцентриковую втулку, в результате поворота которой изменяется длина хода поршня и соответственно степень сжатия в камере сгорания двигателя.

Недостатками данного двигателя являются сложность механизма поворота эксцентриковой втулки шейки коленвала, возможность несвоевременного срабатывания этого механизма, что может привести к произвольному изменению степени сжатия в разных цилиндрах двигателя, вместе с тем увеличиваются размеры щек коленвала, что влечет за собой увеличение инерционных

масс, а также длины коленвала и всего двигателя.

Известен, взятый в качестве прототипа, поршневой двигатель внутреннего сгорания

5 с воспламенением от сжатия, содержащий картер, коленчатый вал, шатунно-поршневые группы, аксиально подвижные относительно картера объединенные узлы цилиндр-головка цилиндра (Ц-ГЦ), причем

0 указанные узлы имеют возможность сдвигаться в осевом направлении с помощью гидравлических средств в зависимости от давления воспламенения и опираются на элементы картера через кольцевую гидравлическую подушку, заполняемую из масляной магистрали двигателя через обратный клапан, а давление в подушке ограничивается. клапаном ограничения давления, на нижнем конце каждого цилиндра, входящего в состав объединенного узла, имеются направляющее устройство и уплотняемая кольцевая гидравлическая подушка, внутренняя полость которой сообщена каналом с масляной магистралью двигателя.

5 Недостатком прототипа является низкая эффективность работы двигателя вследствие нестабильности процесса возвращения блока объединенных узлов цилиндр-головка цилиндра в положение, соответствующее минимальному объему камеры сгорания, в результате большого количества уплотнений и условий их работы в контакте с выхлопными газами, не гарантирующими возврат под воздействием силы тяжести.

5 Кроме того, имеются предпосылки попадания смазочной жидкости в охлаждающую и наоборот через подвижные уплотнения, а также возможен пробои выхлопных газов во всасывающий канал газораспределения,

0 приводящий к закоксовыванию стыка и потере подвижности объединенного узла, что в конечном счете также отражается на эффективной работе двигателя.

Целью изобретения является повышение эффективности работы двигателя за счет автоматического изменения степени, сжатия (с повышенной при запуске двигателя на сниженную при вводе в рабочий режим).

0 Указанная цель достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания, включающий картер, коленчатый вал, шатунно-поршневые группы, аксиально подвижные относительно картера объединенные узлы

5 цилиндр - головка цилиндра, где на цилиндре имеется направляющее устройство, а на нижнем его конце - уплотняемая кольцевая гидравлическая подушка, внутренняя полость которой сообщена масляным каналом

с масляной магистралью двигателя, содержит закрепленный на цилиндре уплотняемый кольцевой поршень, расположенный во внутренней полости кольцевой гидравлической подушки с возможностью аксиального перемещения, причем внутренняя полость гидравлической подушки по обеим сторонам кольцевого поршня сообщена соответственно с масляным каналом со стороны, обращенной к головке цилиндра, и с дренажем в картер со стороны, обращенной к коленчатому валу, а кольцевой поршень выполнен подпружиненным со стороны подвода масла.

Таким образом, путем расширения функций уплотняемой кольцевой гидравличб ОКОЙ подушки за счет введения подпружиненного кольцевого уплотнйеМого поршня имеется возможность повысить эффективность двигателя, а также снизитьего массу и габариты, упростив конструкцию.На чертеже представлена схема поршневого двигателя внутреннего сгорания. ,

Поршневой двигатель 1 внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия содержит картер 2, коленчатый вал 3, шатунно-поршневые группы 4, аксиально подвижные относительно картера 2, объединенные узлы цилиндр 5 - головка цилиндра 6, причем на цилиндре 5 имеетёя направляющее устройство 7 и уплотняющая кольцевая гидравлическая подушка 8, внутренняя полость 9 которой сообщена масляным каналом 10с масляной магистралью 11 двигателя 1, а также закрепленный на цилиндре 5 уплотняемый кольцевой поршень 12, расположенный во внутренней полости 9 кольцевой гидравлической подушки 8с возможностью аксиального перемещения. Внутренняя полость 9 гидравлической rioдушки 8 по обеим сторонам кольцевого поршня 12 сообщена соответственно с масляным каналом 10 со стороны, обращенной к головке цилиндра 5, и с дренажем 13 в картере 2 со стороны, обращенной к коленчатому валу 3, а кольцевой поршень 12 выполнен подпружиненным с помощью пружины 14 со стороны подвода масла каналом 10.

Работа двигателя.

Перед запуском двигателя объединенные узлы цилиндр 5 - головка цилиндра 6 отжаты в направляющем устройстве 7 пружиной 14 через закрепленный на каждом цилиндре кольцевой поршень 12 в положение, соответствующее максимальной степени сжатия. Усилие каждой пружины выбирается из условия уравновешивания равнодействующей силы, воздействующей от среднего давления газов цикла прм запуске двигателя и его работе при отсутствии нагрузки на коленчатом валу. При проворачивании стартером коленчатого вала 3 поршень в цилиндре 5 будет сжимать воздух,

давление, которбе при этом возникает, воздействует на головку цилиндра 6. Возникающая при этом равнодействующая сила стремится переместить объединенные узлы цилиндр 5 - головка цилиндра 6 в положение, соответствующее меньшей степени сжатия. Однако усилие пружины воспрепятствует этому и степень сжатия останется максимальной.

После запуска двигателя 1 внутренняя

5 полость 9 гидравлической подушки 8 заполнится маслом, нагнетаемым масляным насосом двигателя. Давление масла, воздействуя на кольцевой поршень, компенсирует некоторое повышение среднего

0 давления цикла в цилиндре 5 и-исключит возможность колебательного процесса в подпружиненных элементах. Таким образом, при работе двигателя 1 без полезной нагрузки на коленчатом валу 3 Степень сжа5 тия останется максимальной.

При нагружении коленчатого вала 3 по лезной нагрузкой возрастает максимальное

давление сгорания в каждом из цилиндров

5. Соответственно возрастет и среднее давление цикла. Газовые силы, воздействуя на головку цилиндра 6, преодолевают сопротивление пружины 14 и переместят объединенные узлы цилиндр 5 - головка цилиндра 6 в положение, соответствующее меньшей

5 степени сжатия. При дальнейшем увеличении нагрузки процесс будет продолжаться до того момента, когда запас хода кольцевого поршня 12 будет выбран, и объединенные узлы Ц-ГЦ займут положение, соответствующее минимальной степени сжатия. При уменьшении нагрузки на коленчатом валу 3 снизится и среднее давление цикла. Усилие пружины 14 превысит противодействующие ему газовые силы и переместит блок узлов

5 Ц-ГЦ в положение, соответствующее более высокой степени сжатия.

Таким образом, достигается бесступенчатое регулирование степени сжатия в зависимости от нагрузки на коленчатом валу 3

0 двигателя 1. При остановке двигателя 1 газовые силы перестанут воздействовать на головку цилиндра 6 и усилие пружины 14 вернет блок Ц-ГЦ в положение, соответствующее максимальной степени сжатия, тем

5 самым подготовив двигатель 1 к новому запуску.

Таким образом, предлагаемаяконструкция двигателя внутреннего сгорания повысит эффективность системы в работе путем автоматического изменения степени

Изобретение относится к двигателест- роению и может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания (две) с воспламенением от сжатия. Изобретение позволяет повысить эффективность работы две. две, содержащий картер, коленчатый вал, шатунно-порщневые группы, аксиально подвижные относительно картера объединенные узлы цилиндр - головка цилиндра, имеющий цилиндр, снабженный направляющим устройством и уплотняемойкольцевой гидравлической подушкой, внутренняя полость которой сообщена масляным каналом с масляной магистралью двигателя, снабжен уплотняемым кольцевым поршнем, закрепленным на цилиндре и расположенным во внутренней полости кольцевой гидравлической подушки с возможностью аксиального перемещения. Внутренняя полость гидравлической подушки по обеим сторонам кольцевого поршня сообщена соответственно с масляным каналом со стороны, обращенной к головке цилиндра, и с дренажем в картер со стороны, обращенной к коленчатому валу, а кольцевой поршень выполнен подпружиненным со стороны подвода масла. Предлагаемый две обладает повышенной эффективностью за счет автоматического изменения степени сжатия е;го при запуске и под нагрузкой, уменьшенной массой и габаритами, простотой устройства. 1 ил."^ЁИзобретение относится к двигателест- роению и может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.Известен поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий поршень, имеющий головную часть, подвижную в ак-' сиальном направлении относительно осно^ вания, связанного с шатуном, причем между' основанием и головной частью предусмотрена гидравлическая подушка изменяемого, объема, заполнением или опорожнением которой регулируется объем камеры cгopa'•^ ния, расположенной над поршнем.Недостатками данного двигателя являются наличие значительных инерционный сил, приводящих к повышенным износам на быстроходных двигателях, а также KOHCt- руктивная сложность исполнения и неста-бильность маслопитания.гидравлической подушки вследствие расположения подводящей гидролинии в подвижных деталях.Известен поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий устройство для изменения степени сжатия в цилиндре, имеющее установленный в, буферной камере поршень, в полости которого расположен неподвижный плунжер с магистралью и каналом, соединяющим полость и камеру, заполняемыми сжатым воздухом, позволяющим уменьшить ударные нагрузки.Недостатками данного двигателя являются значительное усложнение головки блока двигателя, при котором добавляются двигающиеся элементы с необходимыми уплотнениями, недопускающими пропуск продуктов сгорания, а также наличие ударныхГОоj:^^ соS