Поршень для автоматического регу-лиРОВАНия СТЕпЕНи СжАТия Советский патент 1981 года по МПК F02B75/04 F02F3/00 

1

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания.

Известны норшни для автоматического регулирования степени сжатия, содержащие наружный стакан, установленный с возможностью перемещения на вставке, кинематически связанной с шатуном, и но меньшей мере один обратный и один редукционный клапаны, причем редукционный клапан снабжен запорной иглой с обратной пружиной 1.

Изменение давления масла в пространстве, ограниченном стаканом и вставкой, приводит к изменению в определенных пределах степени сжатия в соответствующие периоды цикла.

Однако при изменении чисел оборотов на различных режимах работы двигателя вследствие инерционности массы наружного стакана не обеспечивается оптимальная степень сжатия, при которой реализуются наиболее эффективные параметры теплового процесса.

Целью изобретения является обеспечение оптимального регулирования степени сжатия независимо от числа оборотов двигателя.

Поставленная цель достигается введением в систему дополиительного звена, корректирующего взаимное перемещение

вставки и стакана в определенные фазы регулирования степени сжатия. Для этого запорная игла редукционного клапана снабжена дополнительным упругим элементом и кинематически связана с поверхностью паза на головке шатуна, имеющего переменную глубину с максимальным ее значением при угле поворота кривошипа р, равном

10Pi arc sin X sin(90 -X - 57,3°),

где X ,

причем R - радиус кривошипа;

15Z- -длина шатуна;

(90°-Я,-57,3°)-угол поворота колен вала, при котором инерционные силы поршня равны нулю. На чертеже изображен поршень для автоматического регулирования степени сжатия, разрез.

Поршень состоит из наружного стакана 1, вставки 2, соединенной через поршневой палец 3 с шатуном 4. Между стаканом 1

25 и вставкой 2 расположены гидравлические полости 5 и 6. С полостью 5 соединены каналы редукционного клапана 7 и обратного клапана 8, а с полостью 6 - канал 9 обратного клапана 10 и жиклер 11. На

30 вставке 2 расположен ползун 12, нагруженный пружиной 13, и редукционный клапан 7, содержащий запорную иглу 14, пружину 15, упругий элемент (например пружину) 16 и шток 17, опертый одним из концов на поверхность паза 18 на головке шатуна 4. Жесткость упругого элемента 16 суш;ественно (не менее чем в 2-3 раза) выше жесткости пружины 15. Работает поршень с изменением степени сжатия следующим образом. В течение второй части хода выпуска и первой части хода впуска в камере сгорания (вблизи ВМТ), когда давление газа в ней мало, под действием сил инерции стакана 1, действующих вверх, часть масла из гидравлической полости 6 вытесняется через жиклер 11. Одновременно происходит поступление масла в полость 5 через отверстие в шатуне 4 вокруг пальца 3, ползун 12, нагруженный пружиной 13, и обратный клапан 8; редукционный клапан 7 закрыт. При этом стакан 1 смещается вверх относительно вставки 2 на некоторое расстояние (0,1-0,2 мм) и увеличивает степень сжатия. Величина смещения стакана 1 зависит главным образом от сечения жиклера 11 ив меньшей степени от величины сил инерции. В начале рабочего хода под действием суммарной силы на стакан 1 (газовой и инерционной) давление в полости 5 значительно возрастает, однако редукционный клапан 7 закрыт иглой 14 под действием упругого элемента 16, сжатого штоком 17. При положении шатуна под углом Р arcsin.-sin (90°Х-57,3°) к оси поршня, инерционные силы равны нулю, шток 17 находится в пазу 18 на его максимальной глубине; в этот момент усилие упругого элемента 16 на иглу 14 снимается. Если в этот же момент газовые силы, действующие на стакан 1, превышают определенную величину, то редукционный клапан 7 открывается, т. е. игла 14 под действием давления жидкости в камере 5 отходит от своего седла, преодолевая усилие пружины 15,. в результате чего часть масла из полости 5 уходит и стакан 1 смещается вниз по вставке 2. Одновременно через сверление в щатуне 4, ползун 12, обратный клапан 10 и канал 9 идет наполнение полости 6 маслом. Таким образом, на установившемся нагрузочном режиме работы двигателя за один цикл работы двигателя стакан 1 смещается вверх и вниз относительно вставки на одинаковую небольшую величину, при этом величина установившейся степени сжатия определяется только значением газовых сил, так как в момент открытия редукционного клапана 7 инерционнь1е силы поршня равны нулю. При увеличении нагрузки на двигатель, газовые силы увеличиваются, смещая за каждый цикл стакан 1 относительно вставки 2 вниз на большую величину, чем смещение ее вверх под действием сил инерции; при этом степень сжатия снижается. С уменьшением нагрузки на двигатель газовые силы уменьшаются; при этом редукционный клапан 7 в течение цикла закрыт (или пропускная способность его снижается) и сФакан 1 смещается вверх относительно вставки 2 в каждый цикл, увеличивая степень сжатия. При установившейся нагрузки двигателя стакан 1 смещается вверх и вниз за каждый цикл на равную величину (0,1-02 мм), обеспечивая практически постоянную степень сжатия. Таким образом, поршень повышает экономичность двигателя путем установления оптимальной степени сжатия на любых режимах работы двигателя. Установленная на одном из режимов (при начальной регулировке двигателя) оптимальная степень сжатия будет поддерживаться на всех режимах работы двигателя оптимальной. Формула изобретения Поршень для автоматического, регулирования степени сжатия, содержащий наружный стакан, установленный с возможностью перемещения на вставке, кинематически связанной с шатуном, и по меньшей мере один обратный и один редукционный клапаны, причем последний имеет запорную иглу с обратной пружиной, отличающийся тем, что, с целью обеспечения регулирования степени сжатия независимо от числа оборотов, запорная игла снабжена дополнительным упругим элементом и кинематически связана с поверхностью паза на головке шатуна, имеющего переменную глубину с максимальным значением при угле поворота кривошипа р, равном р arc sin X - sin(90 Х. 57,3), где X -- 4 причем R-радиус кривошипа, L-длина шатуна; 90°-Я-57,3° - угол поворота коленвала, при котором инерционные силы равны нулю. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ № 1451962, кл. 46В 15/02, опублик. 1977.