ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С РЕГУЛИРУЕМОЙ СТЕПЕНЬЮ СЖАТИЯ Советский патент 1951 года по МПК F02D15/04 

Известны двигатели внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия, цилиндры которых попарно объединены общей камерой сгорания, а каждый из движущихся в цилиндрах поршней связан с соответственным кривошипом одного из двух коленчатых валов. Регулирование объема камеры сжатия в этих двигателях осуществляется путем изменения угла между обоими коленчатыми валами. В транспортных двигателях внутреннего сгорания с таким регулированием экономичность двигателя на дроссельных режимах ухудшается, так как с уменьшением весового заряда, поступающего в цилиндр, снижается термический коэффициент полезного действия.

Отличительная особенность предлагаемого двигателя заключается в том, что изменение взаимного расположения коленчатых валов, связанных между собой зубчатой передачей, осуществляется посредством муфт переменного угла заклинивания, смонтированных на колесах зубчатой передачи. У этих муфт смещение ведомой детали по отношению к ведущей зависит от величины передаваемого крутящего момента и от числа оборотов.

В сравнении с известными двигателями с изменяемой степенью сжатия предлагаемый двигатель обладает тем преимуществом, что наряду с регулированием степени сжатия в зависимости от нагрузки двигателя возможно также регулирование сжатия по скоростным режимам. Это обеспечивает высокую экономичность двигателя как при полной, так и при частичной нагрузке на различных скоростных режимах вследствие того, что при большом количестве оборотов двигателя степень сжатия повышается.

На фиг. 1 изображен двигатель в общем виде; на фиг. 2 - принципиальная схема зубчатой передачи с муфтами переменного угла заклинивания; на фиг. 3 - конструкция муфты.

Коленчатые валы 1 и 1′ несут шестерни 2 и 2′ (фиг. 1). Каждая шестерня может поворачиваться на некоторый угол относительно своего вала. Оба коленчатых вала связаны между собой паразитной шестерней 3, сцепленной с шестернями 2 и 2′. Направление вращения валов и шестерен указано стрелками А, А′ и Б (фиг. 2). При передаче момента от вала 1 валу 1′ на зубьях шестерен 2 и 2′ возникают силы Р и Р₁, которые стремятся сместить эти шестерни по отношению к валам. Вращение шестерен 2 и 2′, в свою очередь, вызывает поворачивание зубчатых секторов 4 и 4′ в направлении стрелок Г и Г′.

Угловое перемещение секторов 4 и 4′ пропорционально величинам сил Р и Р₁, т.е. величине передаваемого от вала 1′ крутящего момента или величине полного момента двигателя, равного удвоенному моменту вала 1′. Таким образом, каждая из шестерен 2 и 2′ сместится в разных направлениях относительна коленчатых валов на угол пропорциональный крутящему моменту двигателя; общее смещение коленчатых валов относительно друг друга составит угол α, пропорциональный величине крутящего момента.

С другой стороны, центробежные силы Q грузов регулятора стремятся поворачивать секторы 4 и 4′ и шестерни 2 и 2′ в направлении, обратном действию реакций Р и Р′. В связи с этим при возрастании числа оборотов угол α будет уменьшаться, а степень сжатия - увеличиваться.

Рассматриваемая схема обеспечивает автоматическое регулирование степени сжатия в нужных направлениях: при возрастании числа оборотов угол α уменьшается, степень сжатия увеличивается; при увеличении нагрузки угол α увеличивается, степень сжатия уменьшается. Подбором характеристик пружин 6 (расположенных на одной оси с секторами 4 и 4′), размеров грузов регулятора и кинематической схемы механизма можно обеспечить с известным приближением и необходимые количественные параметры регулирования. Эти параметры могут быть получены экспериментально снятием с построенного двухвального двигателя дроссельных характеристик при различных зафиксированных величинах угла.

Каждый из коленчатых валов 1 и 1′ снабжен прикрепленной к его фланцу муфтой. Муфты отличаются одна от другой тем, что одна из них имеет вал для отбора мощности от двигателя, а другая такого вала не имеет и передает мощность со своего вала через паразитную шестерню 3.

Каждая муфта выполнена в виде барабана 5, прикрепленного к фланцу коленчатого вала болтами. На внешней поверхности барабана свободно посажен венец шестерни 2, несущий приболченные к нему слева диск 7 и справа диск 8 для одной из муфт или диск 9, выполненный за одно целое с валом отбора мощности, для второй муфты. Диски 7 и 9 (или диски 7 и 8) ограничивают осевое смещение венца шестерни 2 относительно барабана 5. Венец шестерни 2, кроме зубцов на внешней поверхности, имеет внутренние зубцы для сцепления с зубчатыми секторами 4, к которым крепится один конец пружины 6, работающей на скручивание. Другой конец пружины удерживается от поворачивания шлицевой шайбой 11, сочленяемой с пальцем 12, укрепленным неподвижно на барабане 5. Таким образом, конец пружины, сцепленный с зубчатым сектором, может вращаться, причем радиальные усилия пружины 6 воспринимаются пальцем 12. Свободные концы пружины проходят через продолговатые отверстия в дисках 8 или 9 так, что венец шестерни 2 имеет возможность поворачиваться, относительно барабана 5 с укрепленными на нем пальцами 12. На свободных концах пружин посажены грузы 10 плоского центробежного регулятора, радиальные силы инерции которых также воспринимаются пальцами 12.

Подобная схема может быть применена как в четырехтактных, так и в двухтактных двигателях с любым расположением цилиндров, имеющих общую камеру сгорания для каждой пары поршней, передающих движение на два коленчатых вала.

Двигатель внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия, в котором цилиндры попарно объединены общей камерой сгорания, а движущиеся в них поршни сочленяются каждый с соответственным кривошипом одного из двух коленчатых валов, связанных между собой зубчатой передачей, отличающийся тем, что, с целью автоматического изменения объема камеры сжатия, колеса зубчатой передачи снабжены муфтами, у которых смещение ведомой детали по отношению к ведущей зависит от величины передаваемого крутящего момента и числа оборотов.