Поршень, автоматически регулирующий степень сжатия

 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия. Цель изобретения - повышение эффективности регулирования степени сжатия путем ограничения периода ее изменения участком процесса сгорания, на котором давление цикла превышает давление конца сжатия. При увеличении давления газов в процессе сгорания выше давления начала регулирования степени сжатия, обусловленного предварительной затяжкой пружины 3, результирующая сила давления газов и упругости пружины 3 перемещает наружный стакан 1 относительно вставки 2 вниз, сжимая пружину 3. В это время объем рабочей полости увеличивается, а степень сжатия снижается. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩ1АЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ц1)5 Р 02 В 75/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

C е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4339638/25-06 (22) 08.12.87 (46) 30.04.90. Бюл. В 16 (72) Е.П.Гусев, В.А.Коровин и Т.А.Пятничко (53) 621.43.054.1(088.8) (56) Заявка РСТ M- 86/01562, кл. F 02 В 75/04, 1986. (54) ПОРШЕНЬ, АВТОМАТИЧЕСКИ РЕГУХ1ИРУЮЩГЙ СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ (57) Изобретение относится к.двигателям внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия. Цель изобретения — повышение эффективности регулирования степени сжатия путем

2 ограничения периода ее изменения участком процесса сгорания, на котором давление цикла превышает давление конца сжатия. При увеличении давления газов в процессе сгорания выше давления начала регулирования степени сжатия, обусловленного пред варительной затяжкой пружины 3, результирующая сила давления газов и упругости пружины 3 перемещает наружный стакан 1 относительно вставки 2 вниз, сжимая пружину 3, В это время объем рабочей полости увеличивается,а степень сжатия снижается.

1 3 . II. ф-JIbt 1

1560747

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия.

Пель изобретения — повышение эффективности сжатия путем ограничения периода ее изменения участком процесса сгорания, на котором давление цикла превышает давление конца 10 сжатия, На чертеже представлена схема поршня, автоматически регулирующего степень сжатия.

Поршень содержит наружный стакан

1, установленный на вставке 2 с возможностью перемещения. Между наружным стаканом 1 и вставкой 2 размещена пружина 3, выполненная в виде пластинчатого гофрированного кольца, обеспечивающего ей при малых габаритах и массе высокую упругость. Наружный стакан 1 жестко связан по центру со штоком 4, который проходит через центральные отверстия в пружине 3 и вставке 2. На штоке 4 за вставкой

2 расположены задатчик 5 предвари-, тельного сжатия пружины и демпфирующий элемент 6, связанный со штоком 4 реэьбовым соединением.

Демпфирующий элемент 6 размещается внутри вставки 2 и образует с ней буферную полость 7. Демпфирующий элемент 6 и буферная полость 7 предназначены для исключения собственных колебаний наружного стакана 1, 35 пружины 3 и задатчика 5 давления начала регулирования. В демпфирующем элементе 6 установлен впускной клапан 8 и выполнен нерегулируемый дроссель 9. С их помощью буферная полость

7 сообщается с пространством под поршнем.

Верхний уровень регулирования степени сжатия или ее максимальное зна45 ченне, а также давление начала регулирования степени сжатия, равное давлению конца сжатия, устанавливаются при сборке поршня. При этом максимальное значение степени сжатия определяется наибольшей высотой поршня, а давление начала регулирования — усилием предварительной затяжки пружины 3, создаваемым е помощью задатчика 5 давления начала регулирования. Нижний уровень регулирования степени сжатия или ее минимальное значение в цикле зависит от нагрузки и обуславливается жесткостью пружины 3. Указанная жесткость обеспечивается размерами и материалом пружины и расчитывается по выражению (Рмакс - 1 с ) 1 ï

ЬН где Р„„ „ — устанавливаемый уровень максимального значения давления в цилиндре при наибольшей нагрузке на двигатель;

Р— давление конца сжатия (начала регулирования степени сжатия);

Р площ дь поршня Н вЂ” необходимое для требуемого ограничения давления изменение высоты поршня .

Поршень работает следующим образом.

В процессах впуска и сжатия наружный стакан 1 находитсsI в крайнем верхнем относительно вставки 2 положении, соответствующем максимальной степени сжатия. При увеличении давления газов в процессе сгорания выше давления начала регулирования степени сжатия, обусловленного предварительной затяжкой пружины 3, результирующая сила давления газа и уп-. ругости пружины 3 перемещается наружный стакан 1 относительно встав2 BHI!3 cKHMBII np Hkfg 3. В это время объем рабочей полости увеличивается, а степень сжатия снижается.

Одновременно уменьшается скорость нарастания газа, а следовательно, снижаются механические нагрузки на кривошипно-шатунный механизм.

В фазе уменьшения степени сжатия демпфирующий элемент 6 двюкется вместе с наружным стаканом 1 относительно вставки 2. В буферной полости образуется разрежение. Под действием инерции и разрежения впускной клапан

8 открывается, сообщая буферную полость 7 с пространством под поршнем. В результате происходит наполнение буферной полости 7 воздухом из этого пространства.

Уменьшение степени сжатия продолжается вплоть до достижения наибольшего давления в цикле, ограничиваемого нижним уровнем регулирования при данной нагрузке. В этот момент наружный стакан 1 занимает самое нижнее относительно вставки 2 положение, "îîòâåòñòâóþùåå минимальной

2. Поршень по п.1, о т л и ч а— ю шийся тем, что пружина выполнена в виде пластинчатого гофрированного кольца.

Составитель M.ÁoíäàðåB

Редактор И.Касарда Техред M.Õoäàíè÷ Корректор Т.Малец

Заказ 961 Тираж 437 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

5 15 степени сжатия, характерной для данного режима, Впускной клапан 8 при этом закрывается, разобщая буферную полость 7 от пространства под поршнем.

Со снижением давления в цикле результирующая сил давления газа и упругости пружины 3 меняет свое направление, вследствие чего наружный стакан 1 перемещается относительно вставки 2 вверх, а степень сжатия увеличивается.

Повышение степени сжатия продолжается до момента, при котором давление сгорания становится равным давлению начала регулирования (давлению сжатия), а элемент 6 достигает днища вставки 2. Наружный стакан

1 в этом случае занимает крайнее. верхнее положение, соответствующее наибольшей степени сжатия или верхнему уровню ее регулирования.

При увеличении степени сжатия вместе с наружным стаканом 1 дви-. жется вверх и демпфирующий элемент

6, в результате чего происходит сжатие газа, находящегося в буферной полос и 7. Сила давления сжимаемого газа замедляет скорость посадки элемента задания предварительного сжатия пружины, благодаря чему исключаются колебания подвижных элементов поршня после достижения максимального значения степени сжатия.

Последующее расширение, происходящее за периодом изменения степени сжатия, осуществляется в уменьшенных объемах рабочей полости. Это позволяет повысить эффективность использования теплоты, выделяющейся при сгорании топлива.

Таким образом, применение поршня, который снабжен штоком, жестко связанным по центру с наружным стаканом и проходящим через центральные отверстия в пружине и вставке, а также задатчиком предварительного сжатия

60747 6 пружины и демпфирующим элементом, расположенными на штоке за вставкой и имеющими со штоком резьбовое со5 единение, причем демпфирующий элемент образует со вставкой буферную полость, позволяет обеспечить оптимальное регулирование степени сжатия путем ограничения периода ее изменения участком, на котором давление цикла превышает давление конца сжатия, благодаря чему повышается эффективность использования теплоты, выделяющейся при сгорании топлива.

Формула изобретения

1. Поршень, автоматически регулирующий степень сжатия, содержащий

20 вставку и размещенный на ней наружный стакан, установленный с возможностью перемещения относительно вставки, пружину, размещенную между вставкой и наружным стаканом, о т—

25 л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности регулирования степени сжатия путем ограничения периода ее изменения участком процесса сгорания, на котором давле3р ние цикла превышает давление конца сжатия, поршень дополнительно снабжен штоком, жестко связанным с наружным стаканом и проходящим через центральные отверстия в пружине и вставке, задатчиком предварительного сжатия пружины и демпфирующим элементом, содержащим вгускной клапан и нерегулируемый дроссель, размещенные на штоке и связанные с по40 следним при помощи резьбового соединения, причем демпфирующий элемент образует со вставкой буферную полость,