Двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению 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 двигателестроению 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 02 F 1/00, F 02 D 15/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4710147/06 (22) 26.06.89 (46) 15.02.92. Бюл. М 6 (72) С.Ю.Лысов (53) 621.43-224;7 (088.8) (56) Заявка ФРГ

N 2504919, кл. F 02 F 1/00, 1976 (54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания (ДВ С) с воспламенением от сжатия. Изобре-: тение позволяет повысить эффективность работы ДВС. ДВС, содержащий картер, ко-: ленчатый вал, шатунно-поршневые группы, аксиально подвижные относительно картера объединенные узлы цилиндр — головка цилиндра, имеющий цилиндр, снабженный направляющим устройством и уплотняемойИзобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в порш-невых 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 предусмот-... рена гидравлическая подушка изменяемого, объема, заполнением или опорожнением. которой регулируется объем камеры сгора" ния, расположенной над поршнем.

Недостатками данного двигателя являются наличие значительных инерционныМ сил, приводящих к повышенным износам на быстроходных двигателях, а также конструктивная сложность исполнения и неста„„5LJ „„1712643 А1 кольцевой 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

ДВС обладает повышенной эффективностью за счет автоматического изменения степени сжатия его при запуске и под нагрузкой, уменьшенной массой и габаритами, простотой устройства. 1 ил. 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 ударных

1712643 нагрузок, возникающих при р ю их при резком нара- масс, атакже длины коленвала и всегодвистании давления в процессе сгорания. гателя. евой двигатель внут- Известен, взятый в качестве прототипа, Известен поршневой двиг реннего сгорания, содержа, содержащий кроме ос- поршневойдвигательвнутреннегосгорания новной дополнительную камеру сгорания, 5 с воспламенением от сжатия, содержащий позволящую регулировать ровать степень сжатия, картер, коленчатый вал, шатунно-поршнепутем изменения о ъема и объема изменения объема вые группы, аксиально подвижные относиосновной камеры сгорания, причем канал, тельно картера объединенные узлы соединяющий обе камеры, контролируется цилиндр-головка цилиндра (Ц- Ц), причем специальным клапаном, что позволяет пу- 10 указанные узлы имеют возможность сдвитем одновременного регулирования подачи гаться в осевом направлении с помощью топлива и воздуха. в о ха.в основную и дополни- гидравлических средств в зависимости от тельную камеры получать степень сжатия давления воспламенения и опираются на наиболее выгодную для работы двигателя. элементы картера через кольцевую гидравНедостатками данного двигателя явля- 15 лическую подушку, заполняемую из масляются сложная система регулирования под- ной магистрали двигателя через обратный ачи воздуха и топлив топлива в основную и клапан, а давление в подушке ограничивадополнительную камеры сгорания, а также ется. клапаном ограничения давления, на необходимость специального привода воз- нижнем конце каждого цилиндра, входящедушнои заслон заслонки и специального клапана, 20 ro в состав объединенного узла, имеются разделяющего камеры сгорания, что также направляющее устройство и уплотняемая усложня с ожняет эксплуатацию двигателя, кольцевая гидравлическая подушка, внутИзвестен поршневой двигатель внут- ренняя полость которой сообщена каналом реннего сгорания, содержащий поршень, с масляной магистралью двигателя. шатун, соединенный енный с поршнем при помо- 25 Недостатком прототипа является низщи эксцентрикового пальца, и механизм по- кая эффективность работы двигателя вследворота пальца вокруг оси, выполненный в ствие нестабильности процесса виде пружины кручения, благодаря чему возвращенияблокаобъединенныхузловциобеспечивается автоматическое изменение линдр-головка цилиндра в положение, соотстепени сжатия в зависимости от режимов 30 ветствующее минимальному объему камеры работы двигателя. сгорания, в результате большого количества

Недостатком данного двигателя являет- уплотнений и условий их работы в контакте ся негарантированный поворот эксцентри- с выхлопными газами, не гарантирующими кового пальца вокруг оси в нужный момент, возврат под воздействием силы тяжести. так как это зависит от состояния поверхно- 35 Кроме того, имеются предпосылки попадастей трения пальца и ца и состояния пружины, что ния смазочной жидкости в охлаждающую и может привести к произвольному измене- наоборот через подвижные уплотнения, а нию степени сжатия в разных цилиндрах также возможен "пробои" выхлопных газов двигателя. во всасывающий канал газораспределения, Известен поршневой двигатель внут- 40 приводящий к закоксовыванию стыка и пореннего сгорания, содержащий поршень, тере подвижности объединенного узла, что шатун, соединенный с поршнем при помо- в конечном счете также отражается на эфщи пальца и с шейкой коленчатого вала при фективной работе двигателя. помощи эксцентриковой втулки, которая Целью изобретения является повышежестко связана с шестерней, в свою очередь 45 ние эффективности работы двигателя за связанной с механизмом, размещенным в счет автоматического изменения степени щеке коленвала и воздействующим на экс- сжатия(с повышенной при запускедвигатецентриковую втулку, в результате поворота ля на сниженную при вводе в рабочий рекоторой изменяется длина хода поршня и жим). соответственно степень сжатия в камере 50 Укаэанная цель достигается тем, что сгорания двигателя. двигатель внутреннего сгорания, включаюНедостатками данного двигателя явля- щий картер, коленчатый вал, шатунно-порются сложность механизма поворота экс- шневые группы, аксиально подвижные центриковой втулки шейки коленвала, относительно картера объединенные узлы возможность несвоевременного срабатыва- 55 цилиндр — головка цилиндра, где на цилинния этого механизма, что может привести к дре имеется направляющее устройство, а на

IlPÎÈÇÂÎËÜÍ оизвольному изменению степени сжатия нижнем его конце — уплотняемая кольцевая в разных цилиндрахдвигателя, вместестем гидравлическая подушка, внутренняя поувеличиваются размеры щек коленвала, что лость которой сообщена масляным каналом влечет за собой увеличение инерционных с масляной магистралью двигателя, содер1712643

25

40

50

5 жит закрепленный на цилиндре уплотняемый кольцевой поршень, расположенный во внутренней полости кольцевой гидравлической подушки с возможностью аксиально-. го перемещения, причем внутренняя полость гидравлической подушки по обеим сторонам кольцевого поршня сообщена со.ответственно с масляным каналом со стороны, обращенной к головке цилиндра, -и с дренажем в картер со стороны, обращенной - 10 к коленчатому валу, а кольцевой поршень. выполнен подпружиненным со стороны подвода масла.

Таким образом, путем расширения фун-кций уплотняемой кольцевой гидравличе-. 15 ской подушки за счет введения подпружиненного кольцевого уплотняемо-ro поршня имеется возможность повысить эффективность двигателя, а также снизить

его массу и габариты, упростив конструк-. цию, Ка 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 имеется направляющее устройство 7 и уплотняющая кольцевая гидравлическая подушка 8, внутренняя полость 9 которой сообщена масляным каналом 10 с масляной магистралью 11 двигателя 1, а также закрепленный на цилиндре 5 уплотняемый кольцевой поршень

12, расположенный во внутренней полости

9 кольцевой гидравлической подушки 8 с 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 icoленчатому 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 при 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, которое 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 полость 9 гидравлической подушки 8 заполнится маслом, нагнетаемым масляным насосом двигателя. Давление масла, воздействуя на кольцевой поршень, компенсирует некоторое повышение среднего 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 сжатия останется максимальной, При нагружении коленчатого вала 3 полезной 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 степени сжатия. При дальнейшем увеличении нагрузки процесс будет продолжаться до того момента, когда запас хода кольцевоro 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

Ц-ГЦ в положение, соответствующее более высокой степени сжатия, Таким образом, достигается бесступенчатое регулирование степени сжатия в зависимости от нагрузки на коленчатом валу 3 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 самым подготовив двигатель 1 к новому запуску.

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

1712643

Формула изобретения

Составитель А. Гладких

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М. Максимишинец

Редактор С. Лисина

Заказ 521 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 сжатия с повышенной при запуске двигателя на сниженную при вводе в рабочий режим за счет выполнения на внешней поверхности цилиндра уплотняемого кольцевого поршня, расположенного во внутренней полости кольцевой гидравлической подушки, выполненной в картере двигателя и сообщенной с масляной магистралью и дренажем в картер. Кольцевой поршень выполнен подпружиненным. Все указанные особенности конструктивного решения обеспечивают стабильность возвращения блока объединенных узлов Ц-ГЦ в положение, соответствующее максимальной степени сжатия.

Исключена возможность попадания смазочной жидкости в охлаждающую и наоборот, а также "пробоя" выхлопных газов во всасывающий канал газораспределителя, что также положительным образом отражается на эффективности работы двигателя.

Кроме того, предлагаемая конструкция имеет%еньшие габариты и металлоемкость вследствие уменьшения высоты картера, конструкция упростится в результате отсутствия подвижных газовых переходов от головки цилиндра к картеру.

Предлагаемое конструктивное решение обеспечит возможность использования данной системы в двигателях с горизонтальным расположением цилиндров.

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий картер, коленчатый вал шатунно5 поршневую группу, масляную магистраль, цилиндр и головку цилиндра, причем последние жестко связаны между собой и аксиально подвижны относительно картера, а цилиндр снабжен направляющим устройст10 вом на своей наружной поверхности и уп лотняемой кольцевой гидравлической подушкой, причем ее внутренная полость сообщена каналом с масляной магистралью, отл и ч а ю щи и ся тем, что, с целью

15 повышения эффективности путем автоматического изменения степени сжатия, на внешней поверхности цилиндра, в нижней его части закреплен уплотняемой кольцевой поршень, охватывающий цилиндр по пери20 метру и расположенный во внутренней полости кольцевой гидравлической подушки с возможностью аксиального перемещения, образуя во внутренней полости кольцевой гидравлической подушки верхний и нижний

25 объемы, причем верхний объем сообщен с масляной магистралью, а нижний посредством дренажа — с картером, причем уплотняемый кольцевои поршень подпружинен в верхнем объеме внутрен30 ней полости кольцевой гидравлической подушки.