Устройство бесступенчатого изменения степени сжатия поршневого двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение может быть использовано для повышения эффективности работы на различных сортах топлива и на их смесях. Устройство содержит неподвижную часть шатуна, вилку шатуна, которая прикреплена к ползуну, цилиндрические выступы - поршни входят в отверстия-цилиндры, выполненные на неподвижной части шатуна. В соответствующее отверстие вилки шатуна входит поршневой палец, связанный с поршнем. Цилиндры гидравлически связаны с плунжером гидроцилиндра. В зависимости от ряда рабочих параметров поршневого двигателя внутреннего сгорания (частоты вращения, сорта топлива, детонационных явлений и т. д.) формируется управляющее усилие на плунжере регулятора положения. Под действием перемещающегося плунжера происходит перераспределение рабочего тела в гидроцилиндрах, что вызывает пространственное перемещение вилки шатуна, при этом перемещается поршень, что приводит к адекватному изменению степени сжатия (в силу изменения расстояния между днищем поршня и сводом головки блока цилиндров). 2 ил.

Изобретение относится к автомобильному транспорту.

Известно устройство ступенчатого изменения степени сжатия ПДВС, содержащее набор прокладок головки блока цилиндров, предназначенное для определения октановых чисел углеводородных топлив. В этом устройстве степень сжатия меняется дискретно в соответствии с толщинами добавляемых (убираемых) прокладок головки блока цилиндров из их набора, после остановки двигателя на стенде.

Однако кардинальным направлением в реализации такого двигателя является создание конструкций, позволяющих осуществлять плавное изменение рабочего объема путем изменения хода поршней. В этом случае экономия топлива в эксплуатации может составить 35-40% [1].

Наибольшими потенциальными возможностями повышения топливной экономичности обладает регулирование мощности двигателей за счет плавного изменения рабочего объема, на эксплуатационных режимах работы возможно снижение расхода топлива на 30-35% [2].

Наиболее близким техническим решением к заявленному является конструктивное выполнение ДВС, защищенное патентом США N 4370901, кл. G 05 G 3/00, опубл. 1983, содержащее две взаимоперемещающиеся части шатуна, нижняя часть которого связана с кривошипной головкой и выполнена с отверстием с образованием гидроцилиндра, а верхняя часть, связанная с поршневой головкой, соединена с гидропоршнем.

Недостатком этого технического решения является сложность в обеспечении герметичности по плоскости стыка составного шатуна.

Кроме того, жидкость, выдавленная из-за зазора между шейкой шатуна и его вкладышем, вдавливается в то устье, где давление меньше, так как устья - два. Очевидно, и смазка тоже будет попадать в устье каналов и тоже каким-то образом смешиваться и участвовать в процессе регуляции степени сжатия наравне с рабочей жидкостью.

Кроме того, рабочее тело вытекает в зазоры сопряжения, минуя систему регуляции.

Целью изобретения является повышение эффективности работы на различных сортах топлива (бензины, дизельные топлива, газообразные топлива и т. д.). Для этого верхняя часть шатуна выполнена в виде вилки, в отверстии нижней части установлен ползун, на торцовых поверхностях которого выполнены цилиндрические выступы - поршни, установленные в отверстия-цилиндры нижней части шатуна, а ползун жестко связан с концами вилки верхней части шатуна.

На фиг. 1 и 2 изображены элементы устройства бесступенчатого изменения степени сжатия ПДВС на примере фрагмента соединения подвижной части шатуна и неподвижной. Устройство бесступенчатого изменения степени сжатия ПДВС позволяет изменять степень сжатия в достаточно широких пределах от нескольких единиц до нескольких десятков единиц.

Устройство бесступенчатого изменения степени сжатия ПДВС содержит неподвижную часть 1 шатуна, вилку 2 шатуна, которая прикреплена к ползуну 3, цилиндрические выступы-поршни 4 входят в отверстия-цилиндры 5, выполненные на неподвижной части 1 шатуна. В соответствующее отверстие головки вилки 2 шатуна входит поршневой палец, связанный с поршнем. Отверстия-цилиндры 5 связаны с плунжером 7 гидроцилиндра.

Устройство бесступенчатого изменения степени сжатия ПДВС работает следующим образом. В зависимости от ряда рабочих параметров ПДВС (частоты вращения, сорта топлива, детонационных явлений и т. д.) формируется управляющее усилие P_упр на плунжере регулятора положения вилки шатуна (на фиг. 1 указано пунктиром). Под действием перемещающегося плунжера 7 происходит перераспределение рабочего тела по отверстиям-гидроцилиндрам 5 неподвижной части 1 шатуна. Воздействуя на цилиндрические выступы-поршни 4, рабочее тело вызывает пространственное перемещение вилки шатуна, а вместе с ней и поршневого пальца 6. Поскольку вместе с пальцем перемещается поршень, то это вызывает и адекватное изменение степени сжатия (в силу изменения расстояния между днищем поршня и сводом головки блока цилиндров).

Таким образом, происходит бесступенчатая регуляция степени сжатия на ходу автомобиля (двигателя).

Использование предлагаемого устройства позволит существенно повысить динамические, топливно-экономические, надежностные характеристики ПДВС за счет упрощения конструкции.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО БЕССТУПЕНЧАТОГО ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, выполненное в виде двух перемещающихся одна относительно другой частей шатуна, нижняя часть которого связана с кривошипной головкой и выполнена с отверстием с образованием гидроцилиндра, а верхняя часть, связанная с поршневой головкой, соединена с гидропоршнем, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, верхняя часть шатуна выполнена в виде вилки, в отверстии нижней части шатуна установлен ползун, на торцевой поверхности которого выполнены цилиндрические выступы-поршни, установленные в отверстия-цилиндры нижней части шатуна, а ползун жестко связан с концами вилки верхней части шатуна.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2