Двигатель внутреннего сгорания с кривошипно-камерной продувкой

 

Сущность изобретения: двигатель содержит цилиндр, рабочий поршень, размещенный в цилиндре с образованием надпоршневой и картерной полостей, золотниковую втулку, установленную между стенками цилиндра и поршня коаксиально им, кривошип привода втулки, связанный с ней при помощи устройства крепления втулки с кривошипом, снабженного шаровым шарниром. Устройство крепления выполнено в виде кольцевого поршня, расположенного в кольцевой проточке картера и закрепленного на золотниковой втулке вокруг нее. При положении обоих поршней в нижней мертвой точке максимально уменьшается вредный объем картерной полости и повышается степень сжатия и наддува. Изобретение позволяет повысить эффективность работы двигателей с гильзовым газораспределением. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с кривошипно-камерной продувкой.

Известен двигатель внутреннего сгорания с кривошипно-камерной продувкой, содержащий цилиндр и размещенный в нем поршень с образованием камеры сгорания и картерной полости, соединенных между собой при помощи перепускных каналов, образуемых сменными вставками [1].

Недостатком аналога является малая эффективность из-за формирования канала за счет замены только одной его стенки и неизменности стенки, образуемой картером.

Известен двигатель внутреннего сгорания с кривошипно-камерной продувкой, содержащий картер, цилиндр, размещенный в нем поршень с образованием надпоршневой и картерной полостей, коленчатый вал, размещенный в картере и связанный с поршнем, золотниковую втулку, установленную между стенками цилиндра и поршня коаксиально последним, кривошип, связанный с коленчатым валом, средство топливоподачи, устройство крепления втулки с кривошипом посредством шарового шарнира, причем картерная полость сообщена с надпоршневой при помощи перепускных каналов [2].

Недостатком прототипа является невозможность достижения большой степени сжатия в картерной полости из-за большого по величине вредного объема, обусловленного наличием устройства крепления золотниковой втулки с кривошипом, совершающего сложное движение в проточке картера.

Целью изобретения является повышение эффективности за счет увеличения степени наддува.

Цель достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания с кривошипно-камерной продувкой, содержащем картер, по меньшей мере один цилиндр, рабочий поршень, размещенный в цилиндре, с образованием надпоршневой и картерной полостей, коленчатый вал, расположенный в картере и связанный с поршнем, золотниковую втулку, установленную между стенками цилиндра и поршня коаксильно последним, кривошип, связанный с коленчатым валом, средство топливоподачи и устройство крепления втулки с кривошипом посредством шарового шарнира, причем картерная полость сообщена с надпоршневой при помощи перепускных каналов, в картере выполнена цилиндрическая проточка, охватывающая втулку, устройство крепления втулки с кривошипом выполнено в виде кольцевого поршня, расположенного в цилиндрической проточке картера и закрепленного на золотниковой втулке вокруг последней.

Цель достигается также тем, что перепускные каналы выполнены в кольцевом поршне.

Цель достигается тем, что кольцевой поршень выполнен составным по меньшей мере из двух кольцевых частей.

Цель достигается тем, что шаровой шарнир расположен внутри кольцевого поршня.

Цель достигается тем, что кольцевой поршень выполнен в виде сменной вставки.

Цель достигается тем, что кольцевой поршень расположен в цилиндрической проточке с образованием кольцевой полости переменного объема, связанной со средством топливоподачи и надпоршневой полостью.

На фиг. 1 представлен описываемый двигатель; на фиг. 2 - то же, с перепускными каналами в кольцевом поршне; на фиг. 3 - то же, с составным кольцевым поршнем и размещенным в нем шарниром; на фиг. 4 - то же, с дополнительной кольцевой полостью переменного объема.

Двигатель содержит картер 1, цилиндр 2, размещенный в нем рабочий поршень 3 с образованием надпоршневой 4 и картерной 5 полостей, коленчатый вал 6, расположенный в картере 1 и связанный с поршнем 3, золотниковую втулку 7, установленную между стенками цилиндра 2 и поршня 3 коаксиально им, кривошип 8, связанный с коленчатым валом 6, средство 9 топливоподачи и устройство крепления втулки 7 с кривошипом 8 посредством шарового шарнира 10, причем картерная полость 5 сообщена с надпоршневой 4 при помощи перепускных каналов 11, а устройство крепления выполнено в виде кольцевого поршня 12, расположенного в цилиндрической проточке 13 картера 1 и закрепленного на золотниковой втулке 7 вокруг последней.

Перепускные каналы 11 могут быть выполнены в кольцевом поршне 12. Кольцевой поршень 12 может быть выполнен составным по меньшей мере из двух кольцевых частей 14 и 15, а шаровой шарнир 10 может быть расположен при этом внутри кольцевого поршня 12.

Кольцевой поршень может быть выполнен в виде сменной вставки и расположен в цилиндрической проточке 13, например, с образованием кольцевой полости 16 переменного объема, связанной со средством 9 топливоподачи и надпоршневой полостью 4.

Двигатель работает следующим образом. При движении рабочего поршня 3 к нижней мертвой точке (НМТ), например, во время рабочего хода или хода впуска (при четырехтактном цикле работы) свежий заряд, находящийся в картерной полости 5, сжимается в последней перед нагнетанием его через перепускные каналы 11 в надпоршневую полость 4. Кольцевой поршень 12 вместе с золотниковой втулкой 7 приводится в движение кривошипом 8, связанным с коленчатым валом 6, например, при помощи зубчатого зацепления. При положении рабочего поршня 3 в НМТ кольцевой поршень 12 также находится в крайнем нижнем положении, за счет чего максимально выбирается вредный объем в картерной полости 5 (необходимый для размещения в картерной полости прототипа устройства крепления втулки 7 с кривошипом 8). В результате этого повышается степень сжатия в картерной полости 5, а значит, а эффективность работы двигателя. В районе НМТ происходит подача сжатого в полости 5 заряда через перепускные каналы 11 в надпоршневую полость 4 с последующей продувкой, сжатием, его воспламенением и расширением продуктов сгорания. Газораспределение в двигателе осуществляется за счет сложного перемещения золотниковой втулки 7.

При выполнении перепускных каналов 11 непосредственно в кольцевом поршне 12 может уменьшиться их длина, а значит, и занимаемый ими объем, что также способствует увеличению степени сжатия в картерной полости 5.

Выполнение же кольцевого поршня 12 в виде сменной вставки позволяет изменять форму и сечение перепускных каналов 11 в зависимости от типа двигателя и необходимости получения требуемых характеристик двигателя.

Выполнение кольцевого поршня 12 составным позволяет расширить возможности формирования перепускных каналов 11, а также разместить в разъеме между двумя составными частями 14 и 15 поршня 12 шаровой шарнир 10 крепления втулки 7 с кривошипом 8 для уменьшения габаритов двигателя и нагрузок в соединении.

Наличие кольцевой полости 16 переменного объема, образованной кольцевым поршнем 12, установленным в цилиндрической проточке 13 картера 1, позволяет использовать ее в качестве насоса подачи либо топлива, либо топливо-воздушной смеси, например богатой, в надпоршневую полость 4 в конце такта сжатия для инициирования воспламенения заряда или повышения полноты его сгорания.

Таким образом предложенное техническое решение позволяет повысить эффективность работы двигателей с гильзовым газораспределением, в частности схемы Рикардо, за счет повышения степени сжатия и наддува, а также повысить степень его конвертируемости за счет простого изменения характеристики базового двигателя путем замены вставок, формирующих перепускные каналы, и относительного ориентирования по углу поворота кривошипа привода газораспределения и коленчатого вала.

Формула изобретения

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С КРИВОШИПНО-КАМЕРНОЙ ПРОДУВКОЙ, содержащий картер, по меньшей мере один цилиндр, рабочий поршень, размещенный в цилиндре с образованием надпоршневой и картерной полостей, коленчатый вал, расположенный в картере и связанный с поршнем, золотниковую втулку, установленную между стенками цилиндра и поршня коаксиально последним, кривошип, связанный с коленчатым валом, средство топливоподачи и устройство крепления втулки с кривошипом посредством шарового шарнира, причем картерная полость сообщена с надпоршневой при помощи перепускных каналов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, в картере выполнена цилиндрическая проточка, охватывающая втулку, устройство крепления втулки с кривошипом выполнено в виде кольцевого поршня, расположенного в цилиндрической проточке картера и закрепленного на втулке вокруг последней.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что перепускные каналы выполнены в кольцевом поршне.

3. Двигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что кольцевой поршень выполнен составным по меньшей мере из двух кольцевых частей.

4. Двигатель по пп.1 - 3, отличающийся тем, что шаровой шарнир расположен внутри кольцевого поршня.

5. Двигатель по пп.1 - 4, отличающийся тем, что кольцевой поршень выполнен в виде сменной вставки.

6. Двигатель по пп.1 - 5, отличающийся тем, что кольцевой поршень расположен в цилиндрической проточке с образованием кольцевой полости переменного объема, связанной со средством топливоподачи и надпоршневой полостью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4