Двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: двигатель внутреннего сгорания позволяет отрегулировать оптимальный момент поджига горючей смеси для каждого цилиндра внешней регулировкой, причем для использования различного типа горючего. Эти качества двигатель приобретает благодаря тому, что снабжен выступающим наружу регулируемым упором и выемом в поршне, снабженным вставкой с пружиной. Поршень и вставка снабжены средством сообщения с надпоршневой полостью в свободном положении. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Предложение относится к устройству поджига в двигателе внутреннего сгорания (далее ДВС) и может быть использовано на любом автотранспорте, где используется ДВС, а также на стационарных установках энергоснабжения.

Известен ДВС, который используется на городском автотранспорте (см. описание а/м "Жигули", выпуск ВАЗа), который содержит цилиндр, его головку, коленчатый вал, соединенный с поршнем шатуном, причем поршень и головка в своем верхнем положении подвергаются в объеме между ними воспламенению от постороннего источника энергопитания путем генерации искры в указанном объеме.

Недостатками описанного ДВС следует считать сложность осуществления поджига, который использует распределительный механический механизм с бегунком и контактами с отбором энергии высокого качества от энергопитания, понижение надежности контактной системы из-за непосредственного контакта распределительного механизма, невозможность учесть набегающую погрешность изготовления деталей, составляющих кинематическую цепочку связи поршня с объемом возгорания.

Известен ДВС, который содержит цилиндр и его головку, поршень и коленчатый вал, соединенный с поршнем шатуном, причем поршень и головка цилиндра снабжены элементами в виде выема и упора, которые сопрягаются при относительном перемещении поршня и головки, образуя объем с давлением вспышки горючей смеси вблизи верхнего положения поршня (а.с. N 7523, кл. F 02 B 19/04, 1929).

Недостатками известного решения следует считать практически неконтролируемое расстояние между поверхностью дна поршня и головкой цилиндра, состоящего из множества деталей со своими допусками и взаимным расположением, неизбежность радиального зазора, который определяет и сброс давления, и сложность получения необходимого сжатия для получения температуры вспышки - невозможность получения вспышки после поджига в заданном положении угловом коленчатого вала.

Целью предложения является устранение указанных недостатков, а именно возможность устранения зависимости от погрешностей изготовления деталей, которые определяют конечный размер в объеме поджига, устранение зависимости изготовления деталей и радиального зазора между упором и сопрягаемым с ним выемом.

Поставленная цель достигается тем, что выем размещен на поршне, а упор - в головке цилиндра, при этом выем дополнительно снабжен вставкой с пружиной и ограничителем перемещения вставки, причем поршень и вставка снабжены средством сообщения с надпоршневой полостью с перекрытием его при контакте с упором, а упор выполнен регулируемым, причем средство сообщения с надпоршневой полостью выполнено в виде окон на боковой поверхности вставки или каналов в поршне.

На фиг. 1 и 2 представлено устройство ДВС по данному предложению. Фиг. 1 и 2 выполнены в виде конструктивных схем и отражают только те элементы, которые касаются технического решения. На фиг. 1 и 2 не отражены системы подачи горючей смеси и вывода отработанных газов, система зажигания. ДВС содержит цилиндр 1 с головкой 2, в которой размещен упор 3 с регулировкой положения упора 3 относительно поверхности головки цилиндра 2, обращенной в сторону поршня 4. Указанная регулировка выполнена в виде винтовой пары 3 и с пружиной, которая удерживает упор 5 в крайнем верхнем положении. Поршень 4 соединен шатуном 5 с коленчатым валом 6. На поршне 4 выполнен выем 7 с вставкой 8, ограничителем ее перемещения 9, пружиной 10 и окнами 11 на боковой поверхности вставки 8.

Действует ДВС следующим образом.

При подаче путем всасывания горючей смеси в рабочий объем поршня заполняется одновременно и полость между вставкой 8 и выемом 7 через окна 11. Далее при движении поршня 4 вверх происходит сжатие смеси в указанном объеме после контакта с упором 3 до сжатия, которое повышает давление до температуры вспышки (цикл Дизеля), создается усилие, которое осуществляет движение поршня 4 вниз (рабочий ход). После открытия окон 11 воспламенение охватывает объем надпоршневой полости, и усилие возрастает.

Регулирование упора 3 позволяет осуществить оптимальный момент воспламенения смеси в объеме под вставкой 8, а пружина 10 всегда будет возвращать вставку 8 в крайнее верхнее положение. Регулировка винтовой парой позволяет установить упор 3 в оптимальном положении взаимодействия с вставкой 8 для различного горючего и особенностей ДВС. Кроме того, осуществляется благоприятная схема силового воздействия при осуществлении рабочего хода: сначала малое воздействие от вспышки в объеме выема 7, а после возгорания в надпоршневой полости возрастание усилий за счет возрастания площади воздействия распределенной нагрузки.

Таким образом, достигаются все поставленные цели, и именно отсутствие зависимости от погрешностей изготовления всех деталей, образующих кинематическую связь как в осевом, так и в радиальном направлении, т.к. объем в выеме 7 образуется вставкой 8 и ее посадкой в ней, имеется возможность регулировки момента вспышки горючей смеси в выеме 7 путем регулировки положения упора 3.

Упор 3 уплотняется либо посадкой, либо внешним элементом, и это не играет роли, т.к. более важна возможность перемещения упора 3 с любой степенью точности за счет винтовой пары 3-а.

Использование предложения позволит повысить КПД ДВС.

Кроме вышеперечисленных достигаемых целей при использовании технического решения оно может быть использовано и в двигателях типа "Дизель".

Действительно, такой двигатель обладает всеми недостатками, которые связаны с погрешностями изготовления. Это обстоятельство вынуждает для получения степени сжатия, обеспечивающей вспышку смеси, пренебречь моментом вспышки и ее погрешностью относительно положения поршня и углового положения шатуна с коленчатым валом. Это приведет к получению рабочего давления раньше, чем поршень дойдет до своей мертвой точки.

Использование технического решения может быть осуществлено снижением степени сжатия в надпоршневой полости и получением необходимой степени сжатия в полости выема в поршне.

Это также повысит КПД и снизит динамические усилия на подвижную систему при впрыске энергоносителя в указанную полость. Т.е. техническое решение является универсальным и может быть использовано в любом двигателе, где используется коленчатый вал с шатуном. Все операции и процессы, которые описаны для ДВС, полностью в этом случае соответствуют и работе Дизеля.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр и его головку, поршень и коленчатый вал, соединенные шатуном между собой, причем поршень и головка цилиндра снабжены выемом и упором, которые взаимодействуют между собой в положении, близком к верхней мертвой точке, образуя объем предварительного воспламенения. отличающийся тем, что выем выполнен на поршне, в упор размещен на головке цилиндра, при этом выем дополнительно оснащен вставкой с пружиной и ограничителем перемещения вставки, причем поршень и вставка снабжены средством сообщения с надпоршневой полостью в свободном положении, а упор выполнен регулируемым.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство сообщения объема между вставкой и выемом выполнено в виде окон на боковой поверхности вставки, которые перекрываются при перемещении поршня к головке цилиндра при контакте с упором в головке цилиндра.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что сообщение объема в выеме выполнено в виде каналов в поршне, которые перекрываются при движении поршня вверх при его контакте с упором в головке цилиндра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2