Устройство для удаления отработавших газов из камеры сгорания четырехтактного двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам для удаления отработавших газов из камеры сгорания четырехтактного двигателя внутреннего сгорания и может найти применение в любых силовых установках, использующих четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. Устройство содержит кривошипно-шатунный механизм, имеющий коленчатый вал и состоящий из коренной шейки, кривошипа, шатунной шейки, коренной опоры коленчатого вала, шатуна с закрепленным на нем поршнем, шестерни, которая неподвижно закреплена на коренной опоре коленчатого вала. Блок-шестерня установлена в отверстие кривошипа с возможностью вращения и входит в зацепление с шестерней и зубчатым колесом, которое неподвижно закреплено на шатунном вкладыше, имеющем либо форму эксцентрика, эксцентриситет которого равен высоте камеры сгорания, либо кулачка. Общее передаточное число зубчатого колеса к шестерне равно 2. Технический результат заключается в создании простого, требующего минимальных затрат устройства для удаления отработавших газов, позволяющего повысить экономичность двигателя и уменьшить выброс в атмосферу токсичных веществ. 5 ил.

Устройство относится к двигателестроению, в частности к устройствам для удаления отработавших газов из камеры сгорания четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, и может найти применение в любых силовых установках, использующих четырехтактных двигатель внутреннего сгорания.

Известно устройство для удаления отработавших газов из камеры сгорания четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, содержащее кривошипно-шатунный механизм, шестерню, неподвижно закрепленную на коренной опоре коленчатого вала кривошипно-шатунного механизма, зубчатое колесо, неподвижно закрепленное на шатунном вкладыше, и блок-шестерню, установленную в отверстии кривошипа с возможностью вращения и зацепления с шестерней и зубчатым колесом, причем общее передаточное число зубчатого колеса и шестерни равно двум (см. заявку ФРГ N 3634536, МПК 6 F 02 B 75/32, 1987 г.).

Известное устройство недостаточно эффективное удаляет отработавшие газы из камеры сгорания.

Задачей изобретения является создание простого, требующего минимальных затрат устройства для удаления отработавших газов, которое позволило бы повысить экономичность двигателя, увеличить его коэффициент полезного действия (КПД) м уменьшить выброс в атмосферу токсичных веществ.

Поставленная задача решается тем, что устройство для удаления отработавших газов из камеры сгорания четырехтактного двигателя внутреннего сгорания содержит кривошипно-шатунный механизм, снабжено шестерней, блок-шестерней и зубчатым колесом, причем шестерня неподвижно закреплена на коренной опоре коленчатого вала кривошипно-шатунного механизма, блок-шестерня установлена в отверстие кривошипа с возможностью вращения и входящая в зацепление с шестерней и зубчатым колесом, которое неподвижно закреплено на шатунном вкладыше, имеющем либо формулу эксцентрика, эксцентриситет которого равен высоте камеры сгорания, либо кулачка, при этом общее передаточное число зубчатого колеса к шестерне равно 2.

На фиг. 1 показан общий вид двигателя с устройством для удаления отработавших газов; фиг. 2 - двигатель в начале такта впуска; фиг. 3 - двигатель в начале такта сжатия; фиг. 4 - двигатель в начале такта рабочего хода; фиг. 5 - двигатель в начале такта впуска.

Устройство для удаления отработавших газов из камеры сгорания четырехтактного двигателя внутреннего сгорания содержит кривошипно-шатунный механизм, имеющий коленчатый вал, состоящий из коренной шейки 1, кривошипа 2, шатунной шейки 3, коренной опоры коленчатого вала 4, шатуна 5 с закрепленным на нем поршнем 11. Кроме того, устройство содержит шестерню 6, которая неподвижно закреплена на коренной опоре коленчатого вала, блок-шестерню 7 - 8, которая установлена в отверстие кривошипа с возможностью вращения и входящая в зацепление с шестерней 6 и зубчатым колесом 10, которое неподвижно закреплено на шатунном вкладыше 9, имеющем либо форму эксцентрика, эксцентриситет которого равен высоте камеры сгорания, либо кулачка, при этом общее передаточное число зубчатого колеса 10 к шестерне 6 равно 2.

Принцип работы устройства основан на изменении хода движения поршня относительно угла поворота коленчатого вала.

Шатунный вкладыш коленчатого вала имеет форму эксцентрика или кулачка и вращается таким образом, что в конце такта сжатия поршень находится в положении, обеспечивающем необходимый объем камеры сгорания, а в конце такта выпуска поршень доходит до головки цилиндра, обеспечивая удаление отработавших газов.

Рассмотрим работу двигателя с предлагаемым устройством. На фиг. 2 - 5 представлены эскизы поперечного разреза двигателя, поясняющие порядок работы по тактам.

В начале такта впуска, когда шатунная шейка коленчатого вала расположена в верхней мертвой точке, вершина вкладыша не достигает верхней мертвой точки. Объем камеры сгорания при этом приближается к нулю и тем меньше, чем точнее конфигурация головки поршня приближена к конфигурации камеры сгорания.

Когда шатунная шейка коленчатого вала начинает опускаться по отношению к цилиндру, положение вершины вкладыша достигнет максимума, что обеспечивает на короткое время "засасывание" поршня в верхней "мертвой" точке. Это позволит уменьшить перекрытие клапанов, тот промежуток времени, когда выпускной клапан еще не закрылся полностью, а впускной клапан уже начал открываться.

В начале такта рабочего хода вкладыш за счет поворота вокруг своей оси занимает положение диаметрально противоположное положению вначале такта впуска, что обеспечивает камере сгорания необходимый объем. В момент прохождения поршнем верхней "мертвой" точки "зависания" поршня не происходит.

Т. к. общее передаточное число зубчатого колеса 10 к шестерне 63 равно двум, то за один оборот коленчатого вала вкладыш, имеющий либо форму эксцентрика, либо кулачка поворачивается относительно оси шатунной шейки на 180^o. Эксцентриситет вкладыша-эксцентрика равен высоте камеры сгорания.

Предложенное устройство может быть использовано на любых четырехтактных двигателях внутреннего сгорания, кроме двигателей, не имеющих промежуточных коренных опор. Возможно его использование совместно с турбонаддувом и охладителем нагнетаемого воздуха.

Использование предложенного устройства позволит повысить экономичность двигателя, увеличить его КПД, уменьшить выброс в атмосферу токсичных веществ за счет более полного сгорания топлива и улучшения охлаждения верхней части цилиндра, а значит и двигателя в целом. Устройство простое в исполнении, не требует больших затрат и не приводит к значительному увеличению массы двигателя.

Кроме того, вкладыш вращается в том же направлении, в каком шатун вращается вокруг шатунной шейки, но со скоростью вращения в 2 раза меньшей. Таким образом, поверхность трения шатун-вкладыша раскладывается на две поверхности: шатун-вкладыш и вкладыш - шатунная шейка коленчатого вала.

Так как зависимость износа вкладыша от скорости вращения имеет прогрессивный характер, это будет способствовать увеличению долговечности узла.

Формула изобретения

Устройство для удаления отработавших газов из камеры сгорания четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, содержащее кривошипно-шатунный механизм, шестерню, неподвижно закрепленную на коренной опоре коленчатого вала кривошипно-шатунного механизма, зубчатое колесо, неподвижно закрепленное на шатунном вкладыше, и блок-шестерню, установленную в отверстии кривошипа с возможностью вращения и зацепления с шестерней и зубчатым колесом, причем общее передаточное число зубчатого колеса к шестерни равно двум, отличающееся тем, что шатунный вкладыш имеет форму либо эксцентрика, эксцентриситет которого равен высоте камеры сгорания, либо кулачка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5