Двигатель внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности может использоваться в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Техническое решение заключается в том, что он дополнительно снабжен вставкой, а во вспомогательном поршне выполнено отверстие для форсунки, при этом вставка и поршень совместно образуют две масляные полости, пружина установлена в нижней полости, а верхняя сообщается с системой смазывания двигателя, причем полости сообщаются между собой через прямой и обратный клапаны и образуют в совокупности систему гидравлического управления перемещением вспомогательного поршня в зависимости от давления газов в цилиндре двигателя. Изобретение обеспечивает повышение эффективности рабочего процесса двигателя и снижение нагрузок на детали кривошипно-шатунного механизма путем изменения степени сжатия в зависимости от режима работы двигателя, а также улучшение пусковых качеств. 1 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности может использоваться в двигателях с воспламенением от сжатия.

В современных силовых установках транспортных средств, в частности дизелях, для регулирования степени сжатия известны конструкции, изменяющие объем камеры сгорания с помощью подвижного элемента в головке блока цилиндров. Недостатком таких конструкций является сложность размещения вспомогательного поршня из-за ограниченной площади камеры сгорания в плане, а также ухудшение качества смесеобразования и сгорания при смещении поршня.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является двигатель внутреннего сгорания с принудительным воспламенением и регулируемой степенью сжатия [В.П.Демидов Двигатели с переменной степенью сжатия. - М.: Машиностроение, 1978, стр. 35], состоящий из вспомогательного поршня, пружины, системы гидравлического управления перемещением вспомогательного поршня в зависимости от нагрузки двигателя, в котором степень сжатия изменяется путем перемещения вспомогательного поршня в головке цилиндра в зависимости от давления жидкости в гидравлической системе управления путем перекрытия перепускных каналов клапанами регулировочных органов, связанных с дроссельной заслонкой карбюратора.

Недостатком данного технического решения являются сложность его использования в дизелях, невысокие величины изменения степени сжатия вспомогательным поршнем из-за ограниченной площади камеры сгорания в плане и ухудшение рабочего процесса двигателя за счет увеличения неравномерности распределения топлива по камере сгорания.

Настоящее изобретение направлено на повышение эффективности рабочего процесса двигателя и снижение нагрузок на детали кривошипно-шатунного механизма путем изменения степени сжатия в зависимости от режима работы двигателя, а также улучшение пусковых качеств.

Решение поставленной задачи достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания с регулированием степени сжатия, состоящий из вспомогательного поршня, пружины, системы гидравлического управления перемещением вспомогательного поршня в зависимости от нагрузки двигателя, дополнительно снабжен вставкой, а во вспомогательном поршне выполнено отверстие для форсунки, при этом вставка и поршень совместно образуют две масляные полости, пружина установлена в нижней полости, а верхняя сообщается с системой смазывания двигателя, причем полости сообщаются между собой через прямой и обратный клапаны и образуют в совокупности систему гидравлического управления перемещением вспомогательного поршня в зависимости от давления газов в цилиндре двигателя.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения и выбранного в качестве прототипа показывает, что за счет применения системы гидравлического управления перемещением вспомогательного поршня в зависимости от давления газов в цилиндре двигателя удается обеспечить необходимое изменение степени сжатия на большинстве режимов работы двигателя и улучшить его пусковые качества. Размещение форсунки во вспомогательном поршне предотвращает негативные последствия образования дополнительного объема в камере сгорания, улучшает протекание рабочего процесса, расширяет диапазон изменения степени сжатия, а колебательные движения форсунки совместно с поршнем улучшают процессы смесеобразования, понижая пределы дымления по коэффициенту избытка воздуха.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что двигатель внутреннего сгорания с регулированием степени сжатия дополнительно снабжен вставкой, а во вспомогательном поршне выполнено отверстие для форсунки, при этом вставка и поршень совместно образуют две масляные полости, пружина установлена в нижней полости, а верхняя сообщается с системой смазывания двигателя, причем полости сообщаются между собой через прямой и обратный клапаны и образуют в совокупности систему гидравлического управления перемещением вспомогательного поршня в зависимости от давления газов в цилиндре двигателя.

На чертеже изображен элемент двигателя внутреннего сгорания с устройством для изменения степени сжатия.

Двигатель внутреннего сгорания состоит из цилиндра 12, в котором размещен поршень 1, головки цилиндра 2 со вставкой 4, в которой установлен вспомогательный поршень 6, имеющий отверстие для форсунки 7, двух масляных полостей нижней 3 и верхней 8, образованных вставкой 4 и вспомогательным поршнем 6, в нижней полости 3 установлена пружина 11, а верхняя полость 8 сообщается с системой смазывания двигателя 10, причем полости 3 и 8 сообщаются между собой посредством прямого 5 и обратного 9 клапанов и образуют в совокупности систему гидравлического управления перемещением вспомогательного поршня в зависимости от давления газов в цилиндре двигателя.

Система работает следующим образом. В начальный момент (перед пуском двигателя) под действием пружины 11 вспомогательный поршень 6 находится в нижнем положении, что соответствует максимальной степени сжатия, полости 3 и 8 заполнены маслом. После пуска двигателя повышается среднее эффективное давление в цилиндре и давление масла в полости 3. Под действием давления в цилиндре вспомогательный поршень 6 начинает перемещаться вверх, преодолевая усилия пружины 11 и пружины прямого клапана 5. Последний открывается и перепускает часть масла из полости 3 в полость 8. Перемещение вспомогательного поршня 6 вверх увеличивает объем камеры сгорания, снижая степень сжатия. Из-за большого дросселирующего эффекта клапана 5 перемещение вспомогательного поршня 6 пропорционально среднему эффективному давлению, при этом поршень будет совершать малые колебания.

При снижении среднего эффективного давления вспомогательный поршень 6 под действием пружины 11 опускается, уменьшая объем камеры сгорания, при этом давление в полости 3 снижается, обратный клапан 9 открывается и масло под действием давления в смазочной магистрали двигателя перетекает из полости 8 в полость 3.

Применение данного устройства позволяет за счет применения автоматической системы управления вспомогательным поршнем обеспечить необходимое снижение степени сжатия на большинстве режимов работы двигателя и улучшить его пусковые качества. Размещение форсунки во вспомогательном поршне позволяет подобрать оптимальную форму камеры сгорания, улучшить протекание рабочего процесса, расширить диапазон изменения степени сжатия, а также колебательные движения форсунки совместно с поршнем улучшают процессы смесеобразования, понижая пределы дымления по коэффициенту избытка воздуха.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания с регулированием степени сжатия, состоящий из вспомогательного поршня, пружины, системы гидравлического управления перемещением вспомогательного поршня в зависимости от нагрузки двигателя, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен вставкой, а во вспомогательном поршне выполнено отверстие для форсунки, при этом вставка и поршень совместно образуют две масляные полости, пружина установлена в нижней полости, а верхняя сообщается с системой смазывания двигателя, причем полости сообщаются между собой через прямой и обратный клапаны и образуют в совокупности систему гидравлического управления перемещением вспомогательного поршня в зависимости от давления газов в цилиндре двигателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1