Способ изменения степени сжатия двигателя

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано при их модернизации. Технический результат заключается в возможности значительного повышения эксплуатационной надежности и работоспособности системы пуска дизельных двигателей с пониженной степенью сжатия в условиях низкой температуры окружающего воздуха, а также в снижении времени подготовки двигателя к принятию нагрузки. Способ изменения степени сжатия двигателя включает изменение объема камеры сгорания, которое обеспечивается посредством смещения коленчатого вала двигателя, а вместе с ним шатуна и поршня в сторону верхней мертвой точки. Смещение коленчатого вала осуществляется за счет поворота эксцентриковой обоймы коренных подшипников коленчатого вала управляющим элементом. При этом согласно изобретению шатун и поршень перемещают в сторону верхней мертвой точки при подготовке двигателя к пуску, а после выхода двигателя на устойчивый режим холостого хода возвращают в исходное положение автоматическим устройством через управляющий элемент. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано при модернизации двигателей внутреннего сгорания с целью повышения эксплуатационной надежности пуска дизельных двигателей с пониженной степенью сжатия при низкой температуре окружающего воздуха.

Создание силовых установок для перспективных образцов бронетанкового вооружения и военной техники идет по пути разработки и оснащения их дизелями повышенной мощности, в основном за счет форсирования двигателей газотурбинным наддувом. Однако повышение мощности таким способом сопровождается одновременным уменьшением степени сжатия с целью обеспечения надежности деталей цилиндропоршневой группы, что, в свою очередь, ухудшает пусковые качества двигателя (четырехтактный дизель типа В-2 практически невозможно запустить при температуре окружающего воздуха ниже -5°С без дополнительных средств облегчения пуска).

Стремление конструктивно обеспечить кратковременное повышение степени сжатия ε привело к созданию за рубежом двигателя HS-103 (Франция) с вихревой камерой автоматического регулирования объема (ВКАРО) и AVCR-1100, AVCR-1360 (США), имеющими поршни с автоматически регулируемой степенью сжатия (ПАРСС) (см. Силовые установки вооружения и военной техники. Учебник. - Москва: ВА БТВ, 1994, с 494. Открытое издание). Использование данных систем позволило обеспечить холодный пуск при температурах -20°С и -34°С. Несмотря на это данные двигатели не нашли широкого применения из-за сложности применяемой конструкции, низкой работоспособности уплотнительных колец подвижного свода и малой эксплуатационной надежности систем.

Известен также способ изменения степени сжатия ЕЗ немецкой фирмы Mayflower (см. Анализ технического уровня двигателей внутреннего сгорания. Научно-информационный отчет, выпуск 44. - Москва, НИИД, 2002, с 91. Открытое издание), включающий подачу сигнала на точку поворота, перемещение дополнительного рычага, шатуна и поршня в вертикальной плоскости с возможностью изменения объема камеры сгорания цилиндра двигателя.

Недостатками данного способа являются:

- применение дополнительных боковых рычагов в конструкции кривошипно-шатунного механизма;

- сложность и высокая точность изготовления деталей конструкции;

- появление дополнительной боковой силы и, как следствие, применение сложных устройств для уравновешивания двигателя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство изменения степени сжатия, выбранное в качестве прототипа (см. патентный документ Германии №19926133 А1, МПК F 02 B 75/04, опубликованный 14.12.2000 на 10 страницах), которое за счет установки коренных подшипников коленчатого вала во вращающихся эксцентриковых обоймах обеспечивает смещения коленчатого вала и, как следствие, перемещение шатуна и поршня в вертикальной плоскости цилиндра двигателя с возможностью изменения объема камеры сгорания цилиндра двигателя.

Недостаток прототипа заключается в том, что при его работе изменение степени сжатия осуществляют только в соответствии с нагрузкой на двигатель, при этом увеличение степени сжатия в условиях пуска двигателя при низкой температуре окружающего воздуха не предусмотрено.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка простого и надежного способа повышения степени сжатия в цилиндрах для обеспечения пуска дизельных двигателей с туннельным картером в условиях низкой температуры окружающего воздуха.

Техническим решением задачи является применение способа изменения степени сжатия, включающего изменение объема камеры сгорания, которое обеспечивается посредством перемещения шатуна и поршня в сторону верхней мертвой точки при помощи смещения коленчатого вала двигателя в сторону верхней мертвой точки. Смещение коленчатого вала осуществляется за счет поворота эксцентриковой обоймы коренных подшипников коленчатого вала управляющим элементом. При этом согласно изобретению шатун и поршень перемещают в сторону верхней мертвой точки при подготовке двигателя к пуску, а после выхода двигателя на устойчивый режим холостого хода возвращают в исходное положение автоматическим устройством через управляющий элемент.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема способа изменения степени сжатия двигателя, где: 1 - цилиндр двигателя; 2 - поршень; 3 - шатун; 4 - кривошип; 5 - коленчатый вал; 6 - коренная шейка коленчатого вала; 7 - эксцентриковая обойма коренных подшипников коленчатого вала; 8 - управляющий элемент (шестерня).

В соответствии с предлагаемым способом при модернизации двигателей внутреннего сгорания с пониженной степенью сжатия с целью повышения эксплуатационной надежности их пуска при низкой температуре окружающего воздуха в двигатель с туннельным картером (типа УТД-20) на места опор коренных подшипников коленчатого вала устанавливаются эксцентриковые обоймы 7 коренных подшипников коленчатого вала. При этом эксцентриковые обоймы 7 имеют возможность поворота на незначительный угол при помощи управляющего элемента 8 (шестерни). Все остальные элементы двигателя, а именно: цилиндр 1, поршень 2, шатун 3, коленчатый вал 5, коренная шейка 6 коленчатого вала, подшипник коренной шейки коленчатого вала, в соответствии с предложенным способом остаются штатными.

Способ изменения степени сжатия двигателя осуществляется следующим образом. При подготовке двигателя к пуску в условиях низкой температуры окружающего воздуха воздействуют на управляющий элемент 8 (шестерню), осуществляют поворот эксцентриковых обойм 7 коренных подшипников коленчатого вала 5 двигателя. После поворота эксцентриковых обойм 7 коренных подшипников коленчатого вала 5 двигателя коренные шейки 6 коленчатого вала 5 вместе с подшипниками коренных шеек коленчатого вала 5, коленчатым валом 5 двигателя, шатуном 3 и поршнем 2 перемещаются в вертикальном направлении в сторону верхней мертвой точки цилиндров двигателя. В результате этого увеличивается степень сжатия в цилиндрах двигателя, обеспечивая тем самым эксплуатационную надежность его пуска при низкой температуре окружающего воздуха. После успешного пуска двигателя механик-водитель (или автоматическое устройство, на схеме не показано) через управляющий элемент 8 (шестерню) возвращает эксцентриковую обойму 7 коренных подшипников коленчатого вала 5 в первоначальное положение, соблюдая тем самым нормальные условия работы двигателя.

Предлагаемый способ изменения степени сжатия двигателя позволит значительно повысить эксплуатационную надежность и работоспособность системы пуска дизельных двигателей с пониженной степенью сжатия в условиях низкой температуры окружающего воздуха, а также снизить время подготовки двигателя к принятию нагрузки. Все это повышает боеготовность частей и подразделений как в мирное, так и в военное время по основному свойству образцов вооружения и военной техники - подвижности.

Список использованных источников:

1. Силовые установки вооружения и военной техники. Учебник. - Москва: ВА БТВ, 1994, с 494. Открытое издание.

2. Анализ технического уровня двигателей внутреннего сгорания. Научно-информационный отчет, выпуск 44. - Москва, НИИД, 2002, с 91. Открытое издание.

3. Патентный документ Германии №19926133 А1, МПК F 02 B 75/04, опубл. 14.12.2000 на 10 стр. (прототип).

Способ изменения степени сжатия двигателя, включающий изменение объема камеры сгорания, обеспечиваемое посредством перемещения шатуна и поршня в сторону верхней мертвой точки смещением коленчатого вала двигателя в сторону верхней мертвой точки за счет поворота эксцентриковой обоймы коренных подшипников коленчатого вала управляющим элементом, отличающийся тем, что шатун и поршень перемещают в сторону верхней мертвой точки при подготовке двигателя к пуску, а после выхода двигателя на устойчивый режим холостого хода возвращают в исходное положение автоматическим устройством через управляющий элемент.