Компенсирующее устройство для двигателя с переменной степенью сжатия

Авторы патента:

ГЛЁГОВСКИЙ, Михаль (PL)

F02B75/04 - двигателями с изменяемым объемом камеры сжатия, т.е. с изменяемым расстоянием между поршнем, находящимся в верхнем мертвом положении, и головкой цилиндра

Владельцы патента RU 2542646:

ГЛЁГОВСКИЙ, Михаль (PL)

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям с переменной степенью сжатия. Техническим результатом является упрощение конструкции и повышение кпд. Сущность изобретения заключается в том, что компенсирующее устройство содержит поршень (1), выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в направляющей втулке (2), содержащей открытый конец (24), сообщенный с цилиндром сгорания двигателя, и закрытый конец (11, 30). При этом устройство также содержит первую пневматическую подушку (20), выполненную между закрытым концом (11, 30) направляющей втулки (2) и внутренней поверхностью поршня (1) так, чтобы ограничивать движение поршня (1) по направлению к закрытому концу (11, 30) направляющей втулки (2), вторую пневматическую подушку (19), выполненную между направляющей втулкой (2) и внешней поверхностью поршня (1) так, чтобы ограничивать движение поршня (1) по направлению к открытому концу (24) направляющей втулки (2), а также запорный клапан (18), сконфигурированный для подачи во второю пневматическую подушку (19) газообразной среды в количестве, зависящем от смещения поршня (1) во время его движения по направлению к закрытому концу (11, 30) направляющей втулки (2). 19 з.п. ф-лы, 10 ил.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к устройствам, используемым в двигателях с переменной степенью сжатия.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Двигатели с переменной степенью сжатия делают возможным достижение высоких степеней сжатия в основном посредством дополнительного регулируемого поршня, находящегося напротив основного поршня.

Пример такой конфигурации показан в патенте США US6708655, в котором раскрыт двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр сгорания, головку цилиндра на конце цилиндра сгорания и основной поршень, размещенный с возможностью совершать возвратно-поступательное движение в цилиндре сгорания. Головка цилиндра содержит вторичный цилиндр и вторичный поршень, размещенный с возможностью совершать возвратно-поступательное движение во вторичном цилиндре. Привод подсоединен к вторичному поршню для управления положением вторичного поршня в зависимости от положения основного поршня, и сообщающий канал обеспечивает гидравлическое сообщение между цилиндром сгорания и вторичным цилиндром. Привод может быть гидравлическим или кулачковым приводом. Конструкция механизма относительно сложна.

Задача настоящего изобретения заключается в создании компенсирующего устройства для двигателя с переменной степенью сжатия, которое имеет простую конструкцию и высокий КПД.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Объектом изобретения является компенсирующее устройство для двигателя с переменной степенью сжатия, при этом компенсирующее устройство содержит поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в направляющей втулке, содержащей открытый конец, сообщенный с цилиндром сгорания двигателя, и закрытый конец, при этом поршень имеет форму полой цилиндрической трубы, содержащей первую область с закрытым концом, выполненную с возможностью движения в первой области направляющей втулки, и вторую область, имеющую диаметр, больший диаметра первой области, и открытый конец, а также выполненную с возможностью движения во второй области направляющей втулки, где устройство также содержит первое уплотнение между первой областью поршня и первой областью направляющей втулки; второе уплотнение между второй областью поршня и второй областью направляющей втулки; первую пневматическую подушку, выполненную между закрытым концом направляющей втулки и внутренней поверхностью поршня так, чтобы ограничивать движение поршня по направлению к закрытому концу направляющей втулки; вторую пневматическую подушку, выполненную между направляющей втулкой и внешней поверхностью поршня, ограниченной первым уплотнением и вторым уплотнением так, чтобы ограничивать движение поршня по направлению к открытому концу направляющей втулки; запорный клапан, сконфигурированный для подачи во вторую пневматическую подушку газообразной среды в количестве, зависящем от смещения поршня во время его движения по направлению к закрытому концу направляющей втулки.

Поршень может также содержать промежуточную область, имеющую расширяющуюся форму в виде конуса и расположенную между первой областью и второй областью поршня.

Направляющая втулка может также содержать буфер, имеющий форму, соответствующую по существу внутреннему профилю промежуточной области поршня, сконфигурированный для ограничения движения поршня по направлению к закрытому концу направляющей втулки.

Направляющая втулка также может содержать буфер, имеющий форму, соответствующую по существу внешнему профилю промежуточной области поршня, сконфигурированный для ограничения движения поршня по направлению к открытому концу направляющей втулки.

Устройство может также содержать выпускной канал, выполненный в направляющей втулке и сообщающийся со второй пневматической подушкой для обеспечения удаления газообразной среды во время движения поршня по направлению к открытому концу направляющей втулки.

Активное поперечное сечение выпускного канала может регулироваться с помощью игольчатого клапана.

Внешняя стенка первой области поршня может содержать выточку, а первая область направляющей втулки содержит каналы, при этом выточка и каналы выполнены таким образом, чтобы находиться в гидравлическом сообщении во время движения поршня.

Закрытый конец направляющей втулки может быть неподвижным.

Закрытый конец направляющей втулки может быть выполнен в виде подвижной перегородки.

Подвижная перегородка может содержать впускной канал с запорным клапаном для подачи газообразной среды в первую пневматическую подушку.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Объект изобретения показан в примерных вариантах осуществления на графическом материале, где:

На фиг.1 показана конструкция первого варианта осуществления компенсирующего устройства.

На фиг.2 схематически показана поддержка поршня первого варианта осуществления компенсирующего устройства при помощи пневматических подушек.

На фиг.3 показана конструкция второго варианта осуществления компенсирующего устройства.

На фиг.4 схематически показана поддержка поршня второго варианта осуществления компенсирующего устройства при помощи пневматических подушек.

На фиг.5A-5D показана конфигурация компенсирующего устройства во время разных рабочих фаз двигателя.

На фиг.6 схематически приведено сравнение графика теоретического давления и объема для стандартного цикла Отто и цикла двигателя с компенсирующим устройством согласно изобретению.

На фиг.7 схематически приведено сравнение варьирования давления во времени для стандартного двигателя и двигателя с компенсирующим устройством согласно изобретению.

СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример 1 - наилучший способ реализации изобретения

На фиг.1 показана конструкция первого варианта осуществления компенсирующего устройства согласно изобретению с пассивной подушкой, содержащей переменное количество газообразной среды, которая может быть отрегулирована в соответствии с частотой вращения и нагрузкой двигателя во время его работы. Устройство содержит профилированный поршень 1, расположенный коаксиально и выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в направляющей втулке 2, содержащей открытый конец 24, сообщающийся с цилиндром сгорания, в котором основной поршень выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения (не показан). Поршень 1 выполнен в форме полой цилиндрической трубы с нижней областью 25, содержащей закрытый конец 31, расположенный в открытом конце 24 направляющей втулки 2, и с верхней областью 26, имеющей диаметр, больший диаметра нижней области 25, и открытый конец 32. Промежуточная область 27, имеющая расширяющуюся форму в виде конуса, соединяет нижнюю область 25 и верхнюю область 26 поршня 1. Коническая форма промежуточной области 27 лучше всего подходит поршням 1, изготовленным из легких металлов, таких как сплавы магния или алюминия. В случае изготовления поршней 1 из композиционных материалов форма промежуточной области 27 может быть сконфигурирована в зависимости от свойств использованного композиционного материала. Направляющая втулка 2 содержит нижнюю область 28, имеющую диаметр, соответствующий нижней области 25 поршня, и верхнюю область 29, имеющую диаметр, соответствующий верхней области 26 поршня. Выточка 3 выполнена во внешней стенке нижней области 25 поршня 1, тогда как нижнее уплотнение 5 и верхнее уплотнение 4 расположены соответственно под и над выточкой, между внешней стенкой поршня 1 и направляющей втулкой 2. Впускной канал 6 и выпускной канал 7 выполнены в направляющей втулке 2 для обеспечения гидравлического сообщения с выточкой 3. В одном варианте осуществления смазочная и охлаждающая смесь может протекать через каналы 6, 7 для интенсивного обтекания выточки 3 поршня 1 с тем, чтобы смазывать и охлаждать поршень 1. В другом варианте осуществления небольшое количество масла может быть подано через каналы 6, 7 исключительно для смазывания поршня 1, тогда как охлаждение поршня происходит посредством нижнего уплотнения 5 и охлаждения направляющей втулки 2. Верхнее пневматическое уплотнение 8 установлено в поршне 1 между внешним периметром верхней области 26 и направляющей втулкой 2. Верхняя область 26 поршня 1 двигается в верхней области 29 направляющей втулки 2 между верхним буфером 9, установленным в направляющей втулке 2, и нижним буфером 10, установленным в направляющей втулке 2. Верхний буфер 9 также содержит выпускной канал 23 для газообразной среды. Внешняя поверхность верхнего буфера 9, который ограничивает движение поршня 1 по направлению к закрытому концу 11 направляющей втулки 2, по существу соответствует внутреннему профилю промежуточной области 27 поршня 1, когда поршень оказывает давление на верхний буфер 9. Внешняя поверхность нижнего буфера 10, который ограничивает движение поршня 1 по направлению к открытому концу 24 направляющей втулки 2, по существу соответствует внешнему профилю промежуточной области 27 поршня 1, когда поршень оказывает давление на нижний буфер 10. Предпочтительно, буферы упруго деформируются в соответствии с формой поршня под давлением поршня 1 на буферы 9, 10. Буферы 9, 10 могут быть изготовлены из эластомеров, стойких к высоким температурам.

Верхняя область 29 направляющей втулки 2 содержит, предпочтительно, над верхним буфером 9, подвижную перегородку 11, прикрепленную к направляющей 12, выполненной с возможностью осуществления движения через отверстие в верхней стенке направляющей втулки 2, в которой выполнен впускной канал 13 для газообразной среды. Подвижная перегородка 11 содержит уплотнение 14, установленное между его внешним периметром и направляющей втулкой 2. Подвижная перегородка 11 также содержит, в своей средней части, впускной канал 15 для газообразной среды, закрываемый запорным клапаном 16, таким как откидной клапан или канальный клапан. Нижний буфер 10 содержит впускной канал 17 для газообразной среды, закрываемый запорным клапаном 18, таким как откидной клапан или канальный клапан. Кроме того, выпускной канал 21 для газообразной среды и регулируемый игольчатый клапан 22 для регулирования активного поперечного сечения выпускного канала 21 расположены в направляющей втулке возле нижнего буфера 10.

На фиг.2 схематически показана поддержка поршня первого варианта осуществления компенсирующего устройства при помощи пневматических подушек. Во время его работы поршень 1 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в направляющей втулке 2, при этом его движение эластично ограничено пассивной пневматической подушкой 20 и активной пневматической подушкой 19. Пневматическая активная подушка оптимально замедляет поршень во время процесса внутренней рекуперации и способствует его движению во время процесса аккумуляции внутренней энергии компенсирующего устройства согласно изобретению. Пневматическая активная подушка 19 содержит газообразную среду между направляющей втулкой и внешней поверхностью поршня 1 под его верхней областью 26. Пневматическая активная подушка 19 уплотнена верхним пневматическим уплотнением 8 и верхним уплотнением 4 поршня 1. В подушку подают газообразную среду под регулированным или постоянным давлением, предпочтительно, через впускной канал 17, встроенный в направляющую втулку 2 и закрываемый запорным клапаном 18. Запорный клапан 18 сконфигурирован для обеспечения активной пневматической подушки 19 газообразной средой в количестве, зависящем от смещения поршня 1 во время его движения по направлению к закрытому концу 11 направляющей втулки 2. Активную подушку сдувают через сливные отверстия, выпускной канал 21 постоянного или регулированного поперечного сечения или через регулируемый клапан в случае двигателей, имеющих низкую частоту вращения и автоматическую регулировку. Вдобавок, нижний буфер 10 защищает поршень 1 от повреждения в случае несоответствующего количества газообразной среды или ее отсутствия в активной подушке 19. Активная подушка действует и как пружина, и как гаситель. Пневматическая активная подушка 19 ограничивает движение поршня 1 по направлению к открытому концу 24 направляющей втулки 2. Пневматическая пассивная подушка 20 содержит газообразную среду, заключенную между внутренней частью поршня 1 и закрытым концом направляющей втулки 2, который в показанном на фиг.1 варианте осуществления выполнен с помощью подвижной перегородки 11. Пневматическая подушка уплотнена пневматическим уплотнением 8 верхней области 26 поршня и уплотнением 14 подвижной перегородки 11. Верхний буфер 9 защищает поршень 1 от повреждения в случае несоответствующего количества газообразной среды в пассивной подушке 20. В пассивную подушку 20 подают газообразную среду под постоянным давлением через впускной канал 15 и запорный клапан 16. В случае автоматического регулирования вместо запорного клапана 16 может быть использован контролируемый клапан с целью предоставления возможности наполнения пневматической пассивной подушки 20 газообразной средой под регулированным давлением и выпуска газообразной среды из нее. Пассивная подушка действует как пружина. Пневматическая пассивная подушка 20 ограничивает движение поршня 1 по направлению к закрытому концу 11 направляющей втулки. Масса и геометрические размеры поршня 1 сконфигурированы относительно теплового двигателя, в котором он работает. Давление газообразной среды на впуске и объем пассивной подушки 20, давление газообразной среды на впуске активной подушки 19 и поперечное сечение выпускного канала 21 регулируют относительно заданной частоты вращения и нагрузки теплового двигателя во время его работы.

Пример 2

На фиг.3 показана конструкция второго варианта осуществления компенсирующего устройства согласно изобретению с пассивной подушкой, содержащей переменное количество газообразной среды, которая может быть использована, в частности, в двигателях с относительно постоянной нагрузкой и частотой вращения. В этом варианте осуществления направляющая втулка 2 содержит неподвижный закрытый конец 30. Ссылки на элементы, подобные элементам, показанным на фиг.1, обозначены такими же позициями. Устройство содержит профилированный поршень 1, помещенный коаксиально и выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в направляющей втулке 2, содержащей открытый конец 24, сообщающийся с цилиндром сгорания, в котором основной поршень выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения (не показан). Поршень 1 выполнен в форме полой цилиндрической трубы с нижней областью 25, содержащей закрытый конец 31, расположенный в открытом конце 24 направляющей втулки 2, и с верхней областью 26, имеющей диаметр, больший диаметра нижней области 25, и содержащей открытый конец 32. Промежуточная область 27, имеющая расширяющуюся форму в виде конуса, соединяет нижнюю область 25 и верхнюю область 26 поршня 1. Коническая форма промежуточной области 27 лучше всего подходит поршням 1, изготовленным из легких металлов, таких как сплавы магния или алюминия. В случае изготовления поршней 1 из композиционных материалов форма промежуточной области 27 может быть сконфигурирована в зависимости от свойств использованного композиционного материала. Направляющая втулка 2 содержит нижнюю область 28, имеющую диаметр, соответствующий нижней области 25 поршня, и верхнюю область 29, имеющую диаметр, соответствующий верхней области 26 поршня. Выточка 3 выполнена во внешней стенке нижней области 25 поршня 1, тогда как нижнее уплотнение 5 и верхнее уплотнение 4 расположены соответственно под и над выточкой, между внешней стенкой поршня 1 и направляющей втулкой 2. Впускной канал 6 и выпускной канал 7 выполнены в направляющей втулке 2 для обеспечения гидравлического сообщения с выточкой 3. В одном варианте осуществления смазочная и охлаждающая смесь может протекать через каналы 6, 7 для интенсивного обтекания выточки 3 поршня 1 с тем, чтобы смазывать и охлаждать поршень 1. В другом варианте осуществления небольшое количество масла может протекать через каналы 6, 7 исключительно для смазывания поршня 1, тогда как охлаждение поршня происходит посредством нижнего уплотнения 5 и охлаждения направляющей втулки 2. Верхнее пневматическое уплотнение 8 установлено в поршне 1 между внешним периметром верхней области 26 и направляющей втулкой 2. Верхняя область 26 поршня 1 двигается в верхней области 29 направляющей втулки 2 между верхним буфером 9, установленным в направляющей втулке 2, и нижним буфером 10, установленным в направляющей втулке 2. Верхний буфер 9 также содержит выпускной канал 23 для газообразной среды. Внешняя поверхность верхнего буфера 9 соответствует внутреннему профилю верхней области 26 поршня 1, когда поршень оказывает давление на верхний буфер 9. Внешняя поверхность нижнего буфера 10 соответствует внешнему профилю промежуточной области 27 поршня 1, когда поршень оказывает давление на нижний буфер 10. Предпочтительно, буферы упруго деформируются в соответствии с формой поршня под давлением поршня 1 на буферы 9, 10. Буферы 9, 10 могут быть изготовлены из эластомеров, стойких к высоким температурам.

Верхняя область 29 направляющей втулки 2 содержит, предпочтительно над верхним буфером 9, впускной канал 13 для газообразной среды. Нижний буфер 10 содержит впускной канал 17 для газообразной среды, закрываемый запорным клапаном 18, таким как откидной клапан или канальный клапан. Кроме того, выпускной канал 21 для газообразной среды и регулируемый игольчатый клапан 22 расположены в направляющей втулке возле нижнего буфера 10.

На фиг.4 схематически показана поддержка поршня второго варианта осуществления компенсирующего устройства при помощи пневматических подушек, которая аналогична поддержке поршня первого варианта осуществления, показанного на фиг.2, со следующей разницей: максимальный объем пассивной подушки 20 является постоянным, что делает вариант осуществления особенно подходящим для двигателей, работающих по существу с постоянной частотой вращения и по существу с постоянной нагрузкой.

Термины «верхний» и «нижний», как они использованы в приведенном выше описании, относятся к положению отдельных элементов на фигурах, но вовсе не предназначены для ограничения размещения компенсирующего устройства согласно изобретению только вертикальным положением, как показано на фигурах.

На фиг.5A-5D показаны конфигурации компенсирующего устройства при разных рабочих фазах двигателя, которые будут описаны в совокупности с графиками, показанными на фиг.6 и 7. На фиг.6 схематически приведено сравнение графика теоретического давления и объема для стандартного цикла Отто (пунктирная линия) и цикла двигателя с компенсирующим устройством согласно изобретению (непрерывная линия). На фиг.7 схематически приведено сравнение варьирования давления во времени для стандартного двигателя (пунктирная линия) и двигателя с компенсирующим устройством согласно изобретению (сплошная линия). Опорные точки A-D на фиг.6, 7 соответствуют положениям поршня, показанным на фиг.5A-5D.

Фиг.5А соответствует фазе, в которой основной поршень 40 достигает положения верхней мертвой точки и происходит воспламенение. Фиг.5 В соответствует фазе, в которой основной поршень 40 находится в верхней мертвой точке. Увеличивающееся давление газов вызывает стремительное ускорение поршня 1, который, ввиду того, что его масса меньше массы основного поршня 40, двигается быстрее основного поршня 40. Поршень 1, двигаясь вверх, увеличивает объем камеры 41 сгорания, тем самым, компенсируя увеличение давления. Он достигает своего максимального ускорения на пике между точками В и С, показанными на фиг.7. В этом пике увеличение объема камеры 41 сгорания настолько велико, что оно вызывает уменьшение давления. Когда давление в камере 41 сгорания падает ниже давления пассивной подушки 20 (с учетом соотношения площадей давления газообразной среды, связанного с разницей между верхним и нижним диаметром поршня 1), поршень 1 начинает замедляться и достигает своего наивысшего положения, показанного на фиг.5С. В этой точке определяют количество газообразной среды, которое подают в активную пневматическую подушку 19 через открытый запорный клапан 18. Затем поршень 1 двигается вниз, возвращая свою механическую энергию и снижая скорость падения давления в камере 41 сгорания, и одновременно сдавливая газообразную среду в активной пневматической подушке 19, пока он не достигнет своего самого низкого положения, показанного на фиг.5D, которое незначительно выше положения, показанного на фиг.5А. Ввиду по существу постоянного объема камеры сгорания между положениями на фиг.5С и 5D, газ в камере 41 сгорания не выполняет значительной работы, и обеспечение энергии происходит главным образом за счет пассивной подушки 20. Кинетическая энергия поршня 1 рассеяна в активной пневматической подушке 19. Ввиду того факта, что количество газообразной среды в активной подушке 19 зависит от максимального смещения поршня, потери энергии являются минимизироваными. После положения D дальнейшие фазы цикла следуют как в типичном двигателе. Ввиду более высокой степени сжатия двигатель получает больший КПД, чем стандартный двигатель даже с учетом оптимальных, минимизированных потерь энергии в активной пневматической подушке 19.

Компенсирующее устройство согласно изобретению может быть использовано в тепловых двигателях с переменной камерой сгорания. Это делает возможным непрерывное изменение степени сжатия во время рабочего цикла. Увеличение давления связано с сочетанием массы поршня и параметров пневматических подушек (пружин), которые его поддерживают. Таким образом, компенсирующее устройство может быть использовано в двигателях, имеющих высокий диапазон частоты вращения (тяговые двигатели). Замедление поршня влияет на его долговечность, поэтому оно должно быть осуществлено на заданном расстоянии и с относительно небольшим противодавлением и иметь характер быстро гасимых колебаний, что гарантировано пневматической активной подушкой. Упругие пневматические уплотнения делают возможным отделение горячей части от пневматической части поршня, следовательно, потери газообразной среды ограничены. При использовании непосредственного охлаждения поршень может быть использован в двигателях с высокой тепловой нагрузкой и с турбонаддувом. Продувка (которую всегда выполняют как на горячей стороне, так и на пневматической стороне) системы охлаждения и смазки через выпускной канал защищает поршень от местного перегрева. Путем варьирования диаметра направляющей втулки минимизировано давление газообразной среды. Простая конструкция поршня облегчает его производство и установку в двигатель. Форма поршня увеличивает его долговечность в отношении износа в случае однородных материалов. Использование откидного или канального запорного клапана в активной подушке снижает ее мертвое пространство и увеличивает скорость наполнения, а также обеспечивает должную долговечность. Устройство является саморегулирующимся даже при небольших нагрузках. Объект изобретения может быть использован в двигателях с воспламенением сжатием однородной смеси (HCCI) при низких коэффициентах избыточного воздуха и делает возможным снижение вредных веществ в выхлопных газах.

1. Компенсирующее устройство для двигателя с переменной степенью сжатия, при этом компенсирующее устройство содержит поршень (1), выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в направляющей втулке (2), содержащей открытый конец (24), сообщенный с цилиндром сгорания двигателя, и закрытый конец (11), где
- поршень (1) имеет форму полой цилиндрической трубы, содержащей первую область (25) с закрытым концом (31), выполненную с возможностью движения в первой области (28) направляющей втулки (2), и вторую область (26), имеющую диаметр, больший диаметра первой области (25), содержащую открытый конец (32), а также выполненную с возможностью движения во второй области (29) направляющей втулки (2),
и где устройство также содержит:
- первое уплотнение (4) между первой областью (25) поршня (1) и первой областью (28) направляющей втулки (2);
- второе уплотнение (8) между второй областью (26) поршня (1) и второй областью (29) направляющей втулки;
- первую пневматическую подушку (20), выполненную между закрытым концом (11) направляющей втулки (2) и внутренней поверхностью поршня (1) так, чтобы ограничивать движение поршня (1) по направлению к закрытому концу (11) направляющей втулки (2);
- вторую пневматическую подушку (19), выполненную между направляющей втулкой (2) и внешней поверхностью поршня (1), ограниченной первым уплотнением (4) и вторым уплотнением (8), так, чтобы ограничивать движение поршня (1) по направлению к открытому концу (24) направляющей втулки (2); и
- запорный клапан (18), сконфигурированный для подачи во вторую пневматическую подушку (19) газообразной среды в количестве, зависящем от смещения поршня (1) во время его движения по направлению к закрытому концу (11) направляющей втулки (2),
отличающееся тем, что
- закрытый конец (11) направляющей втулки (2) выполнен в виде подвижной перегородки (11), при этом положение подвижной перегородки определяет максимальный объем первой пневматической подушки (20); и
- подвижная перегородка (11) содержит впускной канал (15) с запорным клапаном (16) для подачи газообразной среды в первую пневматическую подушку (20).

2. Компенсирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что поршень (1) также содержит промежуточную область (27), имеющую расширяющуюся форму в виде конуса и расположенную между первой областью (25) и второй областью (26) поршня (1).

3. Компенсирующее устройство по п.2, отличающееся тем, что направляющая втулка (2) также содержит буфер (9), имеющий форму, соответствующую, по существу, внутреннему профилю промежуточной области (27) поршня (1), сконфигурированный для ограничения движения поршня (1) по направлению к закрытому концу (11, 30) направляющей втулки (2).

4. Компенсирующее устройство по п.2, отличающееся тем, что направляющая втулка (2) также содержит буфер (10), имеющий форму, соответствующую, по существу, внешнему профилю промежуточной области (27) поршня (1), сконфигурированный для ограничения движения поршня (1) по направлению к открытому концу (24) направляющей втулки (2).

5. Компенсирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что также содержит выпускной канал (21), выполненный в направляющей втулке (2) и сообщающийся со второй пневматической подушкой (19) для обеспечения удаления газообразной среды во время движения поршня (1) по направлению к открытому концу (24) направляющей втулки (2).

6. Компенсирующее устройство по п.2, отличающееся тем, что также содержит выпускной канал (21), выполненный в направляющей втулке (2) и сообщающийся со второй пневматической подушкой (19) для обеспечения удаления газообразной среды во время движения поршня (1) по направлению к открытому концу (24) направляющей втулки (2).

7. Компенсирующее устройство по п.3, отличающееся тем, что также содержит выпускной канал (21), выполненный в направляющей втулке (2) и сообщающийся со второй пневматической подушкой (19) для обеспечения удаления газообразной среды во время движения поршня (1) по направлению к открытому концу (24) направляющей втулки (2).

8. Компенсирующее устройство по п.4, отличающееся тем, что также содержит выпускной канал (21), выполненный в направляющей втулке (2) и сообщающийся со второй пневматической подушкой (19) для обеспечения удаления газообразной среды во время движения поршня (1) по направлению к открытому концу (24) направляющей втулки (2).

9. Компенсирующее устройство по п.5, отличающееся тем, что активное поперечное сечение выпускного канала (21) является регулируемым с помощью игольчатого клапана (22).

10. Компенсирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что внешняя стенка первой области (25) поршня (1) содержит выточку (3), а первая область (28) направляющей втулки (2) содержит каналы (6, 7), при этом выточка (3) и каналы (6, 7) выполнены таким образом, чтобы находиться в гидравлическом сообщении во время движения поршня (1), где поршень (1) содержит уплотнение (4, 5), окружающее выточку (3), между внешней стенкой поршня (1) и направляющей втулкой (2).

11. Компенсирующее устройство по п.2, отличающееся тем, что внешняя стенка первой области (25) поршня (1) содержит выточку (3), а первая область (28) направляющей втулки (2) содержит каналы (6, 7), при этом выточка (3) и каналы (6, 7) выполнены таким образом, чтобы находиться в гидравлическом сообщении во время движения поршня (1), где поршень (1) содержит уплотнение (4, 5), окружающее выточку (3), между внешней стенкой поршня (1) и направляющей втулкой (2).

12. Компенсирующее устройство по п.3, отличающееся тем, что внешняя стенка первой области (25) поршня (1) содержит выточку (3), а первая область (28) направляющей втулки (2) содержит каналы (6, 7), при этом выточка (3) и каналы (6, 7) выполнены таким образом, чтобы находиться в гидравлическом сообщении во время движения поршня (1), где поршень (1) содержит уплотнение (4, 5), окружающее выточку (3), между внешней стенкой поршня (1) и направляющей втулкой (2).

13. Компенсирующее устройство по п.4, отличающееся тем, что внешняя стенка первой области (25) поршня (1) содержит выточку (3), а первая область (28) направляющей втулки (2) содержит каналы (6, 7), при этом выточка (3) и каналы (6, 7) выполнены таким образом, чтобы находиться в гидравлическом сообщении во время движения поршня (1), где поршень (1) содержит уплотнение (4, 5), окружающее выточку (3), между внешней стенкой поршня (1) и направляющей втулкой (2).

14. Компенсирующее устройство по п.5, отличающееся тем, что внешняя стенка первой области (25) поршня (1) содержит выточку (3), а первая область (28) направляющей втулки (2) содержит каналы (6, 7), при этом выточка (3) и каналы (6, 7) выполнены таким образом, чтобы находиться в гидравлическом сообщении во время движения поршня (1), где поршень (1) содержит уплотнение (4, 5), окружающее выточку (3), между внешней стенкой поршня (1) и направляющей втулкой (2).

15. Компенсирующее устройство по п.6, отличающееся тем, что внешняя стенка первой области (25) поршня (1) содержит выточку (3), а первая область (28) направляющей втулки (2) содержит каналы (6, 7), при этом выточка (3) и каналы (6, 7) выполнены таким образом, чтобы находиться в гидравлическом сообщении во время движения поршня (1), где поршень (1) содержит уплотнение (4, 5), окружающее выточку (3), между внешней стенкой поршня (1) и направляющей втулкой (2).

16. Компенсирующее устройство по п.7, отличающееся тем, что внешняя стенка первой области (25) поршня (1) содержит выточку (3), а первая область (28) направляющей втулки (2) содержит каналы (6, 7), при этом выточка (3) и каналы (6, 7) выполнены таким образом, чтобы находиться в гидравлическом сообщении во время движения поршня (1), где поршень (1) содержит уплотнение (4, 5), окружающее выточку (3), между внешней стенкой поршня (1) и направляющей втулкой (2).

17. Компенсирующее устройство по п.8, отличающееся тем, что внешняя стенка первой области (25) поршня (1) содержит выточку (3), а первая область (28) направляющей втулки (2) содержит каналы (6, 7), при этом выточка (3) и каналы (6, 7) выполнены таким образом, чтобы находиться в гидравлическом сообщении во время движения поршня (1), где поршень (1) содержит уплотнение (4, 5), окружающее выточку (3), между внешней стенкой поршня (1) и направляющей втулкой (2).

18. Компенсирующее устройство по п.9, отличающееся тем, что внешняя стенка первой области (25) поршня (1) содержит выточку (3), а первая область (28) направляющей втулки (2) содержит каналы (6, 7), при этом выточка (3) и каналы (6, 7) выполнены таким образом, чтобы находиться в гидравлическом сообщении во время движения поршня (1), где поршень (1) содержит уплотнение (4, 5), окружающее выточку (3), между внешней стенкой поршня (1) и направляющей втулкой (2).

19. Компенсирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что запорный клапан (16) является откидным клапаном.

20. Компенсирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что запорный клапан (18) является откидным клапаном.

Похожие патенты:

Силовая установка // 2537991

Изобретение относится к машиностроению, в частности к силовым установкам с двигателями внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение КПД и многотопливность.

Двигатель внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия // 2530670

Изобретение может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания. Двигатель содержит подвижно установленный в цилиндре (1) поршень (2), который шарнирно соединен с шатуном (9), движение которого передается на кривошип (5) коленчатого вала (17) через передаточное звено в виде траверсы (6), соединенной с кривошипом (5) посредством шарнира в центральной опорной точке, находящейся в промежуточном положении на участке между двумя другими опорными точками траверсы, одна из которых соединена шарнирно с шатуном (9), а другая соединена шарнирно с одним концом управляющего рычага (11).

Двигатель внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия // 2525372

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Двигатель внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия содержит цилиндр (1) с поршнем (2), соединенный с поршнем (2) шток (17), с двух сторон которого вдоль хода поршня (2) расположены силовые зубчатые рейки с плоскими опорными поверхностями, два зеркально расположенных кривошипно-шатунных механизма (3) и (4) с параллельными валами, которые синхронно вращаются в противоположных направлениях с одинаковой скоростью.

Двигатель внутреннего сгорания всетопливный с устройством, автоматически регулирующим объем и электромеханически инициирующим вспышку в камере сжатия // 2524314

Изобретение относится к области двигателестроения. Техническим результатом является облегчение пуска холодного двигателя.

Двухтактный детонационный двигатель // 2498095

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) с компрессионным или детонационным воспламенением рабочей смеси. Двухтактный детонационный двигатель содержит корпус (1), по меньшей мере два цилиндра (10), изогнутый вал (3), шарнир неравных угловых скоростей, наклонный вал (6), поршни (11), размещенные в цилиндрах (10), и шарнирно связанные с головками шатунов (12).

Шатун для автоматического регулирования степени сжатия двс // 2496016

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Шатун для автоматического регулирования степени сжатия ДВС содержит стержень двутаврового сечения с масляным каналом, состоящий из двух половин с цельными нижней и верхней головками, имеющие по две левых и две правых оси.

Многозвенный двигатель // 2467186

Система регулирования рабочего объема двигателя внутреннего сгорания // 2454555

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при создании двигателей внутреннего сгорания (ДВС). .

Поршневая машина с маятниковым рычагом // 2424433

Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено во всех транспортных средствах, а также в энергопроизводстве. .

Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием (варианты) // 2411381

Усовершенствованный двигатель внутреннего сгорания с дифференциальным ходом поршня // 2559421

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Поршневое устройство (100) предназначено для двигателя внутреннего сгорания с дифференциальным ходом поршня. Двигатель внутреннего сгорания содержит один или более двухэлементных поршней, каждый из которых включает в себя первую часть поршня и вторую часть поршня, работающие в разных циклах. Поршневое устройство содержит элемент (110) рычага поршня, механически соединенный со второй частью поршня, и множество узлов кулачковых следящих устройств для управления работой второй части поршня. Кулачковые следящие устройства включают в себя множество кулачковых выступов (121a) и (121b) для поршня, множество пальцев (122a) и (122b) рокера, установленных с возможностью поворота, для кулачкового взаимодействия с кулачковыми выступами (121a) и (121b), и селективно отводимые и выдвигаемые оси (123a) и (123b) пальца рокера. Узлы кулачковых следящих устройств выполнены с возможностью селективного соединения с элементом (110) рычага поршня для управления работой второй части поршня. Раскрыты способ управления работой второй части поршня двигателя внутреннего сгорания и устройство поршневого механизма для двигателя внутреннего сгорания. Технический результат заключается в упрощении конструкции и снижении веса. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Направляющее устройство для поршневого механизма и способ // 2562901

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания с дифференциальным ходом поршня имеет вал двигателя и поршень, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в камере цилиндра и содержащий внутреннюю часть поршня, шток поршня, соединенный на первом конце с упомянутой внутренней частью поршня, наружную часть поршня, которая служит в качестве носителя для упомянутой внутренней части поршня и соединена с упомянутым валом двигателя, причем упомянутая внутренняя часть поршня выполнена с возможностью работать по циклу, отличному от цикла наружной части поршня, и управляющий рычажный механизм, соединенный с упомянутым двигателем в точке крепления, причем упомянутый управляющий рычажный механизм соединен со вторым концом упомянутого штока поршня, определяя точку копирования, в котором упомянутый управляющий механизм направляет и определяет перемещение упомянутой точки копирования таким образом, что оно по существу выровнено с осью упомянутой камеры цилиндра. Техническим результатом является уменьшение напряжения и износа внутренней части поршня и стенки цилиндра. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

Двигатель, содержащий регулятор компрессии двигателя // 2570299

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Двигатель содержит регулятор компрессии двигателя, шатун (2), выступающий из поршня двигателя в направлении кривошипа и установленный при помощи подшипников на эксцентриковом колесе (3), которое снабжено зубчатым кольцом, центрированным относительно кривошипа. Эксцентриковое колесо (3) приводится в движение регулировочным колесом (4). Размеры эксцентрикового колеса (3) и регулировочного колеса (4) таковы, что сумма радиуса (R) кривошипа и радиуса (rv) делительной окружности зубчатого кольца эксцентрикового колеса (3) равна радиусу (Rs) делительной окружности регулировочного колеса (4). Двигатель имеет регулировочное устройство (19), выполненное с возможностью установки регулировочного колеса (4) в требуемую позицию при помощи передвигающего рычага и поворотного рычага (22). Технический результат заключается в уменьшении выделения СО2. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Двухтактный детонационный двигатель // 2570947

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания с компрессионным или детонационным воспламенением рабочей смеси. Техническим результатом является увеличение ресурса двигателя и повышение экономичности. Сущность изобретения заключается в том, что одни концы шатунов связаны с поршнями, а другие - с наклонным диском с помощью шаровых опор, в наклонном диске установлены втулки с помощью прямобочного шлицевого соединения, центрирование которого выполнено по боковым поверхностям зубьев. Впускные цилиндры установлены в корпусе и смещены по фазе относительно рабочих на 90°. Полости впускных цилиндров попарно связаны с впускными окнами рабочих цилиндров по направлению вращения вала, а крестовина размещена внутри наклонного диска. Двигатель с компрессионным самовоспламенением снабжен механизмом ограничения давления в камерах сгорания с упругими элементами с возможностью регулирования усилия их сжатия. Механизм регулирования степени сжатия снабжен гидроцилиндрами с поршнями, полости которых связаны между собой и с полостью регулирующего гидроцилиндра, которые образуют замкнутый объем, заполненный жидкостью с возможностью автоматического и управляемого регулирования степени сжатия. 7 ил.

Двигатель внутреннего сгорания // 2580191

Настоящее изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к двигателям с переменным ходом поршня. Механизм для изменения длины хода поршня двигателя внутреннего сгорания в каждом цикле его работы содержит зубчатую передачу, включающую первое зубчатое колесо, установленное в корпусе двигателя без возможности вращения, и второе зубчатое колесо с зубьями, сформированными на его внутренней поверхности, причем второе зубчатое колесо находится в зацеплении с первым зубчатым колесом для обеспечения постоянной длины кривошипа и переменной длины эксцентрика, чтобы получить переменную длину хода поршня в полном цикле работы двигателя. Ориентацию кривошипа и эксцентрика относительно оси возвратно-поступательного движения поршня задают таким образом, чтобы кривошип и эксцентрик вместе обеспечивали положительный крутящий момент на коленчатом валу, когда поршень находится в верхней мертвой точке. Также выборочно задают размеры и расположение зубчатой передачи таким образом, чтобы обеспечить заданное отношение длины эксцентрика к длине кривошипа. Техническим результатом является повышение выходного крутящего момента, выходной мощности, эффективности использования топлива, мощности на единицу рабочего объема и снижение уровня выбросов вредных веществ. 13 ил.

Устройство и способ для управления двигателем внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия // 2585337

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия. Устройство управления для двигателя (1) внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия содержит средство (2) изменения степени сжатия, способное изменять степень механического сжатия двигателя внутреннего сгорания, средство получения накопленного объема кислорода, выполненное с возможностью вычислять накопленный объем кислорода в катализаторе (4) очистки выбросов отработавших газов, размещенном в системе выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, и средство для считывания температурного параметра, который коррелирует с температурой катализатора (4) очистки выбросов отработавших газов. Степень механического сжатия изменяется согласно накопленному объему кислорода. Изменение степени механического сжатия запрещается согласно накопленному объему кислорода, когда температурный параметр указывает уровень температуры ниже предварительно определенного порогового значения. Раскрыт способ управления для двигателя внутреннего сгорания. Технический результат заключается в уменьшении количества выброса NOx. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Двигатель внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия // 2585998

Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия. Механизм (10) переменной степени сжатия, который изменяет степень сжатия двигателя в зависимости от углового положения первого управляющего вала (14), и привод, который изменяет и удерживает угловое положение первого управляющего вала (14). Соединяющий механизм, соединяющий привод и первый управляющий вал (14), имеет рычаг (24), соединенный с первым управляющим валом (14). Верхний участок плечевой части (25), проходящей радиально наружу от центра первого управляющего вала (14), и один конец рычага (24) соединены с возможностью вращения посредством первого соединительного пальца (26). По меньшей мере, когда установлен на самую высокую степень сжатия, первый соединительный палец (26) погружается ниже уровня (α1) масла масляного поддона (6). Техническим результатом является уменьшение износа опорной части, улучшение смазки, уменьшение показателей шума и вибрации. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Двигатель внутреннего сгорания с изменяемым объемом камеры сжатия // 2586222

Изобретение относится к двигателестроению. Техническим результатом является автоматическое управление величиной объема камеры сжатия двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит цилиндр, регулировочный поршень и рабочий поршень; на внутренней поверхности цилиндра выполнена кольцевая выточка с треугольным поперечным сечением. Упругий элемент в виде кольцевой пружины, выполненный из материала, обладающего эффектом памяти формы, по внешнему периметру жестко закреплен в вершине треугольной кольцевой выточки, а по внутреннему периметру связан с регулировочным поршнем. При пуске и прогреве холодного двигателя упругий элемент прижат к нижней поверхности кольцевой выточки. После прогрева двигателя в материале упругого элемента происходит мартенситное превращение, и упругий элемент отгибается вверх и прижимается к верхней поверхности кольцевой выточки. 2 ил.

Устройство управления и способ управления для двигателя внутреннего сгорания // 2589411

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания. Двигатель (1) внутреннего сгорания включает в себя механизм (2) переменной степени сжатия и устройство впрыска топлива с общей топливной магистралью, использующее топливный насос (46) высокого давления, который имеет механический привод. Давление (P) топлива в общей топливной магистрали (45) считывается (этап 1). Когда давление (P) топлива превышает верхнее предельное давление (Pmax) топлива (этап 4), делается вывод о ненормальном повышении давления (P) топлива. Целевая степень сжатия посредством механизма переменной степени сжатия устанавливается на минимальную степень (εmin) сжатия (этап 6). При этом изменение вращения коленчатого вала (21) становится небольшим. Изменение натяжения цепи (43) ослабляется. Техническим результатом является защита цепи (43) при ненормальном давлении топлива во время работы двигателя внутреннего сгорания. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Поршень с упругодеформируемым днищем // 2591377

Изобретение может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания. Поршень двигателя внутреннего сгорания содержит головку (1) с днищем и канавками (2) для установки поршневых колец, юбку (3) и бобышки (4) с отверстиями (5) под поршневой палец. Днище поршня выполнено в виде цилиндрического стакана (7) с упругодеформируемым волнообразным дном (8) из высокожаропрочного релаксационностойкого пружинного материала. На нижнем поясе стакана (7) установлена и жестко закреплена фасонная опорная шайба (9). Внутри цилиндрического стакана (7) установлена коническая пружина (11) из жаропрочного релаксационностойкого пружинного материала. Пружина (11) своим верхним торцом упирается в упругодеформируемое волнообразное дно (8) стакана (7). Пружина (11) своим нижним торцом опирается на фасонную опорную шайбу (9). Пружина (11) поджата фасонной опорной шайбой (9) к упругодеформируемому волнообразному дну (8) стакана (7) на такую длину, при которой деформация упругодеформируемого волнообразного дна (8) стакана (7) днища начинается в момент резкого повышения давления продуктов горения рабочей смеси в камере сгорания в начале второй основной фазы горения. Внутри головки (1) поршня дополнительно выполнена соосно с осью поршня цилиндрическая полость (6), в которой герметично установлено днище. Технический результат заключается в повышении полноты сгорания топлива за счет дополнительной турбулизации топливного заряда. 3 ил.