Двигатель внутреннего сгорания с переменным объемом камер сгорания

 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и обеспечивает регулирование объема камеры сгорания. Наружные и внутренние эксцентриковые вкладыши с зубчатыми венцами имеют возможность поворачиваться на коренных шейках коленчатого вала, поднимая или опуская коленчатый вал и поршни по вертикали и обеспечивая регулирование объема камеры сгорания в зависимости от режима работы двигателя. Зубчатые венцы эксцентриковых вкладышей входят в зацепление с по меньшей мере одним управляющим валом. Управляющий вал связан с регулирующими органами топливоподачи и/или воздухоподачи. Технический результат заключается в повышении эффективности работы двигателя. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания с переменным объемом камеры сгорания.

Известен двигатель внутреннего сгорания с переменным объемом камер сгорания, содержащий цилиндры, поршень, размещенные в цилиндрах с образованием с последним камер сгорания, коленчатый вал с шатунными и коренными шейками, шатуны, соединяющие поршни с шатунными шейками и наружные эксцентриковые вкладыши, с зубчатыми венцами, установленные на коренных шейках с возможностью поворота относительно последних и перемещения коленчатого вала в вертикальном направлении, причем зубчатые венцы вкладышей связаны с механизмом изменения объема камер сгорания (см. патент США N 4860702, МПК F 02 B 75/04,1989).

Известный двигатель имеет недостаточную эффективность работы механизма изменения объема камер сгорания.

Техническим результатом от реализации настоящего изобретения является повышение эффективности работы двигателя внутреннего сгорания путем обеспечения постоянства давления сжатия на всех режимах его работы, позволяющее понизить температуру пуска, повысить температуру горючей смеси или топлива в момент воспламенения и обеспечить минимальный расход топлива.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что двигатель внутреннего сгорания с переменным объемом камер сгорания, содержащий цилиндры, поршни, размещенные в цилиндрах с образованием с последними камер сгорания, коленчатый вал с шатунными и коренными шейками, шатуны, соединяющие поршни с шатунными шейками, и наружные эксцентриковые вкладыши с зубчатыми венцами, установленные на коренных шейках с возможностью поворота относительно последних и перемещения коленчатого вала в вертикальном направлении, причем зубчатые венцы вкладышей связаны с механизмом изменения объема камер сгорания, содержит внутренние эксцентриковые вкладыши с зубчатыми венцами, расположенные между коренными шейками и наружными эксцентриковыми вкладышами, механизм изменения объема камер сгорания снабжен зубчатыми рейками, входящими в зацепление с зубчатыми венцами наружных и внутренних эксцентриковых вкладышей и с по меньшей мере одним управляющим валом, связанным с регулирующими органами топливоподачи и/или воздухоподачи, причем наружные и внутренние эксцентриковые вкладыши установлены с возможностью поворота в противоположные стороны на угол, не превышающий 180^o.

Кроме того, эксцентриситет внутренних рабочих поверхностей наружных и внутренних эксцентриковых вкладышей может составлять не менее 1/4 расстояния между положениями поршня в верхней мертвой точке при минимальном объеме камеры сгорания и максимальном объеме камеры сгорания.

Также наружные и внутренние эксцентриковые вкладыши могут быть выполнены с одинаковой толщиной стенок и могут быть размещены в цилиндрических вкладышах.

Помимо этого зубчатые венцы наружных и внутренних эксцентриковых вкладышей могут быть расположены по обе стороны от опоры подшипников.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображен двигатель внутреннего сгорания с минимальным объемом камеры сгорания, на фиг. 2 - двигатель с максимальным объемом камеры сгорания, на фиг. 3 - вид A-A на фиг. 1.

Двигатель внутреннего сгорания с переменным объемом камер сгорания, содержит цилиндры 1, поршни 2, размещенные в цилиндрах 1 с образованием с последним камер сгорания 3, коленчатый вал 4 с шатунными и коренными шейками 5 и 6 и шатуны 7, соединяющие поршни 2 с шатунными шейками 5. Наружные эксцентриковые вкладыши 8 с зубчатыми венцами 9 установлены на коренных шейках 6 с возможностью поворота относительно последних и перемещения коленчатого вала 4 в вертикальном направлении. Внутренние эксцентриковые вкладыши 10 с зубчатыми венцами 11, расположены между коренными шейками 6 и наружными эксцентриковыми вкладышами 8. Механизм изменения объема камер сгорания 3 снабжен зубчатыми рейками 12, входящими в зацепление с зубчатыми венцами 9 и 11 наружных и внутренних эксцентриковых вкладышей 8 и 10 и с по меньшей мере одним управляющим валом 13, связанным с регулирующими органами топливоподачи и/или воздухоподачи ( не показаны). Наружные и внутренние эксцентриковые вкладыши 8 и 10 установлены с возможностью поворота в противоположные стороны на угол не превышающий 180^o.

Эксцентриситет внутренних рабочих поверхностей наружных и внутренних эксцентриковых вкладышей 8 и 10 составляет не менее 1/4 расстояния "L" (см. фиг. 1 и 2) между положениями поршня в верхней мертвой точке (ВМТ) при минимальном объеме камеры сгорания и максимальном объеме камеры сгорания.

Наружные и внутренние эксцентриковые вкладыши 8 и 10 выполнены с одинаковой толщиной стенки и могут быть размещены в цилиндрическом вкладыше (не показано).

Зубчатые венцы 9 и 11 наружных и внутренних эксцентриковых вкладышей 8 и 10 расположены по обе стороны от опоры 14 подшипника коренной шейки.

Двигатель внутреннего сгорания с переменным объемом камеры сгорания работает следующим образом.

При работе в режиме минимальной нагрузки вал управления 13 перемещает зубчатые рейки 12, которые в свою очередь через зубчатые венцы 9 и 11 поворачивают наружные и внутренние эксцентриковые вкладыши 8 и 10 в противоположные направления наиболее толстыми сторонами в крайнее нижнее положение по оси движения поршня 2. При этом коленчатый вал 4 поднимается по вертикали, а поршень 2 в ВМТ занимает положение, обеспечивающее минимальный объем камеры сгорания 3 (см. фиг. 1). При увеличении нагрузки на двигатель, а следовательно и увеличении количества топлива и воздуха, подаваемых в цилиндры 1 двигателя, регулирующие органы топливоподачи (например, заслонки карбюратора в карбюраторном двигателе или рейка топливного насоса высокого давления в дизельном двигателе) передают сигнал для поворота управляющего вала 13, который перемещает зубчатые рейки, заставляя поворачиваться наружные и внутренние эксцентриковые вкладыши в противоположные направления на заданный угол, при этом коленчатый вал 4 опускается вниз по вертикали, а поршень 2 в ВМТ занимает положение, обеспечивающее увеличенный объем камеры сгорания. При максимальной мощности наиболее толстые стороны наружного и внутреннего эксцентриковых вкладышей 8 и 10 занимают крайнее верхнее положение, коленчатый вал 4 опускается по вертикали в крайнее положение, а поршень 2 в ВМТ занимает положение, обеспечивающее максимальный объем камеры сгорания 3 (см. фиг. 2).

Таким образом обеспечивается регулирование объема камеры сгорания в зависимости от режима работы двигателя и постоянство давления сжатия на всех режимах его работы.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания с переменным объемом камер сгорания, содержащий цилиндры, поршни, размещенные в цилиндрах с образованием с последними камер сгорания, коленчатый вал с шатунными и коренными шейками, шатуны, соединяющие поршни с шатунными шейками, и наружные эксцентриковые вкладыши с зубчатыми венцами, установленные на коренных шейках с возможностью поворота относительно последних и перемещения коленчатого вала в вертикальном направлении, причем зубчатые венцы вкладышей связаны с механизмом изменения объема камер сгорания, отличающийся тем, что он содержит внутренние эксцентриковые вкладыши с зубчатыми венцами, расположенные между коренными шейками и наружными эксцентриковыми вкладышами, механизм изменения объема камер сгорания снабжен зубчатыми рейками, входящими в зацепление с зубчатыми венцами наружных и внутренних эксцентриковых вкладышей и с по меньшей мере одним управляющим валом, связанным с регулирующими органами топливоподачи и/или воздухоподачи, причем наружные и внутренние эксцентриковые вкладыши установлены с возможностью поворота в противоположные стороны на угол, не превышающий 180^o.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что эксцентриситет внутренних рабочих поверхностей наружных и внутренних эксцентриковых вкладышей составляет не менее 1/4 расстояния между положениями поршня в верхней мертвой точке при минимальном объеме камеры сгорания и максимальном объеме камеры сгорания.

3. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что наружные и внутренние эксцентриковые вкладыши выполнены с одинаковой толщиной стенок.

4. Двигатель по пп.1 - 3, отличающийся тем, что наружные и внутренние эксцентриковые вкладыши размещены в цилиндрических вкладышах.

5. Двигатель по пп.1 - 4, отличающийся тем, что зубчатые венцы наружных и внутренних эксцентриковых вкладышей расположены по обе стороны от опоры подшипников.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3