Многотопливный двигатель внутреннего сгорания с переменным объемом камеры сгорания

 

Изобретение относится к многотопливным двигателям внутреннего сгорания и обеспечивает регулирование объема камеры сгорания в зависимости от вида топлива и режима работы. Коренные наружные и внутренние эксцентриковые вкладыши с зубчатыми венцами имеют возможность поворачиваться на коренных шейках коленчатого вала, поднимая или опуская коленчатый вал вместе с поршнями и обеспечивая регулировку объема камер сгорания в зависимости от вида топлива. Шатунные внутренние и наружные эксцентриковые вкладыши с зубчатыми венцами имеют возможность поворачиваться на шатунных шейках коленчатого вала, поднимая или опуская поршни и обеспечивая оптимальный объем камеры сгорания в зависимости от величины нагрузки на двигатель для конкретного вида топлива. Технический результат заключается в повышении эффективности работы двигателя. 6 з.п.ф-лы, 3 ил.

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

Известен многотопливный двигатель внутреннего сгорания с переменным объемом камеры сгорания, содержащий картер, цилиндры, поршни, размещенные в цилиндрах с образованием с последними камер сгорания, коленчатый вал с шатунными и коренными шейками, шатуны, соединяющие поршни с шатунными шейками, наружные коренные и шатунные эксцентриковые вкладыши, установленные соответственно на коренных и шатунных шейках коленчатого вала с возможностью поворота относительно последних и перемещения коленчатого вала и поршней в вертикальном направлении (см. заявку ФРГ N 3127760, F 02 B 75/04, 1983).

Недостаток известного двигателя заключается в недостаточной эффективной работе механизма изменения объема камеры сгорания.

Техническим результатом, на реализацию которого направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности работы двигателя, позволяющее использовать любые виды топлива, понизить температуру пуска, повысить температуру продуктов горения в момент воспламенения и обеспечить минимальный расход топлива.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что многотопливный двигатель внутреннего сгорания с переменным объемом камеры сгорания, содержащий картер, цилиндры, поршни, размещенные в цилиндрах с образованием с последними камер сгорания, коленчатый вал с шатунными и коренными шейками, шатуны, соединяющие поршни с шатунными шейками, наружные коренные и шатунные эксцентриковые вкладыши, установленные соответственно на коренных и шатунных шейках коленчатого вала с возможностью поворота относительно последних и перемещения коленчатого вала и поршней в вертикальном направлении, содержит внутренние, коренные и шатунные эксцентриковые вкладыши, установленные между коренными и шатунными шейками и наружными коренными и эксцентриковыми вкладышами соответственно, с возможностью поворота совместно с наружными коренными и шатунными эксцентриковыми вкладышами в противоположные стороны на угол не превышающий 180^o, причем наружные и внутренние коренные эксцентриковые вкладыши кинематически связаны с переключателем вида топлива, а наружные и внутренние шатунные эксцентриковые вкладыши кинематически связаны с регулирующими органами топливоподачи и/или воздухоподачи.

Дополнительно заявленный технический результат может быть достигнут за счет того, что: - кинематическая связь между переключателем вида топлива и зубчатыми венцами наружных и внутренних эксцентриковых коренных вкладышей выполнена в виде зубчатых реек и управляющих валов; - кинематическая связь между зубчатыми венцами наружных и внутренних шатунных эксцентриковых вкладышей и регулирующими органами топливоподачи и/или воздухоподачи выполнена в виде промежуточной шестерни с эксцентриковым кулачком и дугообразной пластины с профилированным пазом, один конец которой шарнирно закреплен в картере, а другой конец выполнен с возможностью перемещения под действием управляющей рейки, причем дугообразная пластина установлена эквидистантно траектории поворота шатунной шейки с возможностью взаимодействия своим профилированным пазом с эксцентриковым кулачком промежуточной шестерни и поворота последней; - эксцентриситет внутренних рабочих поверхностей наружных и внутренних коренных и шатунных 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; - наружные и внутренние коренные и шатунные эксцентриковые вкладыши выполнены с одинаковой толщиной стенок; - наружные и внутренние коренные и шатунные эксцентриковые вкладыши размещены в цилиндрических вкладышах; - зубчатые венцы наружных и внутренних коренных эксцентриковых вкладышей расположены по обе стороны от опор подшипников коренных шеек; Изобретение поясняется чертежами где, на фиг. 1 схематично изображен поперечный разрез двигателя, на фиг. 2 - вид A-A фиг. 1; фиг. 3 - вид Б-Б фиг. 1.

Многотопливный двигатель внутреннего сгорания с переменным объемом камеры сгорания содержит картер 1, цилиндры 2, поршни 3, размещенные в цилиндрах с образованием с последними камер сгорания 4, коленчатый вал 5 с коренными и шатунными шейками 6 и 7. Шатуны 8, соединяют поршни 3 с шатунными шейками 7. Наружные коренные и шатунные эксцентриковые вкладыши 9 и 10, установлены соответственно на коренных и шатунных шейках 6 и 7 коленчатого вала 5 с возможностью поворота относительно последних и перемещения коленчатого вала 5 и поршней 3 в вертикальном направлении. Внутренние коренные и шатунные эксцентриковые вкладыши 11 и 12, установлены между коренными и шатунными шейками 6 и 7 и наружными коренными и эксцентриковыми вкладышами 9 и 10 соответственно, с возможностью поворота совместно с наружными коренными и шатунными эксцентриковыми вкладышами в противоположные стороны на угол, не превышающий 180^o. Наружные и внутренние коренные эксцентриковые вкладыши 9 и 11 кинематически связаны с переключателем вида топлива через зубчатые венцы 13, зубчатые рейки 14 и управляющие валы 15.

Зубчатые венцы 13 наружных и внутренних шатунных эксцентриковых вкладышей 10 и 12 кинематически связаны с регулирующими органами топливоподачи и/или воздухоподачи через промежуточную шестерню 16 с эксцентриковым кулачком 17 и дугообразную пластину 18 с профилированным пазом 19.

Один конец пластины 18 шарнирно закреплен в картере 1, а другой конец выполнен с возможностью перемещения под действием управляющей рейки 20. Дугообразная пластина 18 установлена эквидистантно траектории поворота шатунной шейки 7 с возможностью взаимодействия своим профилированным пазом 19 с эксцентриковым кулачком 17 промежуточной шестерни 16 и поворота последней.

Многотопливный двигатель внутреннего сгорания с переменным объемом камер сгорания работает следующим образом.

В зависимости от вида топлива, переключатель вида топлива (на чертеже не показан) поворачивает управляющий вал 15 и перемещает зубчатые рейки 14, которые в свою очередь поворачивают наружные и внутренние коренные эксцентриковые вкладыши 9 и 11, заставляя подниматься или опускаться коленчатый вал 5 вместе с поршнями 3.

При этом поршни 3 занимают соответствующее положение, обеспечивающее оптимальный объем камеры сгорания 4 для конкретного вида топлива. Так, для дизельного топлива целесообразно поднять коленчатый вал 5 в максимально верхнее положение, обеспечивая минимальный объем камер сгорания 4.

При использовании бензина с наименьшим октановым числом, коленчатый вал 5 должен занять наиболее низкое положение, обеспечивая максимальный объем камеры сгорания 4. При использовании бензина с большим октановым числом, коленчатый вал 5 занимает промежуточное положение, обеспечивая промежуточный объем камеры сгорания 4 между максимальным и минимальным объемами.

Наружные и внутренние шатунные эксцентриковые вкладыши 10 и 12 поворачиваются по команде регулирующих органов топливоподачи (например дроссельной заслонки карбюратора или рейки топливного насоса дизельного двигателя) и/или регулирующих органов подачи воздуха (например, воздушной заслонки), поднимая или опуская поршни 3 по вертикали.

При малых нагрузках поршни 3 поднимаются и при этом, объем камеры сгорания 4 уменьшается, а при повышении нагрузки поршни 3 опускаются, увеличивая объем камеры сгорания 4.

При этом поворот в противоположные стороны эксцентриковых вкладышей 10 и 11 через зубчатые венцы 13 осуществляется через промежуточную шестерню 16. Последняя поворачивается под воздействием на эксцентриковый кулачок 17, профилированного паза 19 дугообразной рейки 18 при воздействии на ее незакрепленный конец управляющей рейки 20.

Управляющая рейка 20 перемещается по команде регулирующих органов топливоподачи и/или воздухоподачи.

Таким образом обеспечивается регулирование объема камеры сгорания в зависимости от вида топлива и режима работы двигателя, обеспечивая при этом постоянное давление сжатия.

Формула изобретения

1. Многотопливный двигатель внутреннего сгорания с переменным объемом камеры сгорания, содержащий картер, цилиндры, поршни, размещенные в цилиндрах с образованием с последними камер сгорания, коленчатый вал с шатунными и коренными шейками, шатуны, соединяющие поршни с шатунными шейками, наружные коренные и шатунные эксцентриковые вкладыши, установленные соответственно на коренных и шатунных шейках коленчатого вала с возможностью поворота относительно последних и перемещения коленчатого вала и поршней в вертикальном направлении, отличающийся тем, что он содержит внутренние коренные и шатунные эксцентриковые вкладыши, установленные между коренными и шатунными шейками и наружными коренными и эксцентриковыми вкладышами соответственно, с возможностью поворота совместно с наружными коренными и шатунными эксцентриковыми вкладышами в противоположные стороны на угол, не превышающий 180^o, причем наружные и внутренние коренные эксцентриковые вкладыши кинематически связаны с переключателем вида топлива, а наружные и внутренние шатунные эксцентриковые вкладыши кинематически связаны с регулирующими органами топливоподачи и/или воздухоподачи.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что кинематическая связь между переключателем вида топлива и зубчатыми венцами наружных и внутренних эксцентриковых коренных вкладышей выполнена в виде зубчатых реек и управляющих валов.

3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что кинематическая связь между зубчатыми венцами наружных и внутренних шатунных эксцентриковых вкладышей и регулирующими органами топливоподачи и/или воздухоподачи выполнена в виде промежуточной шестерни с эксцентриковым кулачком и дугообразной пластины с профилированным пазом, один конец которой шарнирно закреплен в картере, а другой конец выполнен с возможностью перемещения под действием управляющей рейки, причем дугообразная пластина установлена эквидистантно траектории поворота шатунной шейки с возможностью взаимодействия своим профилированным пазом с эксцентриковым кулачком промежуточной шестерни и поворота последней.

4. Двигатель по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что эксцентриситет внутренних рабочих поверхностей наружных и внутренних коренных и шатунных 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.

5. Двигатель по пп.1 - 4, отличающийся тем, что наружные и внутренние коренные и шатунные эксцентриковые вкладыши выполнены с одинаковой толщиной стенок.

6. Двигатель по пп.1 - 5, отличающийся тем, что наружные и внутренние коренные и шатунные эксцентриковые вкладыши размещены в цилиндрических вкладышах.

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

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3