Шатун двигателя

 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в кривошипно-шатунных механизмах двигателей внутреннего сгорания. Технический результат направлен на повышение надежности работы, снижение шумовых характеристик и увеличение быстродействия системы. Технический результат достигается тем, что шатун двигателя содержит поршневую и кривошипную головки, соединенные стержнем, выполненным в виде штока с поршнем и цилиндра, которые образуют подштоковую емкость, заполненную жидкостью. При этом шатун снабжен обратным регулировочным клапаном, выполненным из ограничивающего клапана, пружины и регулировочного винта. Причем обратный регулировочный клапан установлен в питающем канале. Шатун также содержит регулировочно-перепускную систему, состоящую из подпружиненного клапана, пружины, регулировочного винта, цилиндрической дозирующей камеры, поршня, пружины, регулировочного винта, подпоршневой полости цилиндрической дозирующей камеры, дренажного отверстия подпоршневой полости цилиндрической дозирующей камеры и подклапанной емкости. При этом цилиндрическая дозирующая камера посредством перепускного канала соединена с подклапанной емкостью, которая в свою очередь соединена с картером двигателя дренажным отверстием, а отводящий канал соединен с верхней частью цилиндрической дозирующей камеры посредством канала. 3 ил.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в кривошипно-шатунных механизмах двигателей внутреннего сгорания.

Известен прицепной шатун (авторское свидетельство СССР № 1008523, МПК F 16 С 7/00, 1983) высокофорсированного V-образного двигателя внутреннего сгорания, содержащий поршневую и кривошипную головки, соединенные стержнем, выполненный в виде сочлененных дифференциально штока и цилиндра, образующих между собой автономные емкости, заполненные жидкостью, снабженного регулятором объема сообщающихся емкостей.

Недостатком описанного устройства является то, что снижается надежность работы шатуна за счет того, что жидкость, находящаяся в подштоковой автономной емкости, в момент износа сальниковых уплотнений просачивается и как следствие длина шатуна уменьшается, что приводит к ухудшению динамических характеристик работы двигателя внутреннего сгорания и образованию шума в двигателе. Другим недостатком является то, что жидкость, находящаяся в подштоковой автономной емкости, со временем потеряет свои физико-механические свойства, а для ее замены необходимо разбирать двигатель, что приводит к усложнению эксплуатации данного устройства. Следующим недостатком данного устройства является то, что шток не имеет возможность самостоятельно вернуться в исходное рабочее положение и для этого необходимо иметь дополнительные силы. Одним из существенных недостатков данного устройства является то, что в момент воспламенения рабочей смеси в камере сгорания двигателя происходит мгновенная передача силы с поршня на шатун, в этот момент жидкость в автономных емкостях должна перетекать за короткое время по каналам из одной емкости в другую, но это невозможно, так как при увеличении скорости происходит увеличение сопротивления, а следовательно, уменьшается быстродействие системы.

Технический результат направлен на повышение надежности работы, снижение шумовых характеристик и увеличение быстродействия системы.

Технический результат достигается тем, что шатун двигателя содержит поршневую и кривошипную головки, соединенные стержнем, выполненным в виде штока и цилиндра, образующих подштоковую емкость, заполненную жидкостью. Кроме того, шатун снабжен обратным клапаном, выполненным из ограничивающего клапана, пружины и регулировочного винта, причем обратный регулировочный клапан установлен в питающем канале, и регулировочно-перепускной системой, состоящей из подпружиненного клапана, пружины, регулировочного винта, цилиндрической дозирующей камеры, поршня, подпоршневой полости цилиндрической дозирующей камеры, дренажного отверстия подпоршневой полости цилиндрической дозирующей камеры и подклапанной емкости. При этом цилиндрическая дозирующая камера посредствам перепускного канала соединена с подклапанной емкостью, которая в свою очередь соединена с картером двигателя дренажным отверстием, а отводящий канал соединен с верхней частью цилиндрической дозирующей камеры посредством канала.

Отличительными признаками от прототипа является то, что он снабжен обратным регулируемым клапаном, выполненным из ограничивающего клапана, пружины и регулировочного винта, причем обратный регулировочный клапан соединен с питающим каналом, соединяющим подштоковую емкость с масляной магистралью двигателя, и регулировочно-перепускной системой, состоящей из подпружиненного клапана, пружины, регулировочного винта, подпоршневой полости цилиндрической камеры и подклапанной емкости. При этом цилиндрическая дозирующая камера посредством перепускного канала соединена с подклапанной емкостью, которая в свою очередь соединена с картером двигателя дренажным отверстием, а отводящий канал соединен с верхней частью цилиндрической дозирующей камеры посредством канала.

Такое выполнение шатуна позволяет увеличить быстродействие за счет того, что позволяет в любой момент работы данного устройства приводить его в исходное рабочее положение за счет непрерывной подачи масла из масляной магистрали в подштоковую емкость. Установка в кривошипной головке регулировочно-перепускной системы позволяет выполнять сброс жидкости из подштоковой емкости только определенного объема, что задает пропорциональное перемещение штока на запрограммированную длину, которая определяется объемом и силой упругости пружины дозирующей камеры, в момент воспламенения рабочей смеси в камере сгорания двигателя. При дальнейшем движении поршня после воспламенения рабочей смеси и при мгновенном увеличении объема регулировочно-перепускная система аккумулирует давление, образованное в подштоковой емкости, и по мере перемещения поршня с шатуном в камере сгорания давление уменьшается и аккумулированное давление в дозирующей камере возвращается в подштоковую емкость, тем самым шток перемещается, увеличивая длину шатуна. В результате этого появляется реактивная сила, увеличивающая крутящий момент коленчатого вала. Регулировочно-перепускная система позволяет приводить шатун двигателя в рабочее состояние во время любого из трех тактов работы двигателя внутреннего сгорания и в этот момент в дозирующей камере приводить поршень также в исходное положение, тем самым шатун подготавливается к такту воспламенения. Повышение надежности работы шатуна достигается тем, что в кривошипной головке установлены регулировочно-перепускная система и обратный клапан, соединенные с масляной магистралью двигателя внутреннего сгорания, позволяющие непрерывно подавать жидкость в подштоковую емкость шатуна. Этого нет в прицепном шатуне, так как конструктивно исполнена автономная емкость, которая не пополняется жидкостью, а при утечке ее через сальниковые уплотнения приводит в нерабочее состояние шатун, а следовательно, снижается надежность работы.

На фиг.1 представлен шатун двигателя, продольный разрез; на фиг.2 -местный разрез в момент, когда максимальное давление сгорания, направленное вниз по шатуну двигателя, не превышает нормального давления в подштоковой емкости шатуна; на фиг.3 - местный разрез шатуна в момент, когда максимальное давление, направленное вниз, превышает нормальное давление в подштоковой емкости.

Шатун двигателя содержит поршневую 1 и кривошипную 2 головки, соединенные стержнем, выполненным в виде штока 3 с поршнем и цилиндра 4, образующих подштоковую емкость 5, заполненную жидкостью, обратный регулировочный клапан 6, выполненный из ограничивающего клапана 7 (фиг.2, 3), пружины 8 и регулировочного винта 9, причем обратный регулировочный клапан 6 установлен в питающем канале 10, и регулировочно-перепускною систему 11, состоящую из подпружиненного клапана 12, пружины 13, регулировочного винта 14, цилиндрической дозирующей камеры 15, поршня 16, пружины 17, регулировочного винта 18, подпоршневой полости 19 цилиндрической дозирующей камеры 15, дренажного отверстия 20 подпоршневой полости 19 цилиндрической дозирующей камеры 15 и подклапанной емкости 21, при этом цилиндрическая дозирующая камера 15 посредством перепускного канала 22 соединена с подклапанной емкостью 21, которая в свою очередь соединена с картером двигателя дренажным отверстием 23, а отводящий канал 24 соединен с верхней частью цилиндрической дозирующей камеры 15 посредством канала 25.

Устройство работает следующим образом. При работе двигателя, когда в камере сгорания сжигается топливо и максимальное давление сгорания, направленное вниз, возрастает, превышая номинальное давление сжатия жидкости в подштоковой емкости 5, преодолевая силы упругости пружин 17 и 13, шток 3 с поршнем перемещается в силовом цилиндре 4 вниз, обратным регулировочным клапаном 6 перекрывается питающий канал 10. После этого клапан 12 перемещается по своей оси, перекрывая отверстия перепускного канала 22 и дренажного отверстия 23, открывая отверстие канала 25. Из подштоковой емкости 5 жидкость по каналу 24 через канал 25 заполняет цилиндрическую дозирующую камеру 15. В результате вышеописанного процесса происходит увеличение камеры сгорания, а следовательно, снижается максимальное давление сгорания и максимальное удельное давление (положение клапанов представлено на фиг. 3) до того момента, пока давление сгорания и давление в подштоковой емкости 5 не выравняются, достигнут нормального давления жидкости в подштоковой емкости 5. В результате этого клапан 12 под действием силы упругости пружины 13 закрывает отводящий канал 24 и открывает отверстия перепускного канала 22 и дренажного отверстия 23, в результате чего масло из цилиндрической дозирующей камеры 15 поршнем 16 под действием силы упругости пружины 17 вытесняется через перепускной канал 22, подклапанную емкость 21 и дренажное отверстие 23 в картер двигателя (положение клапанов представлено на фиг. 2).

В конце такта выпуска и в начале такта всасывания силы инерции, действующие на шатун, направлены вверх, давление газов практически отсутствует и под действием сил инерции и давления масла в питающем канале 10 открывается обратный регулируемый клапан 6, заполняется подштоковая емкость 5 и шток 3 с поршнем перемещается в силовом цилиндре 4 вверх, уменьшая объем камеры сгорания до заданной величины. А также по питающему каналу 10 масло подается в подштоковую емкость 5, создавая номинальное давление, которое в данный момент будет больше давления в камере сгорания, и шток 3 с поршнем перемещается и восстанавливает длину шатуна. Это создает реактивную силу, которая перемещает головку шатуна 1 в сторону камеры сгорания, уменьшая объем камеры сгорания, а следовательно, шатун передает силу на коленчатый вал двигателя. Такой процесс позволяет перераспределить давление в камере сгорания во времени. Установка в кривошипной головке регулировочно-перепускной системы 11 позволяет выполнять сброс жидкости из подштоковой емкости 5 только определенного объема, что задает пропорциональное перемещение штока 3 на запрограммированную длину, которая определяется объемом и силой упругости пружины 17 дозирующей камеры 15, в момент воспламенения рабочей смеси в камере сгорания двигателя.

Формула изобретения

Шатун двигателя содержит поршневую и кривошипную головки, соединенные стержнем, выполненным в виде штока и цилиндра, образующих подштоковую емкость, заполненную жидкостью, отличающийся тем, что он снабжен обратным регулировочным клапаном, выполненным из ограничивающего клапана, пружины и регулировочного винта, причем обратный регулировочный клапан установлен в питающем канале, и регулировочно-перепускной системой, состоящей из подпружиненного клапана, пружины, регулировочного винта, цилиндрической дозирующей камеры, поршня, пружины, регулировочного винта, подпоршневой полости цилиндрической дозирующей камеры, дренажного отверстия подпоршневой полости цилиндрической дозирующей камеры, подклапанной емкости, при этом цилиндрическая дозирующая камера посредством перепускного канала соединена с подклапанной емкостью, которая, в свою очередь, соединена с картером двигателя дренажным отверстием, а отводящий канал соединен с верхней частью цилиндрической дозирующей камеры посредством канала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3