Поршневой двигатель внутреннего сгорания

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности может использоваться в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Поршневой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия и разделенной камерой сгорания, состоящей из надпоршневой камеры сгорания и отделенной предкамеры, соединенной с надпоршневой камерой сгорания соединительным каналом, дополнительно снабжен неподвижным стаканом, подвижным поршнем и клапаном управления золотникового типа со штуцерами подвода и отвода масла, который каналами, выполненными в его корпусе, и каналами, выполненными в головке блока цилиндров, соединен с отверстиями в дополнительно установленном в головке блока цилиндров неподвижном стакане, причем неподвижный стакан и подвижный поршень совместно образуют две масляные полости, при этом в подвижном поршне выполнено осевое отверстие для форсунки так, что форсунка с подвижным поршнем имеет возможность перемещения в осевом направлении, совпадающем с осью соединительного канала, и в ее крайнем нижнем положении предкамера и надпоршневая камера сгорания герметично изолированы запорным конусом корпуса распылителя форсунки, при этом распыливающие отверстия форсунки располагаются в надпоршневой камере сгорания так, что обеспечивается возможность формирования объемного смесеобразования. Изобретение обеспечивает повышение эффективности рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, объединение положительных качеств и устранение основных недостатков двигателей с разделенными и неразделенными камерами сгорания. 2 ил.

 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности может использоваться в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является поршневой двигатель внутреннего сгорания с разделенной камерой сгорания, состоящей из двух полостей - надпоршневой и отделенной, соединенной с надпоршневой одним каналом небольшого сечения (Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей. / Д.Н.Вырубов, Н.А.Иващенко, В.И.Ивин и др. Под ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова. - М.: Машиностроение, 1983. - 372 с., стр.115). В современных дизелях наиболее широко распространены дизели с неразделенными, полуразделенными и разделенными камерами сгорания. В частности, на военной автомобильной технике используются неразделенные камеры сгорания, что обеспечивает дизелям хорошие пусковые качества, приемлемую экономичность и надежность. Разделенные камеры сгорания обеспечивают двигателям такие качества, как многотопливность, возможность работать при меньших значениях коэффициента избытка воздуха - до 1.05, способность работать при меньших давлениях впрыскивания топлива, меньше чувствовать изменение условий работы двигателя, возможность форсирования по частоте вращения коленчатого вала. Однако дизели как с неразделенными, так и разделенными камерами сгорания обладают недостатками: неразделенные - высокая жесткость работы двигателя, исключена возможность применения других сортов топлива, плохие возможности форсирования по частоте вращения, а для разделенных камер сгорания характерны плохие пусковые качества, повышенный расход топлива.

Настоящее изобретение направлено на повышение эффективности рабочего процесса дизелей, объединение положительных качеств и устранение недостатков двигателей с разделенными и неразделенными камерами сгорания.

Решение поставленной задачи достигается тем, что поршневой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия и разделенной камерой сгорания, состоящей из надпоршневой камеры сгорания и отделенной предкамеры, соединенной с надпоршневой камерой сгорания соединительным каналом, дополнительно снабжен неподвижным стаканом, подвижным поршнем и клапаном управления золотникового типа со штуцерами подвода и отвода масла, который каналами, выполненными в его корпусе, и каналами, выполненными в головке блока цилиндров, соединен с отверстиями в дополнительно установленном в головке блока цилиндров неподвижном стакане, причем неподвижный стакан и подвижный поршень совместно образуют две масляные полости, при этом в подвижном поршне выполнено осевое отверстие для форсунки так, что форсунка с подвижным поршнем имеет возможность перемещения в осевом направлении, совпадающем с осью соединительного канала, и в ее крайнем нижнем положении предкамера и надпоршневая камера сгорания герметично изолированы запорным конусом корпуса распылителя форсунки, при этом распыливающие отверстия форсунки располагаются в надпоршневой камере сгорания так, что обеспечивается возможность формирования объемного смесеобразования.

Сопоставительный анализ заявляемого решения и выбранного в качестве прототипа показывает, что предлагаемые мероприятия позволяют выполнить подвижную форсунку, установленную в предкамере, с возможностью перемещения в осевом направлении, совпадающем с осью соединительного канала, и в ее крайнем нижнем положении предкамера и надпоршневая камера сгорания герметично изолированы запорным конусом корпуса распылителя форсунки, при этом распыливающие отверстия форсунки располагаются в надпоршневой камере сгорания так, что обеспечивается возможность формирования объемного смесеобразования, при этом в зависимости от режима работы дизеля рабочий процесс происходит либо с объемным смесеобразованием, либо с предкамерным.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что поршневой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия и разделенной камерой сгорания, состоящей из надпоршневой камеры сгорания и отделенной предкамеры, соединенной с надпоршневой камерой сгорания соединительным каналом, дополнительно снабжен неподвижным стаканом, подвижным поршнем и клапаном управления золотникового типа со штуцерами подвода и отвода масла, который каналами, выполненными в его корпусе, и каналами, выполненными в головке блока цилиндров, соединен с отверстиями в дополнительно установленном в головке блока цилиндров неподвижном стакане, причем неподвижный стакан и подвижный поршень совместно образуют две масляные полости, при этом в подвижном поршне выполнено осевое отверстие для форсунки так, что форсунка с подвижным поршнем имеет возможность перемещения в осевом направлении, совпадающем с осью соединительного канала, и в ее крайнем нижнем положении предкамера и надпоршневая камера сгорания герметично изолированы запорным конусом корпуса распылителя форсунки, при этом распыливающие отверстия форсунки располагаются в надпоршневой камере сгорания так, что обеспечивается возможность формирования объемного смесеобразования.

На фиг.1 изображен элемент головки блока двигателя с клапаном управления золотникового типа с положением подвижного поршня и форсунки для формирования предкамерного способа смесеобразования.

На фиг.2 изображен элемент головки блока двигателя с клапаном управления золотникового типа с положением подвижного поршня и форсунки для формирования объемного способа смесеобразования.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия и разделенной камерой сгорания состоит из двух полостей - надпоршневой камеры сгорания 15 и отделенной предкамеры 13, соединенной с надпоршневой камерой сгорания 15 соединительным каналом 14. Клапан управления золотникового типа 8 со штуцерами подвода 9 и отвода 7 масла, имеет каналы 16 и 17, выполненные в его корпусе. В головке блока цилиндра 6 выполнены каналы 18 и 19. В головке блока цилиндров установлен неподвижный стакан 12, в котором выполнены отверстия 10 и 11. В неподвижном стакане 12 установлен подвижный поршень 2, причем неподвижный стакан 12 и подвижный поршень 2 совместно образуют две масляные полости 1 и 3. В подвижном поршне выполнено осевое отверстие и установлена форсунка 4. При крайнем верхнем положении форсунки 4 с подвижным поршнем 2 образуется предкамера 13. А в крайнем нижнем положении форсунки 4 предкамера 13 и надпоршневая камера сгорания 15 герметично изолированы запорным конусом корпуса распылителя 5 форсунки 4, при этом распыливающие отверстия форсунки 4 располагаются в надпоршневой камере сгорания 15.

Устройство работает следующим образом.

1. При работе двигателя на частотах вращения ниже частоты вращения холостого хода (режим пуска двигателя) под действием давления масла, поданного через штуцер 9 от напорной секции масляного насоса двигателя, золотник клапана управления золотникового типа 8 занимает положение, при котором масло под давлением поступает по осевому отверстию в золотнике, каналу 17 в корпусе клапана 8, каналу 18 в головке блока цилиндров и каналу 10 в неподвижном стакане 12 в полость 1. При этом полость 3 соединена отверстием 11 в неподвижном стакане 12, каналом 19 в головке блока 6, каналом в корпусе золотника 16 с проточкой в золотнике и далее со штуцером отвода масла 7. Под действием перепада давлений в полостях 1 и 3 подвижный поршень 2 с форсункой 4 перемещаются в крайнее нижнее положение так, что на этом режиме формируется объемный способ смесеобразования.

2. При работе двигателя на частотах вращения коленчатого вала двигателя, соответствующих холостому ходу до частоты максимального крутящего момента под действием давления масла, поданного через штуцер 9 от напорной секции масляного насоса двигателя, золотник клапана управления золотникового типа 8 занимает положение, при котором масло под давлением поступает по осевому отверстию в золотнике, каналу 16 в корпусе клапана 8, каналу 19 в головке блока цилиндров и каналу 11 в неподвижном стакане 12 в полость 3. При этом полость 1 соединена отверстием 10 в неподвижном стакане 12, каналом 18 в головке блока 6, каналом в корпусе золотника 17 с проточкой в золотнике и далее со штуцером отвода масла 7. Под действием перепада давлений в полостях 1 и 3 подвижный поршень 2 с форсункой 4 перемещаются в крайнее верхнее положение, образуя предкамеру 13. При этом формируется предкамерный способ смесеобразования.

3. При дальнейшем увеличении давления масла, вызванного увеличением частоты вращения коленчатого вала, перемещение золотника разгружает полость 3 и масло под давлением поступает в полость 1. Формируется объемный способ смесеобразования.

4. При работе двигателя на частотах вращения коленчатого вала, близких к номинальным и выше, давление масла в полости 1 падает, а в полости 3 возрастает. Формируется предкамерный способ смесеобразования.

Таким образом, при пуске дизеля на режимах средних частот вращения коленчатого вала форсунка 4 занимает крайнее нижнее положение, герметично изолируя предкамеру 13 и надпоршневую камеру сгорания 15 запорным конусом корпуса распылителя 5 форсунки 4, при этом осуществляется объемное смесеобразование, а при работе дизеля на низких и высоких частотах вращения коленчатого вала дизеля форсунка занимает крайнее верхнее положение, открывая соединительный канал 14 предкамеры 13 и надпоршневой камеры сгорания 15, так, что подача топлива осуществляется в предкамеру и формируется предкамерный способ смесеобразования.

Применение данной конструкции двигателя позволяет повысить эффективность рабочего процесса дизеля, объединить положительные качества и устранить основные недостатки двигателей с разделенными и неразделенными камерами сгорания.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия и разделенной камерой сгорания, состоящей из надпоршневой камеры сгорания и отделенной предкамеры, соединенной с надпоршневой камерой сгорания соединительным каналом, отличающийся тем, что двигатель дополнительно снабжен неподвижным стаканом, подвижным поршнем и клапаном управления золотникового типа со штуцерами подвода и отвода масла, который каналами, выполненными в его корпусе, и каналами, выполненными в головке блока цилиндров, соединен с отверстиями в дополнительно установленном в головке блока цилиндров неподвижном стакане, причем неподвижный стакан и подвижный поршень совместно образуют две масляные полости, при этом в подвижном поршне выполнено осевое отверстие для форсунки так, что форсунка с подвижным поршнем имеет возможность перемещения в осевом направлении, совпадающем с осью соединительного канала, и в ее крайнем нижнем положении предкамера и надпоршневая камера сгорания герметично изолированы запорным конусом корпуса распылителя форсунки, при этом распыливающие отверстия форсунки располагаются в надпоршневой камере сгорания так, что обеспечивается возможность формирования объемного смесеобразования.