Двигатель внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к конструкциям двигателей с воспламенением от сжатия. В двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр и его головку, поршень и коленчатый вал, соединенные шатуном между собой, вставку с окнами на боковой поверхности и пружиной, согласно изобретению вставка размещена в стакане, который в свою очередь располагается в головке цилиндра и соединен с ней резьбовым соединением, кроме того, подача топлива осуществляется через форсунку в верхнюю часть стакана головки цилиндра. Изобретение обеспечивает улучшение заполнения внутреннего объема вставки рабочей смесью требуемого качества, точную регулировку момента воспламенения рабочей смеси и упрощение конструкции. 1 ил.

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к конструкциям двигателей с воспламенением от сжатия.

Известен двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который содержит цилиндр и его головку, поршень и коленчатый вал, соединенный с поршнем шатуном, причем поршень и головка цилиндра снабжены элементами в виде выема и упора, которые сопрягаются при относительном перемещении поршня и головки, образуя объем с давлением вспышки горючей смеси вблизи верхнего положения поршня [Авт. св. СССР №7523, МПК F02B 19/04, 1929].

Недостатками данного технического решения следует считать: практически неконтролируемое расстояние между поверхностью днища поршня и головкой цилиндра, состоящего из множества деталей со своими допусками и взаимным расположением, неизбежность радиального зазора, который определяет и сброс давления, и сложность получения необходимого сжатия для получения температуры самовоспламенения топлива - невозможность получения воспламенения топлива в заданном угловом положении коленчатого вала.

Наиболее близким по технической сущности, выбранным в качестве прототипа, является двигатель внутреннего сгорания [патент RU №2093691, 6 F02В 19/04, 1997], содержащий цилиндр и его головку, в которой расположен упор, выполненный в виде винтовой пары с пружиной для обеспечения возможности регулировки положения упора относительно поверхности головки цилиндра, поршня и коленчатого вала, соединенных шатуном между собой, кроме того, на поршне выполнен выем с вставкой, ограничителем ее перемещения, пружиной и окнами на боковой поверхности вставки.

Недостатками данного решения следует считать: сложность заполнения внутреннего объема вставки поршня топливовоздушной смесью из-за значительного удаления вставки поршня от устройства топливоподачи, вследствие этого сжимаемая смесь будет переобеднена, невозможность точной регулировки момента воспламенения горючей смеси из-за наличия двух сопрягаемых групп деталей: подпружиненной вставки и регулируемого упора, а также сложность конструкции.

Технический результат направлен на улучшение заполнения внутреннего объема вставки рабочей смесью требуемого качества, обеспечение возможности точной регулировки момента воспламенения рабочей смеси и упрощение конструкции.

Технический результат достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр и его головку, поршень и коленчатый вал, соединенные шатуном между собой, вставку с окнами на боковой поверхности и пружиной, при этом вставка размещена в стакане, который в свою очередь располагается в головке цилиндра и соединен с ней резьбовым соединением, кроме того, подача топлива осуществляется через форсунку в верхнюю часть стакана головки цилиндра.

Отличительными признаками является то, что в двигателе внутреннего сгорания вставка размещена в стакане, который в свою очередь располагается в головке цилиндра и соединен с ней резьбовым соединением, кроме того, подача топлива осуществляется через форсунку в верхнюю часть стакана головки цилиндра.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого ДВС. Чертеж выполнен в виде конструктивной схемы и отражает только те элементы, которые касаются технического решения. На чертеже не отражены система подачи воздуха и выпуска отработанных газов. ДВС содержит цилиндр 1 с головкой 2, в которой с помощью резьбового соединения закреплен стакан 3, в верхней части которого размещена форсунка 4, а внутри - вставка 5 с окнами 6 и пружина 7. Поршень 8 соединен шатуном 9 с коленчатым валом 10.

ДВС работает следующим образом.

Топливо подается через форсунку 4 в верхнюю часть стакана 3, далее через окна 6 вставки 5 заполняет надпоршневое пространство, гарантированно обеспечивая высокую концентрацию топлива во внутренней полости стакана. Далее при движении поршня 8 вверх внутри цилиндра 1 происходит сжатие смеси в указанной полости. После контакта поршня 8 со вставкой 5 до сжатия, которое повышает давление до температуры самовоспламенения топлива, создается усилие, которое осуществляет движение поршня 8 вниз (рабочий ход), передавая усилие через шатун 9 на коленчатый вал 10. После открытия окон 6 вставки 5 воспламенение охватывает весь объем надпоршневой полости, и усилие на поршень 8 возрастает из-за увеличения площади воздействия давления газов. При необходимости регулировка осуществляется перемещением стакана 3 по резьбовому соединению относительно головки 2. Это позволяет более точно обеспечить оптимальное положение взаимодействия вставки 5 с поршнем 8, тем самым более точно добиться момента воспламенения смеси внутри вставки 5, для различного типа топлива и особенностей эксплуатации ДВС (высокогорье, жаркий климат, повышенная влажность и т.д.). Пружина 7 всегда будет возвращать вставку 5 в крайнее нижнее положение. Кроме того, упрощается конструкция устройства и сохраняется благоприятная схема силового воздействия при осуществлении рабочего хода: сначала малое воздействие от вспышки в объеме стакана 3, а после возгорания в надпоршневой полости возрастание усилий за счет увеличения площади воздействия давления газов на поршень 8.

Таким образом, достигаются все поставленные цели, а именно: обеспечено улучшение заполнения внутреннего объема вставки рабочей смесью требуемого качества, гарантирована возможность точной регулировки момента самовоспламенения топлива и упрощена конструкция устройства.

Стакан 3 уплотняется либо плотной посадкой, либо внешним элементом, и это не играет роли, т.к. более важна возможность перемещения стакана 3 с любой точностью за счет резьбового соединения. Кроме того, использование данного технического решения позволит как снизить степень сжатия в надпоршневой полости, так и гарантировать получение необходимой для воспламенения рабочей смеси степени сжатия во внутренней полости стакана.

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр и его головку, поршень и коленчатый вал, соединенные шатуном между собой, вставку с окнами на боковой поверхности и пружиной, отличающийся тем, что вставка размещена в стакане, который в свою очередь располагается в головке цилиндра и соединен с ней резьбовым соединением, кроме того, подача топлива осуществляется через форсунку в верхнюю часть стакана головки цилиндра.