двигатель внутреннего сгорания

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр и его головку, поршень и коленчатый вал, соединенные шатуном между собой, причем поршень и головка цилиндра снабжены выемом и упором, которые взаимодействуют между собой в положении, близком к верхней мертвой точке, образуя объем предварительного воспламенения. отличающийся тем, что выем выполнен на поршне, в упор размещен на головке цилиндра, при этом выем дополнительно оснащен вставкой с пружиной и ограничителем перемещения вставки, причем поршень и вставка снабжены средством сообщения с надпоршневой полостью в свободном положении, а упор выполнен регулируемым.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство сообщения объема между вставкой и выемом выполнено в виде окон на боковой поверхности вставки, которые перекрываются при перемещении поршня к головке цилиндра при контакте с упором в головке цилиндра.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что сообщение объема в выеме выполнено в виде каналов в поршне, которые перекрываются при движении поршня вверх при его контакте с упором в головке цилиндра.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к устройству поджига в двигателе внутреннего сгорания (далее ДВС) и может быть использовано на любом автотранспорте, где используется ДВС, а также на стационарных установках энергоснабжения.

Известен ДВС, который используется на городском автотранспорте (см. описание а/м "Жигули", выпуск ВАЗа), который содержит цилиндр, его головку, коленчатый вал, соединенный с поршнем шатуном, причем поршень и головка в своем верхнем положении подвергаются в объеме между ними воспламенению от постороннего источника энергопитания путем генерации искры в указанном объеме.

Недостатками описанного ДВС следует считать

сложность осуществления поджига, который использует распределительный механический механизм с бегунком и контактами с отбором энергии высокого качества от энергопитания,

понижение надежности контактной системы из-за непосредственного контакта распределительного механизма,

невозможность учесть набегающую погрешность изготовления деталей, составляющих кинематическую цепочку связи поршня с объемом возгорания.

Известен 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 (а.с. N 7523, кл. F 02 B 19/04, 1929).

Недостатками известного решения следует считать

практически неконтролируемое расстояние между поверхностью дна 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 вспышки - невозможность получения вспышки после поджига в заданном положении угловом коленчатого вала.

Целью предложения является устранение указанных недостатков, а именно

возможность устранения зависимости от погрешностей изготовления деталей, которые определяют конечный размер в объеме поджига,

устранение зависимости изготовления деталей и радиального зазора между упором и сопрягаемым с ним выемом.

Поставленная цель достигается тем, что выем размещен на поршне, а упор - в головке цилиндра, при этом выем дополнительно снабжен вставкой с пружиной и ограничителем перемещения вставки, причем поршень и вставка снабжены средством сообщения с надпоршневой полостью с перекрытием его при контакте с упором, а упор выполнен регулируемым, причем средство сообщения с надпоршневой полостью выполнено в виде окон на боковой поверхности вставки или каналов в поршне.

На фиг. 1 и 2 представлено устройство ДВС по данному предложению. Фиг. 1 и 2 выполнены в виде конструктивных схем и отражают только те элементы, которые касаются технического решения. На фиг. 1 и 2 не отражены системы подачи горючей смеси и вывода отработанных газов, система зажигания. ДВС содержит цилиндр 1 с головкой 2, в которой размещен упор 3 с регулировкой положения упора 3 относительно поверхности головки цилиндра 2, обращенной в сторону поршня 4. Указанная регулировка выполнена в виде винтовой пары 3 и с пружиной, которая удерживает упор 5 в крайнем верхнем положении. Поршень 4 соединен шатуном 5 с коленчатым валом 6. На поршне 4 выполнен выем 7 с вставкой 8, ограничителем ее перемещения 9, пружиной 10 и окнами 11 на боковой поверхности вставки 8.

Действует ДВС следующим образом.

При подаче путем всасывания горючей смеси в рабочий объем поршня заполняется одновременно и полость между вставкой 8 и выемом 7 через окна 11. Далее при движении поршня 4 вверх происходит сжатие смеси в указанном объеме после контакта с упором 3 до сжатия, которое повышает давление до температуры вспышки (цикл Дизеля), создается усилие, которое осуществляет движение поршня 4 вниз (рабочий ход). После открытия окон 11 воспламенение охватывает объем надпоршневой полости, и усилие возрастает.

Регулирование упора 3 позволяет осуществить оптимальный момент воспламенения смеси в объеме под вставкой 8, а пружина 10 всегда будет возвращать вставку 8 в крайнее верхнее положение. Регулировка винтовой парой позволяет установить упор 3 в оптимальном положении взаимодействия с вставкой 8 для различного горючего и особенностей ДВС. Кроме того, осуществляется благоприятная схема силового воздействия при осуществлении рабочего хода: сначала малое воздействие от вспышки в объеме выема 7, а после возгорания в надпоршневой полости возрастание усилий за счет возрастания площади воздействия распределенной нагрузки.

Таким образом, достигаются все поставленные цели, и именно

отсутствие зависимости от погрешностей изготовления всех деталей, образующих кинематическую связь как в осевом, так и в радиальном направлении, т.к. объем в выеме 7 образуется вставкой 8 и ее посадкой в ней,

имеется возможность регулировки момента вспышки горючей смеси в выеме 7 путем регулировки положения упора 3.

Упор 3 уплотняется либо посадкой, либо внешним элементом, и это не играет роли, т.к. более важна возможность перемещения упора 3 с любой степенью точности за счет винтовой пары 3-а.

Использование предложения позволит повысить КПД ДВС.

Кроме вышеперечисленных достигаемых целей при использовании технического решения оно может быть использовано и в двигателях типа "Дизель".

Действительно, такой двигатель обладает всеми недостатками, которые связаны с погрешностями изготовления. Это обстоятельство вынуждает для получения степени сжатия, обеспечивающей вспышку смеси, пренебречь моментом вспышки и ее погрешностью относительно положения поршня и углового положения шатуна с коленчатым валом. Это приведет к получению рабочего давления раньше, чем поршень дойдет до своей мертвой точки.

Использование технического решения может быть осуществлено снижением степени сжатия в надпоршневой полости и получением необходимой степени сжатия в полости выема в поршне.

Это также повысит КПД и снизит динамические усилия на подвижную систему при впрыске энергоносителя в указанную полость. Т.е. техническое решение является универсальным и может быть использовано в любом двигателе, где используется коленчатый вал с шатуном. Все операции и процессы, которые описаны для ДВС, полностью в этом случае соответствуют и работе Дизеля.