адиабатная поршневая камера

Формула изобретения

Адиабатная поршневая камера, образованная поршнем, выполненным в виде неподвижного цилиндрического выступа, расположенного с зазором внутри направляющего цилиндра, и подвижным рабочим цилиндром, выполненным в виде стакана, внутренняя полость которого охватывает поршень, а сам рабочий цилиндр входит со скольжением в направляющий цилиндр, отличающаяся тем, что внутренние стенки рабочего цилиндра термоизолированы от наружных, а в поршне выполнены каналы для подачи смазки к кольцевому уплотнению, имеющемуся на конце поршня.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания (ДВС), преимущественно дизельным.

Известна поршневая камера адиабатного двигателя, включающая в себя составной поршень с керамическим днищем, гильзу цилиндра, головку цилиндра и жаропрочную вставку между головкой и гильзой цилиндра (Ю. Мацкерле, Современный экономичный автомобиль. Москва: Машиностроение, 1987, с.150-154).

Недостатком этой камеры является неполная изоляция боковых стенок гильзы цилиндра от раскаленных газов, а также наличие зазора между боковой поверхностью керамического днища поршня и внутренними боковыми стенками цилиндра, что снижает эффективный объем сжатого воздуха.

Известна поршневая камера, образованная поршнем, выполненным в виде неподвижного цилиндрического выступа, расположенного с зазором внутри направляющего цилиндра и подвижным рабочим цилиндром, выполненным в виде стакана, внутренняя полость которого охватывает поршень, а сам рабочий цилиндр входит со скольжением в направляющий цилиндр (патент США 2372492, кл. F 02 В 75/30, опубл. 1945). Однако известная конструкция недостаточна надежна.

Известна также адиабатная поршневая камера, образованная поршнем, выполненным в виде неподвижного цилиндрического выступа, и подвижным рабочим цилиндром, выполненным в виде стакана, внутренняя полость которого охватывает поршень, а сам рабочий цилиндр входит со скольжением в направляющий цилиндр (заявка Германии 3629161, кл. F 02 F 3/02, опубл. 1988).

В известной конструкции предусмотрена изоляция стенок направляющего цилиндра от воздействия раскаленных газов.

Однако известная конструкция недостаточно эффективна.

Задача изобретения - повышение эффективности.

Поставленная задача решается тем, что в адиабатной поршневой камере, образованной поршнем, выполненным в виде неподвижного цилиндрического выступа, расположенного с зазором внутри направляющего цилиндра, и подвижным рабочим цилиндром, выполненным в виде стакана, внутренняя полость которого охватывает поршень, а сам рабочий цилиндр входит со скольжением в направляющий цилиндр, причем внутренние стенки рабочего цилиндра термоизолированы от наружных, а в поршне выполнены каналы для подачи смазки к кольцевому уплотнению, имеющемуся на конце поршня.

Изобретение поясняется чертежом, где показана адиабатная поршневая камера дизельного двигателя.

Камера образована неподвижным цилиндром 1, расположенным в нем подвижным рабочим цилиндром 2, выполненным в виде стакана, внутренняя полость которого покрыта слоями из теплоизолирующего 3 и жаропрочного 4 материала, и поршнем 5, выполненным в виде неподвижного цилиндрического выступа, расположенного с зазором внутри направляющего цилиндра 1. На конце поршня 5 в пазу 6 расположено кольцевое уплотнение 7. В поршне выполнены каналы 8 и 9 для подвода и отвода смазки.

Внутренняя полость рабочего цилиндра-стакана охватывает поршень-выступ.

В поршне также расположены топливная форсунка 10 и клапанный механизм.

Камера работает следующим образом.

Рабочий цилиндр 2 совершает возвратно-поступательные движения в направляющем цилиндре 1 и изменяет объем камеры в соответствии с дизельным циклом. Внутри камеры в результате сгорания топлива устанавливается высокая температура, но поскольку наружные стенки рабочего цилиндра 2 изолированы от внутренних теплоизолирующим слоем 3, то они имеют относительно невысокую температуру, что создает благоприятные условия для смазки направляющего цилиндра 1, который воспринимает боковую нагрузку от кривошипно-шатунного механизма, тем самым разгружая кольцевое уплотнение 7, по которому скользит раскаленный жаропрочный слой 4 внутренней боковой стенки рабочего цилиндра 2. К кольцевому уплотнению 7 по каналу 8 под давлением подводится смазка, которая проникает через зазоры в пазу 6 или через соответствующие отверстия в кольцевом уплотнении к точкам трения. Смазка, протекая в пазу 6, также охлаждает кольцевое уплотнение 7 и отводится через канал 9.

Получение технического результата возможно при подаче под давлением к кольцевому уплотнению высокотемпературной смазки, например графитового порошка в виде эмульсии, по каналу в неподвижном поршне. С помощью циркуляции той же эмульсии можно осуществить охлаждение уплотнительного кольца, седел клапанов и других термонагруженных деталей.

К дополнительным техническим результатам относятся:

- смазка не разбрызгивается по раскаленной внутренней боковой поверхности рабочего цилиндра, а подается непосредственно в точки ее контакта с кольцевым уплотнением, что позволяет снизить расход смазки и повысить ее эффективность,

- в направляющем цилиндре трение скольжения можно заменить на трение качения, расположив на его поверхности шариковые или роликовые опоры, что снизит механические потери на трение,

- в камере можно применить лабиринтное уплотнение, исключив непосредственный контакт кольцевого уплотнения с горячими стенками внутренней полости рабочего цилиндра, причем во время запуска двигателя и на малых оборотах, когда лабиринтное уплотнение неэффективно, можно переходить на обычное кольцевое уплотнение. Для этого необходимо лишь слегка раздвинуть изнутри кольцевое уплотнение, например повысив давление подаваемой в паз уплотнения смазки.