RU2226626C2 - Connecting-rod for engine - Google Patents

Abstract

FIELD: propulsion engineering. SUBSTANCE: device has piston head and crank head, said heads connected with a rod made in form of rod with piston and cylinder, which form under-rod capacitance filled with liquid. Device is also equipped with check valve, made of limiting valve, spring and adjusting screw. Check valve is mounted in feeding passage. Device also has adjusting by-passing system, consisting of spring- loaded valve, spring, adjusting screw, cylindrical dosing enclosure, piston, spring, adjusting screw, under-piston hollow of cylindrical dosing enclosure, draining aperture of under-piston hollow of cylindrical dosing enclosure and under-valve capacitance. Cylindrical dosing enclosure is connected to under- valve capacitance by a by-passing passage, said passage connected to engine casing by a draining aperture. Deferent passage is connected to upper part of cylindrical dosing enclosure by a passage. EFFECT: increased device reliability, lowered noise characteristic and increased operation speed. 3 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в кривошипно-шатунных механизмах двигателей внутреннего сгорания.The invention relates to engine building and can be used in crank mechanisms of internal combustion engines.

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.Known trailed connecting rod (USSR author's certificate No. 1008523, IPC F 16 C 7/00, 1983) of a highly accelerated V-shaped internal combustion engine containing a piston and crank heads connected by a rod, made in the form of differentially articulated rod and cylinder, forming autonomous containers filled with liquid, equipped with a regulator of the volume of communicating containers.

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.The disadvantage of the described device is that the reliability of the connecting rod is reduced due to the fact that the liquid in the sub-rod autonomous container seeps at the time of wear of the stuffing box seals and, as a result, the length of the connecting rod decreases, which leads to a deterioration in the dynamic performance of the internal combustion engine and the formation of noise in the engine. Another disadvantage is that the fluid in the sub-rod autonomous container will lose its physical and mechanical properties over time, and to replace it, it is necessary to disassemble the engine, which complicates the operation of this device. Another disadvantage of this device is that the rod does not have the ability to independently return to their original working position and for this it is necessary to have additional forces. One of the significant drawbacks of this device is that at the moment of ignition of the working mixture in the engine’s combustion chamber, instantaneous transfer of force from the piston to the connecting rod occurs, at this moment the liquid in the autonomous containers must flow over the channels from one tank to another in a short time, but this impossible, since with increasing speed there is an increase in resistance, and therefore, the speed of the system decreases.

Технический результат направлен на повышение надежности работы, снижение шумовых характеристик и увеличение быстродействия системы.The technical result is aimed at improving the reliability, reducing noise characteristics and increasing the speed of the system.

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.The technical result is achieved in that the connecting rod of the engine contains a piston and crank heads connected by a rod made in the form of a rod and a cylinder, forming a sub-rod capacity filled with liquid. In addition, the connecting rod is equipped with a check valve made of a restriction valve, a spring and an adjustment screw, the check valve being installed in the supply channel, and an adjustment and bypass system consisting of a spring-loaded valve, a spring, an adjustment screw, a cylindrical metering chamber, a piston, a piston, and a piston the cavity of the cylindrical metering chamber, the drainage hole of the sub-piston cavity of the cylindrical metering chamber and the subvalvular container. In this case, the cylindrical metering chamber via the bypass channel is connected to a subvalvular container, which in turn is connected to the crankcase by a drainage hole, and the discharge channel is connected to the upper part of the cylindrical metering chamber through the channel.

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.Distinctive features of the prototype is that it is equipped with a check valve made of a restriction valve, a spring and an adjusting screw, and the check valve is connected to a feed channel connecting the sub-tank to the engine oil line, and an overflow control system consisting of a spring-loaded valve, springs, adjusting screw, sub-piston cavity of the cylindrical chamber and subvalvular container. In this case, the cylindrical metering chamber is connected via a bypass channel to a subvalvular container, which, in turn, is connected to the crankcase by a drainage hole, and the discharge channel is connected to the upper part of the cylindrical metering chamber via a channel.

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.This embodiment of the connecting rod allows you to increase performance due to the fact that at any moment of operation of this device allows you to bring it to its original operating position due to the continuous supply of oil from the oil line into the sub-tank. The installation of a control-overflow system in the crank head allows only a certain volume of liquid to be discharged from the sub-rod capacity, which determines the proportional displacement of the rod by the programmed length, which is determined by the volume and spring force of the metering chamber spring, at the moment of ignition of the working mixture in the engine combustion chamber. With further movement of the piston after ignition of the working mixture and with an instant increase in volume, the regulating-by-pass system accumulates the pressure generated in the sub-rod capacity, and as the piston with the connecting rod moves in the combustion chamber, the pressure decreases and the accumulated pressure in the metering chamber returns to the sub-rod capacity, thereby the rod moves, increasing the length of the connecting rod. As a result of this, a reactive force appears, increasing the crankshaft torque. The control and bypass system allows the connecting rod of the engine to be brought into operation during any of the three cycles of operation of the internal combustion engine and at this point the piston in the metering chamber is also brought to its original position, thereby connecting rod is prepared for the ignition cycle. Improving the reliability of the connecting rod is achieved by the fact that in the crank head there is an adjustment-by-pass system and a check valve connected to the oil line of the internal combustion engine, which allow continuous supply of fluid to the connecting rod of the connecting rod. This is not the case in a trailed connecting rod, since an autonomous container is structurally executed, which is not replenished with liquid, and when it leaks through stuffing box seals, the connecting rod becomes inoperative, and therefore, the reliability of operation decreases.

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.Figure 1 presents the connecting rod of the engine, a longitudinal section; figure 2 is a cross-section at the time when the maximum combustion pressure directed down the connecting rod of the engine does not exceed the normal pressure in the sub-rod capacity of the connecting rod; figure 3 is a local section of the connecting rod at a time when the maximum pressure directed downwards exceeds the normal pressure in the sub-rod capacity.

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.The connecting rod of the engine contains a piston 1 and crank 2 heads connected by a rod made in the form of a rod 3 with a piston and a cylinder 4 forming a sub-rod container 5 filled with liquid, a check valve 6 made of a limiting valve 7 (Fig.2, 3), a spring 8 and an adjusting screw 9, the check valve 6 being installed in the supply channel 10, and an adjusting and bypass system 11 consisting of a spring-loaded valve 12, a spring 13, an adjusting screw 14, a cylindrical metering chamber 15, a piston 16, a spring 17, the adjusting screw 18, the piston cavity 19 of the cylindrical metering chamber 15, the drainage hole 20 of the piston cavity 19 of the cylindrical metering chamber 15 and the subvalvular container 21, while the cylindrical metering chamber 15 is connected via the bypass channel 22 to the subvalve container 21, which in turn connected to the crankcase by a drainage hole 23, and the discharge channel 24 is connected to the upper part of the cylindrical metering chamber 15 through the channel 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).The device operates as follows . During engine operation, when fuel is burned in the combustion chamber and the maximum downward pressure of combustion increases, exceeding the nominal compression pressure of the liquid in the sub-rod 5, overcoming the elastic forces of the springs 17 and 13, the rod 3 with the piston moves downward in the ram 4 with the control valve 6, the supply channel 10 is closed. After that, the valve 12 moves along its axis, blocking the openings of the bypass channel 22 and the drainage hole 23, opening the opening of the channel 25. From the sub-rod 5, the liquid about the channel 24 through the channel 25 fills the cylindrical metering chamber 15. As a result of the above process, the combustion chamber increases, and therefore, the maximum combustion pressure and maximum specific pressure (valve position is shown in Fig. 3) decreases until the combustion pressure and pressure in the sub-rod container 5 are not aligned, the normal pressure of the liquid in the sub-rod vessel 5 is reached. As a result, the valve 12, under the action of the spring force 13, closes the outlet channel 24 and opens t passageway openings 22 and drain holes 23, whereby the oil from the cylindrical dosing chamber 15, the piston 16 under the force of elasticity of the spring 17 is displaced through the bypass passage 22, subvalvular container 21 and drain port 23 into the crankcase (position of the valve shown in FIG. 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.At the end of the exhaust stroke and at the beginning of the suction stroke, the inertia forces acting on the connecting rod are directed upward, the gas pressure is practically absent and under the action of inertia forces and oil pressure in the supply channel 10 the adjustable check valve 6 opens, the sub-rod capacity 5 and the rod 3 with the piston are filled moves upward in the power cylinder 4, reducing the volume of the combustion chamber to a predetermined value. And also through the supply channel 10, oil is supplied to the sub-rod capacity 5, creating a nominal pressure, which at the moment will be greater than the pressure in the combustion chamber, and the rod 3 with the piston moves and restores the length of the connecting rod. This creates a reactive force, which moves the head of the connecting rod 1 towards the combustion chamber, reducing the volume of the combustion chamber, and therefore, the connecting rod transfers force to the crankshaft of the engine. This process allows you to redistribute the pressure in the combustion chamber over time. The installation in the crank head of the adjusting-by-pass system 11 allows the discharge of fluid from the sub-rod container 5 of only a certain volume, which determines the proportional movement of the rod 3 by the programmed length, which is determined by the volume and elasticity of the spring 17 of the metering chamber 15, at the time of ignition of the working mixture in the chamber engine combustion.

Claims (1)

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.The connecting rod of the engine contains a piston and crank heads connected by a rod made in the form of a rod and a cylinder, forming a sub-rod capacity filled with liquid, characterized in that it is equipped with a check valve made of a restriction valve, a spring and an adjusting screw, the check valve being installed in the feed channel, and an adjustment-by-pass system consisting of a spring-loaded valve, a spring, an adjustment screw, a cylindrical metering chamber, a piston, a spring, an adjusting screw, a piston cavity of a cylindrical metering chamber, a drainage hole of a piston cavity of a cylindrical metering chamber, a valve valve, wherein the cylindrical metering chamber is connected to a valve valve by a bypass channel, which, in turn, is connected to the crankcase by a drainage hole, and the discharge channel is connected with the upper part of the cylindrical metering chamber through the channel.

Images