RU2291974C2 - Piston internal combustion engine - Google Patents

Abstract

FIELD: engine engineering.

SUBSTANCE: engine comprises auxiliary piston provided with the opening for nozzle and insert that defines two oil spaces together with the piston. The bottom space receives the spring, and the top space is in communication with the lubrication system of the engine. The spaces are interconnected through the direct and check valves and define a system for control of auxiliary piston. The engine has a mechanism for rotating the auxiliary piston together with the nozzle composed of a guiding spacer with curved slots of internal engagement. The top section of the auxiliary piston is provided with slots of external engagement that engage the slots of the guiding spacer. The nozzle is inclined to the axis of the auxiliary piston.

EFFECT: enhanced efficiency.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности может использоваться на двигателях с воспламенением от сжатия.The invention relates to the field of engine engineering, in particular, it can be used on compression ignition engines.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является поршневой двигатель внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия, состоящий из вспомогательного поршня, в котором выполнено отверстие для форсунки, а также вставки, которая совместно с поршнем образует две масляные полости, в нижней установлена пружина, а другая сообщается с системой смазывания двигателя, причем полости сообщаются между собой через прямой и обратный клапаны и образуют в совокупности систему гидравлического управления перемещением вспомогательного поршня (патент РФ №2187672, МПК F 02 В 75/04, F 02 D 15/04, 2002). Данное техническое решение направлено на повышение эффективности рабочего процесса на большинстве режимов работы двигателя, а также облегчение пуска двигателя в холодных климатических условиях за счет автоматического изменения степени сжатия. Вследствие того, что при уменьшении степени сжатия ухудшается смесеобразование, необходимо принятие дополнительных мероприятий по его улучшению. Таких мероприятий не предусмотрено в техническом решении, принятом в качестве прототипа.The closest technical solution, selected as a prototype, is a piston internal combustion engine with an adjustable compression ratio, consisting of an auxiliary piston in which an opening for the nozzle is made, as well as an insert, which together with the piston forms two oil cavities, a spring is installed at the bottom, and the other communicates with the engine lubrication system, the cavities communicating with each other through direct and non-return valves and together form a hydraulic movement control system auxiliary piston (RF patent No. 2187672, IPC F 02 B 75/04, F 02 D 15/04, 2002). This technical solution is aimed at increasing the efficiency of the working process in most engine operating modes, as well as facilitating engine start-up in cold climatic conditions by automatically changing the compression ratio. Due to the fact that with a decrease in the degree of compression mixture formation worsens, it is necessary to take additional measures to improve it. Such measures are not provided for in the technical solution adopted as a prototype.

Настоящее изобретение направлено на повышение эффективности рабочего процесса двигателя с регулируемой степенью сжатия вспомогательным поршнем.The present invention is directed to improving the efficiency of an engine workflow with an adjustable compression ratio by an auxiliary piston.

Решение поставленной задачи достигается тем, что поршневой двигатель внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия, состоящий из вспомогательного поршня, в котором выполнено отверстие для форсунки, а также вставки, которая совместно с поршнем образует две масляные полости, в нижней установлена пружина, а другая сообщается с системой смазывания двигателя, причем полости сообщаются между собой через прямой и обратный клапаны и образуют в совокупности систему гидравлического управления перемещением вспомогательного поршня, при этом он дополнительно содержит механизм поворота вспомогательного поршня совместно с форсункой, состоящий из направляющей проставки с криволинейными шлицами внутреннего зацепления, причем в верхней части вспомогательного поршня выполнены шлицы внешнего зацепления, находящиеся в зацеплении со шлицами направляющей проставки, при этом форсунка установлена под углом к оси вспомогательного поршня.The solution to this problem is achieved by the fact that a piston internal combustion engine with an adjustable compression ratio, consisting of an auxiliary piston in which an opening for the nozzle is made, as well as an insert that together with the piston forms two oil cavities, a spring is installed in the lower one and the other communicates with engine lubrication system, the cavities communicating with each other through direct and non-return valves and together form a hydraulic control system for the movement of the auxiliary piston, at it additionally contains a rotation mechanism of the auxiliary piston together with the nozzle, consisting of a guide spacer with curved splines of the internal engagement, and in the upper part of the auxiliary piston there are external gear slots engaged with the splines of the guide spacer, while the nozzle is installed at an angle to the axis of the auxiliary piston.

Отличительными признаками от прототипа является то, что поршневой двигатель внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия дополнительно содержит механизм поворота вспомогательного поршня совместно с форсункой, состоящий из направляющей проставки с криволинейными шлицами внутреннего зацепления, причем в верхней части вспомогательного поршня выполнены шлицы внешнего зацепления, находящиеся в зацеплении со шлицами направляющей проставки, при этом форсунка установлена под углом к оси вспомогательного поршня.Distinctive features of the prototype is that the reciprocating internal combustion engine with an adjustable compression ratio further comprises an auxiliary piston turning mechanism together with a nozzle, consisting of a guide spacer with curved splines of internal meshing, and external meshing slots are made in the upper part of the auxiliary piston with splines of the guide spacer, while the nozzle is installed at an angle to the axis of the auxiliary piston.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения и выбранного в качестве прототипа показывает, что за счет применения вспомогательного поршня, имеющего возможность поворота совместно с форсункой и установки в нем форсунки под углом к оси вспомогательного поршня, удается улучшить качество распределения топлива в объеме камеры сгорания при его впрыскивании и в целом смесеобразование, повышая при этом эффективность рабочего процесса.A comparative analysis of the proposed technical solution and selected as a prototype shows that by using an auxiliary piston that can be rotated together with the nozzle and install the nozzle in it at an angle to the axis of the auxiliary piston, it is possible to improve the quality of fuel distribution in the volume of the combustion chamber during its injection and overall mixture formation, while increasing the efficiency of the workflow.

На чертеже изображен элемент двигателя внутреннего сгорания с устройством для изменения степени сжатия.The drawing shows an element of an internal combustion engine with a device for changing the degree of compression.

Двигатель внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия состоит из цилиндра 15, в котором размещен поршень 14, головки блока цилиндров 3, устройства регулирования степени сжатия, состоящего из вставки 12, в которой размещен вспомогательный поршень 7, в верхней части которого выполнены шлицы внешнего зацепления 6, которые находятся в зацеплении с криволинейными шлицами внутреннего зацепления, выполненными в направляющей проставке 5, удерживаемой в неподвижном положении крышкой 8. Вспомогательный поршень 7 имеет отверстие для установки форсунки 13, выполненное под углом к оси. Совместно со вставкой 12 вспомогательный поршень 7 образует две масляные полости 9 и 11, в одной из которых установлена пружина 1, а другая соединена с системой смазывания двигателя и ограничена уплотнительным кольцом 4. Полости сообщаются между собой через прямой 10 и обратный 2 клапаны.An internal combustion engine with an adjustable compression ratio consists of a cylinder 15 in which a piston 14 is placed, a cylinder head 3, a compression ratio control device consisting of an insert 12 in which an auxiliary piston 7 is placed, in the upper part of which splines of external gearing 6 are made, which are in engagement with the curved splines of the internal engagement, made in the guide spacer 5, held in a fixed position by the cover 8. The auxiliary piston 7 has an opening for installation nozzles 13, made at an angle to the axis. Together with insert 12, the auxiliary piston 7 forms two oil cavities 9 and 11, one of which has a spring 1, and the other is connected to the engine lubrication system and is limited by a sealing ring 4. The cavities communicate with each other through a straight line 10 and a check valve 2.

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

Перед пуском двигателя вспомогательный поршень 7 под действием пружины 1 находится в нижнем положении, что соответствует максимальной степени сжатия, полости 9 и 11 заполнены маслом, шлицы 6 вспомогательного поршня находятся в зацеплении с нижней частью шлицев направляющей проставки 5. После пуска двигателя повышается среднее эффективное давление в цилиндре 15 и давление масла в полости 11. При превышении им усилия пружины прямого клапана последний открывается и перепускает часть масла из полости 11 в полость 9, а вспомогательный поршень с форсункой 13 под действием давления газов в камере сгорания перемещается вверх, увеличивая объем камеры сгорания и снижая степень сжатия. При этом шлицы вспомогательного поршня 7 перемещаются по прямолинейной части шлицев направляющей проставки 5. При дальнейшем перемещении вспомогательного поршня 7 его шлицы входят в зону наклонной части шлицев направляющей проставки 5, заставляя вспомогательный поршень совместно с форсункой поворачиваться вокруг своей оси. При этом в силу неравномерности давления газов в цилиндре двигателя вспомогательный поршень 7 совершает совместно с форсункой возвратно-вращательные колебания (осцилляции), что благоприятно сказывается на качестве распределения топлива в объеме камеры сгорания, последующем смесеобразовании и рабочем процессе в целом.Before starting the engine, the auxiliary piston 7 under the action of the spring 1 is in the lower position, which corresponds to the maximum compression ratio, the cavities 9 and 11 are filled with oil, the slots 6 of the auxiliary piston are engaged with the lower part of the splines of the guide spacer 5. After starting the engine, the average effective pressure rises in the cylinder 15 and the oil pressure in the cavity 11. When it exceeds the force of the direct valve spring, the latter opens and passes part of the oil from the cavity 11 into the cavity 9, and the auxiliary piston with succulent 13 under the action of gas pressure in the combustion chamber moves upward, increasing the volume of the combustion chamber and reducing the compression ratio. In this case, the slots of the auxiliary piston 7 move along the rectilinear part of the slots of the guide spacer 5. With further movement of the auxiliary piston 7, its slots enter the zone of the inclined part of the splines of the guide spacer 5, forcing the auxiliary piston together with the nozzle to rotate about its axis. In this case, due to the non-uniformity of gas pressure in the engine cylinder, the auxiliary piston 7 together with the nozzle performs reciprocal-rotational oscillations (oscillations), which favorably affects the quality of fuel distribution in the volume of the combustion chamber, subsequent mixture formation and the working process as a whole.

Claims (1)

Поршневой двигатель внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия, состоящий из вспомогательного поршня, в котором выполнено отверстие для форсунки, а также вставки, которая совместно с поршнем образует две масляные полости, в нижней установлена пружина, а другая сообщается с системой смазывания двигателя, причем полости сообщаются между собой через прямой и обратный клапаны и образуют в совокупности систему гидравлического управления перемещением вспомогательного поршня, отличающийся тем, что дополнительно содержит механизм поворота вспомогательного поршня совместно с форсункой, состоящий из направляющей проставки с криволинейными шлицами внутреннего зацепления, причем в верхней части вспомогательного поршня выполнены шлицы внешнего зацепления, находящиеся в зацеплении со шлицами направляющей проставки, при этом форсунка установлена под углом к оси вспомогательного поршня.The piston internal combustion engine with an adjustable compression ratio, consisting of an auxiliary piston in which an opening for the nozzle is made, as well as an insert that together with the piston forms two oil cavities, a spring is installed in the lower and the other communicates with the engine lubrication system, and the cavities communicate between each other through direct and non-return valves and together form a hydraulic control system for the movement of the auxiliary piston, characterized in that it further comprises a mechanism rotating the auxiliary piston together with a nozzle consisting of a guide spacers with curved inner splines engaging with the top of the auxiliary piston formed with external engagement splines meshing with splines guide spacer, the nozzle is angled to the auxiliary axis of the piston.