RU19557U1 - Двигатель внутреннего сгорания - Google Patents

Abstract

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок цилиндров, головку блока цилиндров, коленчатый вал, поршни с расширительными кольцами, распределительный вал, впускные и выпускные клапаны, дозатор топлива, свечи зажигания, систему смазки, состоящую из картера, масляного насоса, маслоочистителя, главной масляной магистрали, отличающийся тем, что в качестве расширителя колец используют рабочий газ, при этом в донной части рабочего поршня выполнены отверстия, приближенные к канавкам компенсационных колец и проточки в канавках этих колец для сообщения с отверстиями, а система смазки дополнительно снабжена масляными цилиндрами с подпружиненными поршнями уменьшенного размера и соединенными с ними емкостями с воздухом, причем масляные цилиндры соединены с рабочими цилиндрами и главной масляной магистралью.

Description

ной магистрали (см. патент РФ № 2144141, МПК F02B 33/22, опубл. 10.01.2000г.).

Недостатками прототипа являются то, что уплотнительные поршневые кольца обладают упругостью, зависящей от материала и технологии их изготовления, все они, как правило, стальные и чугунные и покрыты твердыми сплавами, и боятся перегревов, рабочая температура достигает до 200 - 250 , а при перегревах и значительно больше. Кольцо не доллшо ломаться и крошиться. Расчеты и эксперименты показывают, что давление на стенку цилиндра, по мере износа кольца падает быстрее всего у замка, износ у замка в этом случае наибольший и неравномерный, появляются даже отрицательные давления, то есть ни кольцо давит на цилиндр, а газы отгибают кольцо от стенки цилиндра, поэтому у современных двигателей эпюры давлений у замка имеют наибольшее значение, что обеспечивается усложнением технологии изготовления колец. Повышенная твердость и неравномерность давления кольца на цилиндр, сказывается на длительную работоспособность, неравномерный износ цилиндра, ухудшается уплотнение «поршень - цилиндр, снижается компрессия, рабочие газы создают повышенное давление в картере, появляется повышенный расход масла и горючего, затрудняется запуск двигателя, резко ухудшается экологичность двигателя.

Задачей предлагаемого технического решения является создание двигателя экономичного и экологически чистого.

Технический результат заключается в увеличении срока службы двигателя за счет улучшения уплотнения между цилиндром и поршнем и увеличения масляного давления в наиболее нагруженных шейках коленчатого вала и вкладышей.

Этот технический результат достигается тем, что в известном двигателе внутреннего сгорания, содержащим блок цилиндров, головку блока цилиндров, коленчатый вал, поршни с расширительными кольцами, распределительный вал, впускные и выпускные клапаны, дозатор топлива, свечи зажигания и систему смазки, состоящую из картера, масляного насоса, маслоочистителя, главной масляной магистрали, согласно изобретению, в качестве расширителя колец используют рабочий газ высокого давления, при этом в донной части рабочего поршня выполнены отверстия, приближенные к канавкам компрессионных колец и проточки в канавках этих колец для сообш:ения с отверстиями, а система смазки дополнительно снабжена масляными цилиндрами с подпружиненными поршнями уменьшенного размера и соединенными с ними емкостями с воздухом, причем масляные цилиндры соединены с рабочими цилиндрами и главной масляной магистралью.

Использование в данном двигателе рабочих газов высокого давления позволит изготавливать кольца даже из мягкого более дешевого металла, м из углеродного волокна или другого материала, адресно подавать масло на более нагруженные вкладыши и опорные шейки коленчатого вала.

Сушность устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид поршневой группы и система смазки, на фиг.2 - фрагмент рабочего поршня с уплотнительными кольцами, на фиг.З - вид поршня сверху.

Устройство состоит из рабочего цилиндра 1 двигателя внутреннего сгорания, шатуна 2, камеры сгорания 3, рабочего поршня 4, в донной части которого выполнены отверстия 5, равномерно расположенные по окружности, и ввернутые в них ограничительные лшклеры 6, дополнительного масляного цилиндра 7, поршня 8, пружины 9, дополнительной емкости 10 с воздухом, коленчатого вала 11, вкладышей 12, главной масляной магистрали 13 и дополнительной системы смазки 14, шарикового обратного клапана 15, канала 16, соединяющего рабочий цилиндр 1 с масляным цилиндром 7, канавок 17 и насечек 18 вкладышей 12, проточки 19 в

поршне 8 и бокового отверстия 20 для слива масла. Рабочий поршень 4 (см. фиг.2) снабжен компрессионными кольцами 21, уплотнителями 22 и соединенными с отверстиями 5 проточками 23.

Устройство работает следующим образом.

В момент «рабочего хода и «сжатия смеси в камере сгорания 3 создается давление соответственно 5 МПа и 1 МПа. Рабочие газы, устремляясь через ограничительные жиклеры 6, отверстия 5 и проточки 23 попадают под верхнее и среднее компрессионные кольца и, воздействуя на чих создают подпружинивающую силу и плотно прижимают кольца 21 и уплотнители 22 к поверхности цилиндра 1, что позволяет постоянно поддерживать компрессию в камере сгорания 3 и не пропускать раскаленные газы в картерное пространство. Если в картере (на фиг. не показан) не будет повышенного давления - значит меньше будет засасываться масляных паров в камеру сгорания 3. Это позволит поддерживать на постоянном уровне расход горючего и масла.

Одновременно рабочие газы, проходя канал 16, действуют на поршень 8 дополнительного масляного цилиндра 7 (см. фиг.1), соединенного с емкостью 10, с главной масляной магистралью 13 и дополнительной системой смазки 14.

Под поршнем 8 возникает высокое давление масла, равное давлению рабочих газов ( 5 МПа), которое адресно (благодаря обратным шариковым клапанам 15) направляется под наиболее нагрулсенные шейки коленчатого вала 11, и сжимает воздух в емкости 10 до того же давления.

По мере опускания рабочего поршня 4 давление газа над ним падает, а пружина 9 и воздух в емкости 10 поднимают поршень 8, выталкивают газы снова в камеру сгорания 3 для продолжения рабочего хода поршня 4.

Таким образом, емкость 10 и воздух в ней, выполняя роль пружины поддерживают импульс высокого давления масла во вкладышах 12 данного цилиндра.

Канавка 17 и насечки 18 во вкладышах 12 создают усиленную масляную опору и удерживают вал от вибраций.

У современных ДВС с вкладышами без канавок и насечек, всегда наблюдаются следы усршенного износа и вкладышей и шеек вала крупными (и всеми другими) частичками «грязи, поэтому круговые канавки 17 и насечки 18 способствуют выносу в стороны этих вредных частичек. Под воздействием высокого давления под поршнем 8 масло проникает наверх и скапливается в проточке 19 поршня 8, там же скапливаются и газы высокого давления и, когда поршень 8 опускается вниз, масло из проточки 19 сливается через боковой отвод 20 снова в картер двигателя.

Использование данного двигателя позволит по сравнению с прототипом увеличить его срок службы и сократить время между ремонтами в 2-3 раза, использовать для изготовления уплотнителей и колец более дешевый материал, например, углеродное волокно, стекловолокно, керамику, пропитанные пастами из порошка алюминия и других материалов, с последующим запеканием. Углеродное кольцо не боится перегревов и старения и обладает качеством «самосмазывания, износ цилиндров при этом минимальный.

Также за счет использования рабочих газов и дополнительной масляной системы исключается попадание паров масла в камеру сгорания, что улучшает экологичность двигателя.

Claims (1)

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок цилиндров, головку блока цилиндров, коленчатый вал, поршни с расширительными кольцами, распределительный вал, впускные и выпускные клапаны, дозатор топлива, свечи зажигания, систему смазки, состоящую из картера, масляного насоса, маслоочистителя, главной масляной магистрали, отличающийся тем, что в качестве расширителя колец используют рабочий газ, при этом в донной части рабочего поршня выполнены отверстия, приближенные к канавкам компенсационных колец и проточки в канавках этих колец для сообщения с отверстиями, а система смазки дополнительно снабжена масляными цилиндрами с подпружиненными поршнями уменьшенного размера и соединенными с ними емкостями с воздухом, причем масляные цилиндры соединены с рабочими цилиндрами и главной масляной магистралью.