RU2009344C1

RU2009344C1 - Apparatus foe controlling compression ratio of internal combustion engine

Info

Publication number: RU2009344C1
Authority: RU
Inventors: А.П. Голиков
Original assignee: Голиков Александр Петрович
Priority date: 1991-04-23
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: controlling plug of the apparatus has an additional seat which faces space of a case. Valving unit is provided with additional conical valve, rod whereon conical valves are set oppositely each other, adjusting bushing coupled with controlling plug through an additional threaded connection, and flywheel. The rod is fixed to the bushing and flywheel. EFFECT: simplified design. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а точнее к двигателям внутреннего сгорания (ДВС). The invention relates to mechanical engineering, and more specifically to internal combustion engines (ICE).

Известны устройства, позволяющие регулировать степень сжатия ДВС за счет изменения объема камеры сгорания, что позволяет использовать различные топлива, как, например, дизельное топливо или бензин. Такие устройства имеют сложную конструкцию, что затрудняет их массовое использование. Known devices that allow you to adjust the compression ratio of the internal combustion engine due to changes in the volume of the combustion chamber, which allows the use of various fuels, such as diesel fuel or gasoline. Such devices have a complex structure, which complicates their mass use.

Известны также устройства, обеспечивающие регулирование степени сжатия в пределах использования различных сортов бензина. Такие устройства имеют более простую конструкцию, чем устройства, использующие дизельное топливо и бензин. В отечественной практике широкое распространение получили устройства, которые меняют конструкцию серийно выпускаемых двигателей, спроектированных на использование высокооктанового бензина (АИ-93), переводя их на работу с использованием низкооктанового бензина (А-76) (применение дополнительных прокладок головки цилиндров, "футерок" - устройств с дополнительным объемом, вворачиваемых в свечное отверстие, в которые в свою очередь вворачиваются свечи зажигания). Такие устройства хотя и позволяют работать на высокооктановом и низкооктановом бензинах, однако двигатели с такими устройствами имеют камеры сгорания постоянно увеличенного объема, т. е. являются нерегулируемыми с одной стороны, и неэкономичными, с другой стороны, т. к. они первоначально имели меньшую по объему камеру с большей степенью сжатия, которая обеспечивает лучшую экономичность. Кроме того, например, в "футерках" форкамера имела источник воспламенения, расположенный в плохо продуваемом объеме с повышенным содержанием отработавших газов, что ухудшало процесс сгорания и снижало экономичность ДВС. Also known are devices for controlling the degree of compression within the use of various grades of gasoline. Such devices have a simpler design than devices using diesel fuel and gasoline. In domestic practice, devices that change the design of mass-produced engines designed to use high-octane gasoline (AI-93) are widely used, translating them to work using low-octane gasoline (A-76) (the use of additional cylinder head gaskets, “lining” - devices with additional volume screwed into the spark plug hole, into which spark plugs are in turn screwed). Such devices, although they allow working on high-octane and low-octane gasolines, however, engines with such devices have combustion chambers of constantly increased volume, i.e., they are unregulated on the one hand, and uneconomical, on the other hand, since they initially had a lower volume camera with a higher degree of compression, which provides better efficiency. In addition, for example, in the “liners” the prechamber had an ignition source located in a poorly blown volume with a high content of exhaust gases, which impaired the combustion process and reduced the efficiency of the internal combustion engine.

Известно устройство, в котором форкамера является регулируемой по объему и не имеющей свечи зажигания. Оно состоит из корпуса, вворачиваемого в головку цилиндров, в который в свою очередь вворачивается регулирующая объем пробка. Пробка на стороне отверстия, соединяющего камеру сгорания ДВС с устройством, имеет конусный клапан, который при крайнем завернутом положении пробки заходит в аналогичное конусное седло и перекрывает отверстие. Хотя в таком устройстве процесс сгорания протекает и неоптимальным образом, но это все-таки лучше, чем форкамера со свечой. Кроме того, это устройство имеет переменный дополнительный объем - от близкого к нулю до необходимого для используемого сорта бензина. Т. о. устройство может работать, в отличие от рассмотренных выше конструкций, на высокооктановом бензине при высокой степени сжатия, т. е. быть более экономичной, чем нерегулируемая форкамера, и на низкооктановом бензине при пониженной с помощью регулировки степени сжатия. Это устройство, принимаемое за прототип, излагает лишь идею регулирования с помощью резьбовой пробки с коническим клапаном, закрывающим в опущенном положении коническое седло устройства, соединенное отверстием с основной камерой сгорания. Резьба в пробке и корпусе устройства выполняет функции регулирования объема камеры сгорания и герметизации. Такая конструкция при частом регулировании объема уже не будет выполнять функции герметизации вследствие износа резьбы. Кроме того, резьба, служащая для герметизации должна быть тугой, а резьба для регулирования должна наоборот обеспечивать легкость и быстроту регулирования. Расчет показывает, что, например, при переходе с бензина АИ-93 при степени сжатия, равной 9,5-10,3 на бензин А-76 требуется степень сжатия около 8,0 и дополнительный объем камеры сгорания около 10,5 куб. см. Это означает, что для наименьших габаритов соотношение диаметра цилиндрической форкамеры и ее высоты должны быть примерно равны, что приводит к длине резьбовой части устройства равной 15-20 мм, а это составляет 8-15 витков резьбы. Очевидно, что регулирование за счет выполнения 8-15 оборотов резьбовой пробки от момента полного закрытия до необходимого открытия, т. е. образования нужного дополнительного объема камеры сгорания очень неэффективно и требует значительного времени. A device is known in which the prechamber is volume-adjustable and does not have a spark plug. It consists of a housing screwed into the cylinder head, into which a regulating volume plug is in turn screwed. The plug on the side of the hole connecting the combustion chamber of the internal combustion engine to the device has a cone valve, which at the extreme wrapped position of the plug enters a similar cone seat and closes the hole. Although in such a device, the combustion process proceeds in a non-optimal way, but it is still better than a pre-chamber with a candle. In addition, this device has a variable additional volume - from close to zero to the required for the type of gasoline used. T. about. the device can operate, in contrast to the designs discussed above, on high-octane gasoline at a high compression ratio, i.e., be more economical than an unregulated prechamber, and on low-octane gasoline at a lower compression ratio by adjusting the degree of compression. This device, taken as a prototype, outlines only the idea of regulation using a threaded plug with a conical valve that closes in the lowered position the conical seat of the device connected by an opening to the main combustion chamber. The thread in the plug and the device body performs the functions of regulating the volume of the combustion chamber and sealing. Such a design, with frequent volume control, will no longer perform sealing functions due to thread wear. In addition, the thread used for sealing should be tight, and the thread for regulation should, on the contrary, provide ease and speed of regulation. The calculation shows that, for example, when switching from AI-93 gasoline with a compression ratio of 9.5-10.3 to A-76 gasoline, a compression ratio of about 8.0 and an additional volume of the combustion chamber of about 10.5 cubic meters are required. see. This means that for the smallest dimensions, the ratio of the diameter of the cylindrical prechamber and its height should be approximately equal, which leads to a length of the threaded part of the device equal to 15-20 mm, and this amounts to 8-15 turns of thread. It is obvious that regulation by performing 8-15 turns of the screw plug from the moment of complete closure to the necessary opening, i.e., the formation of the required additional volume of the combustion chamber is very inefficient and requires considerable time.

Цель изобретения - улучшение герметизации и повышение эффективности устройства. The purpose of the invention is the improvement of sealing and increase the efficiency of the device.

Указанная цель достигается тем, что по сравнению с известным устройством, содержащим корпус со входным отверстием и дополнительным объемом, изменяемым с помощью регулировочной пробки, и клапанный механизм, регулировочная пробка выполняется дополнительно с коническим седлом под клапан и резьбовым соединением для перемещения клапанного механизма, состоящего из двух конических клапанов противоположного действия, выполненных на стержне, соединенном неподвижно с резьбовой втулкой и маховиком. This goal is achieved in that in comparison with the known device comprising a housing with an inlet and an additional volume that can be changed using the adjusting plug, and the valve mechanism, the adjusting plug is additionally made with a tapered seat under the valve and a threaded connection for moving the valve mechanism, consisting of two conical valves of the opposite action, made on a rod connected motionlessly with a threaded sleeve and a flywheel.

Для ускорения подъема клапанного механизма из нижнего закрытого положения в верхнее закрытое положение резьба для перемещения клапанов может быть выполнена с большим шагом и относительно свободной резьбовой посадкой, чем резьбовое соединение регулировочной пробки и корпуса устройства, предназначенное для герметизации. To accelerate the lifting of the valve mechanism from the lower closed position to the upper closed position, the thread for moving the valves can be made with a large pitch and a relatively loose threaded fit than the threaded connection of the adjusting plug and the device body, intended for sealing.

Для улучшения теплоотдачи корпус может быть выполнен с оребрением. To improve heat transfer, the housing can be made with fins.

Устройство представлено на чертеже. The device shown in the drawing.

Устройство для регулирования степени сжатия ДВС состоит из корпуса 1 с полостью 2 и каналом 3 для соединения с камерой сгорания 4, путем, например, вворачивания резьбового наконечника 5 в головку 6 цилиндров двигателя. Канал 3 на выходе в полость 2 имеет коническое седло 7, по форме и площади поверхности достаточное для герметизации устройства при работе двигателя на повышенной (спроектированной для данного двигателя) степени сжатия. В корпус 1 устройства при его сборке вворачивается по герметизирующей резьбе 8 регулировочная пробка 9, имеющая посадочное седло 10 конической формы и запорный узел, состоящий из конических противоположного действия клапанов 11,12, выполненных, например, заодно со стержнем 13, который в свою очередь неподвижно соединен с установочной втулкой 14. Стержень 13, втулка 14 соединены неподвижно любым известным образом с маховиком 15. Резьба 16 выполнена со свободной посадкой и шагом, большим, чем у герметизирующей резьбы 8, для ускорения перемещения стержня 13 вдоль своей оси. Для перекрытия канала 3 часть стержня 13 может быть продолжена ниже клапана 11. Корпус 1 может быть выполнен с оребрением 17. A device for controlling the compression ratio of an internal combustion engine consists of a housing 1 with a cavity 2 and a channel 3 for connecting to the combustion chamber 4, for example, by screwing a threaded tip 5 into the cylinder head 6 of the engine. Channel 3 at the outlet to the cavity 2 has a conical seat 7, in shape and surface area sufficient to seal the device when the engine is operating at an increased (designed for this engine) compression ratio. When assembling it, the adjusting plug 9 is screwed into the housing 1 of the device through a sealing thread 8, having a landing seat 10 of a conical shape and a locking assembly consisting of opposite-acting conical valves 11,12 made, for example, integral with the rod 13, which in turn is stationary connected to the installation sleeve 14. The rod 13, the sleeve 14 is connected motionlessly in any known manner to the flywheel 15. The thread 16 is made with a loose fit and a step greater than that of the sealing thread 8 to accelerate the movement of the rod I 13 along its axis. To block the channel 3, the part of the rod 13 can be continued below the valve 11. The housing 1 can be made with a fin 17.

При таком конструктивном исполнении за счет разделения в устройстве функций герметизации полости 2 и регулирования ее объема достигается положительный эффект, заключающийся в улучшении герметизации и повышении эффективности устройства. Улучшение герметизации обеспечивается за счет значительно более редкого изменения положения регулировочной пробки 9, которое уже заранее настроено на низкооктановый бензин нужного сорта, а значит и меньшего износа резьбы 8 (причем тугой резьбы), по сравнению с прототипом. Повышение эффективности обеспечивается за счет более свободной посадки резьбы 16 в соединении регулировочная пробка 9 - установочная втулка 14 и использовании более широкого шага резьбы, что невозможно реализовать на прототипе, т. к. на нем функции герметизации и регулирования совмещены. Это приводит к значительному сокращению времени, необходимому для перевода двигателя с высокооктанового бензина на низкооктановый. With this design, due to the separation in the device of the sealing functions of the cavity 2 and the regulation of its volume, a positive effect is achieved, which consists in improving sealing and increasing the efficiency of the device. Improving sealing is provided due to a much rarer change in the position of the adjusting plug 9, which is already pre-configured for low-octane gasoline of the desired grade, and hence less wear on thread 8 (and tight thread), compared with the prototype. The increase in efficiency is ensured by a more loose fit of the thread 16 in the connection, the adjusting plug 9 - the mounting sleeve 14 and the use of a wider thread pitch, which cannot be implemented on the prototype, since the sealing and regulation functions are combined on it. This leads to a significant reduction in the time required to transfer the engine from high-octane gasoline to low-octane.

Работает устройство следующим образом. При работе двигателя с высокооктановым бензином, т. е. с топливом, на который он был спроектирован, клапан 11 посажен в седло 7 и тем самым препятствует попаданию газов в полость 2. При эксплуатации автомобиля в самых различных условиях, например, в длительных путешествиях по малонаселенным регионам, а также в самых неожиданных случаях может оказаться, что высокооктанового топлива для заправки автомобиля в данной местности в конкретное время нет, что вынуждает водителя для продолжения движения использовать имеющийся на заправке низкооктановый бензин. При этом должна быть обеспечена если и не самая экономичная, то, по меньшей мере, бездетонационная работа двигателя на всех основных режимах. Для реализации этих условий и обеспечения нормальной эксплуатации работы двигателя на низкооктановом бензине водитель отворачивает на неработающем двигателе маховички 15 устройств, установленных на каждой камере сгорания, во второе положение до плотной посадки клапана 11 в седло 10. При этом, как правило, положение регулировочной пробки 9 уже определено и обусловлено наиболее вероятным низкооктановым сортом топлива (например, переход с АИ-93 на А-76). The device operates as follows. When the engine is running with high-octane gasoline, i.e., with the fuel for which it was designed, valve 11 is seated in seat 7 and thereby prevents gas from entering cavity 2. When operating a vehicle in a wide variety of conditions, for example, on long journeys in sparsely populated regions, as well as in the most unexpected cases, it may turn out that there is no high-octane fuel for refueling a car in a given area at a particular time, which forces the driver to continue to use the low-octane fuel available at the gas station high gasoline. At the same time, if not the most economical, then, at least, detonation-free engine operation should be ensured in all main modes. To implement these conditions and ensure normal operation of the engine on low-octane gasoline, the driver turns on the idle engine the handwheels 15 of the devices mounted on each combustion chamber to the second position until valve 11 is tightly seated in the seat 10. In this case, as a rule, the position of the adjusting plug 9 it has already been determined and determined by the most probable low-octane grade of fuel (for example, the transition from AI-93 to A-76).

Технико-экономическое обоснование. Feasibility study.

Предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами:
обеспечение аналогично с прототипом наилучших условий работы двигателя на высокооктановом бензине, для которого он и спроектирован,
улучшение по сравнению с прототипом герметизации полости 2 корпуса 1 в процессе эксплуатации устройства,
повышение эффективности устройства за счет сокращения времени регулирования и его облегчения. Время перевода двигателя для работы с высокооктанового бензина на низкооктановый не превышает одной минуты, т. к. не нужно каждый раз выворачивать регулировочную пробку 9 на длину резьбы, пропорциональную увеличению объема камеры сгорания в устройстве, а достаточно лишь открыть седло 7 и закрыть седло 10, (т. е. ход стержня 13 может быть значительно меньше).The proposed device has the following advantages:
providing similarly to the prototype of the best engine operating conditions on high-octane gasoline, for which it was designed,
improvement in comparison with the prototype of sealing the cavity 2 of the housing 1 during operation of the device,
increasing the efficiency of the device by reducing the time of regulation and its facilitation. The time for transferring the engine to work from high-octane gas to low-octane gas does not exceed one minute, since it is not necessary to turn the adjusting plug 9 every time by the thread length, which is proportional to the increase in the volume of the combustion chamber in the device, but just open the seat 7 and close the seat 10, (i.e., the stroke of the rod 13 may be significantly less).

Предлагаемое устройство может быть рекомендовано туристам-автолюбителям. (56) Заявка Франции N 2577279, кл. F 02 B 69/02, 1986. The proposed device can be recommended to tourists-motorists. (56) French Application N 2577279, cl. F 02 B 69/02, 1986.

Claims

1. DEVICE FOR REGULATING THE DEGREE OF COMPRESSION OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE, comprising a housing with a cavity in communication with the combustion chamber of the engine by means of a channel with a conical seat adjacent to the cavity and limited by an adjustment plug installed in the housing with a threaded connection and having a conical valve having that, in order to improve sealing and increase efficiency, the adjusting plug is made with an additional conical seat facing the cavity, and the locking unit with abzhen additional conical valve rod on which the conical valves are mounted opposite one another, of the mounting sleeve associated with the adjustment stopper via an additional fitting, and a handwheel being sterzhnen fixedly connected with the hub and the hand wheel.

2. The device according to p. 1, characterized in that the thread of the additional connection is made with a loose fit and a step greater than the thread pitch of the connection of the cork and the housing.

3. The device according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the housing is made with fins.