RU2151314C1

RU2151314C1 - Compression ratio automatic control device for internal combustion engine

Info

Publication number: RU2151314C1
Application number: RU98116648A
Authority: RU
Inventors: А.А. Партолин; В.Н. Шапран; Д.А. Новиков
Original assignee: Военный автомобильный институт
Priority date: 1998-09-07
Filing date: 1998-09-07
Publication date: 2000-06-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: shutoff member installed between movable head of cylinder and cylinder liner consists of U-shaped ring and fitted-in rectangular-section ring and heat sensitive element consisting of U-shaped ring and rectangular section ring, spaces in between being filled with active mass featuring high temperature expansion coefficient (mixture of ceresine and copper powder). Flexible member in form of four leaf compression springs is installed on studs of cylinder head. Engine compression ratio is set automatically depending on temperature of cylinder head in zone of heat sensitive element. EFFECT: increased economy of engine at idling and under loads. 3 dwg

Description

Изобретение направлено на повышение экономичности работы двигателя на режимах холостого хода и малых нагрузок, улучшение его пусковых качеств, а также упрощение конструкции и повышение надежности устройства. The invention is aimed at improving the efficiency of the engine at idle and light loads, improving its starting qualities, as well as simplifying the design and improving the reliability of the device.

Известно устройство, автоматически регулирующее степень сжатия двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус, подвижную головку и размещенные между ними упругий и термочувствительный элемент. Упругий элемент выполнен в виде пружин сжатия, а термочувствительный - в виде набора цилиндров, снабженных корпусом и опорной пятой и заполненных активной массой с высоким коэффициентом температурного расширения. В качестве активной массы термочувствительного элемента используется смесь церезина с медным порошком. Устройство снабжено направляющими пазами и выступами, фиксирующими подвижную головку от поворота относительно корпуса. A device is known that automatically adjusts the compression ratio of an internal combustion engine, comprising a housing, a movable head, and an elastic and heat-sensitive element placed between them. The elastic element is made in the form of compression springs, and heat-sensitive - in the form of a set of cylinders equipped with a housing and a supporting heel and filled with an active mass with a high coefficient of thermal expansion. A mixture of ceresin and copper powder is used as the active mass of the thermosensitive element. The device is equipped with guide grooves and protrusions, fixing the movable head from rotation relative to the housing.

Однако известное устройство, автоматически регулирующее степень сжатия (ε), сложно в изготовлении вследствие необходимости обеспечения соосности головки и корпуса с высокой степенью точности, обладает чрезмерно высокой массой, вследствие чего на кривошипно-шатунный механизм действуют повышенные инерционные нагрузки. Кроме того, при работе двигателя вследствие износа происходит нарушение соосности головки и корпуса устройства, которое вызывает ускоренный износ цилиндропоршневой группы и как следствие уменьшение долговечности двигателя в целом. However, the known device, automatically adjusting the compression ratio (ε), is difficult to manufacture due to the need to ensure alignment of the head and body with a high degree of accuracy, has an excessively high mass, as a result of which increased inertial loads act on the crank mechanism. In addition, when the engine is running due to wear, there is a violation of the alignment of the head and body of the device, which causes accelerated wear of the piston-cylinder group and, as a result, a decrease in the durability of the engine as a whole.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство дополнительно введен запорный элемент, состоящий из кольца П-образного сечения и вставленного в него кольца прямоугольного сечения, фиксирующего подвижную головку цилиндра от радиальных перемещений и исключающего прорыв газов из камеры сгорания. Пружины упругого элемента расположены на шпильках головки цилиндра, а термочувствительный элемент расположен между головкой цилиндра и гильзой цилиндра и выполнен в виде кольца П-образного сечения и вставленного в него кольца прямоугольного сечения, пространство между которыми заполнено активной массой с высоким коэффициентом температурного расширения. Этим достигается создание высокой степени сжатия в момент запуска холодного двигателя, что обеспечит легкий пуск последнего и автоматическое уменьшение степени сжатия в процессе работы двигателя до оптимального значения вследствие его нагрева. The essence of the invention lies in the fact that a locking element is additionally introduced into the device, consisting of a U-shaped ring and a rectangular-shaped ring inserted into it, fixing the movable cylinder head against radial movements and preventing the breakthrough of gases from the combustion chamber. The springs of the elastic element are located on the studs of the cylinder head, and the heat-sensitive element is located between the cylinder head and the cylinder liner and is made in the form of a U-shaped ring and a rectangular section inserted into it, the space between which is filled with an active mass with a high coefficient of thermal expansion. This achieves the creation of a high degree of compression at the time of starting a cold engine, which will provide easy start-up of the latter and automatic reduction of the degree of compression during operation of the engine to the optimum value due to its heating.

Регулирование степени сжатия ε осуществляется автоматически в зависимости от температуры головки цилиндра в зоне расположения термочувствительного элемента T_г.The compression ratio ε is automatically controlled depending on the temperature of the cylinder head in the zone of location of the thermosensitive element T _g .

Таким образом осуществляется автоматическое регулирование степени сжатия ε, позволяющее увеличить экономичность работы двигателя на режимах холостого хода и малых нагрузок, повысить пусковые качества двигателя. Упрощение конструкции устройства, автоматически регулирующего степень сжатия, повышает его надежность, снижает затраты на изготовление и ремонт, а кроме того обеспечивает минимальные нагрузки на кривошипно-шатунный механизм и не вызывает дополнительного износа деталей шатунно-поршневой группы. Thus, automatic control of the compression ratio ε is carried out, which allows to increase the efficiency of the engine at idle and low loads, to increase the starting qualities of the engine. Simplification of the design of the device, automatically adjusting the compression ratio, increases its reliability, reduces manufacturing and repair costs, and in addition ensures minimal load on the crank mechanism and does not cause additional wear on the parts of the connecting rod and piston group.

На фиг. 1 показан общий вид устройства, автоматически регулирующего степень сжатия, на фиг. 2 изображена зависимость степени сжатия ε от температуры Т; на фиг. 3 показана зависимость индикаторного коэффициента полезного действия η от степени сжатия ε . In FIG. 1 shows a general view of a device that automatically adjusts the compression ratio; FIG. 2 shows the dependence of the compression ratio ε on temperature T; in FIG. Figure 3 shows the dependence of the indicator efficiency η on the compression ratio ε.

Устройство автоматически регулирует степень сжатия двигателя внутреннего сгорания и содержит подвижную головку цилиндров 2, в которой установлены форсунка 1 и впускной клапан 3. Подвижная головка 2 через упругий элемент 6 с прокладками 5 и 7 крепится шпильками 4 к блоку цилиндров 15, в котором расположен поршень 17 с поршневыми кольцами 16. Между подвижной головкой блока 2 и блоком цилиндров 15 установлена уплотнительная прокладка 12. Запорный элемент, состоящий из кольца П-образного сечения 8 и вставленного в него кольца прямоугольного сечения 9, и термочувствительный элемент, выполненный в виде кольца П-образного сечения 10 и вставленного в него кольца прямоугольного сечения 13, пространство между которыми заполнено активной массой 11 с высоким коэффициентом температурного расширения. Запорный и термочувствительный элементы расположены между подвижной головкой цилиндра 2 и гильзой цилиндра 14. Упругий элемент состоит из четырех тарельчатых пружин сжатия 6, расположенных на шпильках головки цилиндра. В качестве активной массы термочувствительного элемента используется смесь церезина с медным порошком. The device automatically adjusts the compression ratio of the internal combustion engine and contains a movable cylinder head 2, in which a nozzle 1 and an inlet valve 3 are installed. The movable head 2 is attached through the elastic element 6 with gaskets 5 and 7 to the cylinder block 15, in which the piston 17 is located with piston rings 16. Between the movable head of the block 2 and the cylinder block 15, a sealing gasket 12 is installed. A locking element consisting of a U-shaped ring 8 and an rectangular ring 9 inserted into it, temperature sensing element configured as a ring of U-section 10 and inserted into it a ring of rectangular cross section 13, the space between them is filled with active mass 11 with a high coefficient of thermal expansion. The locking and heat-sensitive elements are located between the movable cylinder head 2 and the cylinder liner 14. The elastic element consists of four disk-shaped compression springs 6 located on the studs of the cylinder head. A mixture of ceresin and copper powder is used as the active mass of the thermosensitive element.

Устройство, автоматически регулирующее степень сжатия, работает следующим образом. A device that automatically adjusts the compression ratio works as follows.

В момент пуска холодного двигателя головка цилиндра 2 находится в нижнем положении под действием пружин 6 упругого элемента, чем обеспечивается максимальное значение степени сжатия ε . После пуска двигателя по мере его прогрева температура в зоне термочувствительного элемента повышается, при этом начинает активно расширяться его активная масса 11, что вызывает перемещение колец П-образного 10 и прямоугольного 13 сечения относительно друг друга. Под действием колец термочувствительного элемента головка цилиндра 2, преодолевая усилие пружин 6 упругого элемента, перемещается вверх, чем обеспечивается некоторое увеличение объема камеры сгорания, а следовательно, уменьшение степени сжатия до эксплуатационного значения при максимальном перемещении. Эксплуатационная степень сжатия наиболее оптимальна по индикаторному коэффициенту полезного действия (η_i ; см. фиг. 3). При снижении температуры в зоне расположения термочувствительного элемента кольца последнего сжимаются и головка цилиндра 2 под действием пружин 6 упругого элемента опускается вниз в крайнее нижнее положение, что обеспечивает максимальную степень сжатия ε для пуска двигателя. Запорный элемент исключает прорыв газов и радиальные перемещения головки цилиндра 2 на всех режимах работы двигателя.At the time of starting a cold engine, the cylinder head 2 is in the lower position under the action of the springs 6 of the elastic element, which ensures the maximum value of the compression ratio ε. After starting the engine as it warms up, the temperature in the zone of the heat-sensitive element rises, while its active mass 11 begins to expand actively, which causes the movement of the rings of the U-shaped 10 and a rectangular section 13 relative to each other. Under the action of the rings of the heat-sensitive element, the cylinder head 2, overcoming the force of the springs 6 of the elastic element, moves upward, which ensures a slight increase in the volume of the combustion chamber, and therefore, a decrease in the compression ratio to the operational value at maximum displacement. The operational compression ratio is most optimal in terms of indicator efficiency (η _i ; see Fig. 3). With a decrease in temperature in the zone of location of the heat-sensitive element, the rings of the latter are compressed and the cylinder head 2 under the action of the springs 6 of the elastic element drops down to its lowest position, which ensures the maximum compression ratio ε for starting the engine. The locking element eliminates the breakthrough of gases and radial movements of the cylinder head 2 in all engine operating modes.

Claims

A device that automatically adjusts the compression ratio of an internal combustion engine, comprising an elastic element made in the form of compression springs, and a heat-sensitive element, characterized in that an additional locking element is made into it, consisting of a U-shaped ring and a rectangular ring inserted into it, fixing the movable cylinder head from radial movements, while the springs of the elastic element are located on the studs of the cylinder head, and the heat-sensitive element is located between the heads second cylinder and the sleeve and is configured as a ring of U-section and inserted therein a rectangular-ring, the space between them is filled with active material with a high coefficient of thermal expansion.