RU2158376C1

RU2158376C1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: RU2158376C1
Application number: RU99106775/06A
Authority: RU
Inventors: В.С. Федоров; В.Л. Соловьев; В.И. Савчук; В.И. Бутов; В.И. Гордеев; В.В. Егоров; Л.В. Чернова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Челябинский тракторный завод"
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2000-10-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: proposed internal combustion engine has fuel system with high pressure fuel injection pump and fuel injection advance coupling, air starting system with air distributor and fuel injection pump and air distributor drive with gear and driving member. Air distributor has housing, air chamber, air channels, compressed air outlet unions, shaft and disk secured on shaft. Gear of drive is secured on drive member and is mechanically coupled with crankshaft. Driving member is coupled with fuel injection advance coupling and, through slot, with air distributor shaft spline. Driving member is made hollow and is furnished with detachable cover. Fuel injection advance coupling is placed in driving member space. Slot engaging with shaft spline is made in detachable cover. Air distributor is furnished with cylindrical insert provided with sealing members. Through cylindrical bore is made in air distributor housing. Insert is fitted in this bore. Shaft and disk of air distributor, as well as air chamber and at least part of each air channel are arranged in insert. EFFECT: improved dimensional and mass characteristics of engine and simultaneous improvement of operating characteristics. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения и может найти применение в конструкциях двигателей, содержащих топливную систему с топливным насосом высокого давления и систему воздушного пуска. The invention relates to the field of engine building and may find application in engine designs containing a fuel system with a high pressure fuel pump and an air start system.

Известны двигатели внутреннего сгорания, работа которых обеспечивается рядом систем: топливной, пусковой, охлаждения, смазки и т.д. ([1] Двигатели внутреннего сгорания. Системы поршневых и комбинированных двигателей. Под ред. А.С. Орлина и М.Г. Круглова. М. Машиностроение. 1985). Internal combustion engines are known whose operation is ensured by a number of systems: fuel, starting, cooling, lubrication, etc. ([1] Internal combustion engines. Piston and combined engine systems. Edited by AS Orlin and MG Kruglov. M. Mechanical Engineering. 1985).

Агрегаты перечисленных систем приводятся, как правило, от коленчатого вала двигателя индивидуальными приводами, выполняемыми в виде зубчатых, цепных и т.п. передач. Units of the listed systems are usually driven from the engine crankshaft by individual drives made in the form of gear, chain, etc. gears.

Выполнение систем с индивидуальными приводами из агрегатов усложняет конструкцию, а также увеличивает габариты и вес двигателя. The implementation of systems with individual drives from the units complicates the design, and also increases the size and weight of the engine.

Указанный недостаток частично устранен в двигателе внутреннего сгорания ([2] Двигатели внутреннего сгорания, Т. II, Конструкция и расчет. Под ред. А. С. Орлина. М. Машгиз, 1962, стр. 369, фиг. 291), который является прототипом заявляемого устройства. This drawback is partially eliminated in the internal combustion engine ([2] Internal combustion engines, T. II, Design and calculation. Edited by A. S. Orlin. M. Mashgiz, 1962, p. 369, Fig. 291), which is the prototype of the claimed device.

Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются следующие:
- топливная система с топливным насосом высокого давления и муфтой опережения впрыска топлива;
- система воздушного пуска с воздухораспределителем;
- общий привод топливного насоса и воздухораспределителя;
- шестерня и ведущий элемент привода;
- воздухораспределитель содержит корпус, воздушную камеру, воздушные каналы, штуцеры отвода сжатого воздуха, валик, диск;
- диск воздухораспределителя закреплен на валике;
- шестерня привода закреплена на ведущем элементе и кинематически связана с коленчатым валом;
- ведущий элемент связан с муфтой опережения впрыска топлива;
- ведущий элемент посредством прорези и взаимодействующего с ней шлица связан с валиком воздухораспределителя.The essential features of the prototype, coinciding with the essential features of the claimed device are the following:
- fuel system with a high-pressure fuel pump and a fuel injection advance clutch;
- air start system with air distributor;
- common drive of the fuel pump and air distributor;
- gear and drive drive element;
- the air distributor contains a housing, an air chamber, air channels, fittings for removing compressed air, a roller, a disk;
- the air diffuser disk is mounted on a roller;
- the drive gear is mounted on the drive element and is kinematically connected with the crankshaft;
- the leading element is connected to the fuel injection advance clutch;
- the leading element through the slot and the slot interacting with it is connected with the roller of the air distributor.

В указанном двигателе топливный насос высокого давления и воздухораспределитель системы воздушного пуска имеют общий привод от коленчатого вала, выполненный в виде зубчатой передачи. Это позволило частично уменьшить габариты двигателя, однако расположение агрегатов топливной системы и системы воздухопуска осталось разобщенным, что приводит к большому осевому габариту двигателя и не позволяет обеспечь высокую плотность компоновки. In the specified engine, the high-pressure fuel pump and the air distributor of the air start system have a common drive from the crankshaft, made in the form of a gear transmission. This made it possible to partially reduce the size of the engine, however, the arrangement of the fuel system and the air intake system remained disconnected, which leads to a large axial dimension of the engine and does not allow for a high density arrangement.

Регулировка привода, в частности регулировка зазоров конической передачи, невозможна без разборки воздухораспределителя и съема трубок высокого давления, отводящих сжатый воздух от воздухораспределителя к клапанам системы воздухопуска. The adjustment of the drive, in particular the adjustment of the bevel gear gaps, is impossible without disassembling the air distributor and removing the high pressure pipes that discharge compressed air from the air distributor to the valves of the air intake system.

Это усложняет сборку и регулировку двигателя, а также его техническое обслуживание. This complicates the assembly and adjustment of the engine, as well as its maintenance.

Кроме того, для обслуживания и регулировок муфты опережения впрыска топлива требуется обеспечить доступ к ней, что также уменьшает плотность компоновки двигателя. In addition, for servicing and adjusting the fuel injection advance clutch, it is necessary to provide access to it, which also reduces the density of the engine layout.

Таким образом, рассматриваемая конструкция двигателя характеризуется низкими массово-габаритными и эксплуатационными показателями. Thus, the engine design under consideration is characterized by low mass-dimensional and operational performance.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение габаритно-массовых показателей двигателя при одновременном повышении эксплуатационных качеств. The problem to which the invention is directed, is to increase the overall mass characteristics of the engine while improving performance.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является повышение плотности компоновки узлов и агрегатов, упрощение регулировок и облегчения технического обслуживания. В частном случае выполнения изобретения в V-образном двигателе внутреннего сгорания, в котором топливный насос, муфта опережения впрыска топлива и воздухораспределитель обычно располагаются в развале блоков, освобождается значительная часть пространства V-образного развала, которая может быть использована для размещения прочих агрегатов двигателя, например турбокомпрессора. The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to increase the density of the assembly of units and assemblies, simplify adjustments and facilitate maintenance. In the particular case of carrying out the invention in a V-shaped internal combustion engine, in which the fuel pump, the fuel injection advance clutch and the air distributor are usually located in the collapse of the blocks, a significant part of the space of the V-shaped collapse is freed up, which can be used to accommodate other engine units, for example turbocharger.

Существенными признаками, характеризующими изобретение и отличающими его от наиболее близкого аналога, являются следующие:
- ведущий элемент выполнен полым и снабжен съемной крышкой;
- муфта опережения впрыска топлива размещена в полости ведущего элемента;
- прорезь, взаимодействующая со шлицем валика воздухораспределителя, выполнена в съемной крышке;
- воздухораспределитель снабжен цилиндрической вставкой с уплотнительными элементами;
- вставка размещена в цилиндрической расточке корпуса воздухораспределителя;
- валик и диск воздухораспределителя, а также воздушная камера и, по меньшей мере, часть каждого из воздушных каналов размещены во вставке.The essential features characterizing the invention and distinguishing it from the closest analogue are the following:
- the leading element is made hollow and is equipped with a removable cover;
- a fuel injection advance clutch is located in the cavity of the driving element;
- the slot interacting with the slot of the air distributor roller is made in a removable cover;
- the air distributor is equipped with a cylindrical insert with sealing elements;
- the insert is placed in a cylindrical bore of the air distributor body;
- the roller and disk of the air distributor, as well as the air chamber and at least part of each of the air channels are placed in the insert.

Приведенные существенные признаки обеспечивают получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны. The above essential features provide a technical result in all cases to which the requested amount of legal protection applies.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом заключается в следующем:
- выполнение ведущего элемента полым и размещение муфты опережения впрыска в этой полости позволяет уменьшить осевую протяженность привода и количество соединений за счет совмещения элементов: опоры шестерни привода и корпуса муфты;
- наличие легкосъемной цилиндрической вставки в корпусе воздухораспределителя и съемной крышки ведущего элемента позволяет проводить монтажные и регулировочные работы через освобождающееся отверстие, т.е. из той же зоны, из которой осуществляется сборка и регулировка воздухораспределителя;
- выполнение прорези, взаимодействующей со шлицем валика воздухораспределителя, а также размещение валика, диска, воздушной камеры и части каждого из воздушных каналов в съемной вставке позволяет извлекать указанную вставку из корпуса воздухораспределителя без нарушения регулировок системы воздухопуска и съема большого количества пусковых трубопроводов.A causal relationship between the totality of essential features and the technical result achieved is as follows:
- execution of the leading element hollow and the placement of the injection advance clutch in this cavity allows to reduce the axial length of the drive and the number of connections due to the combination of elements: bearings of the drive gear and the clutch housing;
- the presence of an easily removable cylindrical insert in the casing of the air distributor and the removable cover of the drive element allows for installation and adjustment work through the opening, i.e. from the same zone from which the air distributor is assembled and adjusted;
- making a slot interacting with the slot of the air distributor roller, as well as placing the roller, disk, air chamber and part of each of the air channels in the removable insert, allows you to remove the specified insert from the air distributor body without violating the settings of the air intake system and removing a large number of starting pipelines.

Таким образом, указанные признаки обеспечивают повышение габаритно-массовых показателей двигателя при одновременном повышении эксплуатационных качеств. Thus, these features provide an increase in overall mass indicators of the engine while improving performance.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема компоновки двигателя, на фиг. 2 - конструкция привода топливного насоса и воздухораспределителя. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a layout diagram of an engine; FIG. 2 - design of the drive of the fuel pump and air distributor.

Устройство содержит топливную систему с топливным насосом 1 высокого давления и муфтой 2 опережения впрыска топлива, систему воздушного пуска с воздухораспределителем 3 и общий привод топливного насоса 1 и воздухораспределителя 3 с шестерней 4 и ведущим элементом 5. Воздухораспределитель 3 содержит корпус 6 (фиг. 2), воздушную камеру 7, воздушные каналы 8, число которых равно числу цилиндров двигателя, штуцеры 9 отвода сжатого воздуха, валик 10 и диск 11. Диск 11 закреплен на валике 10. Шестерня 4 привода закреплена на ведущем элементе 5 и кинематически связана с коленчатым валом двигателя (на фиг. не показан), например, посредством зубчатой передачи. The device contains a fuel system with a high pressure fuel pump 1 and a fuel injection advance clutch 2, an air start system with an air distributor 3 and a common drive of the fuel pump 1 and air distributor 3 with gear 4 and a drive element 5. The air distributor 3 contains a housing 6 (Fig. 2) , air chamber 7, air channels 8, the number of which is equal to the number of engine cylinders, compressed air exhaust fittings 9, roller 10 and disk 11. The disk 11 is mounted on the roller 10. The gear 4 of the drive is fixed to the driving element 5 and kinematically connected to a crank shaft of the engine (Fig. not shown), e.g., through a gear train.

Ведущий элемент 5 выполнен полым и снабжен съемной крышкой 12. Муфта 2 опережения впрыска топлива размещена в полости ведущего элемента 5. В предлагаемом двигателе может быть использована любая конструкция муфты опережения впрыска. В приведенной на фиг. 2 конструкции использована известная муфта по а.с. N 426059. Прорезь 13, взаимодействующая со шлицем 14 валика 10 воздухораспределителя 3, выполнена в съемной крышке 12. В корпусе 6 воздухораспределителя 3 выполнена цилиндрическая расточка 15, в которой установлена съемная цилиндрическая вставка 16 с уплотнительными элементами 17. Воздушная камера 7, по меньшей мере часть каждого из каналов 8, валик 10 и диск 4 размещены во вставке. Муфта 2 опережения впрыска топлива снабжена регулировочными элементами 18. Воздухораспределитель 3 снабжен регулировочными элементами 19. Вставка 16 закреплена в корпусе 6. The leading element 5 is hollow and provided with a removable cover 12. The fuel injection advance coupling 2 is located in the cavity of the driving element 5. Any design of the injection advance coupling can be used in the proposed engine. In the FIG. 2 designs used the well-known coupling by A.S. N 426059. The slot 13, which interacts with the slot 14 of the roller 10 of the air distributor 3, is made in a removable cover 12. In the housing 6 of the air distributor 3 there is a cylindrical bore 15 in which a removable cylindrical insert 16 with sealing elements 17 is installed. Air chamber 7, at least part of each of the channels 8, the roller 10 and the disk 4 are placed in the insert. The fuel injection advance clutch 2 is provided with adjusting elements 18. The air distributor 3 is provided with adjusting elements 19. The insert 16 is fixed in the housing 6.

Регулировочные элементы 18 и 19 могут быть выполнены любой конструкции, поэтому в настоящем описании не рассматриваются. The adjusting elements 18 and 19 can be made of any design, therefore, are not considered in the present description.

Сборка устройства осуществляется следующим образом. Муфта 2 опережения впрыска топлива собирается и регулируется на стенде и при снятом корпусе 6 воздухораспределителя 3 устанавливается на двигатель. Крышка 12 устанавливается и крепится через расточу 15. Валик 10 и диск 11 воздухораспределителя 2 собираются во вставке 16 и в сборе устанавливаются в корпус 6 с совмещением каналов 8. The assembly of the device is as follows. The fuel injection advance clutch 2 is assembled and adjusted on a bench and, when the housing 6 of the air distributor 3 is removed, is mounted on the engine. The cover 12 is installed and fastened through the bore 15. The roller 10 and the disk 11 of the air distributor 2 are assembled in the insert 16 and assembled are installed in the housing 6 with the combination of channels 8.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При пуске двигателя сжатый воздух из системы воздухопуска (на фиг. не показана) подается в воздушную камеру 7, по воздушным каналам 8 через штуцер подается в цилиндр, поршень которого находится на такте расширения. Движение этого поршня приводит во вращение коленчатый вал. При вращении коленчатого вала приводится в движение шестерня 4 и ведущий элемент 5 привода. Поскольку ведущий элемент 5 совмещен с корпусом муфты 2 опережения впрыска, то вращение через муфту передается валу топливного насоса 1, который осуществляет подачу топлива в цилиндры двигателя. Крышка 12 начинает вращаться вместе с шестерней 4 и посредством прорези 13 и шлица 14 приводит во вращение валик 10 и диск 11. When starting the engine, compressed air from the air intake system (not shown in Fig.) Is supplied to the air chamber 7, through the air channels 8 through the nozzle it is fed into the cylinder, the piston of which is on the expansion stroke. The movement of this piston drives the crankshaft. When the crankshaft rotates, the gear 4 and the drive drive element 5 are driven. Since the driving element 5 is combined with the housing of the injection advance clutch 2, rotation through the clutch is transmitted to the shaft of the fuel pump 1, which supplies fuel to the engine cylinders. The cover 12 begins to rotate with gear 4 and through the slot 13 and the slot 14 drives the roller 10 and the disk 11.

Воздух поочередно поступает в остальные каналы 8, что приводит к непрерывному вращению коленчатого вала и запуску двигателя. При работе двигателя все перечисленные выше узлы и агрегаты взаимодействуют аналогично. Регулировка в эксплуатации осуществляется следующим образом. Для доступа к регулировочным элементам 18 муфты 2 опережения впрыска топлива демонтируются вставка 16 и крышка 12. При этом штуцеры 9 отвода сжатого воздуха остаются на корпусе 6 воздухораспределителя. Регулировка системы воздухопуска не нарушается, ибо валик 10, диск 11 и регулировочные элементы 19 демонтируются вместе со вставкой 16. Регулировка системы воздухопуска осуществляется известным образом. Air alternately enters the remaining channels 8, which leads to continuous rotation of the crankshaft and engine starting. When the engine is running, all of the above components and assemblies interact similarly. Adjustment in operation is as follows. To access the adjusting elements 18 of the fuel injection advance clutch 2, the insert 16 and the cover 12 are dismantled. At the same time, the compressed air outlets 9 remain on the air distributor body 6. The adjustment of the air intake system is not violated, because the roller 10, the disk 11 and the adjusting elements 19 are dismantled together with the insert 16. The adjustment of the air intake system is carried out in a known manner.

Из изложенного следует, что в заявляемом устройстве обеспечена высокая плотность компоновки топливной системы и системы воздухопуска. Регулировка одной системы осуществляется без нарушения регулировки второй системы. Регулировка и техническое обслуживание агрегатов обеих систем осуществляются из одной легкодоступной зоны с торца двигателя. From the foregoing, it follows that in the inventive device provides a high density layout of the fuel system and the air intake system. Adjustment of one system is carried out without disturbing the adjustment of the second system. Adjustment and maintenance of the units of both systems are carried out from one easily accessible zone from the end of the engine.

Таким образом, в заявляемом устройстве достигнуто повышение габаритно-массовых показателей при одновременном повышении эксплуатационных качеств. Thus, in the inventive device achieved an increase in overall mass indicators while improving performance.

Все элементы заявляемого устройства и устройство в целом изготавливаются на предприятиях отечественной промышленности, при этом не применяются недоступные материалы и технологии. All elements of the claimed device and the device as a whole are manufactured at domestic enterprises, while inaccessible materials and technologies are not used.

В настоящее время на Челябинском тракторном заводе изготовлено несколько опытных образцов, проходящих доводочные испытания. Currently, at the Chelyabinsk Tractor Plant, several prototypes undergoing development tests have been manufactured.

Claims

An internal combustion engine comprising a fuel system with a high pressure fuel pump and a fuel injection advance clutch, an air start system with an air distributor and a fuel pump and air distributor drive with a gear and a driving element, the air distributor comprising a housing, an air chamber, air ducts, compressed air exhaust fittings and the disk mounted on the roller, the drive gear is mounted on the drive element and kinematically connected with the crankshaft, and the drive element is connected to the couplings the timing of the fuel injection advance and through the slot with the slot of the air distributor roller, characterized in that the driving element is hollow and provided with a removable cover, a fuel injection advance clutch is placed in the cavity of the leading element, the slot interacting with the slot of the roller is made in the removable cover, and the air distributor is provided a cylindrical insert with sealing elements, while a through cylindrical bore is made in the body of the air distributor, the insert is placed in the specified bore, and the roller and the suit of the air distributor, as well as the air chamber and at least part of each of the air channels are placed in the insert.