ШАТУН ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к двигателестроению и может быть использована в поршневых двигателях внутреннего сгорания для автоматического регулирования степени сжатия, снижения максимального давления цикла, уменьшения вибрации и динамических нагрузок на детали двигателя.
Известен шатун высокофорсированного V-образного двигателя внутреннего сгорания, содержащий поршневую и кривошипную с крышкой головки, соединенные стержнем, и ползун. Кривошипная головка снабжена установленной в ее пазу ползушкой, расположенной между воздействующими на нее упругими элементами, выполненными в виде, например, полуэллиптических пружин, упирающимися в крышку и дно паза. При действии на шатун продольного усилия, превышающего предел устойчивости полуэллиптической пружины, последняя прогибается в направлении, параллельном действующему усилию, что приводит к сокращению длины шатуна и, как следствие, к амортизации и смягчению ударов и динамических нагрузок (Авторское свидетельство ССР №265626, кл. F16 С7/04, 1968 г.).
Недостатками известного шатуна являются его малая надежность и долговечность, обусловленные возникновением повышенных изгибающих напряжений в местах упора полуэллиптических пружин в крышку и дно паза и, таким образом, определяемые ограниченной выносливостью упругих элементов на форсированных режимах работы V-образных двигателей внутреннего сгорания.
Наиболее близким аналогом (прототипом), к заявляемой полезной модели является шатун (Авторское свидетельство ССР №1010327, кл. F16 С7/04, 1981 г.) содержащий поршневую и кривошипную головки, крышку, ползун и стержень, при этом стержень и крышка шатуна имеют внутренние полости, соединенные каналом. Ползун выполнен со штоками, подвижно сопрягаемыми с внутренними полостями. Внутренние полости и канал заполняются сжимающейся жидкостью.
Недостатками прототипа являются его малая надежность и долговечность, обусловленная наличием двух полостей с сжимающейся жидкостью и двух штоков с герметизирующими элементами.
Цель изобретения - повышение надежности и долговечности, упрощение конструкции. Эта цель достигается тем, что в шатуне поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащем поршневую головку, кривошипную головку с направляющими и крышкой, стержнем, соединяющим поршневую и кривошипную головки, ползун, установленный на направляющих кривошипной головки, стержень выполнен с внутренней полостью, заполненной гидравлической жидкостью, ползун выполнен с штоком, шток выполнен с поршнем, установленными в внутренней полости. На фигуре 1 изображен шатун поршневого двигателя внутреннего сгорания, на фигуре 2 изображено поперечное сечение вид А-А и сечения вид Б-Б, и вид В-В.
Шатун поршневого двигателя внутреннего сгорания содержит поршневую 1 головку, кривошипную 2 головку с направляющими 19 и крышкой 3, ползун 4 установлен в кривошипной головке 2 на направляющих 19 с установленными внутри вкладышами 20, стержень шатуна 5. Стержень шатуна изготовлен с внутренней полостью 7. Ползун выполнен с штоком 8 на котором установлен поршень 10,подвижно сопрягаемый с внутренней полостью 7. Внутри поршня 10 изготовлены два канала 17 и 18, в которых установлены клапана 11 и 12 соответственно. Внутренняя полостью 7 разделена поршнем 10 на две полости - полость 7а над поршнем 10 и полость 7б под поршнем 10. Полость 6 изготовленная в кривошипной головке шатуна, которая сообщается с полостью 7 при этом их оси перпендикулярны. Полость 6 предназначена для увеличения объема сжимаемой гидравлической жидкости. Внутренняя полость 7 и полость 6 заполняются сжимающейся гидравлической жидкостью, через отверстие, закрываемое технологической резьбовой пробкой 9. Уплотнения 13 между поршнем 10 и внутренней полостью 7. Уплотнения 14 между штоком 8 и внутренней полостью 7. Для смазки поршневого пальца и на охлаждение поршня масло из масляной магистрали поршневого двигателя внутреннего сгорания подается по масляному каналу 16, выполненному в кривошипной головке и стержне шатуна. Ползун 4 с вкладышами стягивается из двух половин четырьмя болтами 15 и устанавливается в кривошипную головку на направляющих 19.
Предлагаемая конструкция шатуна работает следующим образом.
В процессе работы поршневого двигателя внутреннего сгорания в камере сгорания постепенно увеличивается по сравнению с номинальным давление, ползун 4 с штоком 8 и поршнем 10 относительно кривошипной головки 2 перемещается вверх по направляющим 19,уменынаястепень сжатия в камере сгорания поршневого двигателя внутреннего сгорания. Сжимающаяся гидравлическая жидкость перетекает из полости 7а над поршнем 10 в полости 7б и 6 под поршнем 10 по каналу 18, через открытый клапан 12, который отрегулирован на заданное значение давления в полости 7а. Тем самым обеспечивается снижение максимального давления цикла, уменьшение вибрации и приложения динамических нагрузок.
При снижении давления в камере сгорания поршневого двигателя внутреннего сгорания ниже номинального под действием сил инерции ползун 4 перемещается, по направляющим 19 в обратном направлении относительно кривошипной головки 2, повышая степень сжатия. Сжимающаяся гидравлическая жидкость перетекает из полостей 7б и 6 под поршнем 10 в полость 7а над поршнем по каналу 17, через открытый клапан 11, который отрегулирован на заданное значение давления.
При чрезмерном увеличении частоты вращения коленчатого вала или при «заедании» поршня в цилиндре поршневого двигателя внутреннего сгорания ползун 4 и кривошипная головка 2, перемещаясь друг относительно друга, по направляющим 19, уменьшают или увеличивают длину шатуна, предохраняя его и другие детали цилиндро-поршневой группы двигателя от поломок.
Использование шатуна поршневого двигателя внутреннего сгорания данной конструкции позволяет повысить надежность и долговечность поршневых двигателей внутреннего сгорания за счет автоматического регулирования степени сжатия в камере сгорания, снижения динамических нагрузок на детали цилиндро-поршневой группы двигателя, увеличения мощности и повышения топливной экономичности.