ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ИЗМЕНЯЕМЫМ ОБЪЕМОМ КАМЕРЫ СЖАТИЯ
INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH VARIABLE COMPRESSION CHAMBER VOLUME

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к устройствам для изменения объема камеры сжатия двигателя внутреннего сгорания.
Известен двигатель внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия [1], в котором имеются основной и вспомогательный поршни, а также пружина и система гидравлического управления перемещением вспомогательного поршня.
Недостатком этого технического решения является сложность устройства, включающего клапаны системы гидравлического управления.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является двигатель внутреннего сгорания с изменяемым объемом камеры сжатия [2]. Двигатель содержит цилиндр и установленные в нем соосно рабочий поршень, кинематически связанный с шатуном, и регулировочный поршень, связанный с упругим элементом. На внутренней поверхности цилиндра выполнена кольцевая выточка с треугольным поперечным сечением, упругий элемент выполнен в виде кольцевой пружины, которая по внешнему периметру жестко закреплена в вершине треугольной выточки, а по внутреннему периметру связана с регулировочным поршнем, при этом толщина регулировочного поршня больше максимальной ширины кольцевой выточки.
Недостатком этого технического решения является необходимость ручного управления регулировочным поршнем.
Цель изобретения - автоматическое управление величиной объема камеры сжатия двигателя внутреннего сгорания.
Поставленная цель достигается установкой упругого элемента в виде кольцевой пружины, выполненного из материала, обладающего эффектом памяти формы.
Новым в двигателе внутреннего сгорания с изменяемым объемом камеры сжатия является установка упругого элемента в виде кольцевой пружины, выполненного из материала, обладающего эффектом памяти формы.
На фиг. 1 представлен двигатель внутреннего сгорания с изменяемым объемом камеры сжатия в период пуска и прогрева холодного двигателя; на фиг. 2 представлен двигатель внутреннего сгорания с изменяемым объемом камеры сжатия при работе двигателя.
Двигатель содержит цилиндр 1 и установленные в цилиндре соосно регулировочный поршень 2 и рабочий поршень 3, кинематически связанный с коленчатым валом. Между регулировочным поршнем 2 и рабочим поршнем 3 расположена камера сжатия 4. На внутренней поверхности цилиндра 1 выполнена кольцевая выточка 5 с треугольным поперечным сечением. Упругий элемент 6 в виде кольцевой пружины, выполненный из материала, обладающего эффектом памяти формы, по внешнему периметру жестко закреплен в вершине треугольной кольцевой выточки 5, а по внутреннему периметру связан с регулировочным поршнем 2. Толщина регулировочного поршня 2 больше максимальной ширины кольцевой выточки 5.
Устройство работает следующим образом. При пуске и прогреве холодного двигателя, фиг. 1, упругий элемент 6 в виде кольцевой пружины, выполненный из материала, обладающего эффектом памяти формы, прижат к нижней поверхности кольцевой выточки 5 с треугольным поперечным сечением. При этом регулировочный поршень 2 находится в нижнем положении и объем камеры сжатия 4 имеет минимальную величину, обеспечивая максимальную степень сжатия рабочего тела и надежный пуск двигателя.
После прогрева двигателя в материале упругого элемента 6 происходит мартенситное превращение [3] и упругий элемент 6 изменяет свою форму, отгибается вверх и прижимается к верхней поверхности кольцевой выточки 5 с треугольным поперечным сечением, занимая рабочее положение, показанное на фиг. 2. При этом регулировочный поршень 2 перемещается в верхнее положение и объем камеры сжатия 4 принимает максимальную величину, обеспечивая низкую степень сжатия рабочего тела, необходимую для нормальной работы прогретого двигателя.
При остановке и остывании двигателя материал упругого элемента 6 охлаждается и в нем происходит обратное мартенситное превращение [3], в результате которого упругий элемент изменяет свою форму и принимает исходное положение, перемещая регулировочный поршень 2 в нижнее положение.
Если пуск производится на горячем двигателе, упругий элемент имеет температуру, равную температуре регулировочного поршня, и остается в рабочем положении, обеспечивая степень сжатия рабочего тела, необходимую для запуска и нормальной работы прогретого двигателя.
Предлагаемое техническое решение не предусматривает размещения в цилиндре впускного и выпускного клапанов и может быть реализовано в двухтактном двигателе внутреннего сгорания с петлевой продувкой, у которого впуск свежего заряда и выпуск отработавших газов производится через окна, расположенные в нижней части цилиндра.
Использование предлагаемого технического решения позволяет обеспечить автоматическое управление величиной объема камеры сжатия двигателя внутреннего сгорания.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Двигатель внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия. Патент РФ №2187672 С2, опубл. 20.08.2002 г.
2. Двигатель внутреннего сгорания с изменяемым объемом камеры сжатия. Патент РФ №2039303 С1, опубл. 09.07.1995 г.
3. Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении / А.С. Тихонов, А.П. Герасимов, И.И. Прохорова. - М: Машиностроение, 1981. - 80 с.