ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ИЗМЕНЯЕМОЙ СТЕПЕНЬЮ СЖАТИЯ
ICE WITH VARIABLE COMPRESSION RATIO

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к автомобильной технике, в частности к двигателю внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия.
На современном рынке двигателей внутреннего сгорания существует потребность в устройствах для изменения степени сжатия двигателя, что позволяет контролировать детонацию при сгорании топлива в цилиндрах двигателя.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно устройство изменения степени сжатия двигателя (Патентный документ Германии №19926133 А1, F02B 75/04, 14.12.2000), в котором за счет установки коренных подшипников коленчатого вала во вращающихся эксцентриковых обоймах обеспечивается смещение коленчатого вала и, как следствие, перемещение шатуна и поршня в вертикальной плоскости цилиндра двигателя с возможностью изменения объема камеры сгорания цилиндра двигателя.
Указанное устройство имеет сложную конструкцию и не позволяет надежно изменять степень сжатия двигателя.
Наиболее близким к предложенному является устройство для регулирования объема камеры сгорания и компрессии в камере сгорания поршневого двигателя (RU 2322597С2, F02B 75/04, 14.12.2000).
В указанном устройстве цилиндровая часть установлена с возможностью смещения по отношению к картерной части вдоль общей плоскости скольжения между цилиндровой частью и картерной частью, с помощью механизма перемещения. Между цилиндровой частью и картерной частью установлено уплотнение.
Однако указанное устройство также имеет сложную конструкцию и не позволяет надежно изменять степень сжатия двигателя.
Задачей изобретения является улучшение функционально-эксплуатационных характеристик двигателя за счет упрощения конструкции устройства изменения степени сжатия путем изменения кинематики кривошипно-шатунного механизма двигателя.
Другой задачей изобретения является повышение надежности изменения степени сжатия двигателя.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поставленная задача решается тем, что двигатель внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия, содержит верхнюю - цилиндровую, и нижнюю - картерную части, подвижно соединенные между собой и связанные механизмом перемещения, между верхней и нижней частями двигателя установлен уплотнитель, картерная часть впереди и сзади снабжена жестко закрепленными и выступающими вверх консолями с отверстиями и установленными в отверстиях подшипниками, цилиндровая часть спереди и сзади снабжена валами, жестко закрепленными горизонтально и эксцентрично относительно продольной оси цилиндровой части и входящими в отверстия с подшипниками консолей картерной части, причем цилиндровая часть установлена с возможностью отклонения от вертикального положения по круговой траектории с помощью механизма перемещения.
Предпочтительно, подшипники консолей могут быть выполнены роликовыми.
Указанное выполнение устройства позволяет улучшить функционально - эксплуатационные характеристики двигателя за счет упрощения конструкции устройства, изменения степени сжатия путем изменения кинематики кривошипно-шатунного механизма двигателя.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 показана принципиальная схема (общий вид) предложенного двигателя внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия;
на фиг. 2 иллюстрируется двигатель в разрезе;
на фиг. 3 иллюстрируется двигатель в разрезе при отклонении цилиндровой части от вертикального положения;
на фиг. 4 иллюстрируется механизм изменения угла наклона цилиндровой части.
ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как показано на Фиг. 1, блок двигателя внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия разделен на две части, верхнюю - цилиндровую часть 1, и нижнюю - картерную часть 2. Между верхней и нижней частями установлена манжета или другой уплотнитель 3, препятствующий утечке смазывающих жидкостей из двигателя.
Картерная часть 2 двигателя закреплена на автомобиле и снабжена консолями 4, а цилиндровая часть 1 остается подвижной и отклоняется на подшипниках 5 по круговой траектории вокруг валов 6 вдоль оси поворота 7, находящейся параллельно продольным осям верхней 1 и нижней 2 частей двигателя. Подшипники 5 находятся в выступающих консолях 4, находящихся спереди и сзади картерной части 2.
Как показано на Фиг. 2, в цилиндровой части 1 блока двигателя установлены поршни 8 и головка блока с газораспределительным механизмом (на чертеже не показаны). В картерной части 2 находятся коленчатый вал 9 и шатуны 10.
Продольная ось 11 верхней части 1 двигателя проходит через центр поршневых пальцев 12 в момент нахождения поршней в верхней мертвой точке, а продольная ось 13 нижней части 2 проходит через центр 14 коленчатого вала 9.
Как показано на Фиг. 3, при увеличении нагрузки производится изменение кинематики кривошипно-шатунного механизма и степени сжатия в цилиндрах, что происходит путем отклонения верхней части 1 на подшипниках 5 по круговой траектории, по ходу вращения двигателя.
При повороте происходит угловое смещение вертикальной оси 15 верхней части 1 относительно вертикальной оси 16 нижней части 2, что приводит к смещению траектории хода поршней 8 в сторону от вертикальной траектории и к изменению величины угла наклона 17, а следовательно, меняется передача рабочего усилия от поршня 8 к коленчатому валу 9. Таким образом, происходит изменение кинематики кривошипно-шатунного механизма. Кроме этого, вследствие того, что ось поворота 7 верхней части 1 не совпадает с продольной осью 11 верхней части 1, а находится на заданном расстоянии, образуется воображаемый рычаг «N», с помощью которого при отклонении верхней части 1 двигателя происходит подъем поршневой части 1 и увеличение фактического расстояния между верхней 1 и нижней 2 частями двигателя, а соответственно, увеличивается объем камеры сгорания и уменьшается степень сжатия
Как показано на Фиг. 4, изменение угла поворота верхней части 1 двигателя осуществляется при помощи эксцентрикового вала 18 и передающих рычажков 19. Вал 18 установлен на нижней части 2 двигателя и вращается на подшипниках, а на эксцентриковых шейках 20 вала установлены передающие рычажки 19, которые, в свою очередь, соединены при помощи проушин 21 и пальцев 22 с верхней частью 1 двигателя. На одном конце вала 18 установлен зубчатый сектор 23, который вращается электродвигателем 24.
Устройство работает следующим образом.
В данном двигателе на малых и частичных нагрузках вертикальные оси верхней 1 и нижней 2 частей двигателя совмещены, а поршни 8 движутся по вертикальной траектории, и двигатель имеет кинематику стандартного двигателя внутреннего сгорания. При увеличении нагрузки производится изменение кинематики кривошипно-шатунного механизма и степени сжатия в цилиндрах, что происходит путем отклонения верхней части 1 на подшипниках 5 по круговой траектории, по ходу вращения двигателя.
При повороте происходит угловое смещение вертикальных осей верхней 1 и нижней частей 2 относительно друг друга, что приводит к смещению траектории хода поршней 8 в сторону от вертикальной траектории, а следовательно, к изменению углов передачи рабочего усилия от поршня 8 к коленчатому валу 9. Таким образом, происходит изменение кинематики кривошипно-шатунного механизма. Кроме этого, вследствие того, что ось поворота 7 не совпадает с продольной осью 11 верхней части 1, а находится на заданном расстоянии, образуется рычаг «N», с помощью которого при отклонении верхней части 1 двигателя происходит увеличение фактического расстояния между верхней 1 и нижней 2 частями двигателя, а соответственно, увеличивается объем камеры сгорания и уменьшается степень сжатия. Ось поворота 7 верхней части 1 двигателя задается на стадии проектирования и конструирования, и остается неизменной во время эксплуатации двигателя. Чем больше нагрузка, тем больше угол поворота верхней части 1 и больше изменения кинематики и степени сжатия. При снижении нагрузки происходит возврат к исходному положению. Исходя из этого, прослеживается линейная зависимость изменения кинематики и степени сжатия от величины угла поворота верхней части 1 двигателя, а также от места нахождения оси поворота 7 и величины разнесения между ней и продольной осью верхней части 11 двигателя (величины рычага). Таким образом, расположение оси вращения 7 верхней части 1 двигателя напрямую влияет на параметры изменения кинематики двигателя и степени сжатия в цилиндрах.
Изменение угла поворота верхней части 1 двигателя осуществляется при помощи эксцентрикового вала 18 и передающих рычажков 19. Вал 18 установлен на нижней части 2 двигателя и вращается на подшипниках, а на эксцентриковых шейках 20 вала установлены передающие рычажки 19, которые в свою очередь, соединены при помощи проушин 21 и пальцев 22 с верхней частью 1 двигателя. На одном конце вала 18 установлен зубчатый сектор 23, который вращается электродвигателем 24. Команды на электродвигатель подает блок управления двигателем, исходя из условий и параметров работы двигателя. Таким образом, вал 18 вращается и с помощью рычажков 19 отклоняет в одну или другую сторону верхнюю часть 1 двигателя.
В конструкции данного двигателя, при совмещении оси поворота 7 верхней части 1 двигателя с продольной осью 11 верхней части 1 двигателя, центр поршневых пальцев 12 в момент нахождения поршней 8 в верхней мертвой точке, будет изменяться только кинематика кривошипно-шатунного механизма. В этом случае степень сжатия меняться не будет, так как будет отсутствовать рычаг, увеличивающий расстояние между верхней 1 и нижней 2 частями двигателя.
Предложенная конструкция устройства двигателя позволяет улучшить функционально-эксплуатационные характеристики двигателя за счет упрощения конструкции устройства изменения степени сжатия путем изменения кинематики кривошипно-шатунного механизма двигателя. Кроме того, предложенное устройство позволяет повысить надежность изменения степени сжатия двигателя.
Специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что в настоящем изобретении возможны разнообразные модификации и изменения. Соответственно, предполагается, что настоящее изобретение охватывает указанные модификации и изменения, а также их эквиваленты, без отступления от сущности и объема изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.