двигатель внутреннего сгорания с изменяемой

степенью сжатия область техники

изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании четырёхтактных двигателей внутреннего сгорания (двс), использующих в качестве топлива бензин с любым октановым числом и дизельное топливо.

сущность изобретения

целью изобретения является создание недорогой, надёжной и простой конструкции, позволяющей изменять положение коленчатого вала. достижение этой цели привело к созданию двс оригинальной конструкции.

данная конструкция двс позволяет регулировать степень сжатия за счёт изменения объёма камер сгорания при помощи метода изменения положения коленчатых валов.

принцип работы двигателя.

на принципиальной схеме (фиг.l) изображён один ряд цилиндров. в зависимости от предназначения разрабатываемого двигателя количество рядов, расположенных друг за другом, может изменяться от одного до необходимого количества. данная конструкция двс работает следующим образом: каждый из двух поршней 1 , расположенный в цилиндре 2, через шатун 3 приводит в действие коленчатый вал 4, на обоих торцах которого закреплены шестерни 5, находящиеся в зацеплении с двумя шестернями 6, приводящими в движение вал отбора мощности 7. вал отбора мощности с помощью двух подшипников закреплён в торцевых стенках корпуса двигателя. два коленчатых вала 4 и вал отбора мощности 7, через отверстия силовых тягl9 и 18 V-образно

соединены между собой, образуя при этом угол α (фиг.з). силовые тяги состоят из частей 16 и 17 и стянуты между собой четырьмя болтами. такая конструкция позволяет свободно менять положение коленчатых валов, не нарушая целостность зацепления шестерен коленчатых валов 5 и шестерен 6 вала отбора мощности 7, при этом, при увеличении угла α будет происходить уменьшение объёма камер сгорания 11 и увеличение степени сжатия и наоборот. в случае необходимости, вал отбора мощности, можно использовать и как балансировочный. изменение угла α происходит следующим образом: вал управления 8, проходящий по все длине двигателя, вращаясь, при помощи червячных соединений 9 вращает силовые валы 10 (фиг.2). от каждого торца до червячного соединения силовые валы имеют резьбу, причём с одной стороны резьба правая, а с другой — левая. на силовых валах при помощи правого и левого резьбового соединения симметрично установлены разборные опоры гаечного типа 20, в отверстиях 21 которых крепятся коленчатые валы. нужно отметить, что в данной конструкции узлы крепления коленчатых валов в силовых тягах и опорах гаечного типа выполняют функцию «пocтeли» коленчатых валов. при вращении силовых валов 10 происходит симметричное смещение коленчатых валов, угол α изменяется и происходит изменение объёмов камер сгорания и степени сжатия двигателя. оба торца силовых валов имеют шаровые упоры 22, передающие нагрузку от крутящего момента с силовых валов 10 на блок цилиндров через расположенные вертикально направляющие 23, которые в разрезе имеют профиль внешней обоймы шарикоподшипника и выполнены из аналогичного материала. шаровой упор, расположенный на одном торце силового вала передаёт нагрузку на корпус двигателя

при создании тяги, на другом торце - при торможении двигателем.

количество силовых валов и силовых тяг на двигателе определяется непосредственно в процессе разработки двигателя и зависит от количества рядов цилиндров, используемых материалов и проектируемой мощности двс. при необходимости конструкция двигателя может быть развёрнута на 180°, а оси цилиндров могут занимать положение от горизонтального до вертикального. смазка элементов конструкции выполняется из масляной магистрали двигателя. передача крутящего момента. крутящий момент, возникающий при создании тяги, передаётся с вала отбора мощности на опоры двигателя следующим образом: вал отбора мощности 7 —> шестерни вала отбора мощности 6 — > шестерни коленчатых валов 5 —> коленчатые валы 4 → опоры гаечного типа 20 → силовые валы 10 → шаровые упоры силовых валов 22 → вертикальные направляющие 23 → блок цилиндров → опоры двигателя.

регулировка степени сжатия. в зависимости от величины октанового числа топлива, режима работы двигателя, температуры наружного воздуха и величины атмосферного давления (важно при работе двигателя в высокогорье) блок управления даёт команду мотору управления на вращение вала управления 8, который устанавливает необходимую в данный момент степень сжатия. при изменении хотя бы одного из параметров произойдёт корректировка величины степени сжатия. очень важно, что при отключении питания на клеммах мотора управления после выполнения регулировки червячные передачи 9 и опоры гаечного типа 20 гарантированно обеспечат надёжное

сохранение установленной степени сжатия. рассмотрим порядок работы двигателя при изменении октанового числа топлива. после дозаправки транспортного средства бензином, октановое число которого отличается от октанового числа бензина, находящегося в баке, запуск двигателя произойдёт на тех же регулировках, при которых он выключался, т.к. октановое число бензина, находящегося в трубопроводе после дозаправки не изменилось. по мере выработки топлива из трубопровода датчик измерителя октанового числа, установленный в топливной магистрали непосредственно перед входом в двигатель, при изменении октанового числа даст команду блоку управления на выполнение корректировки и произойдёт переход работы двигателя на смесь. важно отметить, что при необходимости изменение степени сжатия может происходить практически мгновенно и будет зависеть только от частоты вращения вала управления, а величина степени сжатия может достигать любых требуемых значений.

сравнительный анализ. при проведении анализа конструкция данного двигателя (дд) будет сравниваться с современными двигателями (сд) равного объёма. технические характеристики. оперативная способность дд поддерживать степень сжатия в оптимальном режиме при разных условиях и режимах работы двигателя позволит добиваться большей мощности при использовании одного и того же сорта топлива. дд в отличие от сд может эксплуатироваться на дизельном топливе и бензине с любым октановым числом.

техническое обслуживание и ремонт. в сд при выполнении незначительных ремонтных работ в зоне картера необходимо: установить транспортное средство на подъёмник,

поднять его, слить моторное масло, слить охлаждающую жидкость, опустить транспортное средство на землю, отсоединить узлы и агрегаты, препятствующие снятию двигателя, отсоединить опоры двигателя, поднять и снять двигатель, снять крышку картера, выполнить работы, установить крышку картера, поднять и установить двигатель в моторном отсеке, закрепить опоры двигателя, установить снятые узлы и агрегаты, залить моторное масло и охлаждающую жидкость. в дд при выполнении тех же ремонтных работ необходимо: снять крышку 13, при необходимости снять вал управления, выполнить работы, установить вал управления, установить крышку 13.

экономические показатели. дд обладает очень высокими экономическими показателями при выполнении технического обслуживания и ремонта. оперативная способность дд поддерживать степень сжатия в оптимальном режиме при разных условиях и режимах работы двигателя позволит снизить расход топлива при получении равных мощностей в сравнении с сд. при незначительных доработках в конструкции дд может легко переходить на эксплуатацию с бензина на дизельное топливо и обратно. этот момент очень важен при эксплуатации двигателя в таких странах, как россия. зимой для обеспечения уверенного запуска двигателя в качестве топлива можно использовать бензин, причём любого качества, а летом - дизельное топливо для снижения эксплуатационных расходов. при производстве дд не используются дорогостоящие материалы и высокие технологии, поэтому стоимость такого двигателя не будет высокой. технология производства деталей, используемых при изготовлении дд, давно доведена до совершенства, оригинальна только его конструкция. в

некоторых сд для снижения уровня вибрации используются балансировочные валы, что ведёт к незначительному увеличению стоимости и массы двигателя. в дд функцию балансировочного вала может выполнить вал отбора мощности. надёжность. конструкция и используемые детали дд просты и надёжны. нужно отметить, что мощность, получаемая двигателем, передаётся на вал отбора мощности при помощи двух коленчатых валов, в результате чего нагрузка на каждый коленчатый вал снижена в два раза в сравнении с двигателем того же объёма, использующим один коленчатый вал. нагрузка на шестерню 6 приложена в двух точках. эти особенности дд позволяют создавать надёжные и мощные многоцилиндровые двс.

весовые характеристики. суммарный вес коленчатых валов, шатунов, поршней, блока цилиндров и клапанных головок дд не будет существенно отличаться от веса аналогичных агрегатов сд равного объёма. небольшой прирост в весе дадут: вал отбора мощности, силовые тяги, шестерни, силовые валы, вал управления и мотор управления. этот недостаток можно снизить использованием материалов из лёгких и прочных сплавов. габариты. на дд габариты будут незначительно увеличены в сравнении с оппозитным сд, однако, зоны 14 удобны для размещения агрегатов топливной аппаратуры и вспомогательных агрегатов, а зоны 15 удобны для размещения элементов системы выхлопа. эта особенность конструкции позволяет сделать дд более компактным.

экология. благодаря сниженному расходу топлива, количество выбросов отработанных газов дд будет меньше. на сд возможно подтекание моторного масла через прокладку крышки

картера. на дд крепление крышки картера может быть выполнено при помощи болтов и технологического клея, т.к. выполнение ремонта можно осуществить через крышку 13. такая технология крепления крышки картера обеспечит его полную герметизацию. при выполнении незначительных ремонтных работ в зоне картера через верхнюю крышку, исключено попадание моторного масла на землю, нет необходимости в замене моторного масла и охлаждающей жидкости.

полученный результат. за исключением незначительно увеличенных габаритов и веса данная конструкция двигателя по остальным параметрам не хуже, а иногда и значительно превосходит ныне существующие образцы двигателей. конструкция проста и надёжна. возможность использования в качестве топлива бензин с любым октановым числом и дизельное топливо, делает эту конструкцию особенно привлекательной.