RU1782291C - Device for changing ratio of compression in piston internal combustion engine - Google Patents
Device for changing ratio of compression in piston internal combustion engineInfo
- Publication number
- RU1782291C RU1782291C SU914908748A SU4908748A RU1782291C RU 1782291 C RU1782291 C RU 1782291C SU 914908748 A SU914908748 A SU 914908748A SU 4908748 A SU4908748 A SU 4908748A RU 1782291 C RU1782291 C RU 1782291C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- oil
- cavity
- hydraulic cylinder
- piston pin
- Prior art date
Links
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Сущность изобретени : устройство содержит эксцентрик 5 в верхней головке шатуна 4, закрепленный на поршневом пальце 1, встроенный в полость последнего гидроцилиндр простого действи , поршень 10 которого , имеющий форму стакана, посто нно сопр жен в пределах хода своей внутренней полостью с головкой 8 штока 6, хвостовик 7 которого укреплен в поршне 2 двигател . В торце поршневого пальца со стороны, противоположной пружине 16 гидроцилиндра , установлена заглушка 17, образующа совместно с донышком поршн гидроцилиндра его рабочую полость 18, соединенную каналом 19 с устройством, осуществл ющим подвод масл управлени кSUMMARY OF THE INVENTION: the device comprises an eccentric 5 in the upper head of the connecting rod 4, mounted on the piston pin 1, integrated in the cavity of the latter, a simple-acting hydraulic cylinder, the piston 10 of which, having the shape of a cup, is constantly mated within its stroke with the head 8 of the rod 6 , the shank 7 of which is fixed in the piston 2 of the engine. A plug 17 is installed at the end of the piston pin from the side opposite to the hydraulic cylinder spring 16, forming, together with the bottom of the hydraulic cylinder piston, its working cavity 18 connected by a channel 19 to a device for supplying control oil to
Description
Изобретение относитс к поршневым двигател м внутреннего сгорани с искровым зажиганием, дизел м, многотопливным двигател м.FIELD OF THE INVENTION This invention relates to spark-ignition reciprocating internal combustion engines, diesel engines, and multi-fuel engines.
.Известны многочисленные попытки создани двигателей внутреннего сгорани (ДВС) с регулируемой степенью сжати ..Numerous attempts have been made to create internal combustion engines (ICE) with an adjustable compression ratio.
Согласно поисковым работам ведущих фирм ФРГ по перспективам развити автомобильных силовых установок ожидаемое дальнейшее снижение расхода топлива потребует значительных конструктивных издержек и, в частности, невозможно будет достигнуть без регулировани Ј на работающем ДВС.According to the search works of the leading companies in Germany on the prospects for the development of automotive power plants, the expected further reduction in fuel consumption will require significant structural costs and, in particular, cannot be achieved without regulation Ј on a working ICE.
В насто щее врем наиболее разработаны конструкции двигателей с ПАРСС и двигателей с дополнительной камерой в головке цилиндра с измен емым объемом.Currently, the most developed designs of engines with PARSS and engines with an additional chamber in the cylinder head with variable volume.
Особенность конструкции поршней, автоматически регулирующих степень сжати (ПАРСС), заключаетс в их способности измен ть объем камеры сгорани (КС) в результате изменени рассто ни между плоскостью головки поршн и осью поршневого пальца. A design feature of pistons automatically adjusting the compression ratio (PARSS) lies in their ability to change the volume of the combustion chamber (CC) as a result of changing the distance between the plane of the piston head and the axis of the piston pin.
ПАРСС состоит из двух основных частей: внутреннего поршн (вставки) и наружного поршн (оболочки). Внутренний поршень соединен с шатуном поршневым пальцем. Наружный поршень подвижен относительно внутреннего и его относительное положение определ етс количеством масла, заполн ющего верхнюю или нижнюю кольцевые масл ные камеры. Масло в эти камеры поступает от шатуна через обратные клапаны. В конце хода выпуска силы инерции стрем тс сдвинуть наружный поршень вверх по отношению к внутреннему. Перемещению поршн преп тствует масло в нижней кольцевой камере, но т.к. в камере имеетс дроссельное отверстие, то часть масла вытекает. Диаметр дроссельного отверсти выбирают гак, что наружный порPARSS consists of two main parts: the internal piston (insert) and the external piston (shell). The inner piston is connected to the connecting rod by a piston pin. The outer piston is movable relative to the inner one and its relative position is determined by the amount of oil filling the upper or lower annular oil chambers. The oil in these chambers comes from the connecting rod through the check valves. At the end of the stroke, the inertia forces tend to move the outer piston upward relative to the inner one. The piston is prevented from moving by the oil in the lower annular chamber, but since there is a throttle hole in the chamber, then part of the oil flows out. The diameter of the throttle bore is chosen so that the outer pore
шень сдвигаетс вверх на определенную величину (например, у дизел Континентал серии 1100, наружна часть поршн перемещаетс на 0,125 мм относительноthe tire moves up a certain amount (for example, for Continental 1100 diesel engines, the outer part of the piston moves 0.125 mm relative to
внутренней за период одного цикла). Таким образом, дл изменени степени сжати с 10 до 22 необходимо 60-65 циклов (130 оборотов коленчатого вала), что при 2800 об/мин составл ет около 3 с.internal for the period of one cycle). Thus, to change the compression ratio from 10 to 22, 60-65 cycles (130 revolutions of the crankshaft) are needed, which at 2800 rpm is about 3 seconds.
Степень сжати будет увеличиватьс до тех пор, пока не откроетс редукционный клапан, при этом часть масла вытекает из верхней камеры и наружный поршень (оболочка ) перемещаетс вниз по отношению кThe compression ratio will increase until the pressure reducing valve opens, with some of the oil flowing out of the upper chamber and the outer piston (casing) moving downward with respect to
внутреннему поршню (вставке), в результате чего уменьшаетс е и соответственно нагрузка на поршень. Уменьшение степени сжати может происходить только в зоне ВМТ при воспламенении смеси, если давление газа, передающеес на верхнюю масл ную камеру, откроет редукционный клапан. На установившемс режиме наружна оболочка колеблетс около какого-то среднего положени относительно внутреннейinternal piston (insert), as a result of which e and, accordingly, the load on the piston are reduced. A decrease in the compression ratio can occur only in the TDC zone when the mixture ignites, if the gas pressure transmitted to the upper oil chamber opens the pressure reducing valve. In steady state, the outer shell oscillates around some middle position relative to the inner
вставки, соединенной с шатуном, поднима сь на ходах выпуска и впуска и опуска сь на ту же величину при последующих ходах сжати и расширени . Степень сжати уста- навливаетс автоматически. Она определ етс величиной зат жки пружины редукционного клапана, котора в свою очередь зависит от допустимого максимального давлени в цилиндре (Pz).the insert connected to the connecting rod, rising on the exhaust and intake strokes and lowering the same amount during subsequent compression and expansion strokes. The compression ratio is automatically set. It is determined by the amount of tightening of the spring of the pressure reducing valve, which in turn depends on the permissible maximum cylinder pressure (Pz).
Анализ исследований дизелей с ПАРССAnalysis of studies of diesel engines with PARSS
показывает, что конструкции их непрерывно совершенствуютс , но пока они не реализованы кроме дизел Континентал серии 1100 с S/D- 127/123,8.shows that their designs are being continuously improved, but so far they have not been implemented except for Continental diesel 1100 series with S / D-127 / 123.8.
К недостаткам ПАРСС следует отнестиThe disadvantages of PARSS should include
невысокую надежность, определ емую в основном недостатками в работе клапанов , св занными с большой чувствительностью к загр знению масла посторонними частицами, а также вследствие повышеннойlow reliability, determined mainly by the flaws in the operation of the valves, associated with a high sensitivity to contamination of oil by foreign particles, as well as due to increased
сжимаемости масла за счет воздушных включений и утечек масла через уплотни- тельные кольца;oil compressibility due to air inclusions and oil leaks through o-rings;
большое число циклов (оборотов коленчатого вала), в течение которых осуществл - етс изменение степени сжати от режима с наибольшей степенью сжати до режима с наименьшей степенью сжати , что дл бензиновых двигателей приведет при резком набросе нагрузки к возникновению де- тонационного сгорани ;a large number of cycles (crankshaft revolutions) during which the compression ratio is changed from the mode with the highest compression ratio to the mode with the lowest compression ratio, which for gas engines will cause detonation combustion upon a sharp increase in load;
значительное увеличение массы, например , у дизел Континентал AVDS-1100 вес ПАРСС- 6,15 кг против 4,2 кгу стандартного поршн , т.е. выше на 47%, вследствие чего у высокооборотных ДВС существенно возрастают инерционные нагрузки на шатунный подшипник, Кроме того, к недостаткам относ тс a significant increase in mass, for example, in a Continental AVDS-1100 diesel, the weight of the PARSS is 6.15 kg against 4.2 kg of a standard piston, i.e. 47% higher, as a result of which high-speed internal combustion engines significantly increase the inertial loads on the connecting rod bearing. In addition, the disadvantages include
сложность гидравлической системы; the complexity of the hydraulic system;
значительное увеличение трудоемкости изготовлени ;a significant increase in the complexity of manufacturing;
у дизелей с высоким средним эффективным давлением дл организации требуемой интенсивности охлаждени головки поршн необходимо выполнить еще одну полость (кроме указанных двух) непосредственно под головкой поршн и осуществить подвод и отвод охлаждающего масла в эту полость, т.к. на установившихс режимах колебани наружной оболочки поршн не могут обеспечить интенсивную смену масла под головкой поршн .for diesels with a high average effective pressure, in order to organize the required intensity of cooling of the piston head, it is necessary to make one more cavity (except for the two indicated) directly below the piston head and to supply and discharge cooling oil into this cavity, since in steady state, the oscillations of the outer shell of the piston cannot provide an intensive oil change under the piston head.
В св зи с тем, что уменьшение степени сжати может происходить только в зоне ВМТ при воспламенении смеси, при возрастании частоты вращени врем , за которое открываетс редукционный клапан, сокращаетс так, что создает определенные проблемы в осуществлении процесса регулировани в высоко-оборотных двигател х класса ДВС с искровым зажиганием дл легковых автомобилей.Due to the fact that a reduction in the compression ratio can occur only in the TDC zone when the mixture is ignited, with an increase in the rotation frequency, the time for which the pressure reducing valve opens is reduced, which creates certain problems in the implementation of the control process in high-speed engines of the class Spark ignition engine for passenger cars.
Известна разработка фирмой Фольксваген в головке цилиндра ДВС легкового автомобил камеры с переменной е. Камера сгорани состоит из основной камеры, объ ем которой соответствует объему КС при максимальной е, и дополнительной камеры в голоке цилиндра с измен емым объемом. Изменение ее объема, а следовательно, и осуществл етс посредством подвижного поршн с двум поршневыми кольцами. Геометрическое соотношение основной и дополнительной камер выбраны из услови , чтобы можно было измен ть е от 9,5 до 15,5. Диаметр цилиндра двигател 79,5 мм, диаметр дополнительной камеры в головке цилиндра-35 мм. Свеча зажигани установлена в центре регулирующего поршн и при работе ДВС перемещаетс вместе с ним. Перемещение регулирующих поршней осуществл етс электромеханическим устройством в зависимости от нагрузки ДВС.It is known that Volkswagen developed a camera with a variable e in the cylinder head of an internal combustion engine of a passenger car. A combustion chamber consists of a main chamber, the volume of which corresponds to the volume of the compressor at maximum e, and an additional chamber in the cylinder head with a variable volume. The change in its volume, and therefore, is carried out by means of a movable piston with two piston rings. The geometric ratio of the primary and secondary chambers is selected so that it can be changed from 9.5 to 15.5. The diameter of the engine cylinder is 79.5 mm, the diameter of the additional chamber in the cylinder head is 35 mm. The spark plug is mounted in the center of the control piston and, when the ICE is in operation, moves with it. The movement of the control pistons is carried out by an electromechanical device depending on the ICE load.
Испытани автомобил с опытным ДВС показали, что он по динамическим и скоростным качествам не хуже, чем автомобиль с серийным ДВС. Экономи топлива при проверке ДВС с переменной е дл случа движени автомобил по городскому циклу ЕСЕ, то есть в нижней области частичных нагрузок составл ет 13%.Tests of a car with an experimental ICE showed that it is no worse in dynamic and speed qualities than a car with a serial ICE. The fuel economy when checking ICEs with variable e for the case of vehicles driving in an urban ECE cycle, i.e. in the lower part-load region, is 13%.
Недостатками описанной конструкции вл ютс The disadvantages of the described construction are
возможность реализации конструкции только дл двухклапанных головок цилиндров;the possibility of implementing the design only for two-valve cylinder heads;
нарушение формы КС и повышенна величина поверхности КС при пониженных величинах е.violation of the shape of the CS and the increased value of the surface of the CS at lower values of e.
Известны попытки регулировани степени сжати в ДВС путем изменени рассто ни между ос ми шатунной шейки коленчатого вала и поршневого пальца.Attempts are known to control the degree of compression in the internal combustion engine by varying the distance between the axle of the crank pin of the crankshaft and the piston pin.
Известно устройство фирмы Купер-Бессемер дл изменени степени сжати ДВС во врем работы. Устройство обеспечивает достижение двух заданных степеней сжати : низкой, когда нагрузка выше заданной величины, и высокой, когда ниже. На практике в большинстве случаев достаточно двух заданных величин Ј.A device of the Cooper-Bessemer company for changing the compression ratio of an internal combustion engine during operation is known. The device ensures the achievement of two predetermined degrees of compression: low when the load is higher than the specified value, and high when lower. In practice, in most cases, two given values of достаточно are sufficient.
В нижней головке шатуна между расточкой шатуна и шатунной шейкой размещена эксцентрикова втулка.In the lower head of the connecting rod, between the connecting rod bore and the connecting rod neck, an eccentric sleeve is placed.
Однако основной недостаток, исключающий возможность практической реализации устройств по изменению степени сжати с эксцентриковой втулкой в нижней головке шатуна, заключаетс в том, что указанные втулки могут быть установлены на шатунные шейки коленчатого вала только в том случае, если они разъемные. Исключение могут составл ть только мотоциклетные двигатели, где примен ютс разборные коленчатые валы и неразборные шатуны.However, the main disadvantage, which excludes the possibility of practical implementation of devices for changing the degree of compression with an eccentric sleeve in the lower connecting rod head, is that these bushings can be installed on the crank pins of the crankshaft only if they are detachable. An exception may be made only to motorcycle engines where collapsible crankshafts and collapsible connecting rods are used.
Толщина эксцентриковой втулки устройства ограничена требованием возможности демонтажа шатуна через цилиндр и необходимостью ограничени массы нижней головки шатуна и потому средн толщина эксцентриковой втулки ограничена и не может существенно отличатьс от толщины толстостенных вкладышей, примен емых ранее в конструкци х ДВС.The thickness of the eccentric sleeve of the device is limited by the requirement of the dismantling of the connecting rod through the cylinder and the need to limit the mass of the lower head of the connecting rod, and therefore the average thickness of the eccentric sleeve is limited and cannot significantly differ from the thickness of the thick-walled liners used previously in ICE designs.
При разъемной эксцентриковой втулке (в виде двух вкладышей), установленной с зазором в расточке шатуна, не может бытьWith a detachable eccentric sleeve (in the form of two liners) installed with a clearance in the bore of the connecting rod, it cannot be
обеспечение работоспособности подшипникового узла нижней головки шатуна устройства .ensuring the operability of the bearing assembly of the lower head of the connecting rod of the device.
Известно устройство дл изменени степени сжати фирмы Карл Шмидт (ФРГ). В предложенном устройстве изменение степени сжати достигаетс поворотом на угол до 180° эксцентриковой втулкйТ установленной в верхней головке шатуна. Эксцентрикова втулка - подшипник имеет цилиндрическую наружную поверхность и цилиндрическую внутреннюю поверхность, котора эксцентрична по отношению к наружной поверхности. Устройство обеспечивает достижение двух заданных степеней сжати . Ограничение поворота втулки осуществл етс расположенными в теле шатуна упорными пальцами, служащими также направл ющими и уплотн ющими дл пазов во втулке. Управление поворотом втулки производитс гидравлически путем нагнетани жидкости в один из ее пазов. Втулка в определенных положени х стопоритс шариковым фиксатором, вход щим в обработанные во втулке лунки, соединенные с пазами канавками.A device for varying the compression ratio of Karl Schmidt (Germany) is known. In the proposed device, a change in the degree of compression is achieved by turning an eccentric sleeve T installed at an angle of up to 180 ° in the upper head of the connecting rod. The eccentric sleeve-bearing has a cylindrical outer surface and a cylindrical inner surface that is eccentric with respect to the outer surface. The device ensures the achievement of two predetermined degrees of compression. The rotation of the sleeve is limited by the thrust fingers located in the body of the connecting rod, which also serve as guides and seals for the grooves in the sleeve. The rotation of the sleeve is controlled hydraulically by pumping fluid into one of its slots. In certain positions, the sleeve is locked by a ball retainer that enters into the holes processed in the sleeve and connected to the grooves by grooves.
По сравнению с устройствами, в которых эксцентрикова втулка установлена в нижней головке шатуна, устройство с эксцентриковой втулкой в верхней головке шатуна имеет существенные преимущества: втулка по услови м сборки выполн етс неразъемной; вследствие малых скоростей скольжени в подшипнике верхней головки шатуна, подшипник может быть изготовлен из более твердого антифрикционного сплава , например, из олов нисто-фосфористой бронзы без заливки, что исключает растрескивание заливки шатунных вкладышей при неплотном прилегании затылка вкладыша к постели; момент от сил трени в подшипнике верхней головки шатуна значительно меньше, чем в нижней головке шатуна вследствие того, что диаметр поршневого пальца меньше диаметра шатунной шейки примерно в два раза, так и вследствие меньших скоростей скольжени в подшипнике, что создает существенно большие возможности дл обеспечени работоспособности стопорных штифтов эксцентриковой втулки при плавающей ее конструкции, т.е. при установке эксцентриковой втулки с зазором и на поршневой палец и в головку шатуна; установка эксцентрика влечет за собой увеличение габаритов и массы узла подшипника по сравнению с обычной конструкцией. При этом вследствие значительно меньшего диаметра по ршневого пальца по сравнению с диаметром шатунной шейки и меньшей шириной верхней головки шатуна по сравнению с его нижней головкой, увеличение массы узла с эксцентриковой втулкой в верхней головке шатуна будет существенно меньше, чем с таковой в нижней головке.Compared to devices in which the eccentric sleeve is installed in the lower connecting rod head, the device with the eccentric sleeve in the upper connecting rod head has significant advantages: according to the assembly conditions, the sleeve is integral. due to the low sliding speeds in the bearing of the upper head of the connecting rod, the bearing can be made of a harder antifriction alloy, for example, of tin phosphor bronze without filling, which excludes cracking of the filling of the connecting rod bushings when the neck of the liner does not fit snugly to the bed; the moment from friction forces in the bearing of the upper head of the connecting rod is much smaller than in the lower head of the connecting rod due to the fact that the diameter of the piston pin is less than half the diameter of the connecting rod journal and due to lower sliding speeds in the bearing, which creates significantly greater possibilities for ensuring operability locking pins of the eccentric sleeve with its floating structure, i.e. when installing an eccentric sleeve with a clearance on both the piston pin and the connecting rod head; the installation of an eccentric entails an increase in the dimensions and weight of the bearing assembly compared to a conventional design. Moreover, due to the significantly smaller diameter of the piston pin compared with the diameter of the connecting rod neck and the smaller width of the upper head of the connecting rod compared to its lower head, the increase in the mass of the assembly with an eccentric sleeve in the upper head of the connecting rod will be significantly less than with that in the lower head.
Однако это устройство имеет следующие существенные недостатки;However, this device has the following significant disadvantages;
незначительна площадь, на которую воздействует нагнетаема жидкость при управлении поворотом втулки, равна произведению ширины паза на толщину втулки при весьма несовершенном уплотнении полости паза, куда эта управл юща жидкость подаетс . При этом утечки управл ющей жидкости через зазор между направл ющим штифтом и стенками паза и через радиальные зазоры между втулкой и поршневым пальцем и втулкой и головкой шатуна заполн ют полость канавки за уплотн ющим штифтом и при повороте втулки жидкость,the insignificant area on which the injected fluid acts when controlling the rotation of the sleeve is equal to the product of the groove width and the thickness of the sleeve with a very imperfect compaction of the groove cavity where this control fluid is supplied. In this case, the leakage of the control fluid through the gap between the guide pin and the walls of the groove and through the radial clearances between the sleeve and the piston pin and the sleeve and the connecting rod head fill the cavity of the groove behind the sealing pin and, when the sleeve is rotated, the fluid
заполн юща полость за направл ющим штифтом, должна выдавливатьс в радиальные зазоры между втулкой, пальцем и головкой шатуна и создает дополнительное сопротивление повороту втулки под воздей ствием управл ющей жидкости;the filling cavity behind the guide pin must be extruded into the radial gaps between the sleeve, the pin and the connecting rod head and create additional resistance to the rotation of the sleeve under the influence of the control fluid;
наличие пазов уменьшает несущую способность втулки шатуна.the presence of grooves reduces the bearing capacity of the connecting rod sleeve.
Плавающа втулка (с зазорами как между поршневым пальцем, так и головкой шатуна ) не примен етс в традиционных конструкци х двигателей и, следовательно, внедрение предложенного устройства 7 предполагает дополнительные трудности при конструировании и доводке.The floating sleeve (with gaps between the piston pin and the connecting rod head) is not used in traditional engine designs and, therefore, the introduction of the proposed device 7 implies additional difficulties in the design and refinement.
Известно устройство фирмы Фольксваген дл автомобильного ДВС с искровым зажиганием. Устройство обеспечивает изменение степени сжати (е) в зависимости от нагрузки от 9 до 15. Между поршневымA Volkswagen device for spark ignition automotive ICEs is known. The device provides a change in the degree of compression (e) depending on the load from 9 to 15. Between the piston
пальцем и отверстием в верхней головке шатуна установлена эксцентрикова втулка с криволинейным пазом на ее боковой поверхности . Эксцентрикова втулка насажена на поршневой палец в гор чемan eccentric sleeve with a curved groove on its side surface is mounted with a finger and a hole in the upper head of the connecting rod. The eccentric sleeve is mounted on the piston pin in hotter
состо нии. В паз эксцентриковой втулки входит с зазором конец жестко закрепленного в головке шатуна цилиндрического пальца. Между торцами втулки и бобышек поршн устанавливаютс плоские кольцаcondition. The end of the eccentric sleeve enters with a gap the end of a cylindrical pin rigidly fixed in the connecting rod head. Flat rings are installed between the ends of the sleeve and the piston bosses.
дл того, чтобы втулка не могла перемещатьс в осевом направлении, в то врем , как между торцами верхней головки шатуна и бобышек поршн предусмотрен зазор с обеих сторон, в результате чего шатун можетso that the sleeve cannot move in the axial direction, while a gap is provided between the ends of the upper head of the connecting rod and the piston bosses on both sides, as a result of which the connecting rod can
перемещатьс в осевом направлении, вызыва этим поворот эксцентриковой втулки и перемещение за счет этого в осевом направлении поршн , что сопровождаетс изменением е. Шатун перемещаетс в осевомmove in the axial direction, thereby causing the eccentric sleeve to rotate and thereby move the piston in the axial direction, which is accompanied by a change in e. The connecting rod moves axially
направлении вместе с коленчатым валом, дл чего на его крайнем коренном подшипнике предусмотрено резьбовое соединение с рычагом. Поворотом рычага вызываетс осевое перемещение коленчатого вала в специальной гайке, при этом максимальна величина этого перемещени не превышает ±2,5 мм.direction along with the crankshaft, for which a threaded connection with a lever is provided on its extreme main bearing. Turning the lever causes axial movement of the crankshaft in a special nut, while the maximum value of this movement does not exceed ± 2.5 mm.
Рычаг этой гайки соединен с приводом дроссельной заслонки и качаетс синхронно с ее поворотом. Может быть применен исполнительный пневматический элемент.The lever of this nut is connected to the throttle actuator and oscillates synchronously with its rotation. An actuating pneumatic element may be used.
Недостатки устройства следующие.The disadvantages of the device are as follows.
Конструктивно дл возможности осевого перемещени шатуна необходимо иметь зазоры между торцами верхней головки шатуна и торцами бобышек поршн . Величина указанных зазоров гораничена, что соответственно обуславливает малые перемещени шатуна относительно эксцентриковой втулки ± 2,5 мм при изменении е и, соответственно малый угол подъема криволинейного (винтового) паза. Далее ввиду того, что перестановка шатунов во всех цилиндрах многоцилиндрового двигател осуществл етс одновременно неизбежен поворот эксцентриков в каком-то или в каких-то цилиндрах при повышенных давлени х в цилиндре (в конце сжати или при рабочем ходе), что при малом угле подъема винтовой линии обуславливает при перестановке шатуна повышенные усили в паре палец - винтовой паз, что соответственно снижает надежность узла и его долговечность.Structurally, to allow axial movement of the connecting rod, it is necessary to have gaps between the ends of the upper head of the connecting rod and the ends of the piston bosses. The size of these clearances is limited, which leads to small displacements of the connecting rod relative to the eccentric sleeve ± 2.5 mm with a change in e and, accordingly, a small angle of elevation of the curved (screw) groove. Further, due to the fact that the connecting rods are shifted in all cylinders of the multi-cylinder engine, the eccentrics turn inevitably at the same time in some or in some cylinders at elevated pressures in the cylinder (at the end of compression or during the working stroke), which at a small angle of elevation of the screw When moving the connecting rod, the line causes increased efforts in the pair of the finger - screw groove, which accordingly reduces the reliability of the unit and its durability.
Вследствие малой величины осевого перемещени шатунов точность установки степени сжати в разных цилиндрах многоцилиндрового двигател будет невысокой, т.е. будет иметь место повышенный разброс Ј по цилиндрам.Due to the small axial displacement of the connecting rods, the accuracy of setting the degree of compression in different cylinders of a multi-cylinder engine will be low, i.e. there will be an increased scatter Ј in the cylinders.
Наличие зазоров между торцами верхней головки шатуна и торцами бобышек поршн , предусмотренных дл перестановки шатуна, снижает прочность поршн и уменьшает несущую поверхность опор. Указанное ограничивает область применени данного изобретени , т.к. в высокооборотных дизел х на насто щее врем реализовано Р z-140 кг/см2, а в среднеоборотных - 140...180 кг/см2, при этом напр жени в бобышках поршней столь велики, что на среднеоборотных дизел х произошел отказ от применени дл тронков поршней алюминиевых сплавов с заменой их на высокопрочный чугун.The presence of gaps between the ends of the upper connecting rod head and the ends of the piston bosses provided for moving the connecting rod reduces the strength of the piston and reduces the bearing surface of the bearings. This limits the scope of the present invention, because in high-speed diesel engines, P z-140 kg / cm2 is currently implemented, and in medium-speed diesel engines - 140 ... 180 kg / cm2, while the stresses in the piston bosses are so high that the use for medium-speed diesel engines has been abandoned. thrones of pistons of aluminum alloys with their replacement by high-strength cast iron.
В конструкции привода вспомогательных агрегатов и в управлении муфтой сцеплени должно быть учтено наличие осевого перемещени коленчатого вала.In the design of the drive of the auxiliary units and in the control of the clutch, the presence of axial movement of the crankshaft must be taken into account.
В-п тых, осевые перемещени коленчатого вала неприемлемы дл среднеоборотных дизелей вследствие уменьшени несущей способности подшипников колен- 5 чатого вала из-за уменьшени их ширины, усложнени соединени коленчатого вала с агрегатами отбора мощности и снижени надежности соединени .Fifth, axial displacements of the crankshaft are unacceptable for medium-speed diesel engines due to a decrease in the bearing capacity of crankshaft bearings due to a decrease in their width, complicating the connection of the crankshaft with power take-off units and reducing the reliability of the connection.
Дл всех двигателей независимо от раз0 мерности и форсировки периодические вза- имные осевые смещени шеек вала относительно подшипников малоприемлемы , т.к. снижают надежность этой пары, вследствие нарушени взаимной приработ5 ки и могут вызвать задиры из-за неравномерных износов шеек вала на разных режимах работы ДВС.For all engines, regardless of size and forcing, periodic reciprocal axial displacements of the shaft necks relative to the bearings are unacceptable, since reduce the reliability of this pair due to a violation of the mutual running-in time and can cause scuffing due to uneven wear of the shaft necks in different modes of operation of the internal combustion engine.
Цель изобретени состоит в повышении работоспособности и ресурса устройства иThe purpose of the invention is to improve the health and resource of the device and
0 расширении его возможной области применени форсированными автотракторными и среднеоборотными дизел ми.0 expanding its possible field of application by forced automotive and medium-speed diesel engines.
Это достигаетс тем, что устройство дл изменени степени сжати содержит зафик5 сированный в поршне бт осевых перемеще- ний полый поршневой палец с закрепленным на нем эксцентриком, установленным в верхней головке шатуна и снабженным устройством дл его поворота,This is achieved by the fact that the device for changing the compression ratio comprises a hollow piston pin fixed in the piston 6 of axial displacements with an eccentric fixed to it, mounted in the upper head of the connecting rod and equipped with a device for turning it;
0 содержащим встроенный в полость поршневого пальца гидроцилиндр простого действи , состо щий из поршн гидроцилиндра, имеющего форму стакана и пружины, установленной между фиксатором поршневого0 containing a simple-acting hydraulic cylinder built into the cavity of the piston pin, consisting of a piston of a hydraulic cylinder having the form of a cup and a spring mounted between the piston lock
5 пальца от осевых перемещений и поршнем гидроцилиндра, шток, снабженный хвостовиком , зафиксированным в поршне от угловых и осевых перемещений, и расположенной в средней части полости5 fingers from axial movements and the piston of the hydraulic cylinder, a rod equipped with a shank fixed in the piston from angular and axial movements, and located in the middle part of the cavity
0 поршневого пальца головкой, посто нно сопр женной с внутренней полостью поршн гидроцилиндра в пределах его хода, заглушку в торце поршневого пальца, установленную со стороны, противоположной0 of the piston pin with a head permanently mating with the internal cavity of the piston of the hydraulic cylinder within its stroke, a plug in the end of the piston pin mounted on the side opposite
5 пружине, и образующую в поршневом пальце совместно с донышком поршн гидроцилиндра рабочую полость гидроцилиндра, соединенную каналом или каналами с устройством , осуществл ющим подвод масла5 to the spring, and forming in the piston pin together with the bottom of the piston of the hydraulic cylinder the working cavity of the hydraulic cylinder connected by a channel or channels to a device for supplying oil
0 управлени к указанной полости гидроцилиндра , или отвод от нее в зависимости от уровн нагрузки двигател , при этом поршневой палец, поршень гидроцилиндра и головки штока снабжены элементами,0 control to the specified cavity of the hydraulic cylinder, or withdrawal from it depending on the load level of the engine, while the piston pin, piston of the hydraulic cylinder and rod heads are provided with elements,
5 выполненными в виде пазов и сопр женных с ними выступов и осуществл ющими сцепление поршн гидроцилиндра со штоком и с поршневым пальцем в пределах хода поршн гидроцилиндра, при этом, пазы одного5 made in the form of grooves and associated protrusions and engaging the piston of the hydraulic cylinder with the rod and with the piston pin within the stroke of the piston of the hydraulic cylinder, while the grooves of one
или обоих указанных соединений поршн or both of these piston connections
гидроцилиндра выполнены криволинейными , в последнем случае - с противоположным направлением винтовых линий, притом каждый из криволинейных пазов выполнен с углом подъема винтовой линии большим угла трени в винтовой паре, образованной пазом и сопр женным с ним выступом.hydraulic cylinders are made curved, in the latter case, with the opposite direction of the helical lines, moreover, each of the curved grooves is made with an angle of elevation of the helical line greater than the friction angle in the helical pair formed by the groove and the protrusion associated with it.
Возможны, например, следующие варианты исполнени соединений, обеспечивающих сцепление поршн гидроцилиндра с поршневым пальцем и головкой штока: на наружной поверхности поршн гидроцилиндра выполн етс паз, а поршневой палец снабжаетс запрессованным в его стенку радиальным пальцем, сопр женным с указанным пазом на поршне гидроцилиндра; на головке штока выполн етс паз, а поршень гидроцилиндра снабжаетс запрессованным в его стенку радиальным пальцем или выступом, выполненным как одно целое со стенкой поршн , сопр женными с указанным пазом на головке штока.For example, the following embodiments of the joints are provided, which allow the piston of the hydraulic cylinder to grip with the piston pin and the rod head: a groove is made on the outer surface of the hydraulic piston and the piston pin is provided with a radial finger pressed into its wall and mated with the groove on the hydraulic piston; a groove is made on the rod head, and the piston of the hydraulic cylinder is provided with a radial pin pressed into its wall or a protrusion made integrally with the piston wall mating with the specified groove on the rod head.
Количество пазов и сопр женных с ними выступов устанавливаетс при проектировании и на сущность устройства не вли ет.The number of grooves and associated protrusions is set during design and is not affected by the nature of the device.
Дл повышени технологичности изготовлени выступов и пазов на поршне гидроцилиндра последний может быть выполнен с отъемным донышком, как скрепленным , так и не скрепленным с тронком поршн .To increase the manufacturability of the protrusions and grooves on the piston of the hydraulic cylinder, the latter can be made with a detachable bottom, both fastened and not fastened to the piston throne.
Ход поршн гидроцилиндра внутри поршневого пальца в предложенном устройстве может быть выполнен существенно большим, чем перемещение верхней головки шатуна между бобышками поршн в известном устройстве, и винтовой паз может быть выполнен с большим углом подъема винтовой линии (с большим шагом).The piston stroke of the hydraulic cylinder inside the piston pin in the proposed device can be made substantially larger than the movement of the upper connecting rod head between the piston bosses in the known device, and the screw groove can be made with a large angle of the helix (with a large pitch).
Оба паза, как на головке штока, так и на наружной поверхности поршн гидроцилиндра могут быть выполнены криволинейными , с различным направлением винтовых линий, что позвол ет увеличить угол подъема каждого из этих пазов, примерно вдвое.Both grooves, both on the rod head and on the outer surface of the piston of the hydraulic cylinder, can be made curved, with different directions of helical lines, which allows increasing the lifting angle of each of these grooves by about half.
Указанное обеспечивает меньшие усили в винтовых парах в предложенном устройстве и большую точность углового положени эксцентрика.The foregoing provides lower efforts in screw pairs in the proposed device and greater accuracy of the angular position of the eccentric.
Кроме того, в предложенном устройстве перестановочное усилие поршенька определ етс силой пружины, давлением масла и площадью поршенька устройства, что ис-. ключает перемещение поршенька в периоды высоких давлений в цилиндре ДВС, что не исключено в прототипе.In addition, in the proposed device, the switching force of the piston is determined by the force of the spring, the oil pressure and the area of the piston of the device, which is used. includes the movement of the piston during periods of high pressure in the cylinder of the engine, which is not excluded in the prototype.
Следовательно, в предложенном устройстве созданы предпосылки дл достижени большей надежности и долговечности.Consequently, the proposed device has created the prerequisites for achieving greater reliability and durability.
Предложенное устройство не требует наличи специальных увеличенных зазоров между верхней головкой шатуна и торцами бобышек дл перестановки шатуна, что вThe proposed device does not require special increased gaps between the upper head of the connecting rod and the ends of the bosses to rearrange the connecting rod, which
сравнении с прототипом увеличивает прочность поршн и позвол ет использовать устройство в дизел х с большими максимальными давлени ми цикла.Compared with the prototype, it increases the strength of the piston and allows the device to be used in diesel engines with high maximum cycle pressures.
Предложенное устройство не требуетThe proposed device does not require
0 осевых перемещений коленчатого вала при изменении степени сжати , что позвол ет его использовать и в дизел х большой размерности .0 axial displacements of the crankshaft with a change in the compression ratio, which allows it to be used in large diesels.
Предложенное устройство характеризу5 етс значительно большей площадью поверхности , на которую воздействует управл юща жидкость и существенно лучшим уплотнением полости, куда эта жидкость подаетс .The proposed device 5 is characterized by a significantly larger surface area exposed to the control fluid and a significantly better sealing of the cavity where this fluid is supplied.
0 При этом в предложенном устройстве вследствие разложени сил в точке контакта пальца с криволинейным пазом усилие, поворачивающее эксцентрик, ориентировочно в двое-втрое выше, чем осевое усилие на0 Moreover, in the proposed device due to the expansion of forces at the point of contact of the finger with a curved groove, the force turning the eccentric is approximately two to three times higher than the axial force by
5 поршне гидроцилиндра, что повышает надежность работы предложенного устройства и требует меньших давлений управл ющей жидкости.5 piston of the hydraulic cylinder, which increases the reliability of the proposed device and requires less pressure of the control fluid.
Предложенное устройство обладаетThe proposed device has
0 большей работоспособностью подшипникового узла верхней головки шатуна вследствие отсутстви в подшипнике специальных пазов дл управлени его поворотом , а длина поршневого пальца позво5 л ет разместить пружину, создав при этом силовой цилиндр простого действи дл поворота эксцентрика и соответственно выполнить подвод управл ющей жидкости только с одной стороны поршн гидроци0 линдра, что существенно упрощает устройство дл подвода и слива управл ющей жидкости.0 greater working capacity of the bearing assembly of the upper connecting rod head due to the absence of special grooves in the bearing to control its rotation, and the length of the piston pin allows you to place a spring, creating a simple-acting power cylinder to rotate the eccentric and, accordingly, supply control fluid from only one side hydraulic cylinder piston, which greatly simplifies the device for supplying and discharging control fluid.
Вариант 1 устройства, осуществл ющего подвод масла управлени к полости гид5 роцилиндра в поршневом пальце или отвод от нее в зависимости от уровн нагрузки двигател , содержит маслоприемник, осуществл ющий отбор масла управлени от маслоподвод щего канала в шатуне двига0 тел , установленный в поршне, в отверстии под поршневой палец, и соединенный каналами в поршне с маслоприемником распределитель , состо щий из моментного гидроцилиндра и распределительного зо5 лотника, скрепленного с лопастью последнего и два неподвижных сопла струйного привода лопасти гидроцилиндра, подсоединенных к системе смазки двигател или к автономному масл ному контуру через управл ющее устройство изменени степениVariant 1 of a device supplying control oil to the cylinder cavity 5 in the piston pin or diverting from it depending on the engine load level comprises an oil receiver that selects control oil from the oil supply channel in the engine connecting rod mounted in the piston in the hole under the piston pin, and connected by channels in the piston to the oil receiver, a distributor consisting of a momentary hydraulic cylinder and a distribution valve 5 secured to the blade of the latter and two fixed nozzles ynogo drive cylinder blade connected to the engine lubrication system or a standalone the oily circuit through a control device varying the degree
сжати . В зависимости от положени лопасти гидроцилиндра, определ емого подачей масла в то или иное сопло управлени , распределительный золотник соедин ет полость гидроцилиндра в поршневом пальце или с полостью маслоприемника или со сливом .squeeze. Depending on the position of the hydraulic cylinder blade, which is determined by the oil supply to one or another control nozzle, the distributor valve connects the hydraulic cylinder cavity in the piston pin either to the oil receiver cavity or to the drain.
Вариант 2 устройства, осуществл ющего подвод масла управлени к полости гидроцилиндра в поршневом пальце или отвод от нее в зависимости от уровн нагрузки двигател , содержит встроенный в тронк поршн , под поршневым пальцем и параллельно ему распределительный золотник, снабженный внутренней цилиндрической полостью и соединенным с этой полостью радиальным каналом, телескопически соединенный с распределительным золотником с помощью трубчатого хвостовика, установленного в расточке распределительного золотника, маслоприемник, полость которого, открыта к торцовой поверхности шатуна, уплотнена с последней с помощью пружин и сопр жена с маслоподвод щим каналом в шатуне, выведенным на указанную торцовую поверхность, каналы в поршне и в заглушке, установленной в торце поршневого пальца, соедин ющие при угловом положении золотника, соответствующем подаче масла в полость гидроцилиндра, радиальный канал в золотнике с полостью последнего, а при угловом положении золотника, соответствующем сливу масла из полости гидроцилиндра, соедин ющие последнюю посредством паза, выполненного на боковой поверхности золотника , со сливным каналом в поршне, механизм дл изменени углового положени распределительного золотника, содержащий закрепленное на распределительном золотнике коромысло с лопаст ми чашеобразной формы и два сопла струйного привода , направленные в указанные чашеобразные лопасти и подсоединенные к системе смазки двигател или к автономному масл ному контуру через управл ющее устройство изменени степени сжати .Option 2 of the device, which supplies control oil to the hydraulic cylinder cavity in the piston pin or withdraws from it depending on the engine load level, contains a piston built into the throne, under the piston pin and parallel to it a distribution valve provided with an internal cylindrical cavity and connected to this cavity radial channel telescopically connected to the distributor valve using a tubular shank mounted in the bore of the distributor valve, oil receiver, polo which is open to the end surface of the connecting rod, sealed with the latter by means of springs and mating with an oil supply channel in the connecting rod brought to the specified end surface, channels in the piston and in the plug installed in the end of the piston pin, connecting at the angular position of the spool corresponding to the supply of oil to the cavity of the hydraulic cylinder, the radial channel in the spool with the cavity of the latter, and when the angular position of the valve, corresponding to the discharge of oil from the cavity of the hydraulic cylinder, connecting the latter by means of a groove, made on the side surface of the spool, with a drain channel in the piston, a mechanism for changing the angular position of the distributor valve, comprising a rocker arm with bowl-shaped blades mounted on the distributor valve and two jet drive nozzles directed to said bowl-shaped blades and connected to the engine lubrication system or to autonomous oil circuit through a compression ratio control device.
Управл ющее устройство дл приведенных вариантов 1 и 2 устройств, осуществл ющих подвод масла управлени к полости гидроцилиндра в поршневом пальце или подвод от нее, содержит переключающий контакт, механически св занный с рейкой топливного насоса высокого давлени , запорные клапаны с электроуправл е- мым приводом, установленные на трубопроводах подвода масла к соплам струйного привода от масл ной магистрали двигател или от автономного масл ного контура, линии электрической св зи, соедин ющие переключающий контакт с электро- управл емым приводом запорных клапанов через реле времени.The control device for variants 1 and 2 of the above devices supplying control oil to the hydraulic cylinder cavity in the piston pin or supply from it contains a switching contact mechanically connected to the rail of the high pressure fuel pump, shut-off valves with an electrically controlled actuator, installed on the oil supply pipelines to the jet drive nozzles from the engine oil line or from an autonomous oil circuit, electric communication lines connecting the switching contact with the electric device actuated shut-off valve via time relay.
На фиг.1 показан общий вид устройства 5 в положении низкой степени сжати ; на фиг.2 - то же, в положении высокой степени сжати ; на фиг.З - вид А на соединение хвостовика штока устройства с тронком поршн ; на фиг.4 - разрез Б-Б (по распредели0 телю в положении последнего, соответствующем установке устройства на низкую степень сжати ); на фиг.5 - разрез Г-Г (по распределителю в положении последнего , соответствующем установке уст5 ройства на высокую степень сжати ); на фиг.6 - разрез В-В (по каналам слива масла из полости пружины фиксатора лопасти мо- ментного гидроцилиндра); на фиг.7- разрез Д-Д (по фиксатору углового положени кор0 пуса моментного гидроцилиндра в поршне); на фиг.8 - вариант исполнени подвода масла к распределителю с установкой обратного клапана; на фиг.9 - конструкци обратного клапана в варианте исполнени Figure 1 shows a General view of the device 5 in the low compression position; figure 2 - the same, in the position of a high degree of compression; in Fig. 3 - view A of the connection of the shank of the rod of the device with the piston tronk; figure 4 is a section bB (according to the distribution 0 of the body in the position of the latter, corresponding to the installation of the device at a low compression ratio); figure 5 - section GG (on the distributor in the position of the latter, corresponding to the installation of the device 5 for a high degree of compression); FIG. 6 is a section B-B (along the oil drain channels from the cavity of the spring of the retainer of the blade of the instant hydraulic cylinder); Fig. 7 is a section D-D (along the latch for the angular position of the housing of the torque cylinder in the piston); Fig. 8 is an embodiment of the oil supply to the distributor with the installation of a check valve; figure 9 - design of the check valve in the embodiment
5 н а фиг.8; на фиг. 10 - вариант исполнени золотника распределител ; на фиг.11 - схема управл ющего устройства изменени степени сжати дл устройств показанных на фиг.1, 2, 4...10 и фиг.27, 28; на фиг.12 0 устройство, осуществл ющее подвод масла управлени к полости гидроцилиндра в поршневом пальце или отвод от нее (вариант с двухлопастным поворотным переключателем распределительного золотника); на5 in FIG. 8; in FIG. 10 is an embodiment of a spool valve; Fig. 11 is a diagram of a control device for changing the compression ratio for the devices shown in Figs. 1, 2, 4 ... 10 and Figs. 27, 28; in Fig. 12, a device for supplying control oil to the cavity of the hydraulic cylinder in the piston pin or withdrawing from it (version with a two-blade rotary switch of the distributor valve); on the
5 фиг.13-разрез Е-Е на фиг. 12 (схема масл ных каналов в поршне; на фиг. 14 - разрез Ж-Ж на фиг.12 (фрагмент рычажного привода двухлопастного переключател ); на фиг. 15 - разрез 3-3 на фиг.12 (положение5 FIG. 13 is a cross-section EE in FIG. 12 (diagram of oil channels in the piston; in Fig. 14 is a sectional view FJ in Fig. 12 (a fragment of the lever drive of a two-blade switch); in Fig. 15 is a section 3-3 in Fig. 12 (position
0 лопастей двухлопастного переключател при низкой степени сжати ); на фиг. 16 - положение лопастей двухлопастного переключател устройства на фиг.12 в начальныймоментпереключени 0 blades of a two-bladed switch with a low compression ratio); in FIG. 16 - the position of the blades of the two-blade switch of the device of Fig.12 in the initial moment of switching
5 распределительного золотника; на фиг. 17 - положение лопастей двухлопастного переключател устройства на фиг.12 при высокой степени сжати ; на фиг. 18- разрез И-И на фиг.12 (относительное взаимное положе0 ние каналов распределительного золотника и маслоподвод щих каналов при низкой степени сжати ); на фиг.19 - узел 111 на фиг. 18 (относительное взаимное положение каналов распределительного золотника и5 distribution spool; in FIG. 17 shows the position of the blades of the two-blade switch of the device of FIG. 12 at a high compression ratio; in FIG. 18 is a sectional view II in FIG. 12 (relative relative position of the distribution spool channels and oil supply channels at a low compression ratio); on Fig - node 111 in fig. 18 (relative relative position of the distribution spool channels and
5 маслоподвод щих и сливного канала при высокой степени сжати ); на фиг.20 - схема управл ющего устройства изменени степени сжати дл устройств, показанных на фиг.12...19 и 23...26; на фиг.21 - узел IV фиг.12 (вариант исполнени механизма дл 5 oil supply and drain channels with a high degree of compression); Fig. 20 is a diagram of a compression ratio change control device for the devices shown in Figs. 12 ... 19 and 23 ... 26; in Fig.21 - node IV of Fig.12 (an embodiment of the mechanism for
переключени распределительного золотника устройства, показанного на фиг.12); на фиг.22 - разрез К-К на фиг.21 (показано переключение распределительного золотника ); на фиг.23 -устройство, осуществл ющее подвод масла управлени к полости гидроцилиндра в поршневом пальце или отвод от нее (вариант отбора масла управлени с торца верхней головки шатуна и двухлопастным поворотным переключателем распределительного золотника); на фиг.25 - разрез М-М на фиг.23 (относительное взаимное положение каналов распределительного золотника и маслоподвод щих каналов при низкой степени сжати ); на фиг.24 - разрез Л-Л на фиг.23 - по маслоп- риемнику; на фиг.26 - положение каналов распределительного золотника и маслопод- вод щих и сливного каналов устройства на фиг.23 при высокой степени сжати ); на фиг.27 - устройство, осуществл ющее подвод масла управлени к полости гидроцилиндра в поршневом пальце или отвод от нее (вариант с отбором масла управлени с торца верхней головки шатуна и переключателем распределительного золотника с соплами струйного привода); на фиг.28 - разрез Н-Н на фиг.27 (показано переключение распределительного золотника); на фиг.29- шатун с обратным клапаном, встроенным в канал подачи масла управлени .switching the distribution spool of the device shown in Fig. 12); on Fig - section KK in Fig.21 (shows the switching of the distribution valve); Fig. 23 shows a device supplying control oil to the cavity of the hydraulic cylinder in the piston pin or withdrawing from it (version for selecting control oil from the end face of the connecting rod upper head and the two-blade rotary switch of the distributor valve); Fig. 25 is a section M-M in Fig. 23 (relative relative position of the distribution spool channels and oil supply channels at a low compression ratio); in Fig.24 - section L-L in Fig.23 - according to the oil receiver; in Fig.26 - the position of the channels of the distribution valve and oil supply and drain channels of the device in Fig.23 with a high degree of compression); Fig. 27 is a device for supplying control oil to the hydraulic cylinder cavity in the piston pin or withdrawing from it (version with the selection of control oil from the end of the connecting rod upper head and the control valve switch with the jet drive nozzles); in Fig.28 is a section HH in Fig.27 (shows the switching of the distribution valve); Fig. 29 is a connecting rod with a check valve integrated in the control oil supply channel.
Устройство содержит полый поршневой палец 1, зафиксированный в поршне 2 от осевых перемещений стопорными кольцами 3, размещенный верхней головке шатуна 4 эксцентрик 5, установленный на поршневой палец 1 по посадке с гарантированным нат гом, шток 6, состо щий из хвостовика 7, зафиксированного в поршне от угловых перемещений и цилиндрической головки 8, размещенной в средней части полости поршневого пальца и снабженной винтовым пазом 9, поршень 10, имеющий форму стакана с диаметром внутренней полости большим головки штока, установленный в полость поршневого пальца и снабженный винтовым пазом 11 на наружной боковой поверхности и запрессованным в радиальное отверстие в стенке поршн 10 штифтом 12, сопр женным с винтовым пазом 9 на головке штока б, запрессованный в радиальное отверстие в стенке поршневого пальца штифт 13, сопр женный с пазом 11 поршн 10, упорный диск 14, установленный между, торцом поршневого пальца и стопорным кольцом 3 и скрепленный болтами 15 с хвостовиком 7 штока 6, пружину 16, установленную в полости поршневого пальца межу упорным диском 14 и поршнем 10, заглушку 17 в торне поршневого пальца со стороныThe device comprises a hollow piston pin 1, fixed in the piston 2 from axial movements by the retaining rings 3, placed on the upper head of the connecting rod 4, an eccentric 5, mounted on the piston pin 1 for landing with a guaranteed tension, the rod 6, consisting of a shank 7 fixed in the piston from angular movements and a cylindrical head 8 located in the middle part of the cavity of the piston pin and provided with a screw groove 9, the piston 10, having the shape of a glass with a diameter of the internal cavity large of the rod head, installed in the polo the piston pin and provided with a screw groove 11 on the outer side surface and a pin 12 pressed into a radial hole in the piston wall 10, mating with a screw groove 9 on the rod head b, a pin 13 pressed into the radial hole in the piston pin wall, mating with the groove 11 piston 10, a thrust disk 14 installed between the end of the piston pin and the retaining ring 3 and bolted 15 with the shank 7 of the rod 6, a spring 16 installed in the cavity of the piston pin between the thrust disk 14 and the piston 10, the plug 17 in the torus no piston pin on the side
противоположной пружине 16, образующую совместно с донышком поршн 10 рабочую полость 18 гидроцилиндра простого действи с поршнем 10 и пружиной 16, соединенную каналом 19 с устройством, осуществл ющим подвод масла управлени к указанной полости 18 или отвод от нее в зависимости от уровн нагрузки двигател , при этом донышко поршн 10 и заглушка 17opposite spring 16, which forms, together with the bottom of the piston 10, a working cavity 18 of a single-acting hydraulic cylinder 18 with a piston 10 and a spring 16 connected by a channel 19 to a device that supplies control oil to or from the specified cavity 18 depending on the engine load level, this bottom of the piston 10 and the plug 17
снабжены уплотнительными кольцами 20 и 21, головка штока 6 снабжена торцовым выступом 22, который служит ограничителем крайнего левого положени поршн 10, в то врем как торец заглушки 17 служит ограничителем его крайнего правого положени , между опорной поверхностью пружины 16 и торцом поршн 10 установлена шайба 23, упорный диск 14 снабжен отверсти ми 24 дл слива масла, просочившегос из полости 18 в полость установки пружины 16, эксцентрик 5 установлен в подшипнике верхней головки шатуна с зазором, а поршневой палец- в бобышках поршн по посадке , обеспечивающей наличие зазора, поequipped with o-rings 20 and 21, the stem head 6 is provided with an end protrusion 22, which serves as a limiter of the extreme left position of the piston 10, while the end face of the plug 17 serves as a limiter of its extreme right position, a washer 23 is installed between the supporting surface of the spring 16 and the end of the piston 10 , the thrust disk 14 is provided with holes 24 for draining oil that has leaked from the cavity 18 into the cavity for installing the spring 16, the cam 5 is installed in the bearing of the upper connecting rod head with a clearance, and the piston pin in the piston bosses Providing a clearance, on
крайней мере при прогретом двигателе, штифты 12,13 вход т в сопр женные с ними винтовые пазы, соответственно, 9 и 11 с зазором, обеспечивающим возможность их скольжени по пазу, винтовые линии пазовat least when the engine is warm, the pins 12,13 fit into the screw grooves adjacent to them, 9 and 11, respectively, with a gap allowing them to slide along the groove, groove helix lines
9, 11 выполнены противоположно направленными , т.е. один из пазов правого направлени , другой - левого, притом каждый из винтовых пазов 9,11 дл исключени самоторможени поршн 10 при его перемещекии выполнен с углом подъема винтовой линии Я большим угла трени р между поверхност ми пазов и штифтами, предпочтительно , с Я 2/э , а из услови поворота эксцентриковой втулки на 180° при перемещении поршн 10 между его крайними положени ми , углы подъема винтовых линий пазов 9 и 11 соотнос тс с ходом поршенька в соответствии со следующей зависимостью:9, 11 are oppositely directed, i.e. one of the grooves is in the right direction, the other is in the left, moreover, each of the screw grooves 9.11 to prevent self-braking of the piston 10 when moving it is made with an angle of elevation of the helical line I greater than the angle of the train between the surfaces of the grooves and pins, preferably with I 2 / e, and from the condition that the eccentric sleeve rotates 180 ° when the piston 10 moves between its extreme positions, the elevation angles of the helical lines of the grooves 9 and 11 are related to the stroke of the piston in accordance with the following relationship:
1-1- 1 , 1 jrdi дМ л dz tg Дг 2 Н 1-1- 1, 1 jrdi dM l dz tg Dg 2 N
где Н - ход поршенька 10; Ai, dt -угол подъема и средний диаметр винтового паза 9 соответственно; Яа , d2 - то же, паза 11.where H is the stroke of the piston 10; Ai, dt — elevation angle and average diameter of the screw groove 9, respectively; Yaa, d2 - the same, groove 11.
Дл упрощени изготовлени устройст- ва один из пазов 9 или 11 может быть выполнен пр молинейным, при этом конструкци предложенного устройства (длина поршневого пальца) позвол ет и в этом случае иметь угол подъема винтовой линии другогоTo simplify the manufacture of the device, one of the grooves 9 or 11 can be made linear, while the design of the proposed device (the length of the piston pin) allows, in this case, to have a helix angle of another
паза в несколько раз превышающий практически необходимый угол подъема А 2р.the groove is several times higher than the practically necessary angle of elevation A 2p.
Целесообразное количество пазов и сопр женных с ними выступов, обеспечивающих сцепление поршн 10 со штоком бис поршневым пальцем, устанавливаетс при разработке конкретного устройства.A suitable number of grooves and associated protrusions for engaging the piston 10 with the piston pin bis rod is established when developing a particular device.
Возможны следующие варианты использовани элементов устройства, целесообразность применени которых зависит как от массовости производства и соответственно технологии изготовлени , так и от размерности и типа двигател .The following options are possible for using elements of the device, the appropriateness of which depends on both mass production and, accordingly, manufacturing technology, and on the dimension and type of engine.
Выступы во внутренней полости поршн 10, сопр женные с пазами на головке штока, как пр молинейными, так и винтовыми , могут быть выполнены как одно целое с телом стенки поршн 10 на зубострогаль- ных станках фирмы Маад или, например, получены электроэрозионной обработкой профильным электродом или обработкой обкатыванием при сочетании вращательного движени заготовки и профилированного электрода-инструмента с соответствующими подачами. Последний метод, как из вест- но, эффективен дл изготовлени деталей со сложными по форме выступами и впадинами , при этом электроэрозионна обработка может использоватьс на всех стади х производства деталей, т.к. обеспе- чивает 5 квалитет (степень точности) и скорость съема металла 10000 ммэ/мин при мощности станка 10 кВт.The protrusions in the internal cavity of the piston 10, coupled with grooves on the rod head, both rectilinear and screw, can be made integrally with the body of the wall of the piston 10 on Maad gear-grinding machines or, for example, are obtained by electric discharge machining with a profile electrode or machining by rolling in a combination of the rotational movement of the workpiece and the profiled electrode-tool with appropriate feeds. The latter method, as is known, is effective for the manufacture of parts with complex protrusions and depressions, while EDM can be used at all stages of the production of parts, since It provides 5 qualifications (degree of accuracy) and a metal removal rate of 10,000 mE / min with a machine power of 10 kW.
Донышко поршн 10 может выполн тьс в виде отдельной детали скрепл емой или не скрепл емой с юбкой поршн 10, что не приведет к нарушению взаимодействи деталей устройства.The bottom of the piston 10 can be made in the form of a separate part fastened or not fastened to the skirt of the piston 10, which will not lead to disruption of the interaction of the parts of the device.
Целесообразность такого варианта исполнени поршн 10 определ етс прин - той технологией изготовлени наружного винтового паза (пазов) 11 и внутренних выступов , последних, например, прот жкой, при этом возможен вариант с выполнением на юбке поршн 10 не только наружных, но и внутренних пазов с сопр жением последних с выступами на головке штока 6, причем выступы могут быть образованы как запрессованными в головку штока радиальными штифтами, так и выполнены как одно целое с телом головки штока.The feasibility of such an embodiment of the piston 10 is determined by the accepted technology for manufacturing the external screw groove (s) 11 and the internal protrusions, the latter, for example, by pulling, and it is possible to perform on the piston skirt 10 not only external but also internal grooves the interface of the latter with the protrusions on the rod head 6, and the protrusions can be formed as radial pins pressed into the rod head, or made integrally with the body of the rod head.
Сцепление поршн 10 с поршневым пальцем и с головкой штока 6 может быть также осуществлено шлицевыми соедине- ни ми - пр молинейными или винтовыми.The engagement of the piston 10 with the piston pin and with the rod head 6 can also be accomplished by splined joints — linear or screw.
Приведенные возможные варианты выполнени элементов устройств, осуществл ющих сцепление поршн 10 с поршневым пальцем и с головкой штока 6, по сн ютThe possible embodiments of the elements of devices that engage the piston 10 with the piston pin and with the rod head 6 are described.
необходимость описани данных элементов в формуле изобретени в общем виде.the need to describe these elements in the claims in a general way.
Дл уменьшени жесткости пружины 16 следует устанавливать, если это конструктивно позвол ет толщине стенки поршенька , не одну, а две концентрично расположенные пружины с взаимно противоположным направлением навивки по типу клапанных пружин.To reduce the stiffness of the spring 16 should be installed, if this allows structurally allows the thickness of the piston wall, not one, but two concentrically spaced springs with mutually opposite direction of winding type valve springs.
Эксцентриковую втулку 5 дл снижени массы целесообразно изготавливать из технической керамики, при этом снижение массы верхней головки шатуна достигаетс также возможностью установки эксцентрика из керамики непосредственно в отверстие верхней головки шатуна, без втулки подшипника в последней.To reduce the mass, the eccentric sleeve 5 is expediently made of technical ceramics, while the mass reduction of the upper connecting rod head is also achieved by the possibility of installing the ceramic eccentric directly in the hole of the upper connecting rod head, without the bearing sleeve in the latter.
Така установка эксцентрика возможна и при изготовлении последнего из антифрикционного металла или при нанесении на его наружную поверхность антифрикционного сло . Возможна и запрессована в верхнюю головку шатуна втулки подшипника , что показано на фиг.23 и 25.Such an eccentric installation is also possible in the manufacture of the latter from an antifriction metal or when an antifriction layer is applied to its outer surface. It is possible and pressed into the upper head of the connecting rod of the bearing sleeve, as shown in Figs. 23 and 25.
Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.
При отсутствии давлени масла в полости 18 поршень 10 гидроцилиндра отжат пружиной 16 в крайнее правое положение, при этом эксцентрик 5 занимает, как показано на фиг.2, положение, соответствующее высокой степени сжати .In the absence of oil pressure in the cavity 18, the piston 10 of the hydraulic cylinder is pressed by the spring 16 to the extreme right position, while the cam 5, as shown in Fig. 2, occupies a position corresponding to a high compression ratio.
При подаче в полость 18 управл ющей жидкости давление последней перемещает поршенек 10 влево, до упора в торец 22 штока, при этом штифт 12 поршн 10, перемеща сь по винтовому пазу 9 штока поворачивает поршень 10 и соответственно палец с эксцентриковой втулкой 5 на уголWhen a control fluid is supplied to the cavity 18, the pressure of the piston 10 moves to the left, against the end of the rod end 22, while the pin 12 of the piston 10, moving along the screw groove 9 of the rod rotates the piston 10 and, accordingly, the finger with the eccentric sleeve 5 by an angle
Н. N.
«1 :"1 :
360 . Одновременно за 360. At the same time for
л6} tg/Tl6} tg / T
счет перемещени штифта 13 в винтовом пазу 11 поршн 10 поршневой палец с эксцентриком 5 дополнительно поворачиваетLJby moving the pin 13 in the screw groove 11, the piston 10, the piston pin with an eccentric 5 additionally rotates LJ
с науголоа j 1 360°, при этом,with a corner j 1 360 °, while
как конструктивно заложено суммарный угол поворота поршневого пальца с эксцентриком составит а +az 180° и эксцентрик 5 займет показанное на фиг.1 положение, соответствующее низкой степени сжати .how the total angle of rotation of the piston pin with the eccentric is structurally set to be a + az 180 ° and the eccentric 5 will occupy the position shown in Fig. 1 corresponding to a low compression ratio.
При соединении полости 18 со сливом пружина 16 отжимает поршень 10 в крайнее правое положение, вследствие чего винтовые пары устройства осуществ т поворот пальца с эксцентриком в обратном направлении на указанные 180° с установкой высокой степени сжати .When the cavity 18 is connected to the drain, the spring 16 presses the piston 10 to the extreme right position, as a result of which the screw pairs of the device rotate the finger with the eccentric in the opposite direction by 180 ° with a high compression setting.
В случае изготовлени одного из пазов, например, паза 9 пр молинейным, схема работы устройства измен етс лишь в том, что в этом варианте исполнени поворот поршневого пальца с эксцентриком 5 осу- ществл етс только за счет перемещени штифта 13 по винтовому пазу 11, но при этом с обеспечением конструкцией угла поворота ац 180°.In the case of manufacturing one of the grooves, for example, the groove 9 is rectilinear, the operation scheme of the device changes only in that in this embodiment, the rotation of the piston pin with the eccentric 5 is carried out only by moving the pin 13 along the screw groove 11, but while ensuring the design of the angle of rotation of the AC 180 °.
Ниже привод тс варианты устройства, осуществл ющих подвод масла управлени к полости 18 гидроцилиндра, или отвод от нее, причем во всех вариантах в качестве управл ющей жидкости используетс масло из системы смазки двигател .The following are variants of a device for supplying or discharging control oil to the cavity 18 of the hydraulic cylinder, and in all cases, oil from the engine lubrication system is used as the control fluid.
Устройство, осуществл ющее подвод масла управлени к полости гидроцилиндра 18 в поршневом пальце или отвод от нее в зависимости от уровн нагрузки двигател , показанное на фиг.1.2,4... 10(вариант испол- нени ), содержит распределитель 25 и неподвижные сопла 26,27 струйного привода, подсоединенные к системе смазки двигател или к автономному масл ному контуру через управл ющее устройство изменени степени сжати в зависимости от уровн нагрузки двигател , вариант исполнени которого показан на фиг.11.A device that supplies control oil to the cavity of the hydraulic cylinder 18 in the piston pin or withdraws from it depending on the engine load level, shown in Figs. 1,2,4 ... 10 (embodiment), contains a distributor 25 and fixed nozzles 26 , 27 of a jet drive connected to the engine lubrication system or to an autonomous oil circuit through a control device for varying the compression ratio depending on the engine load level, an embodiment of which is shown in Fig. 11.
Распределитель 25 содержит момент- ный гидроцилиндр 28, лопасть 29 которого скреплена со встроенным в корпус момент- ного гидроцилиндра распределительным золотником поворотного типа 30, подсоединенным к полости маслоприемника 31 каналами 32, 33, 34.The distributor 25 contains a torque hydraulic cylinder 28, the blade 29 of which is fastened to a rotary type spool valve 30 integrated in the housing of the torque hydraulic cylinder and connected to the oil receiver cavity 31 by channels 32, 33, 34.
В лопасть 29 встроен фиксатор, состо щий из пальца 35, снабженного цилиндрическим по ском 36, установленным с небольшим зазором в полости лопасти, и пружины 37, обеспечивающей запирающее усилие.A latch 29 is integrated in the vane 29, consisting of a pin 35 provided with a cylindrical slope 36 mounted with a small gap in the cavity of the vane and a spring 37 providing a locking force.
Стенка гидроцилиндра имеет гнезда 38, 39 под головку пальца 35 фиксатора и размещенные в периферийных точках полости гидроцилиндра 28, по разные стороны от лопасти 29 каналы 40, 41, соединенные через каналы в поршне с соплами 26,27 соответственно . Указанные гнезда 38, 39 и каналы 40, 41 соединены между собой канавками 42, 43, как показано на фиг.4 и 5. The wall of the hydraulic cylinder has sockets 38, 39 under the head of the finger 35 of the retainer and located at the peripheral points of the cavity of the hydraulic cylinder 28, on different sides of the blade 29, channels 40, 41 connected through channels in the piston with nozzles 26.27, respectively. Said sockets 38, 39 and channels 40, 41 are interconnected by grooves 42, 43, as shown in FIGS. 4 and 5.
Золотник 30 имеет центральное отверстие 19, соединенное с радиальным отверстием 44, совмещенным в соответствии с. положением лопасти гидроцилиндра, или каналом 32 подвода масла (на фиг.4), или с каналом слива, выполненным в корпусе гидроцилиндра в виде отверсти 45 и паза 46 (на фиг.5).The spool 30 has a Central hole 19 connected to the radial hole 44, aligned in accordance with. the position of the blade of the hydraulic cylinder, or channel 32 for supplying oil (figure 4), or with a drain channel made in the body of the hydraulic cylinder in the form of holes 45 and groove 46 (figure 5).
Как показано на фиг.6, полость пружины фиксатора через отверстие 47 и лыску 48 в золотнике посто нно соединена со сливным отверстием 49 в корпусе гидроцилиндра, а разгрузочное отверстие 50 в золотнике сообщает полость 18 в поршневом пальце с полостью 51 между торцом золотника и корпусом моментного гидроцилиндра.As shown in Fig.6, the cavity of the retainer spring through the hole 47 and the flange 48 in the spool is permanently connected to the drain hole 49 in the cylinder body, and the discharge hole 50 in the spool communicates the cavity 18 in the piston pin with a cavity 51 between the end face of the spool and the torque housing hydraulic cylinder.
Дл фиксации углового положени распределител 25 в поршне корпус моментного гидроцилиндра 28 снабжен штифтом 52, вход щим в паз 53 в поршне, как показано на фиг.7.To fix the angular position of the distributor 25 in the piston, the housing of the torque cylinder 28 is provided with a pin 52 that fits into the groove 53 in the piston, as shown in Fig. 7.
Вариант исполнени подвода масла из полости маслоприемника 31 к распределителю 25, приведенный на фиг.8, содержит обратный клапан 54 дл разобщени полости 18 в поршневом пальце с полостью маслоприемника 31 в моменты пониженных давлений масла в последней, определ емые силами инерции, действующими на масло, наход щеейс в каналах подвижной масл ной магистрали и собственными гидродинамическими колебани ми в системе смазки.An embodiment of the supply of oil from the cavity of the oil receptacle 31 to the distributor 25 shown in Fig. 8 contains a check valve 54 for disconnecting the cavity 18 in the piston pin with the cavity of the oil receptacle 31 at the moments of reduced oil pressure in the latter, determined by the inertia forces acting on the oil, located in the channels of the mobile oil line and own hydrodynamic vibrations in the lubrication system.
Необходимость в установке обратного клапана возникает, если в моменты пониженных давлений масла сила пружины превышает усилие от давлени масла, т.к. могут возникнуть колебани поршн 10, привод щие к местному износу винтовых пар. Однако , к установке обратного клапана следует прибегать только исчерпав возможности конструктивного улучшени исполнени элементов масл ной системы, в частности, исполнени элементов каналов кривошип- но-шатунного механизма.The need to install a check valve arises if, at times of reduced oil pressure, the spring force exceeds the force from the oil pressure, because oscillations of the piston 10 may occur, resulting in local wear of the screw pairs. However, the installation of a non-return valve should be resorted to only having exhausted the possibilities of constructive improvement of the design of the elements of the oil system, in particular, the design of the channel elements of the crank mechanism.
На фиг.9 (узел I) показана конструкци обратного клапана 54. Клапан состоит из цилиндрического корпуса 55, собственно клапана 56 и слабой пружины 57, прижимающей клапан к седлу корпуса. Корпус клапана установлен в поршень 2 с нат гом по наружному диаметру. Взаимосв зь масл ных каналов 33,34 в поршне 2 с каналами в клапане сна из чертежа.Fig. 9 (assembly I) shows the design of the non-return valve 54. The valve consists of a cylindrical body 55, the actual valve 56 and a weak spring 57, which presses the valve against the seat of the body. The valve body is installed in the piston 2 with tension on the outer diameter. The relationship of the oil channels 33.34 in the piston 2 with the channels in the sleep valve from the drawing.
В варианте исполнени на фиг.10(узел II) золотник 30 снабжен лыской 58, соедин ющей каналы 32 подвода масла и 45 - слива в положении устройства, соответствующем установке большей величины степени сжати - на фиг.5.In the embodiment of FIG. 10 (assembly II), the spool 30 is provided with a flat 58 connecting the oil supply channels 32 and the drain 45 in the device position corresponding to the setting of a larger compression ratio in FIG.
Описанное устройство, осуществл ющее подвод масла управлени к полости гидроцилиндра 18 или отвод от нее, показанное на фиг.1, 2, 4... 10,работает следующим образом.The described device supplying control oil to the cavity of the hydraulic cylinder 18 or withdrawing from it, shown in Figs. 1, 2, 4 ... 10, operates as follows.
Дл изменени степени сжати масло управлени подаетс в одно из сопел 26 или 27 (в сопло 26 - по команде на установку низкой степени сжати в сопло 27 - поIn order to change the compression ratio, control oil is supplied to one of the nozzles 26 or 27 (to the nozzle 26 - by command to set a low compression ratio to the nozzle 27 -
команде на установку высокой степени сжати ).high compression setting command).
На выходе из сопла кинетическа энерги потока масла преобразуетс в энергию давлени . Ориентиру сь на распределители со струйной трубкой, в которых давление в силовом цилиндре составл ет около 90% подводимого к трубке давлени , можно рассчитывать и в приведенной конструкции на достаточно эффективное преобразование кинетической энергии потока масла на выходе из сопла в давление в поворотном гидроцилиндре 28 в период нахождении поршн ДВС в зоне нижней мертвой точки.At the nozzle exit, the kinetic energy of the oil stream is converted to pressure energy. Focusing on jet tube distributors, in which the pressure in the power cylinder is about 90% of the pressure supplied to the tube, it is possible to count in the above design on a rather efficient conversion of the kinetic energy of the oil flow at the nozzle exit to the pressure in the rotary cylinder 28 during finding the internal combustion engine piston in the zone of bottom dead center.
.. Лри подаче масла в сопло 26 лопасть 29 моментного гидроцилиндра переводитс из положени , показанного на фиг.5, в положение на фиг.4. Масло подаетс в сопло в течение заданного периода времени, достаточного дл осуществлени переклю- чени , после чего отключаетс ... When the oil is supplied to the nozzle 26, the blade 29 of the torque cylinder is moved from the position shown in Fig. 5 to the position in Fig. 4. The oil is supplied to the nozzle for a predetermined period of time sufficient to effect a switchover, and then shuts off.
В начальный момент переключени масло управлени , поступа по канавке 42 под цилиндрический по сок 36 пальца фиксатора , сжимает пружину 37, облегча при переключени х выталкивание пальца 35 фиксатора из гнезда 38. Получив свободу движени , лопасть 29 гидроцилиндра давлением масла, поступающего из сопла в полость гидроцилиндра, поворачиваетс до упора в противоположную относительно начального положени лопасти стенку гидроцилиндра и стопоритс фиксатором в этом новом положении, показанном на фиг.4, при этом радиальное отверстие 44 в золотнике 30 совмещаетс с каналом 32 подвода масла из полости маслоприемника 31, обеспечива поступление масла из последней в полость 18.At the initial moment of switching, the control oil, entering through the groove 42 under the cylindrical juice 36 of the retainer pin, compresses the spring 37, making it easier to eject the retainer pin 35 from the socket 38 when switching. Having received freedom of movement, the blade 29 of the hydraulic cylinder receives oil pressure from the nozzle into the cavity of the hydraulic cylinder, rotates all the way to the opposite wall of the hydraulic cylinder relative to the initial position of the blade and is locked by the latch in this new position, shown in Fig. 4, while the radial hole 44 in the gold ke 30 is aligned with the channel 32 for supplying oil from the cavity of the oil receiver 31, ensuring the flow of oil from the latter into the cavity 18.
При подаче масла в сопло 27 лопасть 29 моментного гидроцилиндра переводитс из положени , показанного на фиг.4, в положение на фиг.5, при котором радиальное отверстие 44 в золотнике 30 совмещаетс с каналом 45 слива, обеспечива слив масла из полости 18.When oil is supplied to the nozzle 27, the blade 29 of the torque cylinder is moved from the position shown in Fig. 4 to the position in Fig. 5, in which the radial hole 44 in the spool 30 is aligned with the drain channel 45, allowing the oil to be drained from the cavity 18.
Выталкивание пальца фиксатора и гнезда 39 в начальный момент переключени происходит аналогично описанному выше с осуществлением подвода масла под цилиндрический по сок 36 пальца фиксатора с помощью канавки 43.The ejection of the retainer pin and socket 39 at the initial moment of switching occurs similarly to that described above with the oil being supplied under the cylindrical juice 36 of the retainer finger using the groove 43.
Как показано на фиг.5, при соединении полости 18 со сливом золотник 30 перекрывает отверстие 32 вследствие чего масло, подводимое по шатуну к маслоприемнику. на этих режимах полностью идет на охлаждение поршн , но в св зи с тем, что такое положение устройства соответствует режимам частичных нагрузок и холостого хода,As shown in FIG. 5, when the cavity 18 is connected to the drain, the spool 30 closes the hole 32, as a result of which the oil supplied through the connecting rod to the oil receiver. in these modes the piston is completely cooled, but due to the fact that this position of the device corresponds to the partial load and idle modes,
может оказатьс целесообразным дл дизелей на этих режимах соедин ть полость маслоприемника 31 со сливом, достига таким образом повышени температуры головки поршн , что благопри тно сказываетс на протекании рабочего процесса. В варианте исполнени устройства, приведенном на фиг. 10, при положении устройства, соответствующем установке высокой степени сжати , лыска 58 на золотнике 30, соедин , как показано, каналы 32 подвода масла к крану управлени и 45 - слива масла уменьшает поступление масла на охлаждение головки поршн .it may be appropriate for the diesel engines in these modes to connect the cavity of the oil receiver 31 to the drain, thereby achieving an increase in the temperature of the piston head, which favorably affects the flow of the working process. In the embodiment of the device shown in FIG. 10, with the device position corresponding to the high compression ratio setting, the flat 58 on the spool 30, connecting, as shown, the oil supply channels 32 to the control valve and 45 - oil drain reduces the oil flow for cooling the piston head.
Управл ющее устройство изменени степени сжати в зависимости от уровн нагрузки дл многоцилиндрового дизел , показанное на фиг. 11, содержит переключающий контакт 59 с механической св зью 60 последнего с рейкой 61 топливного насоса высокого давлени 62, св занной с регул тором частоты вращени 63, коллектор 64 сопел 26, струйного привода, подсоединенный через запорный клапан 65 с электроуп- равл емым приводом к масл ной магистрали 66 двигател , коллектор 67 сопел 27 струйного привода, подсоединенный через запорный клапан 68 с электроуправ- л емым подводом к масл ной магистрали 66, линии электрической св зи 69,70, соедин ющие переключатель 59 с электроуправ- л емым приводом клапанов 65, 68 через реле времени 71.A control device for varying the compression ratio as a function of the load level for a multi-cylinder diesel engine, shown in FIG. 11, comprises a switching contact 59 with a mechanical coupling 60 of the latter with a rail 61 of a high-pressure fuel pump 62 connected to a speed controller 63, a manifold 64 of nozzles 26, an inkjet actuator connected through an isolation valve 65 with an electrically actuated actuator to oil line 66 of the engine, manifold 67 nozzles 27 of the jet drive, connected via a shut-off valve 68 with electrically controlled supply to the oil line 66, electric lines 69.70 connecting the switch 59 to the electrically controlled valve actuator Anov 65, 68 through a time relay 71.
Устройство на фиг.11 содержит также кнопку пуска 72 с двум парами контактов: нормально замкнутую пару контактов 73 на линии электрической св зи 69 и нормально разомкнутую пару контактов 74 на линии электрической св зи 75 питани т гового реле электростартера при электрическом пуске ДВС или управлени главного пускового клапана при воздушном пуске ДВС.The device of FIG. 11 also contains a start button 72 with two pairs of contacts: a normally closed pair of contacts 73 on the electric communication line 69 and a normally open pair of contacts 74 on the electric communication line 75 of the power supply of the electric starter relay when the engine is electrically started or the main start valve during air start of internal combustion engine.
Управл ющее устройство работает следующим образом.The control device operates as follows.
Уровень нагрузки дизел определ етс выходом рейки топливного насоса, определ ющей цикловую подачу последнего.The diesel load level is determined by the output of the fuel pump rail, which determines the cyclic supply of the latter.
При нагрузке выше определенного заданного уровн переключающий контакт 59, перемещаемый рейкой топливного насоса, замыкает линию электрической св зи 69, при этом привод запорного клапана 65 открывает последний и масло управлени из магистрали 66 поступает в коллектор 64 сопел 26 струйного привода. При подаче масла в сопла 26 выполн етс , как описано выше, перевод распределителей 25 в положение , соответствующее установке низкой степени сжати (в положение на фиг.4). Подача масла в сопла 26 отключаетс роло премени 71. которое разрывает линию св зи 69 по прошествии установленного на переключение распределител 25 времени.When the load is above a certain predetermined level, the switching contact 59 moved by the rail of the fuel pump closes the electric communication line 69, while the actuator of the shut-off valve 65 opens the last and control oil from the line 66 enters the manifold 64 of the nozzles 26 of the jet drive. When the oil is supplied to the nozzles 26, as described above, the distributors 25 are moved to a position corresponding to the low compression setting (to the position in Fig. 4). The oil supply to the nozzles 26 is turned off by the roller of the premium 71. which breaks the communication line 69 after the time set for switching the valve 25 has passed.
При снижении нагрузки, в заданной по выходу рейки топливного насоса момент, переключающий контакт 59 замыкает линию электрической св зи 70, при этом привод запорного клапана 68 открывает последний и масло управлени из магистрали 66 поступает в коллектор 67 сопел 27 струйного привода. При подаче масла в сопла 27 выполн етс , как описано выше, перевод распределителей 25 в положение, соответствующее установке высокой степени сжати (в положение на фиг.5). Подача масла в сопла 27 отключаетс реле времени 71, как при управлении подачей масла в сопла 26.When the load is reduced, at the time specified at the output of the fuel pump rail, the switching contact 59 closes the electric communication line 70, while the shut-off valve actuator 68 opens the last one and control oil from the line 66 enters the manifold 67 of the nozzle 27 of the jet drive. When oil is supplied to the nozzles 27, as described above, the valves 25 are moved to a position corresponding to a high compression ratio setting (to the position in Fig. 5). The oil supply to the nozzles 27 is turned off by the time relay 71, as when controlling the oil supply to the nozzles 26.
Так как большинство среднеоборотных дизелей не имеет ограничител выхода рейки топливного насоса при пуске, схема 11 предусматривает разрыв линии св зи 69 в период запуска дизел , при нажатии на кнопку 72 пуска, чтобы исключить возможность подачи масла в сопла 26 и установку при пуске низкой степени сжати .Since most medium-speed diesels do not have a fuel pump rail output limiter at start-up, circuit 11 provides for a break in the communication line 69 during the start-up period of a diesel engine by pressing the start button 72 to exclude the possibility of oil supply to nozzles 26 and installation at start-up of a low compression ratio .
Аналогично может быть выполнено управл ющее устройство дл карбюраторного двигател путем осуществлени механической св зи переключающего контакта 59 с приводом дроссельной заслонки.Similarly, a control device for a carburetor engine can be made by mechanically coupling a switching contact 59 to a throttle actuator.
Наиболее проста схема управл ющего устройства может быть осуществлена на тепловозах и большегрузных самосвалах, где замыкание электрических цепей 69, 70 управлени клапанами 65, 68 подачи масла у соплам струйного привода 26, 27 может осуществл тьс непосредственно руко ткой контроллера машиниста. 1 У двигателей с микропроцессорной системой управлени изменение степени сжати (подачи масла в то или иное сопло струйного привода) может осуществл тьс по сигналам нескольких датчиков режимных параметров двигател , а также датчика детонации у двигателей с искровым зажиганием .The simplest control device circuit can be implemented on diesel locomotives and heavy trucks, where the closure of the electric circuits 69, 70 for controlling the oil supply valves 65, 68 at the nozzles of the jet drive 26, 27 can be carried out directly by the handle of the driver's controller. 1 For engines with a microprocessor control system, a change in the degree of compression (oil supply to a particular nozzle of a jet drive) can be carried out according to the signals of several sensors of the operating parameters of the engine, as well as the knock sensor of engines with spark ignition.
Устройство, осуществл ющее подвод масла управлени к полости гидроцилиндра 18 в поршневом пальце или отвод от нее в зависимости от уровн нагрузки двигател , показанное на фиг. 12...20 (вариант исполнени ), содержит встроенный в тронк поршн , под поршневым пальцем и параллельно ему. распределительный кран, содержащий золотник поворотного типа 76, снабженными радиальными каналами 77 и 78, соединенными между собой центральным каналом 79, каналы 80, 81, 82 в поршне, соедин ющие радиальный канал 77 в золотнике с полостью маслоприемника 31 при угловом положении золотника, соответствующем подаче масла управлени в полость 18, каналы 83,84,85, соедин ющие, при указанном положении золотника, радиальный канал 78 в золотнике с полостью 18, а при угловом положении золотника, соответствующем отводу масла управлени из полости 18, соедин ющие последнюю посредством па0 за 86, выполненного на боковой поверхности золотника 76 со сливным каналом 87 в поршне (см. фиг. 19), механизм дл изменени углового положени золотника, содержащий коромысло (двуплечий рычаг) 88,A device for supplying control oil to the cavity of the hydraulic cylinder 18 in the piston pin or withdrawing from it depending on the engine load level shown in FIG. 12 ... 20 (embodiment), contains a piston integrated in the throne, under the piston pin and parallel to it. a distribution valve comprising a rotary valve spool 76, provided with radial channels 77 and 78, interconnected by a central channel 79, channels 80, 81, 82 in the piston connecting the radial channel 77 in the valve with the oil receptacle cavity 31 at the angular position of the valve the control oil into the cavity 18, the channels 83.84.85 connecting, at the indicated position of the valve, the radial channel 78 in the valve with the cavity 18, and at the angular position of the valve corresponding to the removal of the control oil from the cavity 18, connecting the last means for na0 86 formed on the side surface of the spool 76 to the spill passage 87 in the piston (see. Fig. 19), the mechanism for varying the angular position of the spool, comprising a rocker (double-arm lever) 88,
5 закрепленное на золотнике, поворотный двухлопастный переключатель 89, закрепленный на валике управлени 90, расположенном в опоре 91 параллельно оси поршневого пальца и соединенном рычаж0 ной передачей с управл ющим устройством изменени степени сжати (вариант исполнени которого показан на фиг.20), при этом рычажна передача содержит рычаг 92, закрепленный на валике управлени 90, и5 mounted on a slide valve, a rotary two-blade switch 89 mounted on a control shaft 90 located in a support 91 parallel to the axis of the piston pin and connected by a lever gear with a control device for changing the compression ratio (the embodiment of which is shown in FIG. 20), while the lever the transmission comprises a lever 92 mounted on the control roller 90, and
5 шарнирно соединенную с рычагом 92 т гу 93, опора 91 центрируетс в расточке, выполненной в поперечной стенке 94 картера двигател и снабжена дистанционными прокладками 95 дл регулировани про0 дольного положени переключател 89 относительно коромысла 88, золотник 76 снабжен фиксаторами его осевого и углового положени причем первый из них выполнен в виде проточки 96 на золотнике и5 pivotally connected to the lever 92 of the rod 93, the support 91 is centered in a bore made in the transverse wall 94 of the engine crankcase and provided with spacers 95 for adjusting the longitudinal position of the switch 89 relative to the rocker arm 88, the spool 76 is provided with latches for its axial and angular position, the first of which is made in the form of a groove 96 on a spool and
5 установочного винта 97, второй содержит подпружиненный шарик 98 и два гнезда под него в золотнике дл фиксации последнего в двух описанных выше положени х: подачи масла управлени в полость 18 и отвода5 of the set screw 97, the second contains a spring-loaded ball 98 and two slots for it in the spool for fixing the latter in the two positions described above: supply of control oil to the cavity 18 and outlet
0 указанного масла из этой полости.0 specified oil from this cavity.
Описанное устройство, осуществл ющее подвод масла управлени к полости гидроцилиндра 18 или отвод от нее, показанное на фиг. 12...20, работает следующимThe described device supplying or withdrawing control oil to the cavity of the hydraulic cylinder 18, shown in FIG. 12 ... 20, works as follows
5 образом.5 way.
Лопасти переключател 89, воздейству на плечи коромысла 88, устанавливают последнее в зависимости от заданного управл ющим устройством углового положени The blades of the switch 89, acting on the shoulders of the rocker arm 88, set the latter depending on the angular position set by the control device
0 валика управлени 90, или в положение, показанное на фиг.15, или в положение на фиг.17.0 of the control roller 90, either to the position shown in Fig. 15 or to the position in Fig. 17.
При положении коромысла 88, показанном на фиг.15 (разрез по 3-3) радиальныйWhen the position of the rocker arm 88 shown in Fig.15 (section 3-3) radial
5 канал 77 в золотнике совмещен, как показано на фиг, 12 и 13 (разрез по Е-Е), с каналом 80 в поршне 2, а радиальный канал 78 в золотнике - с каналом 83, как показано на фиг. 12 и фиг. 18 (разрез по И-И), при этом масло из полости маслоприемника 31 поступает в полость 18, обеспечива , как описано выше, установку низкой степени сжати .5, channel 77 in the spool is aligned, as shown in FIGS. 12 and 13 (section along E-E), with channel 80 in the piston 2, and the radial channel 78 in the spool is aligned with channel 83, as shown in FIG. 12 and FIG. 18 (II-section), wherein the oil from the oil receptacle cavity 31 enters the cavity 18, providing, as described above, a low compression ratio setting.
Дл установки высокой степени сжати лопасти переключател поворотом валика 90 устанавливаютс в положение, показанное на фиг. 16, 17. При этом в начальный момент изменени углового положени золотника 76, показанный на фиг. 16, правое плечо коромысла 88 при движении поршн 2 двигател к нижней мертвой точке (НМТ) и на некотором рассто нии от последней, определ емом размерами звеньев и их уг- ловным положением, что сно из фиг. 16, соудар етс (входит в контакт) с правой лопастью переключател и по достижению НМТ переводитс последней в положение, показанное на.фиг. 17. При этом золотник 76 перекрывает наружной поверхностью канал 80 подвода масла к золотнику 76 от маслоп- риемника и соедин ет канал 83 посредством паза 86 со сливным каналом 87 в поршне, как показано на фиг. 19, осуществл отвод масла из полости 18.To set the compression ratio to a high degree, the rotor blades are rotated by the roller 90 to the position shown in FIG. 16, 17. In this case, at the initial moment of changing the angular position of the spool 76, shown in FIG. 16, the right shoulder of the rocker arm 88 when the piston 2 of the engine moves to the bottom dead center (BDC) and at a certain distance from the latter, determined by the size of the links and their angular position, which is clear from FIG. 16, collides (comes into contact) with the right blade of the switch and, upon reaching the BDC, is transferred to the position shown in FIG. 17. At the same time, the spool 76 overlaps the outer surface of the channel 80 for supplying oil to the spool 76 from the oil receiver and connects the channel 83 through the groove 86 to the drain channel 87 in the piston, as shown in FIG. 19, discharged oil from the cavity 18.
Перевод коромысла в первоначально рассмотренное исходное положение на фиг. 15 из положени на на фиг. 17 осуществл етс аналогично описанному переводу коромысла из положени на фиг.15 в положение на фиг, 17, только при этом изменении углового положени коромысла его левое плечо перемещаетс левой лопастью переключател .The translation of the rocker arm to the originally considered starting position in FIG. 15 from the position in FIG. 17 is carried out similarly to the described translation of the rocker from the position in Fig. 15 to the position in Fig. 17, only with this change in the angular position of the rocker the left shoulder is moved by the left blade of the switch.
Установка валика управлени 90 в то или иное угловое положение - на фиг.15 или на фиг. 17 выполн етс управл ющим устройством изменени степени сжати в зависимости от уровн нагрузки, возможное исполнение которого дл дизел приведено на фиг.20.The installation of the control roller 90 in one or another angular position - in Fig. 15 or in Figs. 17 is a control device for varying the compression ratio depending on the load level, a possible embodiment of which for a diesel engine is shown in FIG.
Управл ющее устройство на фиг.20 содержит замыкающий контакт 99 с механической св зью 60 последнего с рейкой 61 топливного насоса высокого давлени 62, соединенной с регул тором 63, закрепленный на продольной стенке 100 картера двигател пневмоцилиндр простого действи 101, шток 102 которого соединен через рычажную передачу с т гами 92 привода управл ющих валиков 90 двухлопастных переключателей 89, электропневматический вентиль 103 дл управлени подачей сжатого воздуха в пневмоцилиндр 101 из трубопровода 104 сжатого воздуха управлени , линию электрической св зи 105, соедин ющую электропневмэтический вентиль 103 с замыкающим контактом 99, при этом рычажна передача, соедин юща шток 102 с т гами 93 содержит шарнирно соединенные с указанными т гами рычаги 106, закрепленные на общем дл всех цилиндровThe control device of FIG. 20 contains a closing contact 99 with a mechanical connection 60 of the latter with a rail 61 of the high-pressure fuel pump 62 connected to a regulator 63, mounted on the longitudinal wall 100 of the engine crankcase, a single-acting pneumatic cylinder 101, the rod 102 of which is connected through a lever transmission with rods 92 of the drive of the control rollers 90 of two-blade switches 89, an electro-pneumatic valve 103 for controlling the supply of compressed air to the pneumatic cylinder 101 from the compressed air line 104 of the control, an electric line communication-parameter 105 connecting the valve 103 elektropnevmetichesky make contact 99, the linkage connecting the stem 102 with the connecting rods 93 comprises pivotally connected to said connecting rods levers 106 mounted on a common for all cylinders
двигател валике 107, установленном в расточках , выполненных в поперечных стенках картера двигател , и соединенном посредством закрепленного на нем рычага 108 (на 5 фиг.20 совмещен с рычагом 106) и серьги 109 со штоком 102, причем последний снабжен ограничителем перемещени 110, жестко определ ющим величину хода поршн пневмоцилиндра, а между пневмоцилинд0 ром 101 и стенкой картера 100 введены дистанционные прокладки 111 дл выставки углового положени двухлопастного переключател 89.a roller 107 installed in bores made in the transverse walls of the crankcase of the engine and connected by a lever 108 fixed thereto (in Fig. 20 aligned with a lever 106) and an earring 109 with a rod 102, the latter having a travel stop 110 spacing the piston of the pneumatic cylinder, and spacers 111 are introduced between the pneumatic cylinder 101 and the wall of the crankcase 100 to expose the angular position of the two-blade switch 89.
Управл ющее устройство работает сле5 дующим образом.The control device operates as follows.
В соответствии с тем, что положение коромысла 88 и двухлопастного переключател 89 на фиг.20 соответствует понижению последних на описанной выше фиг.17, уп0 равл ющее устройство на фиг.20 находитс в положении задани высокой степени сжати .In accordance with the fact that the position of the rocker arm 88 and the two-blade switch 89 in Fig. 20 corresponds to a lowering of the latter in the aforementioned Fig. 17, the control device in Fig. 20 is in a high compression setting position.
При нагрузке выше определенного заданного уровн замыкающий контакт 99 пе5 ремещаемый рейкой топливного насоса, замыкает линию электрической св зи 105, при этом электропневматический вентиль 103 открывает доступ сжатого воздуха из трубопровода 104 в рабочую полость пнев0 моцилиндра 101. Поступа в пневмоцилиндр , воздух отжимает поршень последнего в крайнее левое положение, определ емое ограничителем перемещени 110, осуществл посредством рычажнойWhen the load is above a certain predetermined level, the make contact 99 moved by the rail of the fuel pump closes the electric communication line 105, while the electro-pneumatic valve 103 opens the access of compressed air from the pipeline 104 to the working cavity of the pneumatic cylinder 101. As the pneumatic cylinder enters the pneumatic cylinder, it presses the piston of the latter into the leftmost position defined by the travel stop 110 is carried out by means of a lever
5 передачи поворот валика управлени 90 и установку двухлопастного переключател 89 в положение, показанное на фиг.15, при этом переключатель 89, воздейству левой лопастью на левое плечо коромысла 88, ус0 танавливает коромысло в положение, показанное на фиг, 15, при этом достигаетс установка низкой степени сжати .5, turning the control roller 90 and setting the two-blade switch 89 to the position shown in FIG. 15, the switch 89, acting with the left blade on the left shoulder of the rocker arm 88, sets the rocker to the position shown in FIG. 15, and the installation is achieved low compression.
При снижении нагрузки, в заданный по выходу рейки топливного насоса момент,When the load is reduced, at the moment set at the output of the fuel pump rail,
5 контакт 99 размыкает линию электрической св зи 105, при этом электропневматический вентиль 103 стравливает воздух из рабочей полости пневмоцилиндра, пружина пневмоцилиндра отжимает поршень последнего в5, contact 99 opens the electric communication line 105, while the electro-pneumatic valve 103 blows air from the working cavity of the pneumatic cylinder, the spring of the pneumatic cylinder squeezes the piston of the latter
0 крайнее правое положение, осуществл посредством рычажной передачи поворот валика управлени и установку двухлопастного переключател 89 в положение, показанное на фиг.17 и описываемой фиг.20.0 the extreme right position, by means of a lever transmission, rotates the control roller and sets the two-blade switch 89 to the position shown in Fig. 17 and described in Fig. 20.
5 Переключатель 89, воздейству правой лопастью на правое плечо коромысла 88, уста- навливает последнее в положение показанное на фиг.17 и фиг.20. при этом достигаетс установка высокой степени сжати .5 The switch 89, acting with the right blade on the right shoulder of the rocker arm 88, sets the latter to the position shown in Fig.17 and Fig.20. a high compression ratio is achieved.
Схема данного устройства может предусматривать разрыв линии электрической св зи 105 при пуске дизел , как выполнено, например, в схеме управл ющего устройства на фиг.11.The circuit of this device may include breaking the electric communication line 105 when starting the diesel, as is done, for example, in the circuit of the control device of Fig. 11.
На фиг.21 (выноска IV фиг. 12) и фиг.22 (разрез по К-К фиг.21) показан исполнени механизма дл изменени углового положени (переключател ) распределительного золотника поворотного типа 76 в описанном выше устройстве на фиг.12.Fig. 21 (callout IV of Fig. 12) and Fig. 22 (K-K section of Fig. 21) show an embodiment of a mechanism for changing the angular position (switch) of a rotary type spool valve 76 in the above-described device of Fig. 12.
Механизм содержит закрепленный на золотнике 76 поводок 112, снабженный роликом 113, рейку 114 с пазом, образованным профильными поверхност ми 115 и 116, контактирующими с роликом поводка при изменени х углового положени (переключател ) золотника 76, снабженную цилиндрическими цапфами 117, 118, со скольз щими шпонками 119, 120, установленными с возможностью осевого перемещени в опорах, закрепленных в картере двигател .The mechanism comprises a lead 112 mounted on the spool 76, provided with a roller 113, a rail 114 with a groove formed by profile surfaces 115 and 116, in contact with the lead roller when the angular position (switch) of the spool 76 changes, provided with cylindrical pins 117, 118, with sliding dowels 119, 120 mounted axially movable in bearings fixed in the crankcase.
На фиг.22 основными лини ми чертежа показа но положение элементов механизма перед контактом ролика поводка с поверхностью 115 рейки, переставленной в новое гТоложёнйе, штрих-пунктирными Лини ми - положение рейки 114 до переключени и положение поводка 112 в конце переключени , при положении поршн в НМТ.On Fig the main lines of the drawing show the position of the mechanism elements in front of the contact of the leash roller with the surface 115 of the rack, rearranged in a new position, dashed lines - the position of the rack 114 before switching and the position of the lead 112 at the end of the switch, with the piston position in NMT.
Стрелкой 121 показано направление движени поршн в рассматриваемый период - при изменении углового положени золотника поворотного типа 76.Arrow 121 shows the direction of movement of the piston in the period under consideration - when the angular position of the rotary type spool 76 changes.
AS - величина перемещени рейки 114 при переключени х.AS is the amount of movement of the rail 114 when switching.
Переключение золотника 76 осуществл етс перестановкой рейки 114 на величину AS, при этом при движении поршн к НМТ и в зоне последней профильные поверхности паза рейки, воздейству на ролик поводка, устанавливают последний и соответственно золотник 76 в новое положение.The slide valve 76 is switched by shifting the rod 114 to the value of AS, and when the piston moves to the BDC and in the area of the latter, the profile surfaces of the rack groove, acting on the lead roller, set the latter and, accordingly, the slide valve 76 to a new position.
На фиг.22 показано переключение крана управлени из положени , соответствующего установке низкой степени сжати (см. фиг.21), в положение - высокой степени сжати , что в данном случае достигаетс воздействием на ролик поводка поверхности 115 рейки. Аналогично поверхностью 116 рейки при ее следующей перестановке, осуществл етс поворот поводка в обратном описанному направлении с установкой золотника 76 в положение, соответствующее низкой степени сжати .Fig. 22 shows the switching of the control valve from the position corresponding to the setting of the low compression ratio (see Fig. 21) to the position of the high compression ratio, which in this case is achieved by exposing the roller to the leash of the surface 115 of the rail. Similarly, the surface 116 of the rack at its next rearrangement, the leash is rotated in the opposite direction described with the slide valve 76 set to a position corresponding to a low compression ratio.
Перестановку рейки 114 можно осуществл ть устройством, аналогичным показанному на фиг.20, соединив рейки 114Repositioning the rails 114 can be accomplished by a device similar to that shown in FIG. 20 by connecting the rails 114
серьгами (шатунами) с рычагами 106, закрепленными на общем дл всех цилиндров двигател валике 107.earrings (connecting rods) with levers 106 fixed to a roller 107 common to all engine cylinders.
Устройство, осуществл ющее подводInlet device
масла управлени к полости гидроцилиндра 18 в поршневом пальце или отвод от нее в зависимости от уровн нагрузки двигател , показанное на фиг.23...26 (вариант исполнени ), содержит встроенный в тронк поршн control oil to the cavity of the hydraulic cylinder 18 in the piston pin or outlet from it depending on the engine load level, shown in Figs. 23 ... 26 (embodiment), contains a piston integrated in the throne
0 2 под поршневым пальцем и параллельно ему распределительный кран, содержащий золотник поворотного типа 122, снабженный внутренней цилиндрической полостью 123 и соединенным с этой полостью ради5 альным каналом 124, телескопически соединенный с золотником 122 с помощью трубчатого хвостовика маслоприемник 125, полость 126 которого, открыта к торцовой поверхности 127 шатуна, уплотнена с по0 следней с помощью пружин 128 и сопр жена с маслоподвод щим каналом 129 в шатуне, выведенным на указанную торцовую поверхность 127, каналы 130, 131, 132, соедин ющие при угловом положении зо5 лотника, соответствующем подаче масла управлени в полость 18, радиальный канал 124 в золотнике с полостью 18 (см. фиг.25), а при угловом положении золотника, соответствующем отводу масла управлени из0 2, under the piston pin and parallel to it, a distribution valve containing a rotary valve spool 122, provided with an internal cylindrical cavity 123 and connected to this cavity by a radial channel 124, telescopically connected to the valve spool 122 with a tubular shank, an oil receptacle 125, the cavity 126 of which is open to the end surface 127 of the connecting rod, sealed to the latter with the help of springs 128 and interfaced with the oil supply channel 129 in the connecting rod brought to the specified end surface 127, channels 130, 131, 132 connecting at the angular position of the spool 5 corresponding to the supply of control oil to the cavity 18, the radial channel 124 in the spool with a cavity 18 (see Fig. 25), and with the angular position of the spool corresponding to the removal of control oil from
0 полости 18, соедин ющие последнюю посредством паза 133, выполненного на боковой поверхности крана 122 со сливным каналом 134 в поршне (см. фиг.26), механизм дл изменени углового положени зо5 лотника 122, содержащий коромысло 88, закрепленное на золотнике, поворотный двухлопастный переключатель 89, закрепленный на валике управлени , полностью аналогичный показанному на фиг.12,14,15,0 cavity 18, connecting the latter by means of a groove 133, made on the side surface of the valve 122 with a drain channel 134 in the piston (see Fig. 26), a mechanism for changing the angular position of the gate 5 of the valve 122, containing the beam 88, mounted on the spool, rotary two-blade a switch 89 mounted on the control roller, completely similar to that shown in Figs. 12, 14, 15,
0 при этом золотник 122 на фиг.23 снабжен такими же фиксаторами осевого и углового положени , как и на фиг.12.0, while the spool 122 in Fig. 23 is provided with the same axial and angular position locks as in Fig. 12.
На фиг.23 верхн головка шатуна снабжена втулкой подшипника 135, упрессован5 ной в расточку последней. Золотник 122 может быть встроен непосредственно в поршень , как показано на фиг.23, или же смон- тирован в отдельном корпусе, закрепленном на поршне, может снабжать0 с втулкой золотника, устанавливаемой в указанные корпусные детали.In Fig. 23, the upper head of the connecting rod is provided with a bearing sleeve 135 pressed into the bore of the latter. The spool 122 may be integrated directly into the piston, as shown in FIG. 23, or mounted in a separate housing mounted on the piston, may provide 0 with a spool sleeve installed in said housing parts.
Приведенна на фиг.23 схема каналов подачи масла в полость 18 обладает по сравнению с фиг 12, 13 меньшей прот женно5 стью последних и меньшим количеством местных сопротивлений.The diagram of the oil supply channels to the cavity 18 shown in Fig. 23 has, in comparison with Figs. 12, 13, a shorter length of the latter and fewer local resistances.
На фиг.27 и фиг.28 (разрез no H-H) показан вариант исполнени механизма дл изменени углового положени (переключени ) золотника 122, обеспечивающего подвод и отвод масла управлени из полости 18 в описанном выше устройстве на фиг.23.Fig. 27 and Fig. 28 (section no H-H) show an embodiment of a mechanism for changing the angular position (switching) of the spool 122, which allows the supply and removal of control oil from the cavity 18 in the device described above in Fig. 23.
Механизм содержит закрепленное на золотнике 122 коромысло 136 с лопаст ми чашеобразной формы и сопла 26, 27 струйного управлени положением лопастей коромысла , направленные в указанные чашеобразные лопасти, и подсоединенные к системе смазки двигател или к автономному масл ному контуру через управл ющее устройство изменени степени сжати в зависимости от уровн нагрузки двигател .The mechanism comprises a rocker arm 136 mounted on the spool 122 with cup-shaped blades and jet nozzles 26, 27 for controlling the position of the rocker blades directed to said cup-shaped blades and connected to the engine lubrication system or to an autonomous oil circuit through a control device for changing the compression ratio in depending on engine load level.
Коромысло снабжено ограничител ми поворота 137, преимущественно регулируемыми .The rocker arm is equipped with rotation limiters 137, which are predominantly adjustable.
На фиг,28 (разрез по Н-Н) показан начальный момент переключени золотника, при этом основными лини ми чертежа показано положение коромысла, соответствующее низкой степени сжати , штрих-пунктирной линией - положение лопастей коромысла после переключени золотника в положение, соответствующее высокой степени сжати .On Fig, 28 (section along H-H) shows the initial moment of switching the spool, with the main lines of the drawing showing the position of the rocker arm corresponding to a low compression ratio, the dashed line shows the position of the arms of the rocker arm after switching the spool to the position corresponding to a high compression ratio .
Дл осуществлени указанного переключени (установки высокой степени сжати ) масло управлени подаетс в сопло 27. Стру жидкости из сопла оказывает гидродинамическое давление на правую лопасть коромысла и переводит ее в положение показанное штрих-пунктирной линией. Реакци струи на стенку будет равна секундному импульсу силы, т.е. Р m и Q и р, где m и О - масса и секундный расход жидкости;To accomplish this switch (high compression setting), control oil is supplied to the nozzle 27. A stream of fluid from the nozzle exerts hydrodynamic pressure on the right arm of the rocker arm and puts it into the position indicated by the dashed line. The reaction of the jet to the wall will be equal to the second impulse of force, i.e. P m and Q and p, where m and O are the mass and second fluid flow rate;
и - скорость потока жидкости;and - fluid flow rate;
р- плотность жидкости.p is the density of the liquid.
К примеру, импульс силы Р при давлении масла управлени 6 атм и диаметре сопла 8 мм при положении поршн в зоне НМТ равен 4 кгс, что вполне достаточно дл осуществлени переключени крана управлени .For example, a force impulse P at a control oil pressure of 6 atm and a nozzle diameter of 8 mm with a piston position in the BDC zone is 4 kgf, which is quite sufficient for switching the control valve.
Аналогично осуществл етс переключение крана управлени из положени , соответствующего установке высокой степени сжати , в положение - низкой степени сжати подачей масла управлени в сопло 26.Similarly, the control valve is switched from the position corresponding to the high compression ratio setting to the low compression position by supplying the control oil to the nozzle 26.
Подача масла управлени в сопла 26,27 при изменении нагрузки на определенном уровне может осуществл тьс описанным выше устройством, показанным на фиг.11.The supply of control oil to the nozzles 26.27 when the load changes at a certain level can be carried out by the device described above, shown in Fig. 11.
Очевидно, что описанный механизм может быть использован дл переключени крана управлени в устройстве на фиг.12.Obviously, the described mechanism can be used to switch the control valve in the device of Fig. 12.
Если показанные на фиг.29 каналы в шатуне используютс только дл подачи масла в полость 18 устройства, обратный клапан может быть встроен в шатун с обеспечением хорошего доступа к нему, как показано на указанной фигуре.If the conduit channels shown in Fig. 29 are used only to supply oil to the device cavity 18, a check valve can be integrated into the conrod to provide good access to it, as shown in the figure.
Обратный шариковый клапан на фиг.29 соедржит шарик 138, снабженный направ- 5 л ющей 139.The check ball valve in FIG. 29 connects the ball 138 provided with a 5 guide 139.
При наличии устройство дл изменени степени сжати у дизелей без повышени максимального давлени цикла может быть обеспечено следующее: реализаци боль0 ших давлений наддува при сохранении экономичности на частичных режимах и без ухудшени пусковыхГкачёств; снижение токсичности отработавших газов; расширение- диапазона примен емых топлив.If there is a device for changing the compression ratio of diesels without increasing the maximum cycle pressure, the following can be ensured: realizing high boost pressures while maintaining economy in partial modes and without impairing starting performance; exhaust gas toxicity reduction; extension of the range of used fuels.
5 Дл двигателей с количественным регулированием бензиновых - с искровым зажи- ганием на частичных режимах вес всасываемой топливо-воздушной смеси в цилиндре сильно снижаетс по сравнению5 For engines with quantitative control of gasoline - with spark ignition in partial modes, the weight of the intake fuel-air mixture in the cylinder is greatly reduced compared to
0 с полной нагрузкой, соответственно, снижаетс давление конца сжати , что в соответствии с известными термодинамическими зависимост ми сильно снижает термический КПД и увеличивает удельный расход0 with full load, respectively, the pressure of the end of compression decreases, which, in accordance with the known thermodynamic dependences, greatly reduces the thermal efficiency and increases the specific consumption
5 топлива. Вли ние регулировани степени сжати на расход топлива у ДВС с искровым зажиганием выше, чем у дизелей и составл ет в нижней области частичных нагрузок 13%.5 fuel. The effect of controlling the compression ratio on the fuel consumption of ICE with spark ignition is higher than that of diesel engines and amounts to 13% in the lower region of partial loads.
0 Предложенное устройство обеспечивает возможность изменени степени сжати без существенного конструктивнбго изме- нени поршн , шатуна или головки цилиндра , сохран ет их традиционную0 The proposed device provides the ability to change the degree of compression without significant structural change of the piston, connecting rod or cylinder head, preserves their traditional
5 конструкцию, обладает хорошей встраиваемостью , относительной простотой конструкции , повышенной надежностью и ресурсом обусловленных в сравнении с ПАРСС отсутствием редукционного клапана и уплотне0 ний. работающих при высоких давлени х, быстрым снижением степени сжати , что предотвращает детонационное сгорание при увеличении нагрузки.5 design, has good embeddability, relative simplicity of design, increased reliability and service life due to the absence of a pressure reducing valve and seals in comparison with PARSS. operating at high pressures, rapidly reducing the compression ratio, which prevents detonation combustion with increasing load.
Предложенное устройство не требуетThe proposed device does not require
5 при регулировании степени сжати осевых перемещений коленчатого вала с шатунами, обладает повышенной надежностью и ресурсом вследствие существенно большего угла подъема винтовых линий криволиней0 ных пазов и исключени принудительного изменени углового положени эксцентрика в периоды высоких давлений в цилиндре двигател , кроме того, обеспечиваетс больша надежность работы коренных под5 шипников коленчатого вала двигател и бобышек поршн . Устройство обладает повышенной надежностью и работоспособностью вследствие организации высоких и стабильных управл ющих усилии, обеспечивающих поворот эксцентрика, изп н ющего длину шатуна и относительной простоты управлени , т.к. поворот эксцентрика в предложенном устройстве осуществл етс гидроцилиндром простого действи .5, while adjusting the degree of compression of the axial displacements of the crankshaft with connecting rods, it has increased reliability and service life due to the significantly larger angle of elevation of the helical lines of the curved grooves and the exclusion of forced changes in the angular position of the eccentric during periods of high pressure in the engine cylinder, moreover, the main operation is more reliable 5 bearings of the crankshaft of the engine and piston bosses. The device has increased reliability and performance due to the organization of high and stable control efforts, providing the rotation of the eccentric, which measures the length of the connecting rod and the relative ease of control, because the rotation of the eccentric in the proposed device is carried out by a single-acting hydraulic cylinder.
Изобретение позвол ет повысить работоспособность и долговечность предложенного устройства и высокую эффективность от его внедрени вследствие относительной простоты конструкции и сохранени традиционной конструкции головки цилиндра, поршн и шатуна двигател .The invention allows to increase the operability and durability of the proposed device and the high efficiency of its implementation due to the relative simplicity of the design and preservation of the traditional design of the cylinder head, piston and connecting rod of the engine.
Область применени предложенного устройства включает бензиновые двигатели с искровым зажиганием, дизели с наддувом, многотопливные двигатели.The scope of the proposed device includes gasoline engines with spark ignition, supercharged diesel engines, multi-fuel engines.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU914908748A RU1782291C (en) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | Device for changing ratio of compression in piston internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU914908748A RU1782291C (en) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | Device for changing ratio of compression in piston internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU1782291C true RU1782291C (en) | 1992-12-15 |
Family
ID=21559144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU914908748A RU1782291C (en) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | Device for changing ratio of compression in piston internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU1782291C (en) |
-
1991
- 1991-02-07 RU SU914908748A patent/RU1782291C/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Двигатели внутреннего сгорани (РЖ ДВС) № 4, 1989, реф. 4.39.1 Перспективы развити автомобильных силовых установок. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4510894A (en) | Cam operated engine | |
| CN102733947B (en) | Contraposition two-stroke engine | |
| JP2004278536A (en) | Reciprocating internal combustion engine, operation method thereof, and stroke function adjusting device for charge exchange valve | |
| US4213427A (en) | Rotary engine | |
| US11041456B2 (en) | Internal combustion engine | |
| US4905635A (en) | Valve gear for internal combustion engine | |
| US8662031B2 (en) | Uniflow portless two-stroke engine | |
| US4493296A (en) | Three cycle engine with varying combustion chamber volume | |
| US7866295B2 (en) | Piston skirt oil retention for an internal combustion engine | |
| WO1991000684A1 (en) | Twi-stroke cycle engine cylinder construction | |
| CN106870052B (en) | Variable compression ratio mechanism of engine and valve system matched with variable compression ratio mechanism | |
| RU1782291C (en) | Device for changing ratio of compression in piston internal combustion engine | |
| US5626113A (en) | Piston-cylinder assembly and drive transmitting means | |
| WO2021184528A1 (en) | Rotary-turntable-type internal combustion engine | |
| US20250012230A1 (en) | Piston, crank drive and reciprocating internal combustion engine | |
| US4434752A (en) | Internal combustion engine | |
| US3340857A (en) | Two stroke cycle internal combustion engine | |
| WO1990014508A1 (en) | A piston cylinder combination with cylinder wall having valve ports and combustion chamber | |
| US2730089A (en) | Rotary valve internal combustion engine | |
| WO2018183497A1 (en) | Internal combustion engine | |
| US10590813B2 (en) | Internal combustion engine | |
| US10526953B2 (en) | Internal combustion engine | |
| JPS6349057B2 (en) | ||
| US20180283316A1 (en) | Internal combustion engine | |
| US20250154921A1 (en) | Internal combustion engine |