Устройство для изменения степени сжатия поршневого двигателя внутреннего сгорания

Устройство для изменения степени сжатия поршневого двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: устройство содержит эксцентрик 5 в верхней головке шатуна 4, закрепленный на поршневом пальце 1, встроенный в полость последнего гидроцилиндр простого действия, поршень 10 которого , имеющий форму стакана, постоянно сопряжен в пределах хода своей внутренней полостью с головкой 8 штока 6, хвостовик 7 которого укреплен в поршне 2 двигателя. В торце поршневого пальца со стороны, противоположной пружине 16 гидроцилиндра , установлена заглушка 17, образующая совместно с донышком поршня гидроцилиндра его рабочую полость 18, соединенную каналом 19 с устройством, осуществляющим подвод масля управления к

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕН ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

j (л) Puz/ (21) 4908748/06 (22) 07.02.91 (46) 15.12.92. Бюл. М 46 (71) Пензенское производственное объединение по дизелям и турбокомпрессорам

"Пенздизельмаш" (72) В.Г,Путилин, М.М.Кутаев, В.И.Поляков, А.И.Щербинин, Ю.И.Гома и Ю.Н.Желнов (73) B.Ã.Ïóòèëèí (56) Двигатели внутреннего сгорания (РЖ

ДВС) N. 4, 1989, реф. 4.39.1 "Перспективы, развития автомобильных силовых установок". (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕ-

ЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

; Ц,, 1782291 А3 (яи F 02 В 75/04, F 02 0 15/04 (57) Сущность изобретения: устройство содержит эксцентрик 5 в верхней головке шатуна.4, закрепленный на поршневом пальце

1, встроенный в полость последнего гидроцилиндр простого действия, поршень 10 которого, имеющий форму стакана, постоянно сопряжен в пределах хода своей внутренней полостью с головкой 8 штока 6, хвостовик 7 которого укреплен в поршне 2 двигателя. В торце поршйевого пальца со стороны, противоположной пружине 16 гидроцилиндра. установлена заглушка 17, образующая совместно с донышком поршня гидроцилиндра его рабочую полость 18, соединенную каналом 19 с устройством, осуществляющим подвод масла управления к

1782291 укаэанной полости гидроцилиндра или отвод от нее в зависимости от уровня нагрузки двигателя. Поршейь гидроцилиндра постоянно, в пределах его рабочего хода соединен с помощью винтовых пар и с. поршнева riaiii qei4 и со штоком, для чего на головке штока и на наружной поверхности поршня гидроцилиндра выполнены винтовые пазы 9, 11, а внутренние полости

Изобретение относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания с искровым зажиганием; дизелям, многотопливным двигателям.

;Известны многочисленные попытки создания двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с регулируемой степейью сжатия.

Согласно поисковым работам ведущих фирм ФРГ по перспективам развития автомобильйых силовых установок ожидаемое дальйейшее снижение расхода топлива потребует зйачйтельных конструктйвных издержек и, sчастности,,невозможно будет достигнуть без регулирования а на работающем ДВС.

В настоящее время наиболее разработаны конструкции двигателей с ПАРСС и двигателей с дополнительной камерой в головке цилиндра с изменяемым объемом., .

Особенйость конструкции поршней, ав томатически регулирующих степень сжатия (ПАРСС), заключается в их способности изменять объем камеры сгорания (КС) в результате изменения расстояния между плоскостью головки поршня и осью поршневого пальца.

ПАРСС состоит из двух основных частей: внутреннего поршня (вставки) и наружного поршня (оболочки). Внутренний поршень соединен с шатуном поршневым пальцем. Наружный поршень подвижен относительно внутреннего и его относительное положение определяется количеством масла, заполняющего верхнюю или нижнюю кольцевые масляные камеры. Масло в эти камеры поступает от шатуна через обратные клапаны. В конце хода выпуска силы инерции стремятся сдвинуть наружный поршень вверх по отношению к внутреннему.

Перемещению поршня препятствует масло а нижней кольцевой камере, но т,к. в камере имеется дроссельное отверстие, то часть масла вытекает. Диаметр дроссельного отверстия выбирают так, что наружный порпоршневого пальца и поршня гидроцилиндра снабжены выступами 12, 13, сопряженными с указанными пазами, что обеспечивает поворот эксцентрика на 180 при осевом перемещении поршня гидроцилиндра иэ одного крайнего положения в другое, Винтовые пазы выполнены с противоположным направлением винтовых линий. 4 з.п. ф-лы, 29 ил. шень сдвигается вверх на определенную величину(например, у дизеля Континентал серии 1100, .наружная часть поршня перемещается на 0,125 мм относительно

5 внутренней за период одного цикла). Таким образом, для изменения степени сжатия с

10 до 22 необходимо 60-65 циклов (1 30 оборотоа коленчатого вала), что при 2800 об/мин составляет около 3 с.

10 Степень сжатия будет увеличиваться до тех пор, пока не откроется редукционный клапан, при этом часть масла вытекает из верхней камеры и наружный поршень (o6oлочка) перемещается вниз по отношению к

15 внутреннему поршню (вставке), в результате чего уменьшается о и соответственно нагрузка на поршень. Уменьшение степени сжатия может происходить только в зоне

ВМТ при воспламенении смеси, если давле20 ние газа, передающееся на верхнюю масляную камеру, откроет редукционный клапан, На установившемся режиме наружная оболочка колеблется около какого-то среднего положения относительно внутренней

25 вставки, соединенной с шатуном, поднимаясь на ходах выпуска и впуска и опускаясь на ту же величину при последующих ходах сжатия и расширения. Степень сжатия уста навливается автоматически. Она определя30 ется величиной затяжки пружины редукционного клапана, которая в свою очередь зависит от допустимого максимального давления в цилиндре (Р ).

Анализ исследований дизелей с ПАРСС

35 показывает, что конструкции их непрерывно совершенствуются, но пока они не реализованы кроме дизеля Континентал серии

1100 с S/D - 127/123,8.

К недостаткам ПАРСС следует отнести

40 невысокую надежность, определяемую в основном недостатками в работе клапанов, связанными с большой чувствительностью к загрязнению масла посторонними частицами. а также вследствие повышенной

1Т82291 сжимаемости масла эа счет воздушных включений и утечек масла через уплотнительные кольца; большое число циклов (оборотов коленчатого вала), в течение которых осуществля- 5 ется. изменение степени сжатия от режима с наибольшей степенью сжатия до режима с наименьшей степенью сжатия, что для бензиновых двигателей приведет при резком набросе нагрузки к возникновению де- 10 тонационного сгорания; значительное увеличение массы, например, у дизеля Континентал AVDS-1100 вес

flAPCC-6,15 кг против 4,2 кгу стандартного поршня, т.е. выше на 47, вследствие чего 15 у высокооборотных ДВС существенно возрастают инерционные нагрузки на шатунный подшипник. Кроме того, к недостаткам относятся сложность гидравлической системы; 20 значительное увеличение трудоемкости изготовления; у дизелей с высоким средним эффективным давлением для организации требуемой интенсивности охлаждения головки поршня 25 необходимо выполнить еще одну полость (кроме указанных двух) непосредственно под головкой поршня и осуществить подвод и отвод охлаждающего масла в эту полость, т.к. на установившихся режимах колебания 30 наружной оболочки поршня не могут обеспечить интенсивную смену масла под голо-вкой поршня.

В связи с тем, что уменьшение степени сжатия может происходить только в зоне 35

BMT при воспламенении смеси, при возрастании частоты вращения время, за которое открывается редукционный клапан, сокращается так, что создает определенные проблемы в осуществлении процесса 40 регулирования в высоко-оборотных двигателях класса ДВС с искровым зажиганием для легковых автомобилей.

Известна разработка фирмой Фольксваген в головке цилиндра ДВС легкового 45 автомобиля камеры с переменной е. Камера сгорания состоит из основной камеры, объ. ем которой соответствует объему КС при максимальной е, и дополнительной камеры в голоке цилиндра с изменяемым объемом. 50

Изменение ее объема, а следовательно, и осуществляется посредством подвижного поршня с двумя поршневыми кольцами. Геометрическое соотношение основной и дополнительной камер выбраны из условия, 55 чтобы можно было изменять е от 9,5 до

15,5. Диаметр цилиндра двигателя 79,5 мм, диаметр дополнительной. камеры в головке цилиндра-35 мм. Свеча зажигания установлена в центре регулирующего поршня и при работе ДВС перемещается вместе с ним.

Перемещение регулирующих поршней осуществляется электромеханическим устройством в зависимости от нагрузки ДВС.

Испытания автомобиля с опытным ДВС .. показали, что он по динамическим и скоростным качествам не хуже, чем автомобиль с серийным ДВС. Экономия топлива при проверке ДВС с переменной е для случая движения автомобиля по городскому циклу

ЕСЕ, то есть в нижней области частичных нагрузок составляет 13 .

Недостатками описанной конструкции являются возможность реализации конструкции только для двухклапанных головок цилиндров; нарушение формы КС и повышенная величина поверхности КС при пониженных величинах 8.

Известны попытки регулирования степени сжатия в ДВС путем изменения расстояния между осями шатунной шейки коленчатого вала и поршневого пальца.

Известно устройство фирмы Купер-Бессемер для изменения степени сжатия ДВС во время работы. Устройство обеспечивает достижение двух заданных степеней сжатия: низкой, когда нагрузка выше заданной величины, и высокой, когда ниже. На практике в большинстве случаев достаточно двух заданных величин а

В нижней головке шатуна между расточкой шатуна и шатунной шейкой размещена эксцентриковая втулка.

Однако основной недостаток, исключающий возможность практической реализации устройств по изменению степени сжатия с эксцентриковой втулкой в нижней головке шатуна, заключается в том, что указанные втулки могут быть установлены на шатунные шейки коленчатого вала только в том случае, если они разъемные. Исключение могут составлять только мотоциклетные двигатели, где применяются разборные коленчатые валы и неразборные шатуны.

Толщина зксцентриковой втулки устройства ограничена требованием возможности демонтажа шатуна через цилиндр и необходимостью ограничения массы нижней головки шатуна и потому средняя толщина эксцентриковой втулки ограничена и не может существенно отличаться от толщины толстостенных вкладышей, применяемых ранее в конструкциях ДВС, При разъемной эксцентриковой втулке (в виде двух вкладышей), установленной с зазором в расточке шатуна, не может быть

1782291 обеспечение работоспособнбсти подшипникового узла нижней головки шатуна устройства.

Известно устройство для изменения степени сжатия фирмы Карл Шмидт (ФРГ).

В предложенном устройстве изменение степени сжатия достигается поворотом на угол до 180 эксцентриковой втулкй устайовлен-" ной в верхней головке шатуна. Эксцентриковая втулка — подшипник имеет цилиндрическую наружную поверхность и цилиндрическую внутреннюю поверхность, которая эксцентрична по отношению к наружной поверхности. Устройство обеспечивает достижение двух заданных степеней сжатия. Ограничение поворота втулки осуществляется расположенными в теле шатуна упорными пальцами, служащими также направляющими и уплотняющими для пазов во втулке. Управление поворотом втулки производится гидравлически путем нагнетания жидкости в один из ее пазов. Втулка в определенных положениях стопорится шариковым фиксатором, входящим в обработанные во втулке лунки, соединенные с пазами канавками;

По сравнению с устройствами, в которых эксцентриковая втулка установлена в нижней головке шатуна, устройство с эксцентриковой втулкой в верхней головке шатуна имеет существенные преимущества: втулка по условиям сборки выполняется неразъемной; вследствие малых скоростей скольжения в подшипнике верхней головки шатуна, подшйпник может быть изготовлен из более твердого антифрикционного сплава, например, из оловянисто-фосфористой бронзы беэ заливки, что исключает растрескивание заливки шатунных вкладышей при неплотном прилегании затылка вкладыша к постели; момент от сил трения 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 скольжения в подшипнике, что создает существенно большие возможности для обеспечения 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 уве-. личение габаритов и массы узла подшипника по сравнению с обычной конструкцией, При этом вследствие значительно меньшего диаметрв Поршневого 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.

5 Однако это устройство имеет следующие существенные недостатки: незначительная площадь, на которую воздействует нагнетаемая жидкость при управлении поворотом втулки, равная произпри весьма несовершенном уплотнении полости паза, куда эта управляющая жидкость подается. При этом утечки управляющей жидкости через зазор между направляющим штифтом и стенками паза и через радиальные зазоры между втулкой и поршневым пальцем и втулкой и головкой шатуна заполняют полость канавки эа уплотняющим штифтом и при повороте втулки жидкость, 20 заполняющая полость эа направляющим штифтом, должна выдавливаться в радиальные зазоры между втулкой, пальцем и головкой шатуна и создает дополнительное сопротивление повороту втулки под воздей25 ствием управляющей жидкости; наличие пазов уменьшает несущую способность втул ки шатуна.

Плавающая втулка (с зазорами как между поршневым пальцем, так и головкой шатуна) не применяется в традиционных конструкциях двигателей и, следовательно, внедрение предложенного устройства (7) предполагает дополнительные трудности при конструировании и доводке.

Известно устройство фирмы Фольксваген для автомобильного ДВС с искровым зажиганием. Устройство обеспечивает изменение степени сжатия (е) в зависимости от нагрузки от 9 до 15. Между поршневым

40 пальцем и отверстием в верхней головке шатуна установлена эксцентриковая втулка с криволинейным пазом на ее боковой поверхности. Эксцентриковая втулка насажена на поршневой палец в горячем

45 состоянии. В паз эксцентриковой втулки входит с зазором конец жестко закрепленного в головке шатуна цилиндрического пальца. Между торцами втулки и бобышек поршня устанавливаются плоские кольца для того, чтобы втулка не могла перемещаться в осевом направлении, в то время, как между торцами верхней головки шатуна и бобышек поршня предусмотрен зазор с обеих сторон. в результате чего шатун может

55 перемещаться в осевом направлении; вызывая этим поворот эксцентриковой втулки и перемешение за счет этого в осевом направлении поршня, что сопровождается изменением е. Шатун перемещается в осевом

10 ведению ширины паза на толщину втулки

1782291

10 направлении вместе с коленчатым валом, для чего на его крайнем коренном подшипнике предусмотрено резьбовое соединение с рычагом, Поворотом рычага вызывается осевое перемещение коленчатого вала в 5 специальной гайке, при этом максимальная величина этого перемещения не превышает м,5 мм.

Рычаг этой гайки соединен с приводом дроссельной заслонки и качается синхрон- 10 но с ее поворотом. Может быть применен исполнительный пневматический элемент.

Недостатки устройства следующие.

Конструктивно для возможности осево- . го перемещения шатуна необходимо иметь 15 зазоры между торцами верхней головки шатуна и торцами бобышек поршня. Величина укаэанных зазоров гораничена, что соответственно обуславливает малые перемещения шатуна относительно эксцентриковой 20 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 двигателя осущест- 25 вляется одновременно неизбежен поворот . эксцентриков в каком-то или в каких-.то цилиндрах при повышенных давлениях в цилиндре (в конце сжатия или при рабочем ходе), что при малом угле подъема винтовой 30 линии обуславливает при перестановке шатуна повышенные усилия в паре палец— винтовой паз, что соответственно снижает надежность узла и его долговечность.

Вследствие малой величины осевого пе- 35 ремещения шатунов точность установки степени сжатия в разных цилиндрах многоцилиндрового двигателя будет невысокой, т.е. будет иметь место повышенный разброс е по цилиндрам. 40

Наличие зазоров между торцами верхней головки шатуна и торцами бобышек поршня, предусмотренных для перестанов- . ки шатуна, снижает прочность поршня и уменьшает несущую поверхность опор. Ука- 45 занное ограничивает область применения данного изобретения, т.к. в высокооборотных дизелях на настоящее время реализовано P z-140 кг/см, а в среднеоборотных—

140...180 кг/см2, при этом напряжения в бо- 50 бышках поршней столь велики, что на среднеоборотных дизелях произошел отказ от применения для тронков поршней алюминиевых сплавов с заменой их на высокопрочный чугун. 55

В конструкции привода вспомогательных агрегатов и в управлении муфтой сцепления должно быть учтено наличие осевого перемещения коленчатого вала.

В-пятых, осевые перемещения коленчатого вала неприемлемы для среднеоборотных дизелей вследствие уменьшения несущей способности подшипников коленчатого вала из-за уменьшения их ширины, усложнения соединения коленчатого вала с агрегатами отбора мощности и снижения надежности соединения.

Для всех двигателей независимо от размерности и форсировки периодические взаимные осевые смещения шеек вала .относительно подшипников малоприемлемы, т.к. снижают надежность этой пары, вследствие нарушения взаимной приработки и могут вызвать задиры иэ-за неравномерных износов шеек вала на разных режимах работы ДВС.

Цель изобретения состоит в повышении работоспособности и ресурса устройства и расширении его возможной области применения форсированными автотракторными и среднеоборотн ыми дизелями.

Это достигается тем, что устройство для изменения степени сжатия содержит зафиксированный в поршне бт осевых перемещений полый поршневой палец с закрепленным на нем эксцентриком, установленным в верхней головке шатуна и снабженным устройством для его поворота, содержащим встроенный в полость поршне-: ваго пальца гидроцилиндр npacmro действия, состоящий из поршня гидроцилиндра, имеющего форму стакана и пружины, установленной между фиксатором поршневого пальца от осевых перемещений и поршнем гидроцилиндра, шток, снабженный хвостовиком, зафиксированным в поршне от угловых и осевых перемещений, и расположенной в средней части полости поршневого пальца головкой, постоянно сопряженной с внутренней полостью поршня гидроцилиндра в пределах его хода, заглушку в торце поршневого пальца, установленную со стороны, противоположной пружине, и образующую в поршневом пальце совместно с донышком поршня гидроцилиндра рабочую полость гидроцилиндра, соединенную каналом или каналами с устройством, осуществляющим подвод масла управления к указанной полости гидроцилиндра, или отвод от нее в зависимости от уровня нагрузки двигателя, при этом поршневой палец, поршень гидроцилиндра и головки штока снабжены элементами, выполненными в виде пазов и сопряженных с ними выступов и осуществляющими сцепление поршня гидроцилиндра со штоком и с поошневым пальцем в пределах хода поршня гидроцилиндра, при этом, пазы одного или обоих указанных соединений поршня

1782291

12 гидроцилиндра выполнены криволинейными, в последнем случае — с противоположным направлением винтовых линий, притом каждый иэ криволинейных пазов выполнен с углом подъема винтовой линии большим угла трения в винтовой паре, образованной пазом и сопряженным с ним выступом, Возможны, например, следующие варианты исполнения соединений, обеспечивающих сцепление поршня гидроцилиндра с поршневым пальцем и головкой штока; на наружной поверхности поршня гидроцилиндра выполняется паэ, а поршневой палец снабжается запрессованным в его стенку радиальным пальцем, сопряженным с указанным пазом на поршне гйдроцилиндра; на головке штока выполняется паэ, а поршень гидроцилиндра снабжается запрессованным в его стенку радиальным пальцем или выступом, выполненным как одно целое со стенкой поршня, сопряженными с указанным пазом на головке штока.

Количество пазов и сопряженных с ними выступов устанавливается при проектировании и на сущность устройства не влияет.

Для повышения технологичности изготовления выступов и пазов на поршне гидроцилиндра последний может быть выполнен с отъемным донышком, как скрепленным, так и не скрепленным с тронком поршня..

Ход поршня гидроцилиндра внутри поршневого пальца в предложенном устройстве может быть выполнен существенно большим, чем перемещение верхней головки шатуна между бобышками поршня в известном устройстве, и винтовой паэ может быть выполнен с большим углом подъема винтовой линии (с большим шагом).

Оба паза, как на головке штока, так и на наружной поверхности поршня гидроцилиндра могут быть выполнены криволинейными, с различным направлением винтовых линий, что позволяет увеличить угол подьема каждого иэ этих пазов, примерно вдвое.

Указанное обеспечивает меньшие усилия в винтовых парах в предложенном устройстве и большую точность углового положения эксцентрика.

Кроме того, в предложенном устройстве перестановочное усилие поршенька определяется силой пружины, давлением масла и площадью поршенька устройства, что исключает перемещение поршенька в периоды высоких давлений в цилиндре ДВС, что не исключено в прототипе.

Следовательно, в предложенном устройстве созданы предпосылки для достижения большей надежности и долговечности.

Предложенное устройство не требует наличия специальных увеличенных зазоров между верхней головкой шатуна и торцами бобышек для перестановки шатуна, что в

5 сравнении с прототипом увеличивает прочность поршня и позволяет использовать устройство в дизелях с большими максимальными давлениями цикла, Предложенное устройство не требует

10 осевых перемещений коленчатого вала при изменении степени сжатия, что позволяет его испольэовать и в дизелях большой размерности.

Предложенное устройство характеризу15 ется значительно большей площадью поверхности, на которую воздействует управляющая жидкость и существенно лучшим уплотнением полости, куда эта жидкость подается.

20 При этом в предложенном устройстве вследствие разложения сил в точке контакта пальца с криволинейным пазом усилие, поворачивающее эксцентрик, ориентировочно в двое-втрое выше, чем осевое усилие на

25 поршне гидроцилиндра, что повышает надежность работы предложенного устройства и требует меньших. давлений управляющей жидкости.

Предложенное устройство обладает

30 большей работоспособностью подшипникового узла верхней головки шатуна вследствие отсутствия в подшипнике специальных пазов для управления его поворотом. а длина поршневого пальца поэво35 ляет разместить пружину, создав при этом силовой цилиндр простого действия для поворота эксцентрика и соответственно выполнить подвод управляющей жидкости только с одной стороны поршня гидроци40 линдра, что существенно упрощает устройство для подвода и слива управляющей жидкости.

Вариант 1 устройства, осуществляющего подвод масла управления к полости гид45 роцилиндра в поршневом пальце или отвод от нее в зависимости от уровня нагрузки двигателя, содержит маслоприемник, осуществляющий отбор масла управления от маслоподводящего канала в шатуне двига50 теля, установленный в поршне, в отверстии под поршневой палец, и соединенный каналами в поршне с маслоприемником распределитель, состоящий иэ моментного гидроцилиндра и распределительного зо55 лотника, скрепленного с лопастью последнего и два неподвижных сопла струйного приводалопасти гидроцилиндра, подсоединенных к системе смазки двигателя или к автономному масляному контуру через управляющее устройство изменения степени

1782291 сжатия. В зависимости от положения лопасти гидроцилиндра, определяемого подачей масла в то или иное сопло управления, распределительный золотник соединяет полость гидроцилиндра в поршневом пальце или с полостью маслоприемника или со сливом.

Вариант 2 устройства, осуществляющего подвод масла управления к полости гидроцилиндра в поршневом пальце или отвод от нее в зависимости от уровня нагрузки двигателя, содержит встроенный в тронк поршня, 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, открытая к торцовой поверхности шатуна, уплотнена с последней с помощью пружин и сопряжена с маслоподводящим каналом в шатуне, выведенным на указанную торцовую поверхность, каналы в поршне и в заглушке, установленной в торце поршневого пальца, соединяющие 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, соединяющие последнюю посредством паза, выполненного на боковой поверхности золотника, со сливным каналом в поршне, механизм для изменения углового положения распределительного золотника. содержащий закрепленное на распределительном золотнике коромысло с лопастями чашеобразной формы и два сопла струйного привода, направленные в указанные чашеобразные лопасти и подсоединенные к системе смазки двигателя или к автономному масляному контуру через управляющее устройство изменения степени сжатия.

Управляющее устройство для приведенных вариантов 1 и 2 устройств, осущест вляющих подвод масла управления к полости гидроцилиндра в поршневом пальце или подвод от нее, содержит переключающий контакт, механически связанный с рейкой топливного насоса высокого давления, запорные клапаны с электроуправляемым приводом, установленные на трубопроводах подвода масла к соплам струйного привода от масляной магистрали двигателя или от автономного масляного контура, линии электрической связи, соедисоответствующем установке устройства на низкую степень сжатия); на фиг.5 — разрез

Г-Г (по распределителю в положении последнего, соответствующем установке уст15 ройства на высокую степень сжатия); на

30 лем распределительного золотника); на

35 фиг.13 — разрез Е-Е на фиг.12 (схема масляных каналов в; на фиг.14 — разрез

45

55

10 няющие переключающий контакт с электроуправляемым приводом запорных клапанов через реле времени, На фиг.1 показан общий вид устройства в положении низкой степени сжатия; на фиг.2 — то же, в положении высокой степени сжатия; на фиг.3 - вид А на соединение хвостовика штока устройства стронком поршня; на фиг.4 — разрез Б-Б (по распределителю в положении последнего, фиг.6- разрез В-В (по каналам слива масла из полости пружины фиксатора лопасти моментного гидроцилиндра); на фиг.7 — разрез

Д-Д (по фиксатору углового положения корпуса моментного гидроцилиндра в поршне); на фиг.8.— вариант исполнения подвода масла к распределителю с установкой обратного клапана; на фиг.9 — конструкция обратного клапана в варианте исполнения на фиг.8; на фиг.10 — вариант исполнения золотника распределителя; на фиг.11 — схема управляющего устройства изменения степени сжатия для устройств показанных на фиг.1, 2, 4...10 и фиг.27, 28; на фиг.12— устройство, осуществляющее подвод масла управления к полости гидроцилиндра в поршневом пальце или отвод от нее (вариант с двухлопастным поворотным переключатеЖ-Ж на фиг,12 (фрагмент рычажного привода двухлопастного пере кл ючател я); на фиг.15 — разрез 3-3 на фиг.12 (положение лопастей двухлопастного переключателя при низкой степени сжатия); .на фиг.16— положение лопастей двухлопастного переключателя устройства на фиг.12 в начальный момент переключения распределительного золотника; на фиг.17— положение лопастей двухлопастного переключателя устройства на фиг.12 при высокой степени сжатия; на фиг.18 — разрез И вЂ” И на фиг.12 (относительное взаимное положение каналов распределительного золотника и маслоподводящих каналов при низкой степени сжатия); на фиг.19 — узел 1И на фиг.18 (относительное взаимное положение каналов распределительного золотника и маслоподводящих и сливного канала при высокой степени сжатия); на фиг.20 — схема управляющего устройства изменения степени сжатия для устройств, показанных на фиг.12...19 и 23...26; на фиг,21 — узел IV фиг.12 {вариант исполнения механизма для

1782291 переключения распределительного золотника устройства, показанного на фиг,12); на фиг.22 — разрез К вЂ” К на фиг.21 (показано переключение распределительного золотника); на фиг.23- устройство, осуществляющее подвод масла управления к полости гидроцилиндра в поршневом пальце или отвод от нее (вариант отбора масла управления 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 маслоподводящих каналов при низкой степени сжатия); на фиг.24 — разрез Л-Л на фиг.23 — по маслоприемнику; на фиг.26 — положение каналов распределительного золотника и маслоподводящих и сливного каналов устройства на фиг.23 при высокой степени сжатия); на фиг.27 — устройство, осуществляющее подвод масла управления к полости гидроцилиндра в поршневом пальце или отвод от нее (вариант с отбором масла управления 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 управления.

Устройство содержит полый поршневой палец 1, зафиксированный в поршне 2 от осевых перемещений стопорными кольцами 3, размещенный верхней головке шатуна

4 зксцентрик 5, установленный на поршневой палец 1 по посадке с гарантированным натягом, шток 6, состоящий 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 поршня 10 штифтом 12, сопряженным с винтовым пазом 9 на головке штока 6, запрессованный в радиальное отверстие в стенке поршневого пальца штифт 13, сопряженный с пазом 11 поршня

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 торце поршневого пальца со стороны противоположной пружине 16, образующую совместно с донышком поршня 10 рабочую полость 18 гидроцилиндра простого действия с поршнем 10 и пружиной 16, соединенную каналом 19 с устройством, осуществляющим подвод масла управления к укаэанной полости 18 или отвод от нее в зависимости от уровня нагрузки двигателя, при этом донышко поршня 10 и заглушка 17 снабжены уплотнительными кольцами 20 и

21, головка штока 6 снабжена торцовым выступом 22, который служит ограничителем крайнего левого положения поршня 10, в то время как торец заглушки 17 служит ограничителем его крайнего правого положения, между опорной поверхностью пружины 16 и торцом поршня 10 установлена шайба 23, упорный диск 14 снабжен отверстиями 24

15 для слива масла, просочившегося из поло-. сти 18 в полость установки пружины 16, экс20 центрик 5 установлен в подшипнике

1 + 1 1 жб! zgА! жdz rgb 2 н где Н вЂ” ход поршенька 10;

А, d> -угол подьема и средний диаметр винтового паза 9 соответственно;

4, б — то же, паза 11.

Для упрощения изготовления устройства один из пазов 9 или 11 может быть выполнен прямолинейным, при этом конструкция предложенного устройства (длина поршневого пальца) позволяет и в этом случае иметь угол подъема винтовой линии другого

55 верхней головки шатуна с зазором, а поршневой палец- в бобышках поршня по посадке, обеспечивающей наличие зазора, по

25 крайней мере при прогретом двигателе, штифты 12, 13 входят в сопряженные с ними винтовые пазы, соответственно, 9 и 11 с зазором, обеспечивающим возможность их скольжения по пазу, винтовые линии пазов

30 9, 11 выполнены противоположно направленными, т.е. один из пазов правого направления, другой — левого, притом каждый иэ винтовых пазов 9, 11 для исключения самоторможения поршня 10 при его перемеще35 нии выполнен с углом подъема винтовой линии А большим угла трения р между поверхностями пазов и штифтами, предпочтительно, с А > 2р, а из условия поворота зксцентриковой втулки на 180 при переме40 щении поршня 10 между его крайними положениями, углы подъема винтовых линий пазов 9 и 11 соотносятся с ходом поршенька в соответствии со следующей зависимостью:

17

1782291

18 паза в несколько раз превышающий практически необходимый угол подъема А ) 2р.

Целесообразное количество пазов и сопряженных с ними выступов, обеспечивающих сцепление поршня 10 со штоком 6 и с 5 поршневым пальцем, устанавливается при разработке конкретного устройства.

Возможны следующие варианты использования элементов устройства, целесообразность применения которых зависит 10 как от массовости производства и соответственно технологии изготовления, так и от размерности и типа двигателя.

Выступы во внутренней полости поршня 10, сопряженные с пазами на головке 15 штока, как прямолинейными, так и винтовыми, могут быть выполнены как одно целое с телом стенки поршня 10 на зубострогальных станках фирмы Maag или, например, получены электроэрозионной обработкой 20 профильным электродом или обработкой обкатыванием при сочетании вращательного движения заготовки и профилированного электрода-инструмента с соответствующими подачами. Последний метод, как извест- 25 но, эффективен для изготовления деталей со сложными по форме выступами и впадинами, при этом электроэрозионная обработка может использоваться на всех стадиях производства деталей, т.к. обеспе- 30 чивает 5 квалитет (степень точности) и скорость съема металла 10000 мм /мин при моЩности станка 10 кВт.

Донышко поршня 10 может выполняться в виде отдельной детали скрепляемой 35 или не скрепляемой с юбкой поршня 10, что не приведет к нарушению взаимодействия деталей устройства.

Целесообразность такого варианта исполнения поршня 10 определяется приня- 40 той технологией изготовления наружного винтового паза (пазов) 11 и внутренних выступов, последних, например. протяжкой, при этом возможен вариант с выполнением на юбке поршня 10 не только наружных, но 45 и внутренних пазов с сопряжением 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 50 с телом головки штока.

Сцепление поршня 10 с поршневым пальцем и с головкой штока 6 может быть также осуществлено шлицевыми соедине- 55 ниями — прямолинейными или винтовыми.

Приведенные возможные варианты выполнения элементов устройств, осуществляющих сцепление поршня 10 с поршневым пальцем и с головкой штока 6, поясняют необходимость описания данных элементов в формуле изобретения в общем виде.

Для уменьшения жесткости пружины 16 следует устанавливать, если это конструктивно позволяет толщине стенки поршенька, не одну, а две концентрично расположенные пружины с взаимно противоположным направлением навивки по ти