двигатель внутреннего сгорания с золотниковым газораспределительным механизмом

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания с золотниковым газораспределительным механизмом, содержащий блок цилиндра и цилиндрический золотник с винтовой лопастью и внешней шестерней, отличающийся тем, что блок цилиндра выполнен цилиндрическим и имеет парные впускные и выпускные диаметрально расположенные радиальные прямоугольные окна; цилиндрический золотник надет на блок цилиндра и имеет два диаметрально расположенных радиальных окна, выполненных в форме усеченного конуса, и круговой выступ, входящий в прямоугольный паз на ступице шестерни привода; последняя зацеплена с внешней шестерней золотника, насажена на шлицевой вал привода и торцом ступицы через двуплечие шарнирно сочлененные рычаги и пружину связана с диском вала привода.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в головке цилиндра размещены три форсунки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, конкретно к поршневым двигателям внутреннего сгорания с золотниковым газораспределительным механизмом, а именно к двигателям внутреннего сгорания с золотниковым газораспределительным механизмом с регулируемыми фазами впуска и выпуска.

Известен поршневой двигатель внутреннего сгорания, имеющий два, размещенных в полостях головки, цилиндрических золотника (впускной и выпускной). Золотники имеют радиальные окна и осевые отверстия, в которых в районе соединения с впускными и выпускными патрубками установлены винтовые лопасти (А. С. СССР N. 1590571, 1988/1990).

Недостатками данного двигателя являются: сложность конструкции головки и камеры сгорания из-за необходимости размещения золотников в специальных отверстиях в головке цилиндра; отсутствие автоматического регулирования фаз газораспределения в зависимости от оборотов двигателя и низкая производительность винтовых лопастей вследствие их малого диаметра.

Задачей изобретения является повышение мощностных и экономических показателей двигателя.

Решение поставленной задачи в двигателе внутреннего сгорания с золотниковым газораспределительным механизмом, содержащем блок цилиндра и цилиндрический золотник с винтовой лопастью и внешней шестерней, обеспечивается тем, что блок цилиндра выполнен цилиндрическим и имеет парные впускные и выпускные диаметрально расположенные радиальные прямоугольные окна; цилиндрический золотник надет на блок цилиндра и имеет два диаметрально расположенных радиальных окна, выполненных в форме усеченного конуса, и круговой выступ, входящий в прямоугольный паз на ступице шестерни привода; последняя зацеплена с внешней шестерней золотника, насажена на шлицевой вал привода и торцом ступицы через двухплечие шарнирно сочлененные рычаги и пружину связана с диском вала привода. Для сокращения времени подготовки топливо-воздушной смеси и достижения однородности по всему объему камеры сгорания, а также полного ее сгорания в головке цилиндра размещены три форсунки. Форсунки соединены трубопроводами с одной секцией топливного насоса, и впрыск топлива производится равными порциями одновременно.

Таким образом, при вращении коленвала вращается золотник вокруг блока цилиндров, обеспечивая работу всех циклов двигателя и нагнетая воздух винтовой лопастью.

При повышении оборотов под действием центробежного регулятора золотник перемещается вдоль оси вращения и его профилированные окна принимают новое положение относительно окон блока-цилиндров, что обеспечивает соответствие фаз газораспределения к оборотам двигателя.

На фиг. 1 вертикальный разрез двигателя и его поперечные сечения А-А, В-В; фиг. 2 вертикальный разрез С-С.

Двигатель содержит: камеру сгорания 1, образованную днищем поршня 2, головкой 3 и стенкой блок-цилиндра 4; охватывающие блок 4 цилиндрический золотник 5 с корпусом 6, имеющей выпускной патрубок 7.

Блок-цилиндр 4 содержит диаметрально расположенные парные окна 8-9 и 10-11, соответственно выпускной-впускной, выпускной-впускной, и полость 12 для охлаждающей жидкости.

Цилиндрический золотник 5 содержит два диаметрально расположенных радиальных окна 13, с формой усеченного конуса, внешнюю винтовую лопасть 14 нагнетателя воздуха, а в нижней части - кольцевой выступ 15. прямоугольного сечения и внешняя шестерня 16.

Выступ 15 золотника 5 входит в прямоугольный паз 17 ступицы шестерни 18 привода вращения от коленчатого вала, одновременно шестерня 18 зацеплена с шестерней 16 золотника 5.

Шестерня 18 содержит шлицевое отверстие, зацепленное с шлицами вала 19 привода вращения.

С нижним торцом ступицы шестерни 18 шарнирно соединены концы двуплечих шарнирно сочлененных рычагов-грузов 20, другие концы которых шарнирно соединены с диском 21 вала 19. При этом, между ступицей шестерни 18 и диском 21 вставлена распирающая цилиндрическая пружина 22.

Головка цилиндра 3 содержит полость 23 охлаждающей жидкости, сообщающуюся с полостью 12 блока-цилиндра 4, и резьбовые отверстия с установленными форсунками 24.

Золотник 5 вставлен в корпус 6. В собранном состоянии между внутренними стенками корпуса 6 внешней поверхностью золотника б образуется полость 25 - для воздуха.

Имеется топливный насос 26, одна секция которого связана через трубопроводы 27 с форсунками 24.

Двигатель работает следующим образом.

Вращение от коленвала передается через шлицевый вал 21 и шестерню 18 привода к шестерне 16 золотника 5, вызывая его вращение вокруг блока-цилиндра 3. Одновременно с золотником 5 вращается лопасть 14, нагнетающая воздух в полость 25 корпуса 8 золотника 7.

При совпадении окон 13 золотника 7 с окнами 8, 10 блока 7 воздух, нагнетаемый лопастью 16 в полость 25 корпуса 8 проходит в камеру сгорания 1.

В момент частичного совпадения окон 13, золотника 5 с впускными и выпускными окнами 8-9 и 10-11 блока 7 производится принудительная продувка камеры сгорания 1.

При совпадении окон 13 золотника 5 с отверстиями 9 и 11, блока-цилиндра 3, отработанные газы выходят из камеры сгорания 1 в патрубок 7 корпуса 6 и далее в атмосферу.

Рычаги-грузила 20 центробежного регулятора, вращающиеся вместе диском 21 вала 19, шестерней 18 под действием центробежных сил складываются и подтягивают к диску 21 шестерню 18.

Движение шестерни 18 вызывает одновременное движение золотника 5 вдоль оси вращения, т.к. выступ 15 золотника 5 входит в прямоугольный паз 17 ступицы шестерни 18. Вследствие чего изменяется положение профилированного окна 13 золотника 7 относительно окон 8, 9, 10 и 11 блока-цилиндра 3-7, приводящая к изменению фаз газораспределения в соответствии с частотой вращения коленчатого вала 2.

Пружина 22, вставленная между торцами ступицы шестерни 18 и диска 21 шлицевого вала 19, обеспечивает возвращение золотника 5 в исходное положение, соответствующее минимальным оборотам двигателя.

Впрыск топлива производится одновременно через три форсунки 24, к которым по трубопроводам 27 подается топливо с одной секции насоса 26, что обеспечивает быстрое и равномерное образование топливовоздушной смеси по всему объему камеры сгорания 1 и его равномерное воспламенение.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечит повышение мощностных и экономических показателей на 20% вследствие:

1. Сокращения времени подготовки топливовоздушной смеси и ее однородности по всему объему камеры сгорания.

2. Равномерного и полного сгорания топлива;

3. Регулирования фаз газораспределения в зависимости от частоты вращения.

4. Обеспечения работы газораспределительного механизма и механического нагнетателя воздуха одним цилиндрическим золотником.