Двигун внутрішнього згоряння

Двигун внутрішнього згоряння, що містить блок циліндрів, циліндро-поршневу групу, колінчастий і розподільний вали, встановлені в блоці циліндрів і кінематично зв'язані між собою Винахід відноситься до області машинобудування, зокрема до двигунобудування і може бути використаний при створенні двигунів з підвищеними вимогами до надійності й економічності Одним з основних напрямків поліпшення паливної економічності двигуна, експериментально підтверджених світовою практикою, є регулювання кута випередження упорскування палива при ЗМІНІ частоти обертання колінчастого вала Такі ВІДОМІ фірми, як - General Motors (США), - SEMT-Pielstick (Франція), - FUJI D i e s e l C o (Японія), - Bombardier (Канада), - Crandi Moton Trieste (Італія), - MWM (Німеччина), - Caterpillar (США), - Sulzer (Швейцарія), - Wartsila (ФІНЛЯНДІЯ), - КТЗ (Росія) поставляють на світовий ринок двигуни без ме шестірнями, механізм кутового зсуву розподільного вала щодо колінчастого, що складається з втулок з прямими і косими шліцами, який відрізняється тим, що шестірня приводу розподільного вала закріплена на торці розбірної втулки, розташованої на розподільному валу і встановленої в блоці циліндрів через підшипник, на іншому торці цієї розбірної втулки виконані ЗОВНІШНІ прямі шліци, зв'язані з рознімною рухливою регулювальною втулкою, виконаною з внутрішніми прямими і косими шліцами, причому косі шліци зв'язані з ЗОВНІШНІМИ КОСИМИ шліцами втулки, жорстко встановленої на КІНЦІ розподільного вала, на іншому КІНЦІ рознімної регулювальної втулки встановлений радіальний підшипник, зовнішня обойма якого зв'язана із силовим циліндром, розташованим у внутрішній порожнині рознімної регулювальної втулки, а у внутрішній порожнині силового циліндра розташований поршень, який жорстко зв'язаний із блоком циліндрів і у якому виконані канали підведення і відводу робочого тіла ханізму регулювання кута випередження упорскування палива Такий факт можна пояснити тим, що зазначений механізм працює в умовах постійно діючих динамічних навантажень, що не дозволяє забезпечити його ДОВГОВІЧНІСТЬ, яка б відповідала ДОВГОВІЧНОСТІ основних вузлів і агрегатів двигуна Проведені патентно-інформаційні дослідження показали, що при наявності великої КІЛЬКОСТІ оригінальних розробок, захищених патентами, надійно працюючого пристрою такого типу не виявлено Відомо технічне рішення за заявкою №19537377 Німеччини МКВ 6 F01L1/04 Заявл 6 10 95р Опубл 10 04 97 р ВІДПОВІДНО ДО ЦЬОГО технічного рішення дви гун містить блок циліндрів, циліндро-поршневу групу, колінчастий і розподільний вали, встановлені в блоці циліндрів і кінематичне зв'язані між собою шестірнями, механізм кутового зсуву розподільного вала щодо колінчастого, що склада 00 1 (О ю 56728 ється з втулок із прямими і косими шліцами Ведуча, стосовно розподільного вала, шестірня встановлена на валу на косих шліцах з механізмом осьового переміщення Зміна взаємного розташування колінчастого і розподільного валів здійснюється за допомогою перестановочного пристрою, що здійснює осьове переміщення ведучої шестірні по косих шліцах ВІДПОВІДНОГО вала, при цьому міняється кут взаємного розташування колінчастого і розподільного валів Приведене технічне рішення має наступний недолік - низька надійність ведучого вала через наявність на ньому перестановочного пристрою, - дуже складне виконання перестановочного пристрою, або з'являється технічна необхідність виконати ведучий вал консольної конструкції, - обмежено область застосування, тому що для конічної зубчастої передачі такий механізм не може бути виконаний Відомо технічне рішення за заявкою №19723945 Німеччини МІЖ6 F01L1/34 Заявл 06 06 97р Опубл 10 12 98р ВІДПОВІДНО ДО ЦЬОГО технічного рішення дви гун містить блок циліндрів, циліндро-поршневу групу, колінчастий і розподільний вали, встановлені в блоці циліндрів і кінематично зв'язані між собою шестірнями, механізм кутового зсуву розподільного вала щодо колінчастого, що складається з втулок із прямими і косими шліцами Зміна взаємного розташування колінчастого і розподільного валів здійснюється за допомогою гідравлічного перестановочного пристрою, що здійснює осьове переміщення ведучої валшестірні стосовно шестірні розподільного вала Приведене технічне рішення має наступні недоліки - осьове переміщення ведучої вал-шестірні негативно відбивається на надійності ПІДШИПНИКІВ І дуже складно у виконанні гідравлічного перестановочного пристрою, - область застосування дуже вузька, тому що його використання можливе тільки при циліндричних шестірнях, Найбільш близьким по технічній суті є винахід по патенті №5645021 США, МКВ 6 F01L1/344, НКВ 123-90 17, Заявл 26 07 96р Опубл 08 07 97р Пріоритет 28 07 93р №7 - 193745 (Японія) ВІДПОВІДНО ДО ЦЬОГО технічного рішення дви гун містить блок циліндрів, циліндро-поршневу групу, колінчастий і розподільний вали, встановлені в блоці циліндрів і кінематично зв'язані між собою шестірнями, механізм кутового зсуву розподільного вала щодо колінчастого, що складається з втулок із прямими і косими шліцами На прямих шліцах розподільного вала встановлена муфта, з іншого кінця якої виконані спіральні шліци, зв'язані зі шліцами вала, що переміщається в осьовому напрямку Винахід по пат США №5645021 конструктивно здійснимий і простий у виготовленні По сукупності суттєвих ознак цей винахід прийнятий як найближчий аналог До недоліків варто віднести - неможливе точне регулювання взаємного положення колінчастого і розподільного валів, тому що прямі і спіральні шліци виконані на одній деталі, - початкове, стендове регулювання взаємного положення колінчастого і розподільного валів виконується дискретно, точність залежить від КІЛЬКОСТІ ШЛІЦІВ (прямих і спіральних), регулювання дуже складне (див наприклад книгу А Е Заїкин «Авіаційні двигуни», Москва, Оборонгиз, 1941р стор 340 342), - збільшено габарит регулювального пристрою по довжині в зв'язку з тим, що конструктивно прямі і спіральні шліци виконані в регулювальній втулці послідовно Таким чином, незважаючи на наявність великої КІЛЬКОСТІ оригінальних винаходів по автоматичному безступінчастому регулюванню взаємного положення розподільного і колінчастого валів, поки не створено досить надійний і простий в монтажі пристрій, що працює на двигуні, який поставляється на міжнародний ринок В основу винаходу поставлена задача - створення двигуна з механізмом автоматичного регулювання взаємного положення розподільного і колінчастого валів у залежності від частоти обертання колінчастого вала і навантаження, з підвищеною надійністю, зі спрощеною зборкою і регулюванням Поставлена задача вирішується таким чином, що шестірня привода розподільного вала закріплена на торці розбірної втулки, розташованої на розподільному валу і встановленої в блоці циліндрів через підшипник, на іншому торці цієї розбірної втулки виконані ЗОВНІШНІ прямі шліци, зв'язані з рознімною рухливою регулювальною втулкою, виконаної з внутрішніми прямими і косими шліцами, причому косі шліци зв'язані з ЗОВНІШНІМИ косими шліцами втулки, жорстко встановленої на КІНЦІ розподільного вала, на іншому КІНЦІ рознімної регулювальної втулки встановлений підшипник, зовнішня обойма якого зв'язана із силовим циліндром, розташованим у внутрішній порожнині рознімної регулювальної втулки, а у внутрішній порожнині силового циліндра розташований поршень, жорстко зв'язаний із блоком циліндрів У поршні виконані канали підведення і відводу робочого тіла (рідини або повітря) У двигуні внутрішнього згоряння, що заявляється, реалізовано - забезпечено високу надійність механізму зміни взаємного положення розподільного вала щодо колінчастого, при автоматичному режимі роботи механізму в залежності від частоти обертання колінчастого вала і навантаження двигуна, - зменшено габарит по довжині, тому що прямі і косі шліци конструктивно виконані в одній вертикальній площині, - зменшено габарит по довжині, тому що силовий циліндр розташований у внутрішній порожнині рознімної регулювальної втулки, - зручність монтажу й обслуговування Експериментально, на одноциліндровому відсіку ОД80 визначені оптимальні межі зміни кута випередження упорскування палива, що складають 2,5 3,9°, при цьому паливна економічність двигуна поліпшується на ~5г/ексг 56728 Конструктивно, на двигуні, що заявляється, виконані вимоги експерименту Уперше на двигуні, у приводі розподільного вала, як упорний підшипник, установлений підшипник кочення - розрахунок упорного підшипника виконаний з розрахунку ДОВГОВІЧНОСТІ двигуна і відповідає заявленим у технічному завданні параметрам Суть винаходу пояснюється кресленнями, де зображені - на фіг 1 представлена кінематична схема пропонованого двигуна, - на фіг 2 представлений перетин А-А згідно фіг 1, - на фіг 3 представлений перетин В-В згідно фіг 2 Двигун внутрішнього згоряння, наприклад Vобразний (див фіг 1) містить блок циліндрів 1, установлений на підмоторній рамі 2 з масляним піддоном 3, поршні 4, колінчастий вал 5, розподільні вали 6 і блок шестірень 7, 8, 9, 10, 1 1 , 12, що кінематично єднає ці вали - 5 і 6 У розглянутому двигуні виконаний механізм автоматичного регулювання взаємного розташування валів 5 і 6 з більш високою надійністю, чим ВІДОМІ раніше у СВІТОВІЙ практиці дизелебудування Опис конструкції пропонованого двигуна в статиці розглянемо в процесі його зборки і регулювання У блоці циліндрів 1 установлений колінчастий вал 5 з жорстко закріпленою на ньому шестірнею 7 Блок 1 установлений на підмоторній рамі 2 з масляним піддоном 3 (див фіг1) Далі встановлені шестірні (див фіг 2) 8, 9, 10, 11 забезпечення кінематичного зв'язку колінчастого вала 5 з розподільним 6 Потім, окремо від двигуна, шестірня 12 привода розподільного вала 6 установлюється на втулці 13 і кріпиться призонними болтами 14 Цей зібраний вузол збоку вводиться у вікно блоку 1, потім з торця блоку 1 вводиться розподільний вал 6, на якому установлюється вузол 12, 13, 14 Окремо від двигуна збирається вузол втулка 15 із запресованим підшипником 16 і натискним фланцем 17 - зібраний вузол вводиться в розточення блоку 1, а підшипник 16 внутрішньою обоймою надівається на втулку 13 Потім на втулку 13 надівається шліцева втулка 18 і кріпиться гайкою 19 У втулці 18 виконані ЗОВНІШНІ прямі шліци 20 Зібраний вузол із втулок 13 і 18 являє собою розбірну втулку 13 - 18, а підшипник 16 упорний підшипник розподільного вала 6 Потім на розподільний вал 6 установлюється втулка 21 з косими шліцами 22 і кріпиться гайкою 23 Далі, на втулці 18 установлюється втулка 24 із внутрішніми прямими шліцами, а на втулці 21 установлюється втулка 25 із внутрішніми косими шліцами - у цей період колінчастий вал 5 і розподільний вал 6 ще не зв'язані жорстким зв'язком виставляється взаємне положення колінчастого вала 5 і розподільного вала 6, а потім стопориться призовними болтами 26 Втулка 24 - 25 - рознімна регулювальна втулка Потім на втулку 25 установлюється підшипник 27 з попередньо зібраними на його ЗОВНІШНІЙ обоймі двома втулками 28, 29, скріпленими болтами ЗО Зібраний вузол 28 - 29 виконаний заодно із силовим циліндром 3 1 , розташованим у внутрішній порожнині 32 регулювальної втулки 2 8 - 2 9 У силовому циліндрі 31 установлений поршень 33 і закритий ущільненням 34 Силовий циліндр 3 1 , поршень 33 і ущільнення 34 утворять робочі порожнини 35 і 36 У поршні виконані отвори 37 і 38 для підведення і відводу робочого тіла (рідини або повітря) у порожнині 35 і 36 На шток поршня 33 установлюється пружинне упорне кільце 39, корпус 40, що кріпиться до блоку 1 Зібраний вузол стопориться гайкою 41 При роботі двигуна колінчастий вал 5 через шестірню 7 і блок шестірень 7, 8, 9, 10, 11 і шестірню 12 приводить розбірну втулку 1 3 - 1 8 Від втулки 1 3 - 1 8 момент, що крутить, передається через втулку 24 і жорстко з нею зв'язану втулку 25 на втулку 2 1 , що приводить розподільний вал 6 При ЗМІНІ частоти обертання колінчастого вала 5 по каналах 37 і 38 надходить в одну з порожнин 35 чи 36 робоча рідина, при цьому поршень 33, жорстко зв'язаний із блоком циліндрів 1 за допомогою корпуса 40, нерухомий, переміщається в осьовому напрямку силовий циліндр 31 Силовий циліндр 31 за допомогою регулювальної втулки 28 - 29 і зовнішньої обойми підшипника 27 передає осьове зусилля на обертову втулку 25 і зв'язану з нею втулку 24 Втулка 24 сковзає по прямих шліцах 20 втулки 18, втулка 25 своїми внутрішніми косими шліцами сковзає по шліцах втулки 2 1 , повертаючи її і зв'язаний з нею жорстко розподільний вал 6 на кут, обумовлений довжиною ходу внутрішніх ШЛІЦІВ втулки 25 і кутом нахилу косих ШЛІЦІВ втулки 21 За допомогою підшипника 27, через кульки, здійснюється передача осьового зусилля силового циліндра 31 за допомогою регулювальної втулки 28 - 29 на втулку 24 - 25, що робить обертальний і зворотнопоступальний рух, по ЗМІНІ взаємного положення колінчастого 5 і розподільного 6 валів 56728 56728 Підписано до друку 05 06 2003 р 10 Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24