Выпускной клапан для поршневого двигателя внутреннего сгорания

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

0% Ш>

А 51) 4 F 01 L.9/02

ЦОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ПАТЕНТ,К

/3

II

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3494405/25-06 (22) 21 . 09. 82 (31) 4192/81 (32) 22.09.81 (33) 0К (46) 15.01.86. Бюл. № 2 (71) Бэнд В.Дизель /С (0К) (72) Джон Грам Мадсен (DK) (53) 621.431.3 (088.8) (56) Nove i approach to uni f iow

scavenge, Marine propu1sI on, 1980, № 5, с.13. (54)(57) 1.ВЫПУСКНОЙ КЛАПАН ДЛЯ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ преимущественно двухтактного дизеля, содержащий плунжер, установленный в выпускном канале головки с возможностью осевого перемещения и перекрывающий выпускное отверстие,, жестко связанный с управляющим поршнем, установленным в гидравлическом цилиндре и образующим в нем рабочую камеру, и подключенный к рабочей камере регулируемый переключатель для ее поочередного сообщения с магистралями впуска и выпуска рабо-. чей жидкости,,о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения надежности, управляющий поршень выполнен двухступенчатым, а рабочая камера гидроцилиндра — в виде двух полостей различного диаметра так, что полость большего диаметра примыкает к плунжеру, а ступени поршня размещены в полостях соответствующего диаметра, и регулируемый переключатель подключен к каждой полости рабочей камеры.

2. Клапан по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что он снабжен буферной полостью, размещенной между полостями рабочей камеры гидроцилиндра, и установленным в ней дополнительным поршнем, жестко связанным с плунжером, причем буферная полость сообщена с полостью большего диаметра рабочей камеры при помощи канала, и в последнем установлен по меньшей мере один управляющий клапан.

3. Клапан по п.2, о т л и ч а юшийся тем, что диаметр дополнительного поршня, размещенного в буферной полости, выполнен равным диаметру ступени поршня, размещенной в полости большего диаметра рабочей камеры.

4. Клапан по пп.2,3, о т л.ич а.ю шийся тем, что буферная полость дополнительно снабжена каналом для подключения к источнику, жидкости низкого давления и в канале установлен дроссель.

5. Клапан по пп.l 4, о т л и— ч а ю шийся тем, что участок, соединяющий ступени поршня, выполнен в виде штока и полость меньшего диаметра рабочей камеры снабжена дополнительной кольцевой камерой, расположенной вокруг штока и примыкающей к нижнему торцу поршня меньшего диаметра, причем кольцевая камера снабжена каналом для подключения к источнику рабочей жидкости высокого давления.

1205783

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкции выпускных клапанов поршневого двигателя внутреннего сгорания (ДВС), преимущественно двухтактного дизеля, содержащего плунжер, который открывается давлением газа в камере сгорания (КС) и перемещается в сторону от нее и закрывается под давлением рабочей жидкости в рабочей камере гидравлического цилиндра °

На фиг,l изображен выпускной клап н согласно изобретению, осевое сечение; на фиг.2 схематично показана система управления клапаном; на фиг.3 — положения регулируемых переключа-.елей (а,&, 6) и контрольных клапанов()и плунжера выпускного клапанаф в зависимости от положения поршня двигателя в течение полного рабочего цикла, где 1 — положения переключателей и клапанов в ВМТ, П вЂ” их противоположные положения.

Выпу с к ной к лап ан для по рш не в о г о

ДВС преимущественно двухтактного дизеля с прямоточным удалением отработавших гаэов (фиг.1) содержит плунжер 1, установленный в выпускном канале 2 головки 3 цилиндра с возможностью осевого перемещения и перекрывающий выпускное отверстие 4 °

К верхней части головки 3 цилиндра прикреплен промежуточный блок 5 а второй промежуточный блок 6 смонтирован на верхней части блока 5., Кожух 7 с крышкой 8 смонтирован на верхней чаcòè блока б.

Плунжер 1 жестко соединен со штоком 9, который проходит через блоки 5 6 и кожух 7.

Лток 9 жестко соединен с поршнями 10 и 11 различного диаметра, и поршень 10 большего диаметра образует в цилиндрическом отверстии головки 3 совместно с нижней стороной блока 5 полость 12 большего диаметра (удерживающая), причем эта полость примыкает к плунжеру 1, а поршень 11 меньшего диаметра вместе с отверстием в кожухе 7 и верхней крьппкой 8 образует полость 13 меньшего диаметра (закрывающая полость), при этом обе полости 12 и 13 образуют рабочую камеру гидравлического цилиндра.

Дополнительный поршень 14 также жестко соединен со штоком 9 и

16

4О

5G

55 может перемещаться в цилиндрическом отверстии блока 6 и совместно с верхней стороной блока 5 образует буферную полость 15 для рабочей жидкости. Последняя размещена между полостями 12 и 13. Камера 16 над, поршнем связана с окружающим пространством через канал 17 в кожухе 7.

Диаметр дополнительного поршня 14 равен диаметру поршня 10.

Буферная полость 15 сообщена с полостью 12 большего диаметра при помощи четырех каналов 18 в блоке 5, ! причем в каждом канале установлен управляющий клапан 19, снабженный закрывающей пружиной 20 и кольцевым выступом 21.

Управление движениями открытия и закрытия выпускного клапана осуществляется при помощи гидравлической, системы (фиг.2), содержащей магистраль высокого давления (МВД) 22 с питанием от насоса высокого давления и магистраль низкого давления

1 МНД 1 23, в которой давление поддер>кивается чуть выше атмосферного.

Для двигателя, в котором максимальное давление в цилиндре составляет около 100 бар, давление в МВД может быть около 200 бар, а давление в

МНД вЂ” около 1,5 бар.

Гидравлическая система содержит три наружных двухпозиционных регулируемых переключателя 24,25,и 26 для впуска и выпуска рабочей жидкости в полости (из полостей) 12,13 и 15. Клапаны 19 управляются переключателем 25 и, кроме того, потоком рабочей жидкости, циркулирующей между полостями 12 и 15.

Полость 12 большего диаметра связана с МНД 23 через обратный клапан 27 для компенсации утечек. В головке 3 цилиндра выполнен канал 28 для подачи жидкости в полость 12, в кожухе 7 — канал 29 для подачи жидкости в полость 13 меньшего диаметра, а в блоке 5 — каналы 30 для подачи жидкости в каналы 18.

Кроме того, в блоке 6 выполнен канал

31.

Буферная полость 15 дополнительно снабжена каналом 32 для подключения к МНД 23 и в последнем установлен дроссель 33.

Полость 13 меньшего диаметра снабжена дополнительной кольцевой камерой 34, расположенной вокруг штока

1205783 4

9 и примыкающей к нижнему торцу поршня 11 меньшего диаметра, причем камера 34 снабжена каналом 35 для подключения к МВД 22.

Клапан работает следующим образом °

При положении поршня двигателя в ВМТ давление в МВД 22 гидравлической системы действует на полость 12 через переключатель 24 и канал 28, Так как площадь поршня равна или, чуть больше площади вьптускного отверстия 4, в то время как давление в .полости !2 значительно выше, чем максимальное давление в цилиндре двигателя, то плунжер 1 закрывает выпускное отверстие 4.

Буферная полость 15 отсоединена от полости !2 поскольку клапаны 19 закрыты, а так как полость 15 постоянно соединяется с МНД 23 только через канал 32 с установленным в нем дросселем 33 (фиг.2) то давление в этой полости 15 низкое. Полость

l3 меньшего диаметра через переключатель 26 и канал 29 сообщается с МНД 23, тогда как дополнительная камера 34 постоянно соединена с МВД 22 через канал 35. Эффективная площадь камеры 34 настолько мала, что вверх направленная сила, действующая на поршень Il, в результате давления в камере 34 является незначительной по сравнению с вниз направленной силой, которая в полости 12 действует на поршень 10.

Во время рабочего хода поршня двигателя переключатели 24,25,26 и клапаны 19 остаются в положении, показанном на фиг.l и 2, до тех пор, пока переключатель 25 не переместится в ответ на управляющий сигнал, например, от кулачка распределительного вала, вращающегося синхронно с коленчатым валом двигателя. Это открывает подачу рабочей жидкости из МВД

22 через каналы 30 в блоке 5 на кольцевые выступы 21 клапанов 19 (момент <> фиг.3) Однако клапаны 19 еще закрыты, так как на их нижние торцы действуют высокое давление жидкости в полости 12 и усилие пружин 20.

Немного позже (момент t гна фиг.3) переключатель 24 перемещается в положение, при котором от отключает канал 28,от МВД 22 и соединяет его с каналом 31, связанным с буферной полостью 15. Это аннулирует разность давлений между полостями 12 и 15 и тем самым дифференциальное давление, 5

f0

40 действующее на клапаны 19. Сила давления жидкости, действующая на кольцевые выступы 21 клапанов 19, превышает усилие пружин 20 так, что клапаны 19 перемещаются вниз и открывают четыре канал; 18 в блоке 5 между полостями 15 и 12, Выравнивание- давления между полостями 12 и 15 заставляет исчезнуть вниз направленную силу, действующую на поршень 10 и давление газа в камере сгорания способно переместить плунжег 1 вверх, т.е. клапан откроется (фиг.З ).

Во время перемещения плунжера жидкость, находящаяся в полости 12, перетекает в полость 15 через открытые клапаны 19, а небольшое количество жидкости, которое было в полости

13, перетекает через канал 29 и переключатель 26 в МНД 23.

Когда поршень двигателя пройдет

HMT и будет двигаться вверх, переключатель 26 перемещается (момент

t фиг.З), полость !3 тем самым соединяется через переключатель с

МВД, и давление рабочей жидкости, действующее на поршень 11 начнет двигать шток 9 и связанный с ним плунжер 2 вниз. В это время клапаны 19 все еще открыты, так что через каналы 18 жидкость беспрепятственно перетекает иэ полости 15 в полость 12.

Когда выпускное отверстие 4 будет закрыто (момент 6<, фиг .3), переключатель 25 займет положение, показанное на фиг.2, за счет чего давление жидкости иа кольцевые выступы 21 клапанов 19 уменьшается, и клапаны 19 закрываются под действием пружин 20 (фиг ° Зг) .

В момент времени переключатели 24 и 26 принимают управляющие сигналы, которые заставляют их перемещаться в противоположные положения, за счет чего в полость 12 снова подается жидкость иэ МВД, которая во время остальной части хода сжатия и последующего рабочего хода в цилиндре двигателя обеспечивает удержание плунжера 1 в закрытом положении. Одновременно давление в полости )3 падает в результате соединения этой полости с МНД. При необходимости переключатель 26 может перемещаться позже, чем переключатель 24.

12057ЦЗ

)205783 о (®), (л)

Ю (zg г (e) г (1)

Qur Л нцщцщ 3аказ 8550/62 Тирам 501 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óëòoðîä,óë.Ïðîåêòíàë,4