Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания

 

1. МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий два соосных клапана , подключенных каждый к отдельному каналу в крышке цилиндра и снабженных посадочными поверхностями для отделения каналов от внутренней полости цилиндра, центрально расположенный тарельчатый клапан и охватывающий его с кольцевым зазором внешний клапан со стаканообразным корпусом, снабженным на кольцевой кромке седлом для тарелки центрального клапана, уплотнительным пояском, направляющим отверстием в днище для стержня центрального клапана и отверстием в боковой поверхности для связи кольцевого зазора с одним из каналов в крышке цилиндра , причем каждый клапан снабжен независимым приводом, отличающийся тем, что, с целью использования механизма на двигателях с разделенным выпуском газа, механизм снабжен источником сжатого воздуха и воздухораспределителем., привод внешнего клапана выполнен пневматическим в виде емкости , примыкающей с внешней стороны к днищу стаканообразного корпуса и подключенной к источнику сжатого воздуха через подводящий канал в крышке и воздухораспределитель . 2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, S что днище стаканообразного корпуса со стороны емкости выполнено с углублением, в (Л котором размещены радиальные ребра, а подводящий канал в крышке расположен тангенциально по отношению к оси клапанов. ю а со 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 F 01 1 1/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3760558/25-06 (22) 03.07.84 (46) 15.10.86. Бюл. № 38 (71) Пензенское производственное объединение по дизелям и турбокомпрессорам (72) В. Г. Путилин (53) 621.334.1 (088.8) (56) Патент ФРГ № 1056417, кл. 14 4 1/28, бпублик. 1959. (54) (57) 1. МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ, содержащий два соосных клапана, подключенных каждый к отдельному каналу в крышке цилиндра и снабженных посадочными поверхностями для отделения каналов от внутренней полости цилиндра, центрально расположенный тарельчатый клапан и охватывающий его с кольцевым зазором внешний клапан со стаканообразным корпусом, снабженным на кольцевой кромке седлом для тарелки центрального клапана, уплотнительным пояском, направ„„SU„„1263887 А1 ляющим отверстием в днище для стержня центрального клапана и отверстием в боковой поверхности для связи кольцевого зазора с одним из каналов в крышке цилиндра, причем каждый клапан снабжен независимым приводом, отличающийся тем, что, с целью использования механизма на двигателях с разделенным выпуском газа, механизм снабжен источником сжатого воздуха и воздухораспределителем., привод внешнего клапана выполнен пневматическим в виде емкости, примыкающей с внешней стороны к днищу стаканообразного корпуса и подключенной к источнику сжатого воздуха через подводящий канал в крышке и воздухораспределитель.

2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что днище стаканообразного корпуса со стороны емкости выполнено с углублением, в котором размещены радиальные ребра, а подводящий канал в крышке расположен тангенциально по отношению к оси клапанов.

1263887

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к клапанным механизмам газораспределения.

Цель предложения — использование механизма на двигателях с разделенным выпуском газа.

На фиг.l изображен механизм газораспределения, поперечный разрез; на фиг.2— конструкция воздухораспределителя; на фиг.3 — положение клапанов во время первичного выпуска; на фиг.4 — положение клапанов во время основного выпуска; на фиг.5 — схема фаз газораспределения клапанов выпуска, где приняты следующие обозначения: А — момент открытия клапана первичного выпуска;  — момент открытия клапана основного выпуска и, условно, момент его посадки на тарелку клапана первичного выпуска; С вЂ” момент закрытия клапана основного выпуска; AD — фаза подъема клапана первичного выпуска, заданная его механизмом привода; ВС вЂ” фаза открытия клапана основного выпуска; а — период первичного выпуска газов; р — период основного выпуска.

Механизм газораспределения содержит два соосных клапана: центрально расположенный тарельчатый клапан 1 (клапан первичного выпуска) и охватывающий его с кольцевым зазором 2 внешний клапан 3— клапан основного выпуска со стаканообразным корпусом, снабженным в нижней части по кромке кольцевого зазора 2 седлом 4 для тарелки центрального клапана 1 и наружным буртом с уплотнительной фаской под седло внешнего клапана в головке цилиндров, уплотнительным пояском 5 на боковой поверхности, направляющим отверстием 6 в днище 7 для стержня клапана 1 и отверстием 8 в боковой поверхности.

Клапан 3 размещен в полости головки цилиндров, имеющей разделенные каналы выпуска: первичного 9 и основного 10, при этом при закрытом положении клапана 3 отверстие 8 в боковой поверхности совмещено с горловиной канала 9 первичного выпуска, а горловина канала 10 основного выпуска перекрыта уплотнительной фаской на наружном бурте клапана.

Каждый из клапанов 1 и 3 снабжен независимым приводом. Клапан первичного выпуска снабжен механическим приводом от распределительного вала, обеспечивающим его работу с фазами: открытие до нижней мертвой точки (НМТ) во время рабочего хода поршня и закрытие по ле верхней мертвой точки (ВМТ) поршня хода выпуска.

Механизм газораспределения снабжен источником сжатого воздуха (не показан) и воздухораспределителем 12 (фиг.2) .

Привод внешнего клапана 3 (клапана основного выпуска) выполнен пневматическим в виде емкости 13 примыкающей с внешней стороны к днищу 7 стаканообразного корпуса и подключенной к источнику сжато5 ! о !

25 зо

З5

ro воздуха через подводящий канал 14 в крышке 11 и воздухораспределитель 12.

Для поворота клапана 3 (клапана основного выпуска) во время работы с помощью сжатого воздуха днище 7 .стаканообразного корпуса выполнено с углублением 15, в котором размещены радиальные ребра 16, а подводящий канал 14 в крышке 11 расположен тангенциально по отношению к оси кл а п а нов.

Воздухораспределитель 12 (фиг.2) с вращающимся диском 17 размещены в корпусе

18 на приводном валике 19, кинематически связанным с коленчатым валом двигателя или непосредственно с распределительным валом (не показано).

В корпусе 18 воздухораспределителя выполнен канал 20, для подачи воздуха от источника сжатого воздуха и каналы 21, сообщающиеся с подводящим каналом 14 в крышке 11 цилиндра в соответствии с порядком работы двигателя.

Для изменения момента подачи сжатого воздуха в подводящий канал 14 в крышке цилиндра воздухораспределитель соединен с рейкой 22, перемещение которой изменяет угловое положение воздухораспределителя.

Положение рейки 22 может изменяться каким-либо устройством, связанным с системой регулирования двигателя в зависимости от нагрузки или скоростного режима.

Механизм газораспределения работает следующим образом.

В конце рабочего хода (до прихода поршня в НМТ) механический привод клапана 1 осуществляет его открытие.

В этот период емкость 13 над клапаном 3 через воздухораспределитель 12 сообщена с атмосферой, и давление газов в цилиндре прижимает клапан 3 к седлу горловины канала 10, перекрывая ее.

Положение клапанов в этот период показано на фиг.3. При этом происходит выпуск газов через канал 9 в трубопровод высокого давления.

Через воздухораспределитель в емкость

13 подается сжатый воздух с давлением, превышающим возможное давление газов в цилиндре в этот момент выпуска, причем фаза подачи воздуха выбирается с условием обеспечения оптимального распределения потока газов по трубопроводам высокого и низкого давления. При этом начнется подъем клапана 3, с посадкой его внутренним седлом 4 на тарелку клапана 1. Положение клапанов в этот период показано на фиг.4.

Кольцевой зазор 2 клапана 3 в таком положении перекрыт и поступление газов в трубопровод высокого давления закончено, выпуск газов из цилиндра идет через горловину канала 10 в трубопровод низкого давления.

Начало закрытия клапана 3 и момент его закрытия определяется кинематикой движения клапана 1, так как клапан 3 сидит на тарелке клапана 1.

1263887

В начале закрытия клапана 1 воздух из .емкости 13 стравливается через воздухораспределитель в атмосферу, а клапан 3 сидит на тарелке клапана 1 за счет сил инерции.

Посадка клапанов осуществляется пружинами клапана 1 и определяется кинематикой механического привода клапана 1.

Наличие ребер 16 в углублении днища клапана 3 и тангенциальный подвод воздуха по каналу 14 позволяют осуществить проворот клапана 3 во время работы, что повышает надежность работы как клапана 3, так и клапана 1.

Клапанный механизм газораспределения позволяет осуществить (как вариант исполнения) автоматическое открытие клапана 3 при достижении газами в цилиндре во время выпуска определенного давления, для чего источник сжатого воздуха может быть снабжен редукционным клапаном известного типа, поддерживающим давление на выходе в заданных пределах. В этом случае воздухораспределитель между источником сжатого воздуха и каналом 14 не устанавливается, сжатый воздух в емкость крышки цилиндра подводится непрерывно.

Закрытие клапана 3 (как и в описанном выше варианте исголнения с воздухораспределителем) осуществляется пружинами клапана 1, так как клапан 3 сидит на тарелке клапана 1 и определяется кинематикой механического привода клапана 1.

При разделенном выпуске, как показывают теоретические и экспериментальные исследования, значительно уменьшаются потери термодинамической работоспособности выпускных газов при утилизации их энергии, что позволяет снизить удельный расход топлива.

Возможность существенного уменьшения давления принудительного выпуска может дать повышение КПД у четырехтактных двигателей за счет уменьшения насосных потерь.

Мощность двигателя при выпуске из трубопровода низкого давления в атмосферу будет несколько увеличиваться вследствие уменьшения потерь на выталкивание газа из цилиндра.

Турбоагрегат (при прочих равных условиях) будет значительно меньших размеров, так как в него будет поступать меньше половины общего количества газов и при более высоком давлении.

10 Уменьшение диаметра ротора турбокомпрессора повышает приемистость двигателя.

Соосное расположение клапанов первичного и основного выпуска в предлагаемом механизме газораспределения позволяет получить максимально возможное сечение вы 5 пускных органов как первичного, так и основного.

Так как окончание первичного выпуска газов происходит при посадке клапана основного выпуска на тарелку клапана первичного выпуска без изменения направления движения последнего, предлагаемая конструкция позволяет иметь требуемую фазу выпуска в коллектор высокого давления без недопустимо высоких ускорений клапана первичного выпуска.

25 Пневматический привод клапана основного выпуска дает возможность конструктивно просто осуществить регулирование момента его открытия, что позволяет изменить давление и расход газов через турбину и регулировать давление наддува.

Конструкция пневматического привода клапана основного выпуска позволяет осуществить во время работы проворот клапана под действием струи сжатого воздуха, вытекающего из канала его подвода.

Наличие сжатого воздуха в замкнутой полости, через которую проходит шток клапана, позволяет конструктивно просто осуществить подвод сжатого воздуха во внутреннюю полость клапана (при наличии в нем таковой) для охлаждения тарелки и штока.

18!

263887

9 иГД еМТ

a(f2., г

Редактор Н. Слободяннк

Заказ 5540/35

Составитель В. Путилин

Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! )3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4