Клапанный механизм газораспределения
Изобретение относится к двигателестроению. Механизм газораспределения содержит общий для впуска и выпуска клапан, впускной и выпускной каналы, внутри которых установлены заслонки, выполненные автоматически открывающимися под действием разности давлений. Оси заслонок смещены относительно их осей симметрии и на заслонках со стороны смещения выполнены противовесы. Заслонки предназначены для разделения процессов впуска и выпуска и образуют три изолированные полости: полость впускного канала, полость выпускного канала и надклапанную полость. При такте впуска открываются одновременно общий клапан и заслонка впускного канала (заслонка выпускного канала при этом закрыта) и происходит впуск воздуха (или горючей смеси). При такте выпуска открывается этот же клапан и заслонка выпускного канала (заслонка впускного канала закрыта) и происходит выпуск отработанных газов. Закрываются заслонки возвратными пружинами. Изобретение позволяет уменьшить неуравновешенность сил инерции при движении заслонок и уменьшить вибрации, износ. 1 ил.
Изобретение относится к области двигателестроения.
Известен клапанный механизм газораспределения для двигателя внутреннего сгорания, содержащий общий для впуска и выпуска клапан, впускной и выпускной каналы, внутри которых установлены заслонки, снабженные приводом (заявка Германии №3812988, МПК F 01 L 1/28, опубл. 1989).
Недостатком известного устройства является то, что сложный механический привод вызывает дополнительные инерционные нагрузки и связанные с ними вибрации и снижает надежность механизма.
Наиболее близким к изобретению является механизм газораспределения для двигателя внутреннего сгорания, содержащий общий для впуска и выпуска клапан, впускной и выпускной каналы, в которых установлены заслонки, автоматически открывающиеся под действием разности давления (заявка Германии №4105848, МПК F 01 L 1/28, опубл. 1992).
Недостатком известного клапанного механизма газораспределения является то, что как и в указанном ранее, хотя и в меньшей степени, при открывании-закрывании заслонок имеют место неуравновешенные инерционные нагрузки - моменты сил инерции, так как оси поворота выполнены на одной из крайних сторон их, момент инерции относительно которых наибольший, и преодоление этих моментов сил инерции может оказаться на грани работоспособности механизма.
Задача изобретения - уменьшение неуравновешенных инерционных нагрузок, снижение вибраций и энергоемкости привода заслонок.
Поставленная задача достигается тем, что в клапанном механизме газораспределения ДВС, содержащем общий для впуска и выпуска клапан, впускной и выпускной каналы, внутри которых установлены заслонки, автоматически открывающиеся под действием разности давлений, оси смещения заслонок смещены относительно их осей симметрии, а на заслонках со стороны смещения выполнены противовесы.
Изобретение поясняется чертежом, где схематично показан клапанный механизм газораспределения.
Клапанный механизм содержит общий клапан с тарелкой 1, при открытии которого цилиндр двигателя (надпоршневое пространство) 2 соединяется с надклапанной полостью 3, а через нее при открытой заслонке 4 - со впускным каналом 5 при такте впуска, или при открытой заслонке 6 - с выпускным каналом 7 при такте выпуска. Заслонки установлены для разделения процессов впуска и выпуска. Они образуют три изолированные полости: полость впускного канала, полость выпускного канала и надклапанную полость.
Открывается общий клапан под действием двух кулачков - 8 и 9 распределительного вала 10, через коромысло 11 воздействующих на стержень клапана с тарелкой 1 (привод клапана может быть также гидравлическим, электромагнитным и др.). Клапан открывается дважды за рабочий цикл (за один оборот распредвала). Левый (по чертежу) кулачок 8 распредвала служит для открытия клапана при такте впуска, правый 9 - при такте выпуска. Заслонка 4 впускного канала и заслонка 6 впускного канала изолируют полости этих каналов от надклапанной полости при соответствующих тактах. Оси поворота заслонок прикреплены к ним со смещением относительно их осей симметрии, что обеспечивает поворот заслонок под действием разности давления газов. В общем случае при соответствующем подборе параметров их крепления к оси поворота они могут открываться при любом скоростном режиме работы двигателя. Но для надежности могут быть установлены электромагниты 12 и 13, которые гарантируют открытие их (при недостаточной разности давлений) или фиксируют их закрытое состояние по команде электронной системы управления двигателем (ЭСУД). Закрываются заслонки возвратными пружинами 16 и 17.
Для уменьшения неуравновешенных инерционных нагрузок на заслонках выполнены противовесы 14, например, в виде утолщений соответствующей части. Возможны другие варианты конструкции и количества заслонок и их привода. Уступы 15 в стенках впускного и выпускного каналов, к которым с помощью возвратных пружин 16 и 17 прижаты заслонки, формируют уплотнение, достаточное для изоляции полостей в этих каналах от надклапанной полости.
Механизм работает следующим образом (два варианта его работы).
Первый вариант - при работе без наддува бензинового или дизельного двигателя надклапанная полость 3 соединяется с цилиндром двигателя 2 (надпоршневым пространством) при открытии клапана 1 - под воздействием левого кулачка 8 распредвала 10 коромысло 11 давит на стержень клапана, опуская его с тарелкой 1 вниз. Под действием разности давлений открывается левая заслонка 4 (при такте впуска), и впускной канал 5 через надклапанную полость 3 соединяется с цилиндром двигателя 2. Происходит впуск воздуха (или горючей смеси). В дальнейшем после выполнения тактов впуска, сжатия и рабочего хода начинается такт выпуска отработанных газов из цилиндра двигателя. Клапан 1 открывается под действием правого кулачка 9 распредвала 10 и коромысла 11. Под давлением отработанных газов заслонка 6 выпускного канала 7 открывается и газы удаляются, а заслонка 4 впускного канала 5 (дополнительно к усилию пружины 16) еще плотнее прижимается к уплотнительным уступам 15 и удерживается в закрытом состоянии. В дальнейшем цикл повторяется.
Второй вариант - при работе впрыскового бензинового или дизельного двигателя с наддувом даже низкого избыточного давления (0,02...0,03 МПа) заслонка 4 впускного канала может остаться открытой под действием этого давления постоянно. Для предотвращения утечки наддувочного воздуха и поддержания требуемого давления наддува заслонка 4 впускного канала 5 при других тактах заблокирована в закрытом состоянии, например, электромагнитном 12. А для предотвращения открытия заслонки 6 выпускного канала под давлением наддува эта заслонка при такте впуска должна заблокироваться в закрытом состоянии (например, электромагнитом 13). Клапан 1 открывается и закрывается в том же порядке, что и в первом варианте. При такте выпуска отработанные газы из цилиндра 2 двигателя при открытом клапане 1 проходят в надклапанную полость 3, под их давлением заслонка 6 выпускного канала открывается и газы направляются в выпускную трубу (на чертеже не показана). В дальнейшем цикл повторяется.
В предлагаемом клапанном механизме газораспределения работа его происходит с меньшими затратами энергии. Уменьшение затрат энергии происходит за счет уменьшения неуравновешенных сил инерции (а также уменьшения количества приводных звеньев). Уменьшаются вибрации и износ деталей привода заслонок. Повышается надежность работы механизма. За счет указанных преимуществ (а также преимуществ общего клапана механизма) будет повышена экономическая эффективность.
Клапанный механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий общий для впуска и выпуска клапан, впускной и выпускной каналы, внутри которых установлены заслонки, автоматически открывающиеся под действием разности давлений, отличающийся тем, что оси поворота заслонок смещены относительно их осей симметрии и на заслонках со стороны смещения выполнены противовесы.
