Одноклапанный двигатель


Одноклапанный механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к поршневым четырехтактным двигателям внутреннего сгорания (ДВС) и позволяет улучшить их рабочие характеристики. Одноклапанный механизм газораспределения ДВС содержит корпус головки цилиндра 1, подпружиненный тарельчатый клапан 2, газораспределительную цилиндрическую втулку 3, которая установлена соосно с тарельчатым клапаном 2 внутри корпуса головки цилиндра 1, причем диаметр тарелки клапана составляет 0,6 - 0,85 диаметра цилиндра, а внутренний диаметр газораспределительной цилиндрической втулки равен диаметру тарелки клапана. Газораспределительная цилиндрическая втулка 3 установлена внутри головки цилиндра 1 между всасывающей 4 и выхлопной 5 полостями и имеет два расположенных диаметрально-противоположно подпружиненных шток-толкателя 6, перемещающих по вертикали газораспределительную цилиндрическую втулку 3. В целях избежания удара газораспределительной втулки 3 о седло 7 в крайнем нижнем положении на концах штоков-толкателей 6 установлены пружинные демпферы 8, а сами штоки-толкатели 6 подпружинены пружинами 9. 4 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к двигателестроению, в частности к поршневым четырехтактным двигателям внутреннего сгорания.

Известен одноклапанный механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий тарельчатый клапан, впускной и выпускной коллекторы и заслонку, установленную на шарнире, на перемычке между всасывающим и выхлопным коллекторами, расположенными на двух уровнях и приводимую в действие посредством импульсного давления выхлопных газов во время такта выхлопа и, посредством разряжения и собственного веса во время такта всасывания /1/. Недостатком механизма является низкая надежность шарнирного механизма, работающего в выхлопной полости, возможность "зависания" заслонки при работе двигателя на высоких оборотах, невозможность обеспечить плотность прилегания заслонки к посадочным местам из-за образования нагара.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является двигатель внутреннего сгорания, содержащий один тарельчатый клапан и две поворотные заслонки, расположенные соответственно в впускном и выпускном каналах /2/. Недостатком данного решения является усложнение схемы газораспределительного механизма за счет дополнительных элементов механизма привода заслонок, увеличение сопротивления движению выхлопных газов в выхлопном канале в результате турбулентности, создаваемой заслонкой, сложность обеспечения плотности закрытия заслонок, малый моторесурс осевого механизма работающего в выхлопной полости.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания содержит один тарельчатый клапан и газораспределительную цилиндрическую втулку, причем газораспределительная цилиндрическая втулка установлена соосно с тарельчатым клапаном внутри головки цилиндра с возможностью перемещения ее вдоль оси штока клапана, диаметр тарелки клапана составляет 0.6 - 0.85 диаметра цилиндра, а внутренний диаметр газораспределительной цилиндрической втулки равен диаметру тарелки клапана.

При осуществлении предлагаемого технического решения достигается улучшение рабочих характеристик двигателей внутреннего сгорания: - увеличение мощности двигателей внутреннего сгорания за счет снижения сопротивления клапанного канала путем увеличения его проходного сечения, - улучшение процесса сгорания топлива в цилиндре за счет увеличения коэффициента избытка воздуха, - уменьшение шумности при выхлопе.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод что заявленное техническое решение отличается тем, что газораспределительная цилиндрическая втулка установлена соосно с тарельчатым клапаном внутри головки цилиндра с возможностью ее перемещения вдоль оси штока клапана, причем диаметр тарелки клапана составляет 0.6 - 0.85 диаметра цилиндра, а внутренний диаметр газораспределительной цилиндрической втулки равен диаметру тарелки клапана.

Таким образом заявленное техническое решение соответствует критерию "новизна".

Прилагаемые чертежи поясняют устройство и работу одноклапанного механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания где: Фиг. 1 - схема общего вида одноклапанного механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания.

Фиг. 2 - схематическое изображение работы одноклапанного механизма газораспределения в разрезе во время такта всасывания.

Фиг. 3 - ---"---"---"---" сжатие и рабочий ход.

Фиг. 4 - ---"---"---"---" выхлоп.

Одноклапанный механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания содержит корпус головки цилиндра 1, подпружиненный тарельчатый клапан 2, газораспределительную цилиндрическую втулку 3, которая установлена соосно с тарельчатым клапаном 2 внутри корпуса головки цилиндра 1, причем диаметр тарелки клапана составляет 0.6 - 0.85 диаметра цилиндра, а внутренний диаметр цилиндрической газораспределительной втулки равен диаметру тарелки клапана.

Газораспределительная цилиндрическая втулка 3 установлена внутри головки цилиндра 1 между всасывающей 4 и выхлопной 5 полостями, имеет два, расположенных диаметрально-противоположно, подпружиненных штока-толкателя 6 перемещающих по вертикали газораспределительную цилиндрическую втулку 3. В целях избежания удара газораспределительной цилиндрической втулки 3 о седло 7 в крайнем нижнем положении на концах штоков-толкателей 6 установлены пружинные демпферы 8, а сами штоки-толкатели 6 подпружинены пружинами 9. Для смазки трущейся о корпус головки цилиндра 1 наружной поверхности газораспределительной цилиндрической втулки 3 в корпусе головки цилиндра 1 имеется кольцевая проточка 10, в которую подается смазывающее масло. Для удержания и предотвращения попадания масла в выхлопную 5 и всасывающую 4 полости в корпусе головки цилиндра 1 имеются две кольцевые проточки, в которых установлены уплотнительные кольца 11.

Устройство работает следующим образом.

Во время такта всасывания поршень перемещается от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, тарельчатый клапан 2 находится в открытом положении, газораспределительная цилиндрическая втулка 3 находится в крайнем верхнем положении, прижимается к верхнему седлу усилием двух пружин 9 и закрывает выхлопную полость 5, всасывающая полость 4 при этом открыта. Во время такта сжатия тарельчатый клапан 2 находится в закрытом положении, а газораспределительная цилиндрическая втулка 3 в крайнем верхнем положении, закрывая выхлопную полость 5 и оставляя открытой всасывающую полость 4. В конце рабочего хода поршня, при положении шатунной шейки коленчатого вала 30o до нижней мертвой точки, газораспределительная втулка 3 начинает движение вниз и, при достижении положения шатунной шейки коленчатого вала 10o до нижней мертвой точки, занимает крайнее нижнее положение и прижимается к седлу 7 усилием двух пружин демпфера 8.

При этом всасывающая полость 4 закрыта, а выхлопная полость 5 открыта. Во время выпуска отработавших газов клапан 2 находится в открытом положении, поршень перемещается от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, вытесняет продукты сгорания топлива через клапанный канал и внутреннюю полость газораспределительной втулки 3 в выхлопную полость 5. При положении шатунной шейки коленчатого вала 5 - 3o до верхней мертвой точки газораспределительная втулка 3 быстро перемещается вверх и при положении шатунной шейки коленчатого вала 5 - 10o после верхней мертвой точки занимает крайнее верхнее положение, перекрывает выхлопную полость 5 и открывает всасывающую полость 4. Далее циклы повторяются.

Предлагаемое техническое решение целесообразно использовать в двигателях с наддувом, поскольку во время перемещения газораспределительной цилиндрической втулки 3 давлением наддувочного воздуха производится вытеснение продуктов сгорания топлива из внутреннего пространства газораспределительной втулки 3.

Источники информации: 1. А.С. СССР N 1744279.

2. Заявка ФРГ N 3812988.

Одноклапанный механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий тарельчатый клапан и газораспределительную цилиндрическую втулку, отличающийся тем, что газораспределительная цилиндрическая втулка установлена соосно с тарельчатым клапаном внутри головки цилиндра с возможностью перемещения ее вдоль оси штока тарельчатого клапана, причем диаметр тарелки клапана составляет 0,6 - 0,85 диаметра цилиндра, а внутренний диаметр цилиндрической втулки равен диаметру тарелки клапана.

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

www.findpatent.ru

одноклапанный механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания - патент РФ 2136902

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к поршневым четырехтактным двигателям внутреннего сгорания (ДВС) и позволяет улучшить их рабочие характеристики. Одноклапанный механизм газораспределения ДВС содержит корпус головки цилиндра 1, подпружиненный тарельчатый клапан 2, газораспределительную цилиндрическую втулку 3, которая установлена соосно с тарельчатым клапаном 2 внутри корпуса головки цилиндра 1, причем диаметр тарелки клапана составляет 0,6 - 0,85 диаметра цилиндра, а внутренний диаметр газораспределительной цилиндрической втулки равен диаметру тарелки клапана. Газораспределительная цилиндрическая втулка 3 установлена внутри головки цилиндра 1 между всасывающей 4 и выхлопной 5 полостями и имеет два расположенных диаметрально-противоположно подпружиненных шток-толкателя 6, перемещающих по вертикали газораспределительную цилиндрическую втулку 3. В целях избежания удара газораспределительной втулки 3 о седло 7 в крайнем нижнем положении на концах штоков-толкателей 6 установлены пружинные демпферы 8, а сами штоки-толкатели 6 подпружинены пружинами 9. 4 ил. Предлагаемое техническое решение относится к двигателестроению, в частности к поршневым четырехтактным двигателям внутреннего сгорания. Известен одноклапанный механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий тарельчатый клапан, впускной и выпускной коллекторы и заслонку, установленную на шарнире, на перемычке между всасывающим и выхлопным коллекторами, расположенными на двух уровнях и приводимую в действие посредством импульсного давления выхлопных газов во время такта выхлопа и, посредством разряжения и собственного веса во время такта всасывания /1/. Недостатком механизма является низкая надежность шарнирного механизма, работающего в выхлопной полости, возможность "зависания" заслонки при работе двигателя на высоких оборотах, невозможность обеспечить плотность прилегания заслонки к посадочным местам из-за образования нагара. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является двигатель внутреннего сгорания, содержащий один тарельчатый клапан и две поворотные заслонки, расположенные соответственно в впускном и выпускном каналах /2/. Недостатком данного решения является усложнение схемы газораспределительного механизма за счет дополнительных элементов механизма привода заслонок, увеличение сопротивления движению выхлопных газов в выхлопном канале в результате турбулентности, создаваемой заслонкой, сложность обеспечения плотности закрытия заслонок, малый моторесурс осевого механизма работающего в выхлопной полости. Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания содержит один тарельчатый клапан и газораспределительную цилиндрическую втулку, причем газораспределительная цилиндрическая втулка установлена соосно с тарельчатым клапаном внутри головки цилиндра с возможностью перемещения ее вдоль оси штока клапана, диаметр тарелки клапана составляет 0.6 - 0.85 диаметра цилиндра, а внутренний диаметр газораспределительной цилиндрической втулки равен диаметру тарелки клапана. При осуществлении предлагаемого технического решения достигается улучшение рабочих характеристик двигателей внутреннего сгорания: - увеличение мощности двигателей внутреннего сгорания за счет снижения сопротивления клапанного канала путем увеличения его проходного сечения, - улучшение процесса сгорания топлива в цилиндре за счет увеличения коэффициента избытка воздуха, - уменьшение шумности при выхлопе. Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод что заявленное техническое решение отличается тем, что газораспределительная цилиндрическая втулка установлена соосно с тарельчатым клапаном внутри головки цилиндра с возможностью ее перемещения вдоль оси штока клапана, причем диаметр тарелки клапана составляет 0.6 - 0.85 диаметра цилиндра, а внутренний диаметр газораспределительной цилиндрической втулки равен диаметру тарелки клапана. Таким образом заявленное техническое решение соответствует критерию "новизна". Прилагаемые чертежи поясняют устройство и работу одноклапанного механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания где: Фиг. 1 - схема общего вида одноклапанного механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания. Фиг. 2 - схематическое изображение работы одноклапанного механизма газораспределения в разрезе во время такта всасывания. Фиг. 3 - ---"---"---"---" сжатие и рабочий ход. Фиг. 4 - ---"---"---"---" выхлоп. Одноклапанный механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания содержит корпус головки цилиндра 1, подпружиненный тарельчатый клапан 2, газораспределительную цилиндрическую втулку 3, которая установлена соосно с тарельчатым клапаном 2 внутри корпуса головки цилиндра 1, причем диаметр тарелки клапана составляет 0.6 - 0.85 диаметра цилиндра, а внутренний диаметр цилиндрической газораспределительной втулки равен диаметру тарелки клапана. Газораспределительная цилиндрическая втулка 3 установлена внутри головки цилиндра 1 между всасывающей 4 и выхлопной 5 полостями, имеет два, расположенных диаметрально-противоположно, подпружиненных штока-толкателя 6 перемещающих по вертикали газораспределительную цилиндрическую втулку 3. В целях избежания удара газораспределительной цилиндрической втулки 3 о седло 7 в крайнем нижнем положении на концах штоков-толкателей 6 установлены пружинные демпферы 8, а сами штоки-толкатели 6 подпружинены пружинами 9. Для смазки трущейся о корпус головки цилиндра 1 наружной поверхности газораспределительной цилиндрической втулки 3 в корпусе головки цилиндра 1 имеется кольцевая проточка 10, в которую подается смазывающее масло. Для удержания и предотвращения попадания масла в выхлопную 5 и всасывающую 4 полости в корпусе головки цилиндра 1 имеются две кольцевые проточки, в которых установлены уплотнительные кольца 11. Устройство работает следующим образом. Во время такта всасывания поршень перемещается от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, тарельчатый клапан 2 находится в открытом положении, газораспределительная цилиндрическая втулка 3 находится в крайнем верхнем положении, прижимается к верхнему седлу усилием двух пружин 9 и закрывает выхлопную полость 5, всасывающая полость 4 при этом открыта. Во время такта сжатия тарельчатый клапан 2 находится в закрытом положении, а газораспределительная цилиндрическая втулка 3 в крайнем верхнем положении, закрывая выхлопную полость 5 и оставляя открытой всасывающую полость 4. В конце рабочего хода поршня, при положении шатунной шейки коленчатого вала 30o до нижней мертвой точки, газораспределительная втулка 3 начинает движение вниз и, при достижении положения шатунной шейки коленчатого вала 10o до нижней мертвой точки, занимает крайнее нижнее положение и прижимается к седлу 7 усилием двух пружин демпфера 8. При этом всасывающая полость 4 закрыта, а выхлопная полость 5 открыта. Во время выпуска отработавших газов клапан 2 находится в открытом положении, поршень перемещается от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, вытесняет продукты сгорания топлива через клапанный канал и внутреннюю полость газораспределительной втулки 3 в выхлопную полость 5. При положении шатунной шейки коленчатого вала 5 - 3o до верхней мертвой точки газораспределительная втулка 3 быстро перемещается вверх и при положении шатунной шейки коленчатого вала 5 - 10o после верхней мертвой точки занимает крайнее верхнее положение, перекрывает выхлопную полость 5 и открывает всасывающую полость 4. Далее циклы повторяются. Предлагаемое техническое решение целесообразно использовать в двигателях с наддувом, поскольку во время перемещения газораспределительной цилиндрической втулки 3 давлением наддувочного воздуха производится вытеснение продуктов сгорания топлива из внутреннего пространства газораспределительной втулки 3. Источники информации: 1. А.С. СССР N 1744279. 2. Заявка ФРГ N 3812988.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одноклапанный механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий тарельчатый клапан и газораспределительную цилиндрическую втулку, отличающийся тем, что газораспределительная цилиндрическая втулка установлена соосно с тарельчатым клапаном внутри головки цилиндра с возможностью перемещения ее вдоль оси штока тарельчатого клапана, причем диаметр тарелки клапана составляет 0,6 - 0,85 диаметра цилиндра, а внутренний диаметр цилиндрической втулки равен диаметру тарелки клапана.

www.freepatent.ru

Система одноклапанного газораспределения двигателя внутреннего сгорания

 

Сущность изобретения: система одноклапанного газораспределения содержит закрепленные на боковой поверхности головки цилиндров и расположенные друг над другом впускной и выпускной коллекторы. В fetti перемычке между ними установлена на шарнире заслонка. Полость выпускного коллектора , расположенная под заслонкой, связана с нижней частью надпоршневого пространства цилиндра импульсным каналом . При работе двигателя в процессе впуска заслонка под действием разрежения и собственного веса находится в нижнем положении и перекрывает выпускной коллектор . При расширении поршень, двигаясь вниз, открывает импульсный канал. Под импульсным воздействием давления отработавших газов заслонка откидывается и прижимается к впускному каналу коллектора . В этот момент открывается тарельчатый клапан и отработавшие газы под действием избыточного давления выходят в выпускной коллектор, поддерживая при этом заслонку в верхнем положении. 2 ил. С

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 01 1 1/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ) fll ЦЦ ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ь

1 ф о (21) 4647426/06 о (22) 06,02.89 (46) 30.06,92. Бюл, № 24 (71) Московский институт инженеров сельскохозяйственного производства им.

В.П.Горячкина (72) Б,С,Рыков и А.Ф,Конев (53) 621,43-38(088,8) (56) Патент США ¹ 4372259, кл. F 01 L 1/28, опублик, 1980. (54) СИСТЕМА ОДНОКЛАПАННОГО ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Сущность изобретения: система одноклапанного газораспределения содержит закрепленные на боковой поверхности головки цилиндров и располо>кенные друг над другом впускной и выпускной коллекторы. В

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания.

Известно техническое решение для 4тактного верхнеклапан ного автомобильного двигателя внутреннего сгорания, газораспределительный механизм которого имеет один клапан на каждый цилиндр с приводом от распределительного вала, органиэация движения топливовоздушной смеси и потока отработавших газов осуществляется с помощью обратных пластинчатых клапанов, установленных во впускном и выпускном коллекторах.

Недостатками данного технического решения являются сложность конструкции и дросселирование потоков во впускном и выпускном трубопроводах, в результате чего ухудшается наполнение цилиндра свежеза Ы, 1744279 А1 перемычке между ними установлена на шарнире заслонка. Полость выпускного коллектора, расположенная под заслонкой, связана с нижней частью надпоршневого пространства цилиндра импульсным каналом. При работе двигателя в процессе апуска заслонка под действием разрежения и собственного веса находится в нижнем положении и перекрывает выпускной коллектор. При расширении поршень, двигаясь вниз, открывает импульсный канал. Под импульсным воздействием давления отработавших газов заслонка откидывается и прижимается к впускному каналу коллектора. В этот момент открывается тарельчатый клапан и отработавшие газы под действием избыточного давления выходят в выпускной коллектор, поддерживая при этом заслонку в верхнем положении. 2 ил. сосанным зарядом и очистка его от отработавших газов, что приводит к снижению технико-зкономических показателей двигателя, Известна также система газораспределения, содер>кащая одноклапанный газораспределительный механизм, в котором управление потоками топливовоздушной смеси и отработавших газов осуществляется посредством дополнительной поворотной заслонки, сообщающейся с впускным и выпускным каналами и имеющей механизм привода, Недостатками известного технического решения являются сложность конструкции, в связи с наличием механизма привода заслонки, низкая надежность. увеличенные габариты двигателя за счет встречного

1744279 расположения впускного и выпускного коллекторов.

Цель изобретения — упрощение конструкции, повышение надежности и улучшение запуска и работы двигателя при низких температурах окружающей среды, Указанная цель достигается тем, что в системе одноклапанного газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащей тарельчатый клапан, впускной и выпускной коллекторы и заслонку, впускной коллектор установлен над выпускным, а между ними шарнирно закреплена заслонка, при этом полость выпускного коллектора, расположенная под заслонкой, связана с нижней частью надпоршневого пространства цилиндра посредством импульсного канала, На фиг, 1 показана схема работы двигателя во время впуска; на фиг. 2 — схема работы двигателя во время выпуска отрабо тавших газов, Система содержит тарельчатый подпружиненный клапан 1, взаимодействующий с кулачком 2 распределительного вала, установленного в головке 3 цилиндров, которая обр::эует с цилиндром 4 и поршнем 5 замкнутый объем цилиндра, Нэ боковой поверхности головки 3 цилиндров закреплены располо>кенные друг над другом впускной б и выпускной 7 коллекторы, в промежутке между которыми на шарнире 8 укреплена заслонка 9, установленная с возможностью перекрытия впускного 6 и выпускного 7 каналов. Полость выпускного коллектора 7 связана с нижней частью надпоршневого пространства цилиндра 4 импульсным каналом 10.

Система работает следующим образом.

Во время процесса впуска поршень 5 движется от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке под действием разрежения в надпоршневом пространстве и собственного веса "аслонка 9 опускается и открывает канал впускного коллектора 6, перекрывая при этом канал выпускного коллектора 7, При сжатии и воспламенении ра5 бочей смеси в цилиндре 4 заслонка 9 находится в нижнем положении, Во время расширения поршень 5 под действием давления отработавших газов движется из верхней мертвой точки .в нижнюю мертвую

10 точку, В надпоршневом пространстве — область высокого давления. После открытия головкой поршня 5 импульсного канала 10 часть отработавших газов под давлением вырывается в импульсный канал 10 и, под15 няв заслонку 9, прижимает ее к верхней части впускног0 коллектора 6, в этот момент открывается тарельчатый клапан 1 и отработавшие газы под действием избыточного давления начинают выходить через выпуск20 ной коллектор 7 в атмосферу, поддерживая при этом заслонку 9 в верхнем положении.

Далее цикл повторяется.

По сравнению с известной предлагаемая система позволяет Hà 10% снизить вес

25 двигателя, уменьшить габариты, повысить надежность в работе, улучшить технико-экономические показатели двигателя на 3-5%.

Формула изобретения

Система одноклапанного газораспре30 деления двигателя внутреннего сгорания, содержащая тарельчатый клапан, впускной и выпускной коллекторы и заслонку, о т л ич а о щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения надежности и.

35 улучшения запуска и работы двигателя при низких температурах окружающей среды, впу"кной коллектор установлен над выпускным, а между ними шарнирно закреплена заслонка, при этом полость выпускного кол40 лектора, расположенная под заслонкой, связана с нижней частью надпоршневого пространства цилиндра посредством импульсного канала, 1744279

Составитель В,Лобанов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Редактор А.Огар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2177 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

   

www.findpatent.ru

Система одноклапанного газораспределения двигателя внутреннего сгорания

)5 Е 01 3 1/2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬС К АВТОРСКО кенеров сельводства им. стема одкоя содержит рхности гоые друг над ллекторы. В або- въ тех- ь, ате- ф дедом и очистка его от о то приводит к снижен еских показателей д сосанным затавших газов нико-экономля,и известного технического я сложность конструкции ем механизма привода эанадежность. увеличенкые еля за счет встречного Недостаткам решения являют в связи с наличи слонки, низкая габариты двига 21) 4647426/06о22) 06,02.89(56) Патент США М 4372259,кл. Р 01 . 1/28, опублик, 1980,54) СИСТЕМА ОДНОКЛАПАННОГО ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Сущность изобретения: сиклапанного гаэораспределенизакрепленные на боковой повеловки цилиндров и располокенндругом впускной и выпускной ко Изобретение относится к двигателестроению, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания,Известно техкическое решение для 4- такткого верхнеклапанного автомобильного двигателя внутреннего сгорания, газораспределительный механизм которого имеет один клапан на каждый цилиндр с приводом от распределительного вала, органиэация движения топливовоэдушной смеси и потока отработавших газов осуществляется с помощью обратных пластинчатых клапанов, установленных во впускном и выпускном коллекторах.Недостатками данного технического решения являются сложность конструкции и дросселирование потоков во впускном и выпускном трубопроводах, в результате чего ухудшается наполнение цилиндра свежезаЩЩЯ 33,ВВЬЯЯг. " "перемычке между ними установлена на шарнире заслонка. Полость выпускного коллектооа, расположенная под заслонкой, связана с нижней частью надпоршневого пространства цилиндра импульсным каналом. При работе двигателя в процессе впуска заслонка под действием разрежения и собственного веса находится в нижнем положении и перекрывает выпускной коллектор. При расширении поршень, двигаясь вниз, открывает импульсный канал, Под импульсным воздействием давления отработавших газов заслонка откидывается и прижимается к впускному каналу коллектора. В этот момент открывается тарельчать,й клапан и отработавшие газы под действием избыточного давления выходят в выпускной коллектор, поддерживая при этом заслонку в верхнем положении. 2 ил. Известна также система газораспре ления, содеркащая одноклапанный газо- распределительный механизм, в котором управление потоками топливовоздушной смеси и отработавших газов осуществляется посредством дополнительной поворотной заслонки, сообщающейся с впускным и выпускным каналами и имеющей механизм привода,расположения впускного и выпускного коллекторов.Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение надедсности и улучшение запуска и работы двигателя при низких температурах окружающей среды,Указанная цель достигается тем, что в системе одноклапанного газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащей тарельчатый клапан, впускной и выпускной коллекторы и заслонку, впускной коллектор установлен над выпускным, а между ними шарнирно закреплена заслонка, при этом полость выпускного коллектора, расположенная под заслонкой, связана с нижней частью надпоршневого пространства цилиндра посредством импульсного канала,На фиг, 1 показана схема работы двигателя во время впуска; на фиг. 2 - схема работы двигателя во время выпуска отработавших газов,Система содержит тарельчатый подпружиненный клапан 1, взаимодействующий с кулачком 2 распределительного вала, установленного в головке 3 цилиндров, которая обр:эует с цилиндром 4 и поршнем 5 замкнутый объем цилиндра, Нэ боковой поверхности головки 3 цилиндров закреплены располокенные друг над другом впускной б и выпускной 7 коллекторы, в промежутке между которыми на шарнире 8 укреплена заслонка 9, установленная с возможностью перекрытия впускного б и выпускного 7 каналов, Полость выпускного коллектора 7 связана с нижней частью надпоршневого пространства цилиндра 4 импульсным каналом 10.Система работает следующим образом.Во время процесса впуска поршень 5 движется от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке под действием разрежения в надпоршневом пространстве и собственного веса "аслонка 9 опускается иоткрывает канал впускного коллектора 6,перекрывая при этом канал выпускного коллектора 7, При сжатии и воспламенении ра 5 бочей смеси в цилиндре 4 заслонка 9находится в нижнем положении, Во времярасширения поршень 5 под действием давления отработавших газов движется из верхней мертвой точки .в нижнюю мертвую10 точку, В надпоршневом пространстве - область высокого давления. После открытияголовкой поршня 5 импульсного канала 10часть отработавших газов под давлениемвырывается в импульсный канал 10 и, под 15 няв заслонку 9, прижимает ее к верхнейчасти впускного коллектора б, в этот моментоткрывается тарельчатый клапан 1 и отработавшие газы под действием избыточногодавления начинают выходить через выпуск 20 ной коллектор 7 в атмосферу, поддерживаяпри этом заслонку 9 в верхнем положении,Далее цикл повторяется.По сравнению с известной предлагаемая система позволяет на 10% снизить вес25 двигателя, уменьшить габариты, повыситьнадежность в работе, улучшить технико-экономические показатели двигателя на 3-57,.Формула изобретенияСистема одноклапанного газораспре 30 деления двигателя внутреннего сгорания,содержащая тарельчатый клапан, впускнойи выпускной коллекторы и заслонку, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощенияконструкции, повышения надежности и.35 улучшения запуска и работы двигателя принизких температурах окружающей среды,впу"кной коллектор установлен над выпускным, а между ними шарнирно закрепленазаслонка, при этом полость выпускного кол 40 лектора, расположенная под заслонкой,связана с нижней частью надпоршневогопространства цилиндра посредством импульсного канала,1744279 4 и Г Редактор А.Огар Корректор Н,Ревска Н ул. Гагарина,Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж Заказ 2177 .ВНИИПИ Госуда Составитель В,ЛобановТехред М.Моргентал Тираж Подписное нного комитета по изобретениям и открытиям пр 3035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5

patents.su

Двигатель внутреннего сгорания

ВС сгорания содержит, как минимум одну цилиндропоршневую группу, блок цилиндров, коленчатый вал, и механизм газораспределения с одним главным клапаном, открывающим газовый канал, разделенный перегородкой на две части, переходящий во впускной и выпускной каналы, открываемые клапанами с электроприводом. Камера сгорания выполнена в углублении поршня размером более диаметра тарелки главного клапана, и глубиной не менее длины хода главного клапана. Форма нижней части тарелки главного клапана повторяет форму нижней части камеры сгорания. Цилиндр двигателя имеет охлаждаемую торцевую стенку, в которой соосно цилиндру, поршню и камере сгорания имеется седло главного клапана. Поршень и шатун соединены между собой шаровым шарниром. Впрыск топлива производится в начале такта впуска. Форсунка впрыска топлива может быть установлена в стержне главного клапана. Такое выполнение упрощает конструкцию двигателя. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к двигателестроению, и может быть использовано при конструировании и разработке простых и экономичных двигателей внутреннего сгорания.

Повысить мощность двигателя, не увеличивая его рабочий объем, габарит и массу одна из основных инженерных задач, которую приходится решать конструкторам при модернизации или разработке новой конструкции двигателя. Мощность двигателя пропорциональна давлению газов в цилиндре, а оно зависит от массы сгоревшего топлива. Следовательно, одна из главных задач при конструировании двигателя внутреннего сгорания обеспечить максимально возможное наполнение цилиндров воздухом, что позволит сжечь в данном объеме больше топлива. Для этой цели на современных двигателях увеличивают диаметры клапанов до максимально возможных размеров или увеличивают их количество. Получили большое распространение двигатели с четырьмя и шестью клапанами на цилиндр, при этом сильно усложнилась их конструкция.

Известен двигатель внутреннего сгорания, газораспределительный механизм которого содержит только один клапан на цилиндр. Единственный известный автору серийно выпускавшийся двигатель этого типа производился во Франции во время первой мировой войны авиационной компанией «Гном». Двигатель был исключительно прост, впуск и выпуск производились из и в атмосферу, топливо впрыскивалось непосредственно в цилиндр. Позже в конструкцию вносились изменения, предлагалось использовать различные управляющие механизмы для управления потоками газов. Но существенные недостатки в конструкциях этих двигателей не позволили достичь им промышленного производства.

Цель этого изобретения в том, чтобы раскрыть и использовать потенциальные возможности двигателя с одноклапанной системой газораспределения.

Уровень техники

Известен двигатель внутреннего сгорания (ДВС), в котором газораспределительный механизм (ГРМ) содержит один тарельчатый клапан и цилиндрическую втулку, установленную соосно клапану, которая, перемещаясь вдоль оси капана, открывает впускной или выпускной каналы (патент US 6474295, 05.11.2002).

Недостатком этого технического решения является сложность изготовления и невозможность продувки камеры сгорания.

Известен ДВС, в котором одноклапанный механизм газораспределения, расположенный в головке двигателя, содержит один главный тарельчатый клапан и два тарельчатых клапана во впускном и выпускном каналах, управляющих потоками топливовоздушной смеси и отработанных газов (патент DE 10159844 A1, 11.09.2003).

Недостатком данного технического решения является невозможность продувки камеры сгорания, что снижает мощность двигателя.

Известен ДВС, ГРМ которого, расположенный в головке двигателя, содержит один главный клапан, который открывает газовый канал, переходящий во впускной и выпускной каналы, снабженные тарельчатыми клапанами, с механическим приводом. Камера сгорания расположена в углублении головки цилиндров (патент US 2416512, 25.02.1947).

Недостатком данного технического решения является большое сопротивление движению топливовоздушной смеси в результате турбулентности создаваемой клапанами и как следствие низкая удельная мощность, а также сложность изготовления механизма газораспределения.

Известен ДВС, содержащий как минимум, одну цилиндропоршневую группу, блок цилиндров, коленчатый вал, механизм газораспределения, с одним главным клапаном, открывающим газовый канал, переходящий во впускной и выпускной каналы, снабженные управляющими устройствами, причем газовый канал главного клапана разделен перегородкой на две части, камера сгорания выполнена в углублении поршня размером более диаметра тарелки главного клапана, и глубиной не менее длины хода главного клапана, при этом форма нижней части тарелки главного клапана повторяет форму нижней части камеры сгорания (патент US 5020486, 04.06.1991).

Недостатком этой конструкции является разъемное соединение между блоком и головкой блока, проходящее через цилиндр и систему охлаждения, что усложняет конструкцию и увеличивает массу двигателя.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание конструкции двигателя с одноклапанным механизмом газораспределения, простого в изготовлении, имеющим высокую удельную мощность, низкий расход топлива.

Согласно изобретению ДВС содержит одну цилиндропоршневую группу, блок цилиндров, коленчатый вал, механизм газораспределения, с одним главным клапаном, открывающим газовый канал, переходящий во впускной и выпускной каналы, снабженные управляющими устройствами, газовый канал главного клапана разделен перегородкой на две части, камера сгорания выполнена в углублении поршня размером более диаметра тарелки главного клапана, и глубиной не менее длины хода главного клапана, при этом форма нижней части тарелки главного клапана повторяет форму нижней части камеры сгорания, причем цилиндр имеет охлаждаемую торцевую стенку, в которой соосно цилиндру, поршню и камере сгорания имеется седло главного клапана.

Таким образом, двигатель не имеет разъемного соединения между цилиндром и головкой цилиндра, что упрощает конструкцию и повышает надежность ДВС. В ДВС согласно изобретению управление потоками топливовоздушной смеси и отработанных газов осуществляется управляющими механизмами, содержащими как минимум по одному впускному и выпускному управляющему клапану, с электроприводом.

В ДВС согласно изобретению соединение поршня и шатуна целесообразно выполнить посредством шарового шарнира, что снижает массу деталей, масло, подаваемое по масленому каналу, способствует охлаждению поршня.

В ДВС согласно изобретению форсунка впрыска топлива установлена с возможностью впрыска топлива в камеру сгорания в начале такта впуска, что уменьшит конденсацию частиц топлива на стенках цилиндра, улучшит экономичность двигателя и сократит выбросы вредных веществ.

В ДВС в стержне главного клапана целесообразно выполнить центральный канал, в который устанавливается форсунка впрыска топлива. Впрыск топлива в центр камеры сгорания улучшает смесеобразование в двигателях с непосредственным впрыском топлива.

Управление работой двигателя осуществляется путем управления продолжительностью открытия впускных и выпускных управляющих клапанов, что позволяет отказаться от дроссельной заслонки во впускном тракте, тем самым уменьшить потери на впуске и улучшить характеристики ДВС. Двигатель согласно изобретению, может работать при вращении коленчатого вала как по часовой стрелке, так и против.

При применении изобретения в конструкции ДВС достигается следующий технический результат: упрощается конструкция двигателя, повышается его удельная мощность, повышается надежность, из трансмиссии транспортного средства может быть исключена передача заднего хода, что снизит массу силового агрегата.

Описание чертежей

На фиг.1 изображен продольный разрез ДВС согласно изобретения: 1 цилиндр, 2 поршень, 3 блок цилиндров, 4 коленчатый вал, 5 главный клапан, 6 впускной канал, 7 выпускной канал, 8 перегородка, 9 камера сгорания, 10 впускной управляющий клапан, 11 выпускной управляющий клапан, 12 головная часть, 13 форсунка, 14 шатун, 15 торцевая стенка цилиндра.

На фиг.2-9 поясняется работа четырехтактного ДВС.

Фиг.2, 3 - такт впуска.

Фиг.4, 5 - такт сжатия.

Фиг.6, 7 - такт рабочего хода.

Фиг.8, 9 - такт выпуска.

Осуществление изобретения.

Двигатель внутреннего сгорания согласно изобретению, фиг.1, содержит цилиндропоршневую группу 1, 2, блок цилиндров 3, коленчатый вал 4 и механизм газораспределения, с одним главным клапаном 5, открывающим газовый канал, переходящий во впускной 6 и выпускной 7 каналы, снабженные управляющими устройствами 10, 11, причем газовый канал главного клапана разделен перегородкой 8 на две части, камера сгорания 9 выполнена в углублении поршня 2 размером более диаметра тарелки главного клапана, и глубиной не менее длины хода главного клапана, при этом форма нижней части тарелки главного клапана 5 повторяет форму нижней части камеры сгорания 9, цилиндр имеет охлаждаемую торцевую стенку 15, в которой соосно цилиндру 1, поршню 2 и камере сгорания 9 имеется седло главного клапана.

Согласно изобретению цилиндр и торцевая стенка цилиндра с седлом клапана является единой деталью. Поскольку все элементы цилиндра расположены на одной оси, то его можно целиком изготовить на токарном оборудовании. Цилиндр установлен в блоке цилиндров и фиксируется в двух соосно расположенных опорах. Соединение цилиндра и блока уплотняется резиновыми уплотнениями. Верхняя часть торцевой стенки цилиндра, выступающая из блока, служит для центровки головной части двигателя.

Сборка двигателя производится в следующем порядке: цилиндр 1 присоединяется к головной части 12, затем устанавливается главный клапан 5, потом поршень 2 с шатуном 14 устанавливается в цилиндр, затем цилиндр с головной частью поршнем и шатуном присоединяется к блоку 3.

Размещение всей камеры сгорания в поршне позволяет создать простую и эффективную камеру сгорания, например тороидальной формы.

Перегородка не имеет контакта с тарелкой главного клапана. Форма перегородки и ее расположение в канале зависит от формы главного клапана и глубины камеры сгорания.

Проходные сечения впускного и выпускного каналов должны быть близки проходному сечению, образованному разделительной перегородкой и тарелкой главного клапана в положении продувки камеры сгорания. При этом зазор между поршнем и клапаном в ВМТ при продувке камеры сгорания, целесообразно сделать минимально возможным. Фиг.9.

Перегородка может изготавливаться заодно с головной частью 12, а так же может быть самостоятельной деталью или состоять из нескольких частей.

Механизм газораспределения содержит по одному впускному 10 и выпускному 11 управляющему клапану с электроприводом.

Для управления потоками газов вместо клапанов с электроприводом допускается использование любых известных управляющих механизмов и их комбинаций.

Например: поворотных заслонок, лепестковых клапанов, тарельчатых клапанов с не электрическим приводом, управляющих механизмов, в которых имеются окна, при совмещении которых открываются каналы для прохода газов, с осью вращения по оси главного клапана.

Соединение поршня 2 и шатуна 14 может быть произведено посредством шарового шарнира, для уменьшения массы деталей шар выполнен пустотелым и заполнен легким полимерным составом, через центр шара проходит масленый канал. Шар может быть выполнен сборным, из двух частей, с разъемом, перпендикулярным оси масленого канала. Детали соединяются с помощью клея, полимерный заполнитель служит соединительным элементом.

Форсунка впрыска топлива (бензина) может быть установлена за главным клапаном во впускном канале.

Впрыск топлива может производиться в начале такта впуска, в момент, когда тарелка главного клапана выходит из поршня, создавая в камере сгорания разрежение, при этом происходит перетекание воздуха из надклапанного пространства в камеру сгорания через кольцевой зазор между ними, образуя кольцевой вихрь. Вследствие этого большая часть топлива во время такта впуска будет находиться в камере сгорания и вблизи ее в вихреобразном состоянии, конденсация частиц топлива на стенках цилиндра уменьшится, что улучшит экономичность двигателя на режиме малых нагрузок и режиме холостого хода.

Форсунка 13 впрыска топлива на дизельном двигателе, а также на двигателе, работающем на бензине, но с непосредственным впрыском топлива устанавливается внутри стержня главного клапана любым известным способом.

Работа ДВС согласно изобретения поясняется на примере одноцилиндрового дизельного двигателя с двухфазным впрыском топлива и управляющими клапанами с электроприводом.

Во время такта впуска в момент выхода тарелки главного клапана из поршня производится впрыск пилотной порции топлива, поршень с зарядом топлива в камере сгорания перемещается от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) главный клапан и впускной управляющий клапан находятся в открытом положении. Фиг 2, 3.

Во время такта сжатия поршень перемещается в ВМТ, при этом главный клапан закрыт, все управляющие клапана закрыты. Фиг 4.

Через форсунку, установленную в стержне главного клапана, производится впрыск основного заряда топлива. Фиг 5. Сгорание горючей смеси происходит в объеме камеры сгорания, образованной самой камерой сгорания в поршне и тарелкой главного клапана.

Во время такта рабочего хода поршень под давлением газов идет к НМТ, при этом все клапана закрыты. Фиг.6. При приближении поршня к НМТ отрывается выпускной управляющий клапан, затем начинает открываться главный клапан. Фиг.7.

Во время такта выпуска поршень, перемещаясь в ВМТ, выталкивает отработанные газы через открытый главный клапан и открытый выпускной управляющий клапан. Фиг.8.

При приближении поршня к ВМТ главный клапан входит в камеру сгорания, полностью вытесняя из нее отработанные газы, затем открывается впускной управляющий клапан, и новая порция воздуха по впускному каналу в обход перегородки выталкивает остатки отработанных газов из канала главного клапана в выпускной канал. Таким образом, производится продувка камеры сгорания вблизи ВМТ, за счет частичного совмещения фаз впуска и выпуска. Фиг.9. Далее выпускной клапан закрывается и повторяется такт впуска.

При открытии выпускного управляющего клапана в период такта впуска будет происходить рециркуляция отработанных газов в цилиндр, что на некоторых режимах работы двигателя уменьшается количество вредных веществ в отработанных газах.

Управление работой двигателя производится путем управления продолжительностью открытия впускного и выпускного управляющих клапанов.

ДВС согласно изобретения может работать при вращении коленчатого вала как по часовой стрелке, так и против, так как порядок открытия и закрытия главного клапана одинаков при любом направлении вращения коленчатого вала, а программу работы управляющих клапанов с электроприводом можно менять.

Детали двигателя изготавливаются из известных в двигателестроении материалов по известным технологиям.

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий, как минимум, одну цилиндропоршневую группу, блок цилиндров, коленчатый вал, механизм газораспределения с одним главным клапаном, открывающим газовый канал, переходящий во впускной и выпускной каналы, снабженные управляющими устройствами, причем газовый канал главного клапана разделен перегородкой на две части, камера сгорания выполнена в углублении поршня размером более диаметра тарелки главного клапана, и глубиной не менее длины хода главного клапана, при этом форма нижней части тарелки главного клапана повторяет форму нижней части камеры сгорания, отличающийся тем, что цилиндр имеет охлаждаемую торцевую стенку, в которой соосно цилиндру, поршню и камере сгорания имеется седло главного клапана.

2. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что управляющие устройства содержат, как минимум, по одному впускному и выпускному управляющему клапану с электроприводом.

3. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что соединение поршня и шатуна выполнено посредством шарового шарнира.

4. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что форсунка впрыска топлива установлена с возможностью впрыска топлива в камеру сгорания в начале такта впуска.

5. Двигатель внутреннего сгорания по п.4, отличающийся тем, что в стержне главного клапана имеется центральный канал, в котором установлена форсунка впрыска топлива.

www.findpatent.ru

Клапанный механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: в корпусе 1 головки цилиндра с впускным и выпускным каналами соосно размещены наружный выпускной 3 и внутренний впускной 4 клапаны с приводом 27 и 28, пружинами 14, 15, маслоотражательным колпачком 26, разделительными перегородками 7, 8. Клапан выполнен из материала с меньшим удельным весом, чем клапан 4. Перегородки 7 и 8 выполнены с вентиляционным каналом-перемычкой 30. Между рычагом 26 и опорой 13 установлена демпферная пружина 29. 4 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроению.

Известны механизмы газораспределения поршневых двигателей внутреннего сгорания с соосным расположением клапанов (пат. США N 4539950, авт. св. СССР N 1574846).

Известен механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания (авт. св. СССР N 1760137, кл. F 01 L 1/28, 1992), содержащий головку цилиндра с впускным и выпускным каналами, цилиндрической втулкой и седлом клапана, соосно расположенные наружный выпускной и внутренний впускной клапаны с приводом посредством рычагов, нажимного колпачка и возвратных пружин, при этом корпус наружного выпускного клапана снабжен разделительной перегородкой зон впуска и выпуска, окно впуска в тарелке выпускного клапана по высоте расположено ниже его клапанного пояска, а седло клапана выполнено заодно с цилиндрической втулкой и снабжено окнами, совпадающими по контуру с впускным и выпускным каналами.

Недостатком механизма является наличие двух групп клапанных пружин для клапанов впуска и выпуска, что усложняет конструкцию и ведет к неравномерности динамических сил в системе: кулачок распредвала рычаг стержень клапана в процессе открывания-закрывания выпускного клапана. В результате для преодоления сжатия собственной пружины клапана выпуска прибавляется преодоление силы сжатия впускного клапана. Кроме того, на динамическую неуравновешенность оказывает влияние повышенная масса выпускного клапана в силу его конструктивных особенностей.

Неодинаковость масс клапанов впуска и выпуска может быть устранена за счет применения материалов с меньшим удельным весом, например сплавов типа ВТ-3, ВТ-5, а также металлокерамики и углепластиков, обладающих высокой термической и механической стойкостью. Недостаточно высокие антифрикционные свойства титановых сплавов ВТ-3, ВТ-5 и др. могут быть повышены до уровня конструкционных сталей типа 18ХНТ, 20ХН3А и др. путем ионно-диффузионного насыщения имплантируемой в поверхности трения твердой фазы (карбиды V, Gr, Al, и др.).

К недостатку механизма также относится возможность нарушения процесса безотрывности скользящего контакта в системе: рычаг стержень впускного клапана, что может привести к образованию ударных нагрузок в указанных деталях механизма и, как следствие, к снижению эксплуатационных свойств механизма в целом. Для устранения указанных недостатков в клапанный механизм введены соответствующие конструктивные и технологические изменения и дополнения, что позволяет упростить конструкцию, повысить его динамическую уравновешенность.

Цель изобретения повышение динамической уравновешенности клапанного механизма путем упрощения его конструкции, введения упругого замыкания кинематической связи обоих клапанов и выполнения их равными по массе.

Указанная цель достигается тем, что в клапанном механизме газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащем головку цилиндра с впускным и выпускным каналами, цилиндрическую втулку и седло клапана, соосно расположенные наружный выпускной и внутренний впускной клапаны с приводом посредством рычагов, нажимный колпачок и возвратные пружины, при этом корпус наружного выпускного клапана снабжен разделительной перегородкой, пружины клапана объединены в единую группу, действующую как одна пружина, между рычагами с внутренней стороны нажимного колпачка размещен упругий элемент, выпускной клапан выполнен из материала меньшей плотности по отношению к впускному клапану, а нижняя зона разделительной перегородки снабжена вентиляционным каналом, с обеих сторон сообщенным с выпускным каналом.

На фиг. 1 представлен общий вид механизма; на фиг.2 вид 1 с фиг.1; на фиг.3 вид А с фиг.1; на фиг.4 вид Б с фиг.1.

Механизм размещен в корпусе 1 головки цилиндра 2 двигателя внутреннего сгорания и содержит соосно расположенные клапаны: наружный выпускной 3 и внутренний впускной 4.

Тарелка 5 клапана 3 выполнена заодно с полым цилиндром 6, снабженного перегородками 7, 8, разделяющими зону впуска и выпуска, стержнем 9 с центральным отверстием под стержень клапана 4, а также впускным 11 и выпускным 12 окнами.

В верхней части клапана 3 на резьбе установлены: верхняя подвижная опора (колпачок-толкатель) 13; пружины 14, 15 клапанов 3, 4; гайка 16 с контргайкой 17. Опора 13 снабжена окном 18.

На стержне 3 установлена в равнорасположенных пазах 19 нажимная втулка 20 (посадка скольжения) с впускным клапаном 4 и выполняющая функцию верхней опоры пружин 15, 14. Нажимная втулка 20 снабжена цилиндрическим пояском с кольцевой канавкой и закреплена клиновыми замками (сухарями) 21.

Нижней опорой пружин 14, 15 служит стакан 22, снабженный в верхней части резьбой, гайкой 23, шайбой 24 и корончатыми выступами 25 под накидной ключ, а в нижней части стакан 21 снабжен маслоотражательным колпачком 26.

Подвижная опора 13 с гайкой 16 и контргайкой 17 стержень 3 седло 10 - тарелка клапана 4 нажимная втулка 20 представляют механизм регулировки пружин сжатия и регулировки зазора у рычагов 27, 28.

Между рычагом 26 и опорой 13 установлена пружина 29.

Перегородки 7, 8 (отформованные литьем под давлением одним из известных способов или собранных из штампованных частей посредством сварки) выпускного клапана 3 в нижней части снабжены вентиляционным каналом-перемычкой 30. Тело выпускного клапана 3 выполнено из материала с низким удельным весом из расчета равенства масс обоих клапанов. Это может быть титановый сплав, металлокерамика или углепластик с определенным направлением углеродного волокна.

Окно выпуска снабжено ребрами-перегородками 31.

Поршень снабжен каналом 32.

Механизм газораспределения работает следующим образом. При совместном движении стержня клапана 4 и втулки 20, служащей верхней опорой пружин 14, 15 вниз, топливо-воздушная смесь из впускного канала поступает через окна 11, 10 в патрубок клапана 4, где, нагреваясь от стенок патрубка (при разогретом двигателе) и переходя за счет этого в более мелкодисперсное состояние, поступает в полость цилиндра, после чего клапан 4 закрывает окно 10.

После такта сжатия и сгорания смеси рычаг 27 нажимает опору 13 клапана 3 и последний вместе с клапаном 4 движется вниз и открывает выход отработанным газам через проходное сечение клапана 3 и далее через окно 12 в выпускной коллектор.

При движении стержня клапана 3 вниз во избежание отрыва рычага 26 от стержня клапана 4 установлена пружина 28 (упругий элемент), которая обеспечивает постоянство контакта двух сопряженных поверхностей и, как следствие, устранение ударных нагрузок в указанной кинематической связи клапанов впуска и выпуска.

Применение одной пары пружин (основной 14 и демпферной 15) для клапанов впуска 4 и выпуска 3 упрощает конструкцию механизма газораспределения; применение обводного вентиляционного канала-перемычки 29 улучшает аэродинамику продувки отработанных продуктов сгорания в коллектор и равномерную теплопередачу перегородок 7, 8 топливо-воздушному потоку на его подогрев при входе в цилиндр. Введение упругого элемента 28 обеспечивает безотрывную работу рычага 26 и стержня клапана 4, что в конечном итоге повышает динамическую уравновешенность клапанного механизма ДВС.

Клапанный механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку цилиндра с впускным и выпускным каналами, цилиндрической втулкой и седлом клапана, соосно расположенные наружный выпускной и внутренний впускной клапаны с приводом посредством рычагов, нажимного колпачка и возвратных пружин, при этом корпус наружного выпускного клапана снабжен разделительной перегородкой, отличающийся тем, что пружины клапана объединены в единую группу, действующую как одна пружина, между рычагами с внутренней стороны нажимного колпачка размещен упругий элемент, выпускной клапан выполнен из материала меньшей плотности по отношению к впускному клапану, а нижняя зона разделительной перегородки снабжена вентиляционным каналом, с обеих сторон сообщенным с выпускным каналом.

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

www.findpatent.ru

Нижнеклапанный... дизель?! : tim_o_fay

Всем здрасьте!Как заскорузлый ретроград и враг всяких "автоматически удорожающих" приспособлений я имею желание маленько потроллитьтех моих читателей, которые имеют счастье отличать цикл Отто от Дизеля, Рэнкина от Стирлинга и даже Аткинсона от Миллера.

Пояснение: автор не является профессиональным мотористом, но автор есмь системотехник-самоучка, то естьприучился смотреть на проблему в комплексе, а не изучать глубоко отдельные аспекты, подобно тем слепцам изпритчи про слона.

Для начала ролик, в котором мой ровесник (1965 года) дизелёк Ruston 1WB весело качает воду:[Кому стало интересно - прошу под спойлер]Да, одна из родовых болезней ГРМ с нижним расположением клапанов - очень трудно получить высокую степень сжатия.Ибо делаем больше клапана - растёт объём камеры сгорания и падает та самая СС.Делаем клапана меньше диаметром - ужимается сечение каналов газообмена, соответственно падает мощность.Можно ещё сделать двигатель очень длинноходным - получим увеличение нагрузки на детали КШМ и в лучшем случае ростмеханических потерь. И вес совсем уже неприлично вырастет.Из известных мне классических SV (sidevalve) двигателей самый "зажатый" - это D-motor LF26 с геометрической СС 8:1 иобъёмом 2,7 литра. Несмотря на внушительный объём установочная масса движка без учёта жидкости и батарейки, но с генератором и стартёром составляет всего 58 кг! Очень и очень недурно.

Но это же не дизель!Угу. Для работы на тяжёлом топливе его надо зверски наддуть (атмосферы 2 минимум).Или ставить свечу накаливания - получится недурной полудизель.

Где нижнеклапанный дизель, трах-тибидох!? - возопит выведенный из себя велеречивостью автора читатель.

Ща будет :)

Одноклапанный и нижнеклапанный дизель от фирмы Averican Diesel!

Оно же схематично и с пояснениями:

Ну и вид сверху схематично:Кроме American Diesel одноклапанными конструкциями тогда баловались многие, даже авиамоторы были с одним клапаном,правда почему-то с верхним.Естественно с внутренним смесеобразованием, дабы не раскидывать топливо мимо цилиндров.С дизелем Packard DR-980 в 1931 году самолётик Bellanca CH-300 Pacemaker продержался в воздухе без дозаправки 84 часа33 минуты. Рекорд был побит только в 1986 году "Вояджером" Берта Рутана. Имеется ввиду рекорд продолжительности,а не дальности полёта.

Плюшки у этой конструкции следующие:1. Деталей ГРМ вдвое меньше.2. Клапану работается легче, его воздухом на впуске охлаждает, а не только выхлопом жарит.3. Можно устроить нижнеклапанный дизель :)

Минусы одноклапанников:1. Прикрутить к нему глушитель с трудом ещё можно, а вот турбину уже нет.2. Приводной нагнетатель тоже не поставишь.3. Ну не в тренде это нынче! Сейчас в моде миниатюрные истеричные жужжалки, а не почтенные надёжные низкооборотныемоторы.

А как с малого объёма мощу снять? Правильно! 4 клапана на цилиндр, верхние распредвалы (инерцию снизить, обороты задрать) и турбонаддув вкрячить.Получаем аццки перефорсированные капризные моторчики, что и требуется произвредителю.Главное чтоб гарантийный срок отбегали, а там чем раньше подохнут - тем лучше.

(автор ностальгически рыдает, вспоминая гениальный тойотовский дизель 1HZ, один из последних настоящих моторов)

Что радует: в России нашлась умная голова и налог берут с мощности, а не с объёма. Спасибо тебе, неизвестный чиновник!

Одно из преимуществ "плоскоголовых" (flathead) движков - малое лобовое сечение даже при оппозитной или звездообразнойкомпоновке.Но кому оно надо? Только в малой авиации, однако товарищи авиастроители будут и дальше покупать импортные движки понегуманным ценам, поскольку отбить затраты на разработку и производственную оснастку при наших объёмах строительствамелких летательных аппаратов нереально.

Эх, недурно смотрелся бы нижнеодноклапанный дизель на мотодельте или двух-трёхместном самолётике!Особенно если задавить в разработчиках гнусную гидру перфекционизма, которая вездессуща и многогадяща еси.Присутствует тварь практически в любой отечественной конструкторской деятельности, а уж если изобретатель затесался...Насмотрелся я в своё время на такое. И не только насмотрелся, но и наборолся.Теперь очень хорошо понимаю, почему некоторых товарищей с излишне буйной фантазией в своё время к стенке прислонили.Да, скоро будут ещё истории про поршневые моторы не совсем обычных конструкций.

tim-o-fay.livejournal.com


Смотрите также