Клапанный механизм газораспределения - RU2286466C2

Описание

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.

Реферат

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.

Формула