КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ ГАЗОВОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК F02M21/02 

Изобретение относится к машиностроению и, в частности может быть использовано в механизмах газоподачи двигателей внутреннего сгорания.

Известен клапанный механизм газового двигателя для подачи топлива в газовый двигатель внутреннего сгорания, содержащий размещенный в корпусе подпружиненный газовпускной клапан, кинематически связанный с кулачком распределительного вала при помощи коромысла, установленного на оси, и толкатель. (авт. св. СССР N 1206465, кл. F 02 M 21/02).

Недостатком указанного технического решения является сложность привода газотопливного клапана.

Наиболее близким к изобретению является клапанный механизм газового двигателя, содержащий крышку цилиндров, впускной клапан с приводом от распределительного вала при помощи коромысла, газовый клапан, кинематически связанный с коромыслом и установленный в корпусе, и толкатель (авт. св. СССР N 1633154, кл. F 02 M 21/02).

Недостатком данной конструкции является сложность привода газотопливного клапана посредством дополнительного кулачка, имеющего сложный привод и вынесенного за пределы клапанной коробки.

Цель изобретения упрощение конструкции привода газового клапана, а также расширение его функциональных свойств.

Это достигается тем, что в клапанном механизме газового двигателя, содержащем крышку цилиндров, впускной клапан с приводом от распределительного вала при помощи коромысла, газовый клапан, кинематически связанный с коромыслом и установленный в корпусе, толкатель, привод впускного и газового клапанов дополнительно снабжен траверсой, установленной между клапанами под коромыслом, на концах которой выполнены толкатели для каждого из клапанов, между толкателем и торцом стержня газового клапана установлен зазор, равный перемещению траверсы в период продувки, корпус газового клапана имеет нижнюю и верхнюю полости, при этом нижняя полость содержит возвратную пружину, установленную под тарелкой газового клапана, и сообщена с каналом для подвода газа, а верхняя полость расположена над тарелкой газового клапана и сообщена с впускным каналом крышки цилиндров.

Корпус газового клапана содержит в средней части направляющего отверстия стержня клапана дренажную выточку, которая соединена дренажным каналом, например, с маслоотделителем системы вентиляции картера двигателя. Толкатель газового клапана может быть выполнен в виде стакана, содержащего на наружной стороне резьбу, а с внутренней стороны шлицы, в которые установлен, соосно перемещению траверсы, шток со шлицевым наконечником, при этом шток шарнирно закреплен на крышке клапанной коробки и соединен с управляющим рычагом.

На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого клапанного механизма; на фиг. 2 вариант конструкции толкателя с управляющим рычагом.

Клапанный механизм газового двигателя содержит: крышку цилиндров 1, впускной клапан 2, коромысло 3, траверсу 4, толкатель 5, газовый клапан 6, корпус газового клапана 7, канал для подвода газа 8, нижнюю полость 9, возвратную пружину 10, верхнюю полость 11, впускной канал 12 крышки цилиндров 1, дренажную выточку 13, дренажный канал 14, уплотнительные кольца 15, шток 16 (фиг. 2), управляющий рычаг 17, крышку клапанной коробки 18.

Механизм работает следующим образом.

Топливный газ, через канал для подвода газа 8, поступает под давлением в нижнюю полость 9 корпуса 7 газового клапана 6. При повороте коромысла 3, под действием траверсы 4, начинает открываться впускной клапан 2, и воздух из впускного канала 12 поступает внутрь цилиндра двигателя, осуществляя фазу продувки. В начальный период открытия впускного клапана 2, газовый клапан 6 закрыт, поскольку между торцом стержня газового клапана 6 и толкателем 5 установлен зазор, равный перемещению траверсы 4 в период продувки. После завершения продувки, под действием толкателя 5, открывается газовый клапан 6, и топливный газ поступает из нижней полости 9 в верхнюю полость 11 корпуса 7 газового клапана 6 и далее во впускной канал 12 крышки цилиндров 1.

Стержень газового клапана 6 смазывается маслом, перетекающим из полости клапанной коробки крышки цилиндров 1 по зазору между стержнем клапана 6 и корпусом 7, в дренажную выточку 13; перетеканию масла ниже дренажной выточки 13 препятствует давление газа в верхней полости 11. В дренажной выточке 13 постоянно находится двухфазная среда, состоящая из просочившихся через зазоры масла и топливного газа, которая удаляется через дренажный канал 14 в маслоотделитель системы вентиляции картера, или, проходя через специальный маслоотделитель, в полость всасывания турбокомпрессора, или картер двигателя.

Для обеспечения газовым клапаном 6 функции дозирования подаваемого топливного газа, толкатель 5 устанавливается в отверстии траверсы 4 на резьбе большого шага и имеет возможность поворачиваться вокруг своей оси при повороте штока 16, соединенного с управляющим рычагом 17. Таким образом, при повороте управляющего рычага 17, связанного с регулятором скорости двигателя, будет изменяться зазор между толкателем 5 и торцом стержня газового клапана 6, что обеспечивает изменение время-сечения открытия газового клапана 6 и, при постоянном давлении в канале 8 для подвода газа, количество топлива, подаваемого в цилиндр.

Принципиальная идея предлагаемого механизма привода газового клапана заключается в уменьшении интенсивности ударного взаимодействия между толкателем 5 и торцом стержня газового клапана 6 при работе с большим зазором между ними. Это достигается следующими конструктивными особенностями, отличными от прототипа, Газовый клапан 6 имеет минимальную массу за счет исключения присоединенных к нему масс пружины, деталей крепления пружины и привода. Топливный газ поступает под тарелку газового клапана 6 и способствует его прижатию к седлу корпуса 7 при закрытии, что обеспечивает запирание газового клапана 6 без усилия возвратной пружины 10. Возвратная пружина 10 устанавливается под тарелкой газового клапана и имеет минимальную жесткость, достаточную для возвращения газового клапана 6 в исходное положение. Исключены все уплотнительные элементы газового клапана, которые могли бы помешать его свободному перемещению. Газовый клапан предлагаемого клапанного механизма может выполнять как распределительную, так и дозирующую функции, что позволяет исключить неуправляемый объем газа, находящийся между дозатором и газовым клапаном прототипа, и, вследствие этого, улучшить качество переходных процессов, и снизить нестабильность частоты вращения коленчатого вала газового двигателя.

Предлагаемый клапанный механизм был установлен и испытан на газовом двигателе-генераторе ГДГ 500/1500. Этот двигатель имеет газотурбинный наддув и перекрытие клапанов 134^o поворота коленчатого вала (град. п.к.в.). По экспериментальным данным для осуществления продувки необходима задержка начала открытия газового клапана 6 по отношению к впускному клапану 2 на 70 град. п.к.в. Это достигается установкой зазора между толкателем 5 и торцом стержня газового клапана 6 величиной 5 мм. С указанной величиной зазора двигатель отработал 500 моточасов без каких-либо повреждений толкателя 5 и деталей газового клапана 6.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого клапанного механизма заключается в уменьшении затрат при производстве двигателя и улучшении его потребительских качеств.

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения : устройство содержит крышку цилиндров 1, впускной клапан 2 с приводом от распределительного вала при помощи коромысла 3, газовый клапан 6, кинематически связанный с коромыслом 3, установленный в корпусе 7, толкатель 5. Привод впускного 2 и газового 6 клапанов дополнительно снабжен траверсой 4, установленной между клапанами под коромыслом 3, на концах траверсы 4 выполнены толкатели для каждого из клапанов, между толкателем 5 и торцом стержня газового клапана 6 установлен зазор, равный перемещению траверсы 4 в период продувки. Корпус 7 газового клапана 6 имеет нижнюю 9 и верхнюю 11 полости, при этом нижняя полость 9 содержит возвратную пружину, установленную под тарелкой газового клапана 6, и сообщена с каналом 8 для подвода газа, а верхняя полость 11 расположена над тарелкой газового клапана 6 и сообщена с впускным каналом 12 крышки цилиндров 1. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Клапанный механизм газового двигателя, содержащий крышку цилиндров, впускной клапан с приводом от распределительного вала при помощи коромысла, газовый клапан, кинематически связанный с коромыслом и установленный в корпусе, толкатель, отличающийся тем, что привод впускного и газового клапанов дополнительно снабжен траверсой, установленной между клапанами под коромыслом, на концах которой выполнены толкатели для каждого из клапанов, между толкателем и торцем стержня газового клапана установлен зазор, равный перемещению траверсы в период продувки, корпус газового клапана имеет нижнюю и верхнюю полости, при этом нижняя полость содержит возвратную пружину, установленную под тарелкой газового клапана, и сообщена с каналом для подвода газа, а верхняя полость расположена над тарелкой газового клапана и сообщена с впускным каналом крышки цилиндров. 2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что корпус газового клапана содержит в средней части направляющего отверстия стержня клапана дренажную выточку, которая соединена дренажным каналом, например, с маслоотделителем системы вентиляции картера двигателя. 3. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что толкатель газового клапана выполнен в виде стакана, содержащего на наружной стороне резьбу, а с внутренней стороны шлицы, в которые установлен соосно перемещению траверсы шток со шлицевым наконечником, при этом шток шарнирно закреплен на крышке клапанной коробки и соединен с управляющим рычагом.