МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК F01L1/28 

Область техники

Изобретение относится к поршневым машинам, преимущественно к двигателям внутреннего сгорания.

Предшествующий уровень техники

Известны механизмы газораспределения двигателей внутреннего сгорания с соосным расположением клапанов (FR, 2646877 А1, 16.11.1990; US, 5355848 A, 18.10.1994; RU, 2027029, 20.01.1995; GB, 2315519 A, 04.02.1998; WO, 99/46485 А1, 16.09.1999; кл. МПК7 F 01 L 1/28). Их недостаток в том, что у них большая масса подвижных элементов и малая надежность механизма газораспределения.

Известен (SU, 615243 A, 15.07.78 кл. F 01 L 1/28) механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий центрально расположенный впускной тарельчатый клапан, соосный с ним выпускной клапан со стаканообразным корпусом и внутренним седлом для тарелки впускного клапана, установленные в неподвижных направляющих втулках крышки цилиндра и пружины клапанов с опорными тарелками, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, пружины выпускного клапана расположены внутри его корпуса, а их опорные тарелки закреплены на направляющей втулке впускного клапана.

Недостатком этого механизма газораспределения является его низкая надежность и большая масса клапанов, пружин, опорных тарелок и других подвижных элементов механизма, а также привода клапанов.

Известно, что, для повышения надежности и снижения массы, возвратные пружины выполняют в виде пары соосных цилиндрических пружин сжатия с переменным шагом навивки, особенно в быстроходных двигателях внутреннего сгорания.

Наиболее близким к предлагаемому является механизм газораспределения (патент Германии №4114721 А1, 19.11.1992, класс F 01 L 1/28), содержащий головку цилиндра, содержащую кольцевой канал, центрально расположенный, и кольцевую перемычку, размежевающую эти каналы в зоне их соосности; установленные с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно головки цилиндра и снабженные приводами клапаны: окружающий кольцевую перемычку кольцевой, содержащий кольцо и направляющие стержни, снабженные возвратными пружинами с опорными тарелками, установленными соосно каждому направляющему стержню, и центрально расположенный тарельчатый, содержащий возвратную пружину с опорной тарелкой, установленными соосно его направляющему стержню.

Недостаток данного механизма в том, что каждый направляющий стержень кольцевого клапана снабжен возвратной пружиной и опорной тарелкой, установленными соосно направляющему стержню, что, в условиях компактного размещения соосных клапанов, приводит к увеличению массы пружин и опорных элементов, а также массы привода клапанов.

Раскрытие изобретения

В основу настоящего изобретения положена техническая задача создания механизма газораспределения, имеющего меньшую, по сравнению с известными, массу подвижных деталей при его высокой надежности.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемый механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку цилиндра, содержащую кольцевой канал, центрально расположенный канал и кольцевую перемычку, размежевающую эти каналы в зоне их соосности; установленные с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно головки цилиндра и снабженные приводами клапаны: окружающий кольцевую перемычку кольцевой, содержащий кольцо и направляющие стержни, снабженные возвратными пружинами, и центрально расположенный тарельчатый, содержащий возвратную пружину с опорной тарелкой, установленными соосно его направляющему стержню; согласно изобретению каждый направляющий стержень кольцевого клапана снабжен рычагом, воспринимающим усилия возвратных пружин, размещенных несоосно стержню.

Целесообразно, чтобы рычаг был выполнен в виде опорных тарелок, соединенных двухплечим рычагом, прикрепленным к направляющему стержню.

Предпочтительно, чтобы рычаг был выполнен в виде одной детали.

Рассмотрим влияние отдельных признаков на ожидаемый эффект от использования изобретения.

Когда каждый направляющий стержень кольцевого клапана снабжен рачагом, воспринимающим усилия возвратных пружин, тогда пружины можно разместить несоосно направляющему стержню и выполнить пружины так, чтобы они были надежны и имели малую массу.

Когда рычаг выполнен в виде опорных тарелок, соединенных двуплечим рычагом, прикрепленным к направляющему стержню, тогда достигается малая масса рычага и возвратных пружин при высокой надежности, так как оси стержня и пружин параллельны и лежат в одной плоскости.

Когда рычаг выполнен в виде одной детали, тогда он имеет наименьшую массу и высокую надежность.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется примером его выполнения и прилагаемыми чертежами.

На фиг.1 представлен механизм газораспределения в сечении по направляющим стержням клапанов;

на фиг.2 - поперечное сечение механизма, вид на опорные элементы возвратных пружин;

на фиг.3 - продольное сечение по направляющему стержню кольцевого клапана, рычагу и возвратным пружинам;

Лучший вариант осуществления изобретения

Механизм газораспределения (фиг.1, 2 и 3) двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку цилиндра 1, содержащую впускной 2 канал, содержащий входной 3 и кольцевой 4 каналы, и центрально расположенный выпускной 5 канал, а также кольцевую перемычку 6, размежевающую кольцевой 4 и выпускной 5 каналы в зоне их соосности; установленные с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно головки цилиндра 1 и снабженные приводами соосные клапаны: окружающий кольцевую перемычку 6 впускной кольцевой 7, содержащий кольцо 8 и два направляющих стержня 9 (штока), снабженные, каждый, возвратными пружинами 10 и рычагом 11, воспринимающим усилия возвратных пружин 10, причем рычаг 11 выполнен одной деталью в виде двух опорных тарелок 12, соединенных двуплечим рычагом 13, прикрепленным к направляющему стержню 9, и центрально расположенный выпускной тарельчатый 14, содержащий возвратную пружину 15 с опорной тарелкой 16, установленными соосно его направляющему стержню 17.

Возвратные пружины 10 и 15, каждая, выполнены в виде пары соосных цилиндрических пружин сжатия с переменным шагом навивки. Пружины 10 размещены по обе стороны каждого стержня 9, их оси параллельны и лежат в одной плоскости.

В верхней части головки цилиндра 1 размещены (фиг.1) приводы клапанов, содержащие распредвал 18, имеющий кулачки 19 воздействия на оба стержня 9 одновременно и кулачок 20 воздействия на стержень 17 тарельчатого клапана 14. Вращение распредвала 18 и положение кулачков 19 и 20 согласовано с ходами поршня, размещенного в цилиндре.

Предлагаемый механизм содержит существенные конструктивные особенности и работает следующим образом.

В исходном положении (фиг.1) оба клапана 7 и 14 закрыты под воздействием пружин 10 и 15, а кулачки 19 и 20 не воздействуют на их стержни.

Рассмотрим работу механизма при впуске.

При вращении распредвала 18 его кулачки 19 воздействуют на оба стержня 9 одновременно. Усилие, воспринятое каждым стержнем 9, передается на рычаг 11 (на его двуплечий рычаг 13 и опорные тарелки 12) и дальше на возвратные пружины 10, а также от стержней 9 усилие передается на кольцо 8. Кольцевой 7 клапан открывается, а пружины 10 сжимаются, накапливая энергию. Кольцевой 4 канал соединяется с внутренней полостью цилиндра.

Воздух под воздействием движущегося поршня, последовательно через входной 3 и кольцевой 4 каналы поступает в цилиндр.

При дальнейшем вращении распредвала 18 кулачки 19 освобождают стержни 9. Пружины 10 разжимаются и закрывают клапан 7. Канал 4 отделяется от внутренней полости цилиндра.

Рассмотрим работу выпускного тарельчатого клапана 14.

Распредвал 18, при вращении, кулачком 20 воздействует на стержень 17 клапана 14, сжимая пружину 15 опорной тарелкой 16, открывает его и соединяет канал 5 с внутренней полостью цилиндра, открывая путь выхлопным газам (фиг.1).

При дальнейшем вращении распредвала 18 кулачок 20 освобождает стержень 17, пружина 15 разжимается и закрывает клапан 14. Движение газов прекращается.

Реализация предлагаемого изобретения позволяет повысить надежность работы механизма газораспределения и снизить мощность потребляемую приводом механизма газораспределения быстроходной поршневой машины. В данном механизме снижена масса возвратных пружин и опорных элементов кольцевого клапана. Применение рычага как опорного элемента позволяет применить известные возвратные пружины в виде пары соосных цилиндрических пружин сжатия с переменным шагом навивки и разместить их несоосно направляющему стержню.

Изобретение относится к области двигателестроения и позволяет уменьшить массу привода клапанов двигателя. Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания содержит головку цилиндра с кольцевым каналом, центрально расположенным каналом и кольцевой перемычкой, размежевывающей эти каналы в зоне их соосности. Имеются клапаны, установленные с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно головки цилиндра и снабженные приводами: кольцевой, окружающий кольцевую перемычку, и центрально расположенный тарельчатый, содержащий возвратную пружину. Каждый направляющий стержень кольцевого клапана снабжен рычагом, воспринимающим усилия возвратных пружин. Рычаг выполнен в виде одной детали. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку цилиндра (1), содержащую кольцевой канал (4), центрально расположенный канал (5) и кольцевую перемычку (6), размежевывающую эти каналы (4) и (5) в зоне их соосности, установленные с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно головки цилиндра (1) и снабженные приводами клапаны: окружающий кольцевую перемычку (6) кольцевой (7), содержащий кольцо (8) и направляющие стержни (9), снабженные возвратными пружинами (10), и центрально расположенный тарельчатый (14), содержащий возвратную пружину (15) с опорной тарелкой (16), установленными соосно его направляющему стержню (17), отличающийся тем, что каждый направляющий стержень (9) кольцевого клапана (7) снабжен рычагом (11), воспринимающим усилия возвратных пружин (10), размещенных несоосно стержню (9).2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что рычаг (11) выполнен в виде опорных тарелок (12), соединенных двуплечим рычагом (13), прикрепленным к направляющему стержню (9).3. Механизм по п.1 или 2, отличающийся тем, что рычаг (11) выполнен в виде одной детали.