КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК F01L1/28 

Изобретение относится к области двигателестроения.

Известен клапанный механизм газораспределения для двигателя внутреннего сгорания, содержащий общий для впуска и выпуска клапан, впускной и выпускной каналы, в которых установлены заслонки, снабженные приводом (заявка Германии №4105848, МПК F01L 1/28, опубл. 1992).

Недостатком известного клапанного механизма газораспределения является то, что 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.

Наиболее близким к изобретению является клапанный механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания по патентному документу Бельгии №1008545, МПК F01L, опубл. 1996, содержащий общий для впуска и выпуска клапан, впускной и выпускной каналы, внутри которых установлены заслонки, снабженные приводом, причем оси поворота заслонок совмещены с осями симметрии.

Недостатком известного клапанного механизма газораспределения является то, что низка надежность открытия-закрытия заслонок, так как они могут быть заклинены накапливающимися при работе двигателя во впускном и выпускном каналах продуктами неполного сгорания топлива и масла (нагар, кокс).

Задача изобретения - повышение надежности открытия и закрытия заслонок за счет совмещения процессов открытия и закрытия заслонок с процессом срезания накапливающихся продуктов неполного сгорания.

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, снабженные приводом, причем оси поворота заслонок совмещены с осями симметрии, привод заслонок выполнен с односторонним (круговым) прерывисто-вращательным движением, а фронтальные кромки заслонок выполнены с заострением.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 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 изолированных полости: полость впускного канала, полость выпускного канала и надклапанную полость. С надпоршневой полостью соединены форсунка и (или) свеча 8.

Открывается общий клапан под действием двух кулачков 9 и 10 распределительного вала 11, через коромысло 12 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 распределительного вала). Левый (по чертежу) кулачок 9 распредвала служит для открытия клапана при такте впуска, правый 10 - при такте выпуска. Заслонка 4 впускного капала и заслонка 6 выпускного канала изолируют полости этих каналов от надклапанной полости при соответствующих тактах. Оси поворота заслонок совмещены с осями симметрии, что обеспечивает уменьшение энергоемкости их поворота и позволяет выполнить открытие-закрытие заслонок путем одностороннего прерывисто-вращательного движения. Для их поворота могут применяться шаговые механизмы (не показаны), управляемые электронной системой управления двигателем (ЭСУД). Фронтальные кромки 13 (фиг.2) заслонок 4 и 6 (фиг.1) выполнены с заострением, угол которого может быть любым, но предпочтительнее α=80...90°.

Механизм работает следующим образом.

При работе двигателя надклапанная полость 3 соединяется с цилиндром двигателя 2 (надпоршневым пространством) при открытии клапана 1 - под воздействием левого кулачка 9 распредвала 11 коромысло 12 давит на стержень клапана, опуская его с тарелкой вниз. По сигналу ЭСУД 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, впрыска топлива через форсунку 8 и рабочего хода начинается такт выпуска отработанных газов из цилиндра двигателя. Клапан 1 открывается под действием правого кулачка 10 распредвала 11 и коромысла 12. По сигналу ЭСУД заслонка 6 выпускного канала 7 открывается, газы удаляются, а заслонка 4 впускного каната 5 удерживается в закрытом состоянии. В дальнейшем цикл повторяется. Привод заслонок выполнен с односторонним (круговым) прерывисто-вращательным движением, что позволяет упростить управление приводом, например, при использовании шаговых электродвигателей. Минимальный зазор, который должен быть выполнен между заслонкой и стенками канала, обеспечит достаточную изоляцию трех полостей. При выборе направления вращения заслонок следует учесть неравномерность давления потока газов по их площади из-за криволинейной траектории его движения. Разность давлений в общем случае может обеспечить автоматическое открывание заслонок, но для надежности следует применять принудительный привод.

По мере накопления отложений продуктов неполного сгорания топлива и масла заостренные кромки 13 срезают их слой при одностороннем прерывисто-вращательном движении заслонок и поддерживают минимальный зазор между ними и стенками каналов.

В предлагаемом клапанном механизме газораспределения открытие-закрытие заслонок будет более надежным, так как при одностороннем (круговом) прерывисто-вращательном движении предотвращается закоксовывание заслонок и повышается надежность работы механизма. За счет указанных преимуществ (а также преимуществ общего клапана механизма) будет повышена экономическая эффективность.

Изобретение относится к двигателестроению. Механизм газораспределения содержит общий для впуска и выпуска клапан, впускной и выпускной каналы, внутри которых установлены заслонки, имеющие привод и выполненные с совмещением осей поворота с осями симметрии. Привод заслонок выполнен с односторонним прерывисто-вращательным движением, а фронтальные их кромки выполнены с заострением. 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. Поворачиваются заслонки шаговыми механизмами и фиксируются в закрытом или открытом состоянии по командам электронной системы управления двигателем. Такое выполнение повышает надежность работы механизма. 2 ил.

Клапанный механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий общий для впуска и выпуска клапан, впускной и выпускной каналы, внутри которых установлены заслонки, снабженные приводом, причем оси поворота заслонок совмещены с осями симметрии, отличающийся тем, что привод заслонок выполнен с односторонним прерывисто-вращательным движением, а фронтальные кромки заслонок выполнены с заострением.