МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК F01L3/22 

Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано в конструкциях двухтактных и четырехтактных дизелей.

Известен механизм газораспределения четырехтактного дизеля М750, используемого в конструкциях маневровых тепловозов (см. книгу Глаголев Н.М. и др. Тепловозные двигатели и газовые турбины. Государственное транспортное железнодорожное издательство. М.: 1957, с.187-188, рис.128). У такого дизеля в головке цилиндров расположено по два выхлопных и два выпускных клапана на каждый цилиндр. Клапаны садятся на запрессованные в головку стальные седла. Седла представляют собой цилиндрические втулки и в рабочей зоне, где они контактируют с головкой клапана, имеют наклонную поверхность такую же, какую и головка клапана. Клапаны расположены на пути движения газов и понятно, что оказывают им известное сопротивление. Известно что клапаны, а следовательно, и их седла работают в очень тяжелых температурных условиях в области порядка 300-800°С и вопросы повышения их надежности на сегодняшний день являются весьма актуальными. В то же время седла клапанов подвержены ударным нагрузкам в процессе контакта их с головками клапанов, что также снижает их надежность.

Известен также механизм газораспределения по патенту RU 2343295, у которого в седле каждого клапана, жестко закрепленном в днище крышек цилиндров, в зоне контакта с рабочей поверхностью головки выполнены каналы дугообразной формы, контактирующие с каналами, расположенными в днище крышек цилиндров, причем последние соединены с внутренней полостью выхлопного коллектора. Существенным недостатком описанной в патенте RU 2343295 конструкции является то, что в процессе закрытия клапана седла подвержены значительным по величине ударным нагрузкам, и поэтому также, как и у аналога, надежность их не велика.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является снижение ударных нагрузок на седла в момент закрытия клапанов.

Поставленная цель достигается тем, что седла в днище крышек цилиндров размещены подвижно, а их каналы через каналы П-образной формы, выполненные в днище крышек, соединены с полостями, образованными торцевой частью седел и днищем крышек цилиндров, указанные полости через дроссельные каналы, также расположенные в днище крышек, сообщены с внутренней полостью выхлопного коллектора двигателя, причем диаметр дроссельных каналов меньше, чем диаметры каналов П-образной формы и каналов в упомянутых седлах.

На чертежах фиг.1 показан клапан механизма газораспределения в закрытом состоянии, на фиг.2 - в открытом состоянии и на фиг.3 - седло клапана, вид сбоку.

Механизм газораспределения содержит клапан, состоящий из головки 1 и стержня 2. Головка 1 клапана взаимодействует с седлом клапана 3, подвижно расположенного в днище 4 крышки 5 цилиндра 6. Седло клапана 3 снабжено каналами 7, контактирующими с каналами П-образной формы 8, выполненными в днище 4 крышки 5. Каналы П-образной формы 8 одновременно примыкают к полостям 9, расположенным между седлом клапан 3 и днищем 4 крышки 5. Днище 4 крышки 5 снабжено дроссельными каналами 10, взаимосвязанными с выхлопным коллектором 11 двигателя. Седло клапана 3 снабжено круговой выточкой 12, взаимодействующей с круговым выступом 13, выполненным в днище 4.

Работает механизм газораспределения следующим образом. Считаем, что клапан, состоящий из головки 1 и стержня 2, является выхлопным и входит в состав групп клапанов, например, двухтактного дизеля 14Д40. При рабочем ходе такого дизеля в цилиндре 6 (сам поршень на чертежах не показан) по стрелке А головка 1 клапана прижата к седлу (механизм поджима клапана широко известен в данной области техники и, например, подробно описан в книге «Тепловоз М62», М.: Транспорт, 1977), что исключает попадание газов в каналы 7 и затем в каналы П-образной формы 8, а следовательно, в выхлопной коллектор 11 дизеля. Как только рабочий ход закончится и поршень из нижней мертвой точки прейдет в поступательное движение, противоположное стрелке А, по стрелке В, клапан открывается и отработанные газы, двигаясь по стрелкам С, проходят в выхлопной коллектор 11. В то же время, выхлопные газы поступают в каналы 7, а так как они соединены с каналами П-образной формы 8, то попадают и в последние, заполняя собой полости 9, расположенные между седлом клапана 3 и днищем 4 крышки 5. Следует отметить, что за счет наличия дроссельных каналов 10, диаметр которых значительно меньше диаметров каналов 7 и 8, происходит некоторое истечение газов через них по стрелкам Е, но скорость истечения их мала, и поэтому седло клапана 3 находится в таком положении, как это показано на фиг.2, и оно не может переместиться в направлении стрелки Е в днище 4 крышки 5. Дальнейшее движение поршня по стрелке В связано с тактом сжатия, и тогда клапан закрывается под действием механизма его привода (конструкция и работа механизмов приводов клапанов широко известна в практике), при этом ударное его взаимодействие с седлом клапана 3 не происходит, так как такая нагрузка демпфируется газами, находящимися в полости 9. Но так как давление газов, находящихся в полости 9, возрастает от усилия, прикладываемого клапаном к седлу 3, то скорость истечения их также возрастает и в итоге седло клапана 3 плавно переходит в положение, показанное на фиг.1. После того как такт сжатия закончится, поршень снова перемещается по стрелкам А и как только клапан под действием механизма его привода откроется, то седло клапана 3 под собственным весом займет положение, показанное на фиг.2. Далее описанные процессы могут повторяться многократно.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известным очевидно, так как оно направлено на повышение надежности седел и самих клапанов за счет демпфирования ударных нагрузок при закрытии клапанов.

Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания. Механизм газораспределения содержит выхлопные клапаны, имеющие стержни и головки с рабочими поверхностями, взаимодействующими с седлами клапанов, размещенными в днище крышек цилиндров. Седла имеют каналы, которые через каналы П-образной формы, выполненные в днище крышек, соединены с полостями, образованными торцевой частью седел и днищем крышек цилиндров. Указанные полости через дроссельные каналы в днище крышек сообщены с внутренней полостью выхлопного коллектора. Седла в днище крышек размещены подвижно, а диаметр дроссельных каналов меньше, чем диаметры каналов П-образной формы и каналов в упомянутых седлах. Такое выполнение позволяет повысить надежности механизма за счет исключения ударных нагрузок при контакте клапанов с их седлами. 3 ил.

Механизм газораспределения преимущественно двигателя внутреннего сгорания, содержащий выхлопные клапана, имеющие стержни и головки с рабочими поверхностями, взаимодействующими с седлами клапанов, размещенными в днище крышек цилиндров, причем седла имеют каналы, отличающийся тем, что седла в днище крышек цилиндров размещены подвижно, а их каналы через каналы П-образной формы, выполненные в днище крышек, соединены с полостями, образованными торцевой частью седел и днищем крышек цилиндров, указанные полости через дроссельные каналы, также расположенные в днище крышек, сообщены с внутренней полостью выхлопного коллектора двигателя, причем диаметр дроссельных каналов меньше, чем диаметры каналов П-образной формы и каналов в упомянутых седлах.