КЛАПАН МЕХАНИЗМА ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВС Российский патент 2013 года по МПК F01L3/06 

Предполагаемое изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано как в конструкциях четырехтактных карбюраторных двигателей, так и дизелей.

Известен механизм газораспределения, используемый в конструкции карбюраторного двигателя, описанный и показанный на стр.42-43, рис.43 в книге Стеблева Н.М. "Современный автомобиль". Издательство ДОСААФ М., 1955 г. Такой механизм состоит из впускного и выпускного клапанов, каждый из которых выполнен в виде стержня, плавно переходящего в головку, и последняя по своей образующей снабжена рабочей поверхностью, взаимодействующей с седлом клапана, запрессованным в блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Каждый из клапанов подпружинен относительно блока цилиндров и управляется с помощью толкателей, взаимодействующих с распределительным валом ДВС.С помощью клапанов за четыре хода движения поршня происходит заполнение цилиндров горючей смесью, ее сжатием, горением ее и расширением, и выпуском отработанных газов. Заполнение горючей смесью происходит из всасывающего коллектора, расположенного в блоке цилиндров, а выпуск отработанных газов в выхлопной коллектор. Несмотря на свою эффективность использования, такой механизм газораспределения обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что всасывание горючей смеси и удаление из цилиндров отработанных газов происходит через узкие щели, расположенные между седлами клапанов и внешними образующими поверхностями клапанных головок. Такое явление снижает эффективность заполнения горючей смесью полости цилиндра при всасывании и "очистку" этого же объема от отработанных газов, а так же способствует неравномерному распределению, температуры по всему объему головки клапана.

Известен также механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания описанный в патентном документе US 2009114182, А1 опубликованного 07.05.2009 г. состоящего из стержня плавно переходящего по образующей усеченного конуса в головку, снабженную рабочей поверхностью, взаимодействующую с седлом и по его высоте выполнен ряд пазов, разделенных друг относительно друга криволинейной формы ребрами. Несмотря на свою эффективность использования, конструкция такого механизма газораспределения также недостаточно эффективна с точки зрения недостаточно высокой пропускной его способности при выпуске отработанных газов и поступающей в цилиндр горючей смеси.

Поэтому, целью предполагаемого изобретения является повышение эффективности работы механизма газораспределения ДВС за счет увеличения проходных сечений впускного и выпускного клапанов, через которые в цилиндры поступает горючая смесь и удаляются из него отработанные газы, а так же равномерного распределения теплового поля по всему объему головок клапанов.

Поставленная цель достигается тем, что пазы имеют, по своей длине различный по величине радиус, уменьшающийся в сторону стержня клапана.

На чертежах фиг.1 показан общий вид закрытого клапана с продольным его разрезом, на фиг.2 вид на клапан по стрелке А и на фиг.3 клапан в открытом состоянии.

Клапан механизма газораспределения ДВС состоит из стержня 1 и головки 2, снабженной рабочей поверхностью 3, взаимодействующей с подобной седла 4. В пространстве между головкой 2 и стержнем 1 выполнены криволинейной формы ребра 5, а между ними расположены полукруглой формы пазы 6. Седло 4 жестко закреплено в блоке цилиндров 7, который примыкает к выхлопному коллектору 8 двигателя.

Работает клапан механизма газораспределения ДВС следующим образом. Известно, что наиболее теплонапряженным является выпускной клапан теплового двигателя и поэтому предположим, что на фиг.1, 2 и 3 представлен именно такой клапан. При режимах сжатия и рабочего хода клапан закрыт (фиг.1) и он своей рабочей поверхностью 3 плотно прижат к седлу 4, при этом его головка 2 нагревается до температуры порядка 800°C. В этом случае такое температурное поле распространяется и по пазам 6 и ребрам 5, но так как ребра 5 имеют незначительную толщину δ по сравнению с основным телом клапана, то они отдают в пространство выхлопного коллектора 8 часть тепла снижая тем самым температуру клапана, а, следовательно, и его теплонапряженность. Теперь представим, что клапан открыт (см. фиг.3), что соответствует режиму выпуска обработанных газов. В этом случае головка клапана 2 еще имеет достаточно высокую температуру также порядка 800°C но выхлопные газы начинают протекать не только в пространстве седла 4 по стрелкам В, но и проходят по стрелкам С в пазах 6 между ребрами 5 со все увеличивающейся скоростью движения за счет сужения пазов 6. Такое явление позволяет не только увеличить проходное сечение клапана, но и "отобрать" проходящему потоку газов температуру от его головки за счет наличия ребер 5, которые являются элементами, имеющими высокую теплопроводность в сравнение со стержнем 1 и головкой 2. Все это в итоге обеспечит необходимую надежность клапана и позволит более эффективно производить очистку цилиндров от выхлопных газов. Далее описанные процессы могут повторяться неоднократно.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными конструкциями газораспределительных механизмов ДВС, очевидно, так как оно позволяет увеличить проходное сечение клапанов, как впускных, так и выпускных и снизить теплонапряженность их за счет повышенной теплоотдачи имеющихся на них ребер.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Клапан механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания состоит из стержня (1), плавно переходящего по образующей усеченного конуса в головку (2), снабженную рабочей поверхностью (3), взаимодействующей с седлом (4), установленным в блоке (7) цилиндров. На образующей усеченного конуса по его высоте выполнен ряд пазов (6), разделенных друг относительно друга криволинейной формы ребрами (5). Пазы (6) имеют по своей длине различный по величине радиус, уменьшающийся в сторону стержня (1) клапана. Технический результат заключается в увеличении проходного сечения клапана и в более равномерном распределении теплового поля по всему объему головки клапана. 3 ил.

Клапан механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания, состоящий из стержня, плавно переходящего по образующей усеченного конуса в головку, снабженную рабочей поверхностью, взаимодействующей с седлом, установленным в блоке цилиндров, причем на образующей усеченного конуса по его высоте выполнен ряд пазов, разделенных относительно друг друга криволинейной формы ребрами, отличающийся тем, что пазы имеют по своей длине различный по величине радиус, уменьшающийся в сторону стержня клапана.