КЛАПАН МЕХАНИЗМА ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2015 года по МПК F01L3/06 F01L3/20 F01L1/46 

Изобретение относится к распределительным механизмам для машин или двигателей внутреннего сгорания, в частности к подъемным клапанам, отсекающим устройствам с закрывающими элементами, имеющими, по крайней мере, элемент с движением открытия и закрытия в направлении, перпендикулярном закрывающим торцам, и может быть использовано, как в конструкциях четырехтактных карбюраторных двигателей, так и дизелей.

Известен клапан механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания (патент РФ №2502881), 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, при этом пазы имеют по своей длине различный по величине радиус, уменьшающийся в сторону стержня клапана. Недостатком такого механизма газораспределения также является малая пропускная способность при выпуске отработанных газов и поступающей в цилиндр горючей смеси.

Технической задачей заявляемого решения является повышение эффективности работы механизма газораспределения ДВС за счет увеличения проходных сечений впускного и выпускного клапанов.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен клапан механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания, состоящий из стержня, соединенного с головкой несколькими симметрично расположенными держателями, а головка выполнена с центральным отверстием и снабжена рабочей поверхностью, взаимодействующей с седлом, при этом в центре седла симметрично закреплена пластина, так что при перекрывании головкой седла - боковая рабочая поверхность седла закрывается боковой рабочей поверхностью головки одновременно с перекрыванием центральной рабочей поверхности пластины седла рабочей поверхностью центрального отверстия головки в местах взаимодействия рабочих поверхностей.

При максимально открытой головке клапана количество газов, проходящих через клапан, не может быть больше, чем через максимальный диаметр клапана D, площадь которого S_K определяется из соотношения

S_к=πU²/4.

При открытой головке клапана на высоту H=1/4D, боковая площадь S_бок под головкой также равна πU²/4

S_бок=1/4D*πU=πD²/4

Следовательно, подъем головки клапана на высоту большую, чем четверть диаметра клапана не целесообразно. Если добиться такой же боковой площади при меньшей высоте подъема головки - это обеспечит повышение скорости поступления газов в единицу времени, так как время, затрачиваемое на подъем головки, сокращается, а величина проходного сечения сохраняется. Применение головки клапана с центральным отверстием увеличивает проходное сечение для газа, в частности, при: высоте подъема головки на высоту Η=1/8D, диаметре центрального отверстия головки d_г=1/2D, диаметре центральной пластины седла d_с=1/2D, время сокращается в 2 раза, а площадь частично перекрытого сечения клапана S_к2 составляет 3 πD²/16

При этом площади проходных боковых сечений снаружи головки S_внеш и внутри центрального кольца S_внутр при суммировании также дают 3 πD²/16

S_внеш+S_внутр=HπD+Hπd_г=Hπ(D+d_г)=1/8Dπ(D+1/2D)=3πD²/16

Все вышесказанное подтверждает возможность увеличения боковой площади проходного сечения при уменьшении высоты поднятия головки клапана.

На фиг. 1 представлен вид сверху седла клапана 1 без головки, с выполненной боковой рабочей поверхностью 2, держателями 3 центральной пластины 4, содержащей центральную рабочую поверхность 5. На фиг. 2 представлен вид сверху головки клапана 6 без седла. На фиг. 3 представлен вид продольного сечения AA₁ закрытого клапана, содержащего седло клапана 1 с боковой рабочей поверхностью 2, центральную пластину 4 с центральной рабочей поверхностью 5, головку клапана 6 с боковой рабочей поверхностью 7 и центральной рабочей поверхностью 8, держатели головки 9, соединенные со стержнем 10. На фиг. 4 изображен вид продольного сечения BB, закрытого клапана, проходящего через держатели центральной пластины, при этом представлено седло клапана 1 с держателями 11, выполненное с боковой рабочей поверхностью 2, центральной пластиной 4 с центральной рабочей поверхностью 5, головкой клапана 6 с боковой рабочей поверхностью 7 и центральной рабочей поверхностью 8, держатели головки 9, соединенные со стержнем 10. На фиг. 5 представлен вид продольного сечения AA₁ открытого клапана, содержащего седло клапана 1 с боковой рабочей поверхностью 2, центральную пластину 4 с центральной рабочей поверхностью 5, головку клапана 6 с боковой рабочей поверхностью 7 и центральной рабочей поверхностью 8, держатели головки 9, соединенные со стержнем 10. На фиг. 6 изображен вид продольного сечения BB₁ открытого клапана, проходящего через держатели центральной пластины, при этом представлено седло клапана 1 с держателями 11, выполненное с боковой рабочей поверхностью 2, центральной пластиной 4 с центральной рабочей поверхностью 5, головкой клапана 6 с боковой рабочей поверхностью 7 и центральной рабочей поверхностью 8, держатели головки 9, соединенные со стержнем 10.

Работает клапан механизма газораспределения ДВС следующим образом. 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 сжатие, горение, расширение, и выпуск отработанных газов. Заполнение горючей смесью происходит из всасывающего коллектора, расположенного в блоке цилиндров, а выпуск отработанных газов в выхлопной коллектор. Применение головки клапана с центральным отверстием увеличивает проходное сечение для газа, тем самым сокращая общее время для заполнения цилиндров горючей смесью, ее сжатие, горение, расширение, и выпуск отработанных газов.

Таким образом решается техническая задача повышение эффективности работы механизма газораспределения ДВС за счет увеличения проходных сечений впускного и выпускного клапанов.

Изобретение относится к распределительным механизмам для машин или двигателей внутреннего сгорания, в частности к подъемным клапанам, отсекающим устройствам с закрывающими элементами, имеющими, по крайней мере, элемент с движением открытия и закрытия в направлении, перпендикулярном закрывающим торцам, и может быть использовано, как в конструкциях четырехтактных карбюраторных двигателей, так и дизелей.

Клапан механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания, состоящий из стержня, соединенного с головкой, отличающийся тем, что стержень соединен с головкой несколькими симметрично расположенными держателями, а головка выполнена с центральным отверстием и снабжена рабочей поверхностью, взаимодействующей с седлом, при этом в центре седла симметрично закреплена пластина, так что при перекрывании головкой седла - боковая рабочая поверхность седла закрывается боковой рабочей поверхностью головки одновременно с перекрыванием центральной рабочей поверхности пластины седла центральной рабочей поверхностью отверстия головки в местах взаимодействия рабочих поверхностей. Техническим результатом является повышение эффективности работы механизма газораспределения ДВС за счет увеличения проходных сечений впускного и выпускного клапанов. 6 ил.

Клапан механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания, состоящий из стержня, соединенного с головкой, отличающийся тем, что стержень соединен с головкой несколькими симметрично расположенными держателями, а головка выполнена с центральным отверстием и снабжена рабочей поверхностью, взаимодействующей с седлом, при этом в центре седла симметрично закреплена пластина, так что при перекрывании головкой седла - боковая рабочая поверхность седла закрывается боковой рабочей поверхностью головки одновременно с перекрыванием центральной рабочей поверхности пластины седла центральной рабочей поверхностью головки клапана в местах взаимодействия рабочих поверхностей.