УСТРОЙСТВО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРИВОДА КЛАПАНА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2015 года по МПК F01L9/02 

Описание патента на изобретение RU2569982C1

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в приводе впускного или выпускного клапанов газораспределения двигателя внутреннего сгорания.

Известен механизм привода клапанов ДВС с возможностью возвратно-поступательного движения впускных или выпускных клапанов, под давлением жидкости гидравлической системы (патент US №5694893 A, МПК F01L 9/02, опубл. 1997), в котором клапан приводится в движение поршнем исполнительного механизма под воздействием усилия, развиваемого давлением жидкости гидравлической системы, и пружиной. Герметичное уплотнение полости цилиндра двигателя достигается применением в исполнительном механизме дополнительного клапана, предназначенного для передачи давления, возникающего в цилиндре двигателя, в гидравлическую полость исполнительного механизма, а также применением подпружиненного седла клапана. Точное позиционирование клапана при приближении его к седлу, а также регулировка его скорости достигается внешним управлением подачей жидкости в гидравлическую полость исполнительного механизма. Для снижения нагрузок, возникающих при встрече клапана с седлом, служит подпружиненное седло, что, во-первых, не избавляет от удара, а лишь снижает его последствия, во-вторых, такое взаимодействие клапана с седлом создает повышенный уровень шума и вибраций, в-третьих, такое решение сложно и дорого в производстве и кроме того, недостаточно надежно.

Известна электрогидравлическая система управления клапанами двигателя внутреннего сгорания (патент №2171898, МПК F01L 9/02, опубл. 10.08.2001), включающая масляную нагнетательную магистраль, гидронасос, перепускной и переливной гидравлические клапаны, гидроцилиндр с корпусом, крышкой и поршнем с юбкой, электромеханический гидрораспределитель-преобразователь, содержащий корпус, шток-золотник, жестко соединенный со штоком подвижный капиллярный элемент и выпускное отверстие, причем корпус гидроцилиндра размещен в головке блока цилиндров двигателя, а крышка гидроцилиндра совмещена с корпусом гидрораспределителя, при этом выпускное отверстие гидрораспределителя смещено во внешнюю сторону за пределы пятна контакта юбки поршня гидроцилиндра с крышкой, а в верхней части корпуса гидроцилиндра с внутренней стороны вдоль оси симметрии штока-золотника в направлении выпускного отверстия гидрораспределителя выполнен продольный паз с переменной площадью горизонтального сечения.

Известна заявка ЕР №0652355, МПК F01L 9/02, опубл. 1994, в которой исполнительный механизм привода клапана (впускного или выпускного) ДВС содержит закрепленный на головке блока цилиндров двигателя гидравлический цилиндр, в полости которого с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен поршень, связанный с клапаном, и в полости цилиндра установлены гидравлические демпферы, каждый демпфер содержит камеру сжатия, состоящую из двух частей и сообщенную с полостью гидравлического цилиндра посредством каналов и клапанов.

Известен механизм привода клапана двигателя внутреннего сгорания и способ управления скоростью движения клапана (патент №2338075, МПК F01L 9/02, опубл. 10.04.2006), наиболее близкий к заявляемому устройству и принятый за прототип, содержащий закрепленный на головке блока цилиндров двигателя гидравлический цилиндр, в полости которого с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен поршень, связанный с клапаном. В полости цилиндра установлены гидравлические демпферы. Каждый демпфер содержит камеру сжатия, состоящую из двух частей и сообщенную с полостью гидравлического цилиндра посредством каналов и клапанов. Демпфер содержит сопла, выполненные с возможностью направления потока жидкости вдоль оси поршня или под углом к ней. При этом стенки сопл отклонены под углом относительно радиуса окружности поршня привода. Однако известное устройство имеет сложную конструкцию, не решает задачу плавной безударной посадки клапана, что повышает износ клапана и седла и повышает уровень шума при работе двигателя.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении надежности работы двигателя за счет исключения удара клапана о поршень ДВС и снижения шума при работе двигателя.

Технический результат (вариант 1) достигается тем, что в устройстве гидравлического привода клапана ДВС, содержащем закрепленный на головке блока цилиндров двигателя корпус гидроцилиндра, в полости которого с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен поршень, связанный с клапаном ДВС, питающий канал и канал слива рабочего тела, новым является то, что поршень представляет собой цилиндр с перемычкой меньшего диаметра в средней его части и имеет внутреннюю полость, открытую в верхней части, в перемычке выполнены радиальные окна, сообщающие внутреннюю полость поршня с питающим каналом, при расположении поршня в нижней мертвой точке его верхняя цилиндрическая часть перекрывает питающий канал.

В средней части корпуса гидроцилиндра выполнена кольцевая полость, охватывающая радиальные окна и сообщенная с питающим каналом.

Технический результат (вариант 2) достигается тем, что в устройстве гидравлического привода клапана ДВС, содержащем закрепленный на головке блока цилиндров двигателя корпус гидроцилиндра, в полости которого с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен поршень, связанный с клапаном ДВС, питающий канал и канал слива рабочего тела, новым является то, что поршень представляет собой цилиндр, имеет внутреннюю полость, открытую в верхней части, в его средней по высоте части выполнены радиальные окна, сообщающие внутреннюю полость поршня с питающим каналом, при расположении поршня в нижней мертвой точке радиальные окна сообщают питающий канал с полостью головки блока цилиндров ДВС.

В средней части корпуса гидроцилиндра имеется кольцевая полость, охватывающая радиальные окна и сообщенная с питающим каналом.

На фиг. 1 представлен продольный разрез устройства гидравлического привода клапана ДВС при положении поршня в верхней мертвой точке (вариант 1).

На фиг. 2 представлен продольный разрез устройства гидравлического привода клапана ДВС при положении поршня в нижней мертвой точке (вариант 1).

На фиг. 3 представлен продольный разрез устройства гидравлического привода клапана ДВС при положении поршня в верхней мертвой точке (вариант 2).

На фиг. 4 представлен продольный разрез устройства гидравлического привода клапана ДВС при положении поршня в нижней мертвой точке (вариант 2).

Устройство гидравлического привода клапана ДВС содержит корпус 1, полость которого образует гидроцилиндр. Корпус 1 закреплен на головке блока цилиндров двигателя (на фигуре не показан). В полости гидроцилиндра с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен поршень 2, связанный с клапаном 3 ДВС. Верхняя мертвая точка поршня 2 гидроцилиндра соответствует закрытому клапану 3 ДВС. Нижняя мертвая точка поршня 2 гидроцилиндра соответствует максимально открытому клапану 3 ДВС. В верхней части корпуса 1 гидроцилиндр сообщен с каналом слива рабочего тела (масла) 4. В средней части корпуса 1 гидроцилиндра имеется кольцевая полость питания 5, соединенная с питающим каналом 6.

По первому варианту поршень 2 выполнен с переменным по высоте диаметром и состоит из верхнего и нижнего цилиндров одинакового диаметра, в средней части соединенных цилиндрической перемычкой меньшего диаметра. Поршень 2 имеет внутреннюю полость 7, открытую в верхней части. В цилиндрической перемычке поршня 2 выполнены радиальные окна 8, сообщающие кольцевую полость питания 5 с внутренней полостью 7 поршня 2. Нижняя часть поршня 2 имеет цилиндрический толкатель 9 для контакта с клапаном 3 ДВС. При расположении поршня 2 в нижней мертвой точке его верхняя цилиндрическая часть перекрывает кольцевую полость питания 5 и, следовательно, питающий канал 6. Это достигается за счет того, что расстояние между нижним торцом верхней цилиндрической части поршня 2 и нижней границей полости питания 5 гидроцилиндра при положении поршня 2 в верхней мертвой точке равно ходу L клапана 3 ДВС. Такое взаимное положение элементов гидроцилиндра корпуса 1 и поршня 2 обеспечивает перекрытие канала питания 6 и полости питания 5 при положении поршня в нижней мертвой точке в момент достижения клапаном 3 ДВС максимального подъема, равного ходу L клапана 3 ДВС.

По второму варианту поршень 2 представляет собой цилиндр и имеет внутреннюю полость 7, открытую в верхней части. В средней части поршня 2 выполнены радиальные окна 8, сообщающие питающий канал 6 через кольцевую полость питания 5 с внутренней полостью 7 поршня 2. При расположении поршня 2 в нижней мертвой точке радиальные окна 8 сообщают питающий канал 6 с полостью головки блока цилиндров ДВС. Это достигается тем, что расстояние между нижней кромкой окна 8 и нижнем торцом гидроцилиндра корпуса 1 при положении поршня 2 в верхней мертвой точке равно ходу L клапана 3 ДВС. Такое взаимное положение элементов гидроцилиндра корпуса 1 и поршня 2 обеспечивает соединение внутренней полости 7 поршня 2 через радиальные окна 8 с полостью низкого давления головки блока цилиндров (на рисунке не показано) в нижней мертвой точке.

Работает устройство гидравлического привода клапана ДВС следующим образом.

Питающий канал 6 соединяется с резервуаром (на фигуре не показан), в котором рабочее тело находится с высоким давлением. Длительность соединения определяется режимом работы электромагнитного питающего клапана (на фигуре не показан). При положении поршня 2 гидроцилиндра в верхней мертвой точке (фиг. 1 и фиг. 3) рабочее тело, например масло, по питающему каналу 6 поступает в кольцевую полость питания 5, далее через радиальные окна 8 во внутреннюю полость 7 поршня 2. Давление рабочего тела в полости гидроцилиндра возрастает, в результате чего поршень 2 перемещается вниз. Поршень 2 посредством толкателя 9 воздействует на клапан ДВС 3, открывая его.

В положении поршня 2 в нижней мертвой точке (фиг. 2 вариант 1) верхняя цилиндрическая часть поршня 2 перекрывает кольцевую полость питания 5 и питающий канал 6, в результате подача рабочего тела (масла) в гидроцилиндр прекращается, что приводит к остановке поршня 2 в момент максимального открытия клапана 3 ДВС, когда между клапаном 3 ДВС и поршнем ДВС (на фигуре не показан) остается гарантированный зазор, что предотвращает механический контакт этих элементов и приводит к повышению надежности и долговечности работы гидравлического привода клапана 3 ДВС.

После остановки поршня 2 гидроцилиндра в нижней мертвой точке питающий канал 6 посредством, например, электромагнитного питающего клапана отсекается от резервуара с высоким давлением рабочего тела. Для осуществления движения поршня 2 к верхней мертвой точке канал слива 4 сообщается с полостью низкого давления головки блока цилиндров ДВС посредством, например, электромагнитного сливного клапана.

Особенность работы устройства гидравлического привода клапана 3 ДВС по второму варианту заключается в следующем (фиг. 4). При движении поршня 2 в нижнюю мертвую точку радиальные окна 8 сообщают питающий канал 6 через внутреннюю полость 7 с полостью низкого давления головки блока цилиндров ДВС, при этом осуществляется слив рабочего тела (масла) в полость головки блока цилиндров ДВС. Давление в полости гидроцилиндра снижается, что ограничивает ход поршня 2 гидроцилиндра, при этом клапан 3 ДВС не ударяется о поршень двигателя, что также приводит к повышению надежности и долговечности работы поршня и клапана 3 ДВС.

Похожие патенты RU2569982C1

название год авторы номер документа
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРИВОДА КЛАПАНА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2014
  • Максимов Алексей Валерьевич
  • Березовский Алексей Борисович
  • Гатауллин Наил Абдуллович
  • Зимина Лариса Александровна
  • Сосновский Александр Петрович
  • Сафин Рустам Фаридович
  • Гумеров Ирек Флорович
  • Куликов Андрей Сергеевич
  • Хафизов Ринат Хурамшич
RU2561936C1
УСТРОЙСТВО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРИВОДА КЛАПАНА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2014
  • Максимов Алексей Валерьевич
  • Березовский Алексей Борисович
  • Гатауллин Наил Абдуллович
  • Зимина Лариса Александровна
  • Сосновский Александр Петрович
  • Сафин Рустам Фаридович
  • Гумеров Ирек Флорович
  • Куликов Андрей Сергеевич
  • Хафизов Ринат Хурамшич
RU2561933C1
ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ПОРШНЕМ (ДВИГАТЕЛЬ СОЛДАТОВА) 2004
  • Солдатов Борис Владимирович
RU2330970C2
Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с дополнительным поршнем 2023
  • Омаров Михаил Магомедович
RU2818438C1
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ЕГО ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ 2004
  • Баскаков Александр Иванович
RU2272161C2
МОДУЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПУСТЫНЦЕВА 1993
  • Пустынцев Александр Алексеевич
RU2057957C1
Турбопоршневой двигатель внутреннего сгорания 2022
  • Шова Алексей
RU2800634C1
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 1999
  • Кузьмин А.В.
RU2163676C2
ДВИГАТЕЛЬ ОЛЬШЕВСКОГО 1992
  • Ольшевский Андрей Георгиевич
RU2120555C1
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ДВИГАТЕЛЬ БАСКАКОВА) 2005
  • Баскаков Александр Иванович
RU2295048C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 569 982 C1

Реферат патента 2015 года УСТРОЙСТВО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРИВОДА КЛАПАНА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение может быть использовано в приводе впускного или выпускного клапанов газораспределения двигателя внутреннего сгорания. Устройство гидравлического привода клапана двигателя внутреннего сгорания содержит закрепленный на головке блока цилиндров двигателя корпус (1) гидроцилиндра, в полости которого с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен поршень (2), связанный с клапаном (3) двигателя внутреннего сгорания, питающий канал (6) и канал (4) слива рабочего тела. Поршень (2) представляет собой цилиндр с перемычкой меньшего диаметра в средней его части и имеет внутреннюю полость (7), открытую в верхней части. В перемычке выполнены радиальные окна (8), сообщающие внутреннюю полость (7) поршня с питающим каналом (6). При расположении поршня (2) в нижней мертвой точке его верхняя цилиндрическая часть перекрывает питающий канал (6). Раскрыт вариант выполнения устройства гидравлического привода клапана. Технический результат заключается в исключении удара клапана о поршень и в снижении шума при работе. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения RU 2 569 982 C1

1. Устройство гидравлического привода клапана двигателя внутреннего сгорания, содержащее закрепленный на головке блока цилиндров двигателя корпус гидроцилиндра, в полости которого с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен поршень, связанный с клапаном двигателя внутреннего сгорания, питающий канал и канал слива рабочего тела, отличающееся тем, что поршень представляет собой цилиндр с перемычкой меньшего диаметра в средней его части и имеет внутреннюю полость, открытую в верхней части, в перемычке выполнены радиальные окна, сообщающие внутреннюю полость поршня с питающим каналом, при расположении поршня в нижней мертвой точке его верхняя цилиндрическая часть перекрывает питающий канал.

2. Устройство гидравлического привода клапана двигателя внутреннего сгорания по п. 1, отличающееся тем, что в средней части корпуса гидроцилиндра выполнена кольцевая полость, охватывающая радиальные окна и сообщенная с питающим каналом.

3. Устройство гидравлического привода клапана двигателя внутреннего сгорания, содержащее закрепленный на головке блока цилиндров двигателя корпус гидроцилиндра, в полости которого с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен поршень, связанный с клапаном двигателя внутреннего сгорания, питающий канал и канал слива рабочего тела, отличающееся тем, что поршень представляет собой цилиндр, имеет внутреннюю полость, открытую в верхней части, в его средней по высоте части выполнены радиальные окна, сообщающие внутреннюю полость поршня с питающим каналом, при расположении поршня в нижней мертвой точке радиальные окна сообщают питающий канал с полостью головки блока цилиндров двигателя внутреннею сгорания.

4. Устройство гидравлического привода клапана двигателя внутреннего сгорания по п. 3, отличающееся тем, что в средней части гидроцилиндра имеется кольцевая полость, охватывающая радиальные окна и сообщенная с питающим каналом.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2015 года RU2569982C1

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ ПРИВОДА КЛАПАНА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ДВИЖЕНИЯ КЛАПАНА 2004
  • Голубенко Георгий Владимирович
RU2338075C2
ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КЛАПАНАМИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 1999
  • Демихов С.В.
  • Цыбизов Е.И.
  • Медведев Е.В.
RU2171898C2
Устройство для гидравлического привода клапанов двигателя внутреннего сгорания 1972
  • Гриценко Николай Демьянович
  • Никитян Валерий Михайлович
  • Мельников Владимир Федотович
SU503999A1
Способ обработки целлюлозных материалов, с целью тонкого измельчения или переведения в коллоидальный раствор 1923
  • Петров Г.С.
SU2005A1
US 6024060 A, 15.02.2000
Многосопловой эжектор 1977
  • Спиридонов Евгений Константинович
  • Пахомов Владимир Александрович
  • Николаев Георгий Васильевич
SU652355A2

RU 2 569 982 C1

Авторы

Максимов Алексей Валерьевич

Березовский Алексей Борисович

Гатауллин Наил Абдуллович

Зимина Лариса Александровна

Сосновский Александр Петрович

Сафин Рустам Фаридович

Гумеров Ирек Флорович

Куликов Андрей Сергеевич

Хафизов Ринат Хурамшич

Даты

2015-12-10Публикация

2014-06-03Подача