Механизм газораспределения Российский патент 2020 года по МПК F01L1/28 F02F1/42 

Область техники

Изобретение относится к поршневым машинам, преимущественно к двигателям внутреннего сгорания малого объема цилиндров.

Предшествующий уровень техники

Известны механизмы газораспределения двигателей внутреннего сгорания с соосным расположением клапанов (патент США №4539950; патент Германии №472992; патент ФРГ №1056417, кл. 14 d 1/28, опуб. 1959.; авт. Св. РФ №1760137, 1992 г.; №2073096, кл. F01L 1/28 1997 г.; патент Германии №4114721 А1, 19.11.1992 класс F01L 1/28; патент РФ №2182234; патент РФ №2227830, 21.02.2002), их недостаток в том, что конфигурация впускного клапана не соответствует компактной камере сгорания и аэродинамичности.

Наиболее близким к предлагаемому механизму газораспределения (заявка РФ №2001118316, кл. МПК7 F01L 1/28), содержащий головку цилиндров; выполненные в ней, впускной канал, содержащий кольцевой канал, и выпускной канал, а также кольцевую перемычку, размежевающую кольцевой и выпускной каналы в зоне их соосности; установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно головки цилиндра и снабженные приводами клапаны: окружающий кольцевую перемычку впускной кольцевой, содержащий кольцо и направляющий стержни, и центрально расположенный выпускной тарельчатый.

Недостаток данного механизма в том, что конфигурация впускного механизма не позволяет выполнить компактную камеру сгорания.

Раскрытие изобретения

В основу настоящего изобретения положено техническая задача создания механизма газораспределения, позволяющего создать более компактную камеру сгорания.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемый механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания содержит:

головку цилиндра, расположенные в головке цилиндра выпускной канал и впускной канал, включающий два входных и соединенный с ними кольцевой канал, кольцевую перемычку, размежевающую выпускной и впускной кольцевой каналы в зоне прилегания к ним клапанов;

установленные с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно головки цилиндра и снабжения приводами клапаны: центрально расположенный выпускной тарельчатый и окружающий кольцевую перемычку впускной кольцевой, снабженный посадочными поверхностями на внешней и внутренней кромках кольца и по меньшей мере двумя прикрепленными к нему направляющими стержнями, а головка цилиндра снабжена центральным направляющим отверстием и направляющими отверстиями, по числу стержней кольцевого клапана. Согласно изобретению, внешняя посадочная поверхность впускного клапана размещена дальше от начала кольцевого канала, чем его внутренняя (по ходу газов).

Рассмотрим влияние отдельных признаков на ожидаемый эффект от использования изобретения.

Внешняя посадочная поверхность впускного клапана размещена дальше от начала кольцевого канала, по ходу газов, чем его внутренняя. Поэтому увеличилось поперечное сечение потока газов, что позволяет уменьшить ход впускного клапана. Можно уменьшить объем камеры сгорания, конфигурации кольца впускного клапана это позволяет, поэтому можно увеличить степень сжатия двигателя внутреннего сгорания малого объема цилиндров и максимально увеличить его коэффициент полезного действия (КПД).

Краткое описание чертежей

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется примером его выполнения и прилагаемыми чертежами.

На фиг. 1 представлен механизм газораспределения в сечении по направляющим стержням клапанов;

На фиг. 2 - поперечное сечение по впускному и выпускному клапанам;

На фиг. 3 - схема движения газов при впуске многоцилиндрового двигателя.

Чертежи на двух листах, три фигуры.

Лучший вариант осуществления изобретения

Механизм газораспределения (фиг. 1, 2 и 3) двигателя внутреннего сгорания содержит: головку цилиндра 1, выполненные в ней впускной 2 канал, содержащий пару входных 3 каналов симметрично соединенных с кольцевым 4 каналом, и выпускной центральный 5 канал, а также кольцевую перемычку 6, размежевающую кольцевой 4 и выпускной 5 каналы в зоне их соосности;

установление с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно головки цилиндра 1 и снабжение приводами соосные клапаны: окружающий кольцевую перемычку 6 впускной кольцевой 7, содержащий кольцо 8 и направляющие стержни 9 (штоки), и центрально расположенный выпускной тарельчатый 10.

В верхней части головки цилиндра 1 размещены (фиг. 1) приводы клапанов, содержащие распредвал 11, имеющий кулачки 12 воздействия на все стержни 9 одновременно и кулачок 13 воздействия на стержень тарельчатого клапана 10, и возвратные пружины 14. Механизмы регулировки зазоров не показаны. Вращение распредвала 11 и положение кулачков 12 и 13 согласовано с ходами поршня, размещенного в цилиндре.

Внешняя посадочная поверхность 15 впускного клапана 7 размещена дальше от начала кольцевого 4 канала (ниже), чем внутренняя 16 посадочная поверхность.

Предлагаемый механизм содержит существенные конструктивные особенности и работает следующим образом.

В исходном положении (фиг. 1) оба клапана 7 и 10 закрыты под воздействием пружин 14, а кулачки 12 и 13 не воздействуют на их стержни.

Рассмотрим работу механизма при впуске

При вращении распредвала 11 его кулачки 12 воздействуют на все стержни 9 одновременно, сжимая пружины 14, открывают впускной клапан 7. Кольцевой 4 впускной канал соединяется с внутренней полостью цилиндра (фиг. 1).

Газы под воздействием движущего поршня, через входные 3 и кольцевой 4 каналы поступает в цилиндр. Входящие потоки предотвращают закрутку потока газов (фиг. 2 и 3) во впускном канале 2. Потоки симметрично обтекают кольцевую перемычку 6 и поэтому равномерно распределяются по кольцевому 4 каналу. Из кольцевого 4 канала газы перетекают в полость цилиндра через две кольцевые щели, омывав кольцо 8 впускного клапана 7 с двух сторон. Пара входных 3 каналов симметрично направляет потоки газов вдоль оси кольца 8, а затем и вдоль оси цилиндра, нейтрализуя окружные завихрения в местах перехода газов из кольцевого 4 канала в цилиндр, создавая торообразные завихрения. При дальнейшем вращении распредвала 11 (фиг. 1) кулачки 12 освобождают стержни 9. Пружины 14 разжимаются и закрывают клапан 7. Канал 4 отделяется от внутренней полости цилиндра.

Рассмотрим работу выпускного тарельчатого клапана 10.

Распредвал 11, при вращении, кулачком 13 воздействует на стержень клапана 10, сжимая пружину 14, открывает его и соединяет канал 5 с внутренней полостью цилиндра, открывая путь выхлопным газам (фиг. 1), при дальнейшем вращении распредвал 11 (фиг. 1) кулачок 13 освобождает стержень, пружина 14 разжимается и закрывает клапан 10. Движение газов прекращается.

Реализация предполагаемого изобретения позволяет уменьшить ход впускного клапана, потому что увеличено поперечное сечение потока газов; увеличить степень сжатия двигателя внутреннего сгорания малого объема цилиндров и максимально увеличить его коэффициент полезного действия, потому что конфигурация кольца впускного клапана позволяет уменьшить объем камеры сгорания.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания содержит головку (1) цилиндра и два клапана – центральный выпускной тарельчатый клапан (10) и впускной кольцевой клапан (7). Оба клапана (7, 10) прилегают к седлам центрального (5) и кольцевого (4) каналов и снабжены приводами, возвратными пружинами (14) и механизмами регулировки зазоров. Впускной кольцевой клапан (7) окружает кольцевую перемычку (6) и снабжен посадочными поверхностями на внешней и внутренней кромках кольца (8) и двумя прикрепленными к кольцу направляющими стержнями (9). Головка (1) цилиндра снабжена центральным направляющим отверстием, направляющими отверстиями по числу стержней (9) кольцевого клапана (7) и впускным каналом (2). Впускной канал (2) образован двумя входными (3) и кольцевым (4) каналами. Внешняя посадочная поверхность (15) впускного клапана (7) размещена дальше от начала кольцевого канала (4), чем его внутренняя посадочная поверхность (16). Технический результат заключается в возможности увеличить степень сжатия двигателя благодаря уменьшению хода впускного клапана. 3 ил.

Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку цилиндра и два, прилегающих к седлам центрального и кольцевого каналов, размежеванных кольцевой перемычкой головки цилиндра, снабженных приводами, возвратными пружинами и механизмами регулировки зазоров, клапана - центральный выпускной тарельчатый клапан и окружающий кольцевую перемычку впускной кольцевой клапан, снабженный посадочными поверхностями на внешней и внутренней кромках кольца и по меньшей мере двумя прикрепленными к кольцу направляющими стержнями, а головка цилиндра снабжена центральным направляющим отверстием, направляющими отверстиями, по числу стержней кольцевого клапана, и впускным каналом, образованным двумя входными и кольцевым каналами, отличающийся тем, что внешняя посадочная поверхность впускного клапана размещена дальше от начала кольцевого канала, чем его внутренняя посадочная поверхность.