Гидравлический толкатель газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1990 года по МПК F01L1/25 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения.

Целью изобретения является повышение эффективности двигателя при работе на номинальном режиме путем увеличения время- сечения газораспределительного клапана.

На фиг. 1 представлен общий вид толкателя для двигателя с верхним расположением клапанов; на фиг. 2 - зависимость перемещения клапана от угла поворота кулачка для традиционной схемы толкателя (штриховая линия) и предложенной (сплошная линия); на фиг. 3 - вариант исполнения толкателя для двигателя с нижним расположением распределительного вала.

Гидравлический толкатель (фиг. 1 и 3) содержит два поршня, наружный 1 и внутренний 2, выполненные в виде тонкостенных (Стаканов, размещенных в цилиндрической расточке корпуса 3 с возможностью относительного осевого перемещения. Наружный стакан взаимодействует с кулачком 4 распределительного вала, а внутренний с клапаном 5 (фиг. 1) или штангой толкателя 6 (фиг. 3). Днища стаканов обращены в одну сторону и образуют основную гидравлическую камеру 7, в которой размещены пружина 8 и обратный клапан 9, выполненные в виде упругого плоского диска. Основная гидравлическая камера 7 сообщена с магистралью 10 питания при помощи радиальных каналов 11 в стенке наружного стакана, кольцевой проточки 12 на стенке внутреннего стакана и каналов 13 в днище последнего. Наружный поршень-стакан выполнен ступенчатым и образует совместно со ступенчатой расточкой корпуса дополнительную гидравлическую камеру 14, сообщенную с одной стороны с основной гидравлической камерой 7; а с другой при помощи обратного клапана 15 с магистралью 10 питания. В корпусе 3 вокруг стенки наружного стакана 1 выполнена кольцевая расточка 16, сообщенная с магистралью 10 питания, а в стенке наружного стакана выполнен дополнительный ряд радиальных каналов 17, сообщающих основную гидравлическую камеру 7 с кольцевой расточкой 16 при полностью открытом газораспределительном клапане. Эластичное кольцо 18, защемленное на внутренней поверхности стакана 2, является упором и предотвращает расцепление стаканов 1 и 2 во время работы механизма газораспределения. Магистраль питания содержит отстойник 19, сообщенный с камерой 14 при помощи наклонного канала 20.

Гидравлический толкатель работает следующим образом.

При запуске двигателя все полости заполняются маслом из магистрали 10 питания через обратные клапаны 15 и 9. Выбираются все зазоры в приводе клапана 5. Пузырьки воздуха удаляются через неплотности в соединениях подвижных деталей. Распределительный вал приводится во вращение.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

При набегании выступа кулачка на наружный стакан 1 последний перемещается, сжимая масло в гидравлической камере 14. Под действием возрастающего давления закрывается обратный клапан 15, отсекая магистраль 10 питания от отстойника 19 и гидравлической камеры 14. Дальнейшге возрастание давления, связанное с перемещением наружного стакана 1 и уменьшением объема камеры 14, приводит к тому, что избыток масла из камеры 14 вытесняется в основную гидравлическую камеру 7 через радиальные каналы 11, кольцевую проточку 12 и каналы 13. Под действием давления раздвигаются стаканы 1 и 2, что приводит к перемещению клапана 5. Поскольку наружный стакан 1 двигался вниз, то внутренний стакан 2, а вместе с ним и клапан 5 получают дополнительное перемещение относительно корпуса 3, что и обеспечивает увеличение время- сечения газораспределительного клапана.

Как только радиальные каналы 17 совместятся с расточкой 16, масло из основной гидравлической камеры 7 вытесняется в магистраль 10 питания. Подъем клапана 5, а также движение внутреннего стакана 2 прекращается, несмотря на продолжающееся движение наружного стакана 1 соответственно профилю кулачка 4. Клапан 5 остается открытым до тех пор, пока кулачок не повернется вершиной и не начнет опускание клапана 5 на седло. При опускании клапана 5 стаканы 1 и 2 движутся вместе как одно целое под действием клапанных пружин. При этом увеличивается объем дополнительной гидравлической камеры 14. Давление масла в ней падает, что вызывает открытие обратного клапана 15 и наполнение камеры маслом из магистрали 10 питания. Посадка клапана 5 на седло осуществляется безударно в соответствии с профилем кулачка 4.

На фиг. 2 представлена зависимость перемещения впускного клапана от угла поворота кулачка применительно к двигателю 6 ЧН 13/11,5 (СМД-62). Пунктирная линия соответствует работе обычного механизма газораспределения без гидравлического толкателя, а сплошная - с предлагаемым гидравлическим толкателем. Заштрихованная область показывает, на сколько увеличилась площадь графика благодаря использованию предлагаемого устройства (на 17%). Коэффициент полноты диаграммы подъема толкателя увеличился с 0,57 до 0,67. Величина прибавки время-сечения клапана зависит от соотношения объемов гидравлических камер 7 и 14. Максимальное значение прибавки достигает 40%, оптимальное около 20% (для дизеля СМД-62).

Данное устройство позволяет снизить удельный эффективный расход топлива при работе двигателя на номинальном режиме (например, для двигателя СМД-62 на 4,1 г/ /э-кВт-ч) за счет увеличения время-сечения

клапана, улучшения процесса газообмена в цилиндре, уменьшения насосных потерь, что приводит к более полному сгоранию топлива, к снижению токсичности отработавших газов.

Формула изобретения

Гидравлический толкатель газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания, содержащий два поршня, наружный и внутренний, выполненные в виде тонкостенных стаканов, размещенных в цилиндрической расточке корпуса с возможностью относительного осевого перемещения, причем наружный стакан взаимодействует с кулач- ком распределительного вала, а внутренний - с клапаном или штангой толкателя, днища стаканов обращены в одну сторону и образуют основную гидравлическую камеру, в которой размещены пружина и обратный клапан, выполненные в виде упругого плоского диска, основная гидравлическая камера сообщена с магистралью питания

при помощи радиальных каналов в стенке наружного стакана, кольцевой проточки на стенке внутреннего стакана и каналов в днище последнего, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности двигателя при работе на номинальном режиме путем увеличения время-сечения газораспределительного клапана, наружный поршень-стакан выполнен ступенчатым и образует совместно со ступенчатой расточкой корпуса дополнительную гидравлическую камеру, сообщенную с одной стороны с основной гидравлической камерой, а с другой при помощи обратного клапана - с магистралью питания, в корпусе вокруг стенки наружного стакана выполнена кольцевая расточка, сообщенная с магистралью питания, а в стенке наружного стакана выполнен дополнительный ряд радиальных каналов, сообщающих основную гидравлическую камеру с кольцевой расточкой при полностью открытом газораспределительном клапане и перекрываемых кромкой днища внутреннего стакана при закрытом положении клапана.

Изобретение относится к двигателестроению и позволяет повысить эффективность двигателя внутреннего сгорания при работе на номинальном режиме путем увеличения время-сечения газораспределительного клапана. Оно содержит два поршня толкателя - наружный 1 и внутренний 2, выполненные в виде стаканов и размещенные в цилиндрической расточке корпуса 3 между кулачком 4 распределительного вала и клапаном 5. Элементы толкателя образуют гидравлические камеры 7 и 14, подсоединенные к магистрали 10 питания при помощи каналов и обратных клапанов 9 и 15. При вращении кулачка 4 и движении клапана 5 вниз на открытие наружний стакан 1 действует как плунжер насоса, подавая дополнительную порцию рабочей жидкости из камеры 14 в камеру 7 и убыстряя процесс открытия клапана 5. Тем самым время-сечение газораспределительного клапана увеличивается. 3 ил.

4

У

20 3Q W 50 50 Фиг. 2

№