ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ С ПОРШНЕМ-КЛАПАНОМ

Полезная модель может быть использована в двигателестроении и машиностроении (компрессорные установки).
Полезная модель относится к области механики, к двигателям внутреннего сгорания с противоположно движущимися поршнями, один из которых движется с частотой, равной половине частоты другого поршня.
Известны двухвальные двигатели внутреннего сгорания с противоположно движущимися поршнями с двумя кривошипно-шатунными механизмами «Двигатели внутреннего сгорания: Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей» /Д.Н. Вырубов, С.И. Ефимов, Н.А. Иващенко и др.; Под ред. А.С. Орлина, И.Т. Круглова. - М.: Машиностроение, 1984. - 384 с., ил., с.12/
Наиболее близким по технической сущности является поршневой двухвальный двигатель внутреннего сгорания с противоположно движущимися поршнями (патент РФ №2379531, опубликован 20.01.2010 г.), содержащий два противоположно движущихся поршня, каждый из которых при совершении возвратно-поступательных движений открывает и закрывает впускные и выпускные окна, выполненные в цилиндре, тем самым выполняя функции впускного и выпускного клапанов.
Недостатками известного устройства являются неполное сгорание смеси и необходимость принудительной подачи рабочей смеси, продувки и выпуска отработанных газов.
Задачей полезной модели является обеспечение принудительной подачи рабочей смеси, продувки и выпуска отработанных газов и, как следствие, улучшение наполнения камеры сгорания двигателя.
Поставленная задача достигается тем, что в газораспределительном механизме, выполненном в виде поршня со встроенным клапаном, взаимодействующим с валом кривошипно-шатунного механизма, новым является то, что поршень-клапан выполняет роль выпускного клапана при его прохождении в зоне ВМТ (верхней мертвой точки), а также в теле поршня-клапана запрессованы направляющая клапана и седло клапана, в которых перемещается впускной клапан, взаимодействующий через набор регулировочных шайб с выступом шатуна, чем обеспечивается принудительное открывание и закрывание впускного клапана при вращении вала кривошипно-шатунного механизма, (см. Фиг.1)
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является исключение из конструкции ДВС насоса для подачи топливной смеси, функции которого в предлагаемой полезной модели исполняет поршень-клапан, обеспечение принудительного открытия и закрытия клапана, и, как следствие, улучшение продувки и наполнения камеры сгорания двигателя, снижение температурных нагрузок на клапан, безаварийность работы на высоких оборотах двигателя.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено в разрезе устройство верхней части двигателя с применением поршня-клапана, на фиг.2 - диаграмма фаз газораспределения газораспределительного механизма с поршнем-клапаном.
Газораспределительный механизм с поршнем-клапаном имеет поршень-клапан с уплотняющими кольцами, совершающий возвратно-поступательное движение при вращении вала кривошипно-шатунного механизма и взаимодействующий с шатуном, который имеет выступ, периодически входящий в зацепление с набором регулировочных шайб, закрепленных на впускном клапане, и обеспечивающий принудительное открывание и закрывание впускного канала впускным клапаном, устроен следующим образом:
Поршень-клапан (1) с уплотняющими кольцами (10) взаимодействует с шатуном (2), который имеет выступ (4), периодически входящий в зацепление с набором регулировочных шайб (5), закрепленных на впускном клапане (6), открывающем и закрывающем впускной канал (8) при вращении вала кривошипно-шатунного механизма (3). (см. Фиг.1)
Работу устройства рассмотрим с применением стандартной диаграммы фаз газораспределения двигателей ВАЗ, диаметре поршня-клапана 80 мм. и ходе поршня-клапана 30 мм. (см. Фиг.2):
Вал кривошипно-шатунного механизма (3), вращающийся в два раза медленнее коленчатого вала двигателя, через шатун (2) и выступ шатуна (4) взаимодействует с поршнем-клапаном (1) и впускным клапаном (6), которые совершают возвратно-поступательное движение, обеспечивая процесс газообмена в двигателе следующим образом:
- 53 град. после прохождения поршнем-клапаном (1) НМТ (нижней мертвой точки) и его подъема на 6 мм. - образование камеры сгорания соответствующего объема и воспламенение рабочей смеси;
- 53 град. после НМТ - 58 град. до ВМТ (всего 69 град.) - рабочий ход;
- 58 град. до ВМТ - 58 град. после ВМТ (всего 116 град.) - выпуск;
- 47 град. после ВМТ - 17 град. до НМТ (всего 116 град.) - впуск;
- 17 град. до ВМТ - 47 град. после НМТ (всего 64 град.) - сжатие.
Такая конструкция обеспечивает исключение из конструкции ДВС насоса для подачи топливной смеси, функции которого в предлагаемой полезной модели исполняет поршень-клапан, а также обеспечивает принудительное открытие и закрытие клапана, и, как следствие, улучшение продувки и наполнения камеры сгорания двигателя, снижение температурных нагрузок на клапан и безаварийность работы на высоких оборотах двигателя.