МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
ICE VALVE GEAR

Предлагаемое изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано в конструкциях двухтактных и четырехтактных дизелей.
Известен газораспределительный механизм четырехтактного дизеля М750, используемого в конструкциях маневровых тепловозов (см. книгу Глаголев Н.М. и др. Тепловозные двигатели и газовые турбины. Государственное транспортное железнодорожное издательство. М., 1957 г., стр.187-188, рис.128). У такого дизеля в головке цилиндров расположено по два выхлопных и два выпускных клапана на каждый цилиндр. Клапаны садятся на запрессованные в головку стальные седла. Седла представляют собой цилиндрические втулки и в рабочей зоне, где они контактируют с головкой клапана, имеют наклонную поверхность такую же, какую и головка клапана. Клапаны расположены на пути движения газов, и понятно, что оказывают им известное сопротивление. В то же время клапаны, а следовательно, и их седла работают в очень тяжелых температурных условиях в области порядка 300-800°С, и вопросы повышения их надежности и на сегодняшний день являют весьма актуальными.
Известен также механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания по патенту DE №4128328, который содержит клапан, состоящий из головки и стержня и взаимодействующий с одной стороны с седлом, а с другой - с механизмом привода, причем стержень расположен в направляющей и выполнен полым. Внутри полого стержня размещен другой стержень, имеющий сплошное сечение, а в головке клапана выполнены каналы, продольные оси которых параллельны продольной оси стержня, причем головка стержня, имеющего сплошное сечение, перекрывает каналы в головке клапана. Несмотря на свою эффективность использования такая конструкция клапана обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что механизм привода клапана, осуществляющий перемещение головки стержня, имеющего сплошное сечение, не позволяет производить качественную очистку сопрягаемых поверхностей головок, имеющихся на полом стержне и стержне сплошного сечения, что может привести к снижению компрессии в обслуживаемом им цилиндре двигателя.
Поэтому целью предполагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности использования газораспределительного механизма для четырехтактных и двухтактных дизелей.
Поставленная цель достигается тем, что стержень сплошного сечения снабжен резьбой, взаимодействующей с ответной резьбой, выполненной во внутренней полости полого стержня, на конце полого стержня выполнены уступы с возможностью поступательного движения в направляющих, жестко закрепленных на корпусе двигателя, а стержень сплошного сечения на конце снабжен круглой формы пластиной с наружным диаметром, равным диаметру торцевой части головки клапана.
На чертежах на фиг.1 показан общий вид клапана механизма газораспределения ДВС, на фиг.2 - его часть при первом этапе работы и на фиг.3 - второй рабочий этап.
Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания представляет собой клапан, головка 1 которого выполнена за одно целое полым стержнем 2 и снабжена каналами 3. На конце полого стержня 2 выполнены выступы 4 с возможностью поступательного движения в направляющих 5, жестко закрепленных на корпусе 6 двигателя. Между выступами 4 и корпусом 6 двигателя размещена пружина сжатия 7. В полом стержне 2 подвижно расположен стержень сплошного сечения 8, снабженный резьбой 9, взаимодействующей с ответной резьбой 10, выполненной во внутренней полости полого стрежня 2. Стержень сплошного сечения 8 с одной стороны снабжен шайбой 11, контактирующей с пружиной сжатия 12, а с другой - круглой формы пластиной 13, примыкающей к торцевой поверхности головки 1 клапана. Головка клапана 1 взаимосвязана с седом 14 и расположена со стороны цилиндра 15. В корпусе 6 двигателя выполнен выхлопной коллектор 16.
Работа механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания, например, двухтактного дизеля 14Д40, используемого на тепловозах М62 (см. прототип), происходит следующим образом. Предположим, что выхлопной клапан закрыт, как это показано на фиг.1, и поршень двигателя, совершив рабочий ход (на чертежах он не показан), проходит нижнюю мертвую точку и начинает движение по стрелке А (см. фиг.1). Одновременно к шайбе 11 клапана будет приложена сила Р, создаваемая механизмом его привода (такой привод на чертежах не показан, но устройство и работа его подробно описаны в прототипе), при этом за счет наличия резьб 9 и 10, выполненных на стержне сплошного сечения 8 и внутренней полости полого стержня 2, стержень сплошного сечения 8 получит не только вращательное движение по стрелке В, но и поступательное по стрелке С. Такое его движение обеспечивается за счет наличия выступов 4, выполненных на полом стержне 2, и подобранной жесткости пружины сжатия 7. В то же время такое движение приведет к тому, что круглой формы пластина 13 займет положение, показанное на фиг.2, и тем самым позволит выхлопным газам по стрелкам Е пройти через каналы 3 головки 1 клапана в выхлопной коллектор 16. В дальнейшем, выбрав ход резьб 9 и 10, шайба 11 войдет в контакт с выступами 4 и тогда вращение стержня сплошного сечения 8 прекратится, при этом полый стержень 2, а вместе с ним и головка 1 клапана также получат поступательное движение по стрелке С и в конце концов займут положение, показанное на фиг.3. Такое положение клапана обеспечит проход выхлопных газов по стрелкам F не только через каналы 3, но и зазоры, образованные головкой 1 и седлом 14 клапана в выхлопной коллектор 16. После достижения верхней мертвой точки поршня двигателя и начала поступательного движения в направлении, противоположном стрелке А, нагрузка Р, создаваемая приводом управления клапана, исчезает и под действием ранее сжатых пружин сжатия 7 и 12 детали клапана занимают первоначальное движение, показанное на фиг.1, при этом круглой формы пластина 13 плотно поджимается к торцевой части головки 1 клапана, исключая тем самым утечку газов при рабочем ходе поршня. Далее процессы, описанные выше, могут повторятся неоднократно.
Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными аналогом и прототипом очевидно, так как сопротивление истечения газов в выхлопной коллектор снижается и вместе с этим теплоотдача головки клапана и круглой формы пластины будет более высокой, что в итоге и повысит надежность клапанов газораспределительного механизма.