КЛАПАН МЕХАНИЗМА ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВС
ICE TIMING GEAR VALVE

Предполагаемое изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано как в конструкциях четырехтактных карбюраторных двигателей, так и дизелей.
Известен механизм газораспределения, используемый в конструкции карбюраторного двигателя, описанный и показанный на стр.42-43, рис.43 в книге Стеблева Н.М. "Современный автомобиль". Издательство ДОСААФ М., 1955 г. Такой механизм состоит из впускного и выпускного клапанов, каждый из которых выполнен в виде стержня, плавно переходящего в головку, и последняя по своей образующей снабжена рабочей поверхностью, взаимодействующей с седлом клапана, запрессованным в блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Каждый из клапанов подпружинен относительно блока цилиндров и управляется с помощью толкателей, взаимодействующих с распределительным валом ДВС.С помощью клапанов за четыре хода движения поршня происходит заполнение цилиндров горючей смесью, ее сжатием, горением ее и расширением, и выпуском отработанных газов. Заполнение горючей смесью происходит из всасывающего коллектора, расположенного в блоке цилиндров, а выпуск отработанных газов в выхлопной коллектор. Несмотря на свою эффективность использования, такой механизм газораспределения обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что всасывание горючей смеси и удаление из цилиндров отработанных газов происходит через узкие щели, расположенные между седлами клапанов и внешними образующими поверхностями клапанных головок. Такое явление снижает эффективность заполнения горючей смесью полости цилиндра при всасывании и "очистку" этого же объема от отработанных газов, а так же способствует неравномерному распределению, температуры по всему объему головки клапана.
Известен также механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания описанный в патентном документе US 2009114182, А1 опубликованного 07.05.2009 г. состоящего из стержня плавно переходящего по образующей усеченного конуса в головку, снабженную рабочей поверхностью, взаимодействующую с седлом и по его высоте выполнен ряд пазов, разделенных друг относительно друга криволинейной формы ребрами. Несмотря на свою эффективность использования, конструкция такого механизма газораспределения также недостаточно эффективна с точки зрения недостаточно высокой пропускной его способности при выпуске отработанных газов и поступающей в цилиндр горючей смеси.
Поэтому, целью предполагаемого изобретения является повышение эффективности работы механизма газораспределения ДВС за счет увеличения проходных сечений впускного и выпускного клапанов, через которые в цилиндры поступает горючая смесь и удаляются из него отработанные газы, а так же равномерного распределения теплового поля по всему объему головок клапанов.
Поставленная цель достигается тем, что пазы имеют, по своей длине различный по величине радиус, уменьшающийся в сторону стержня клапана.
На чертежах фиг.1 показан общий вид закрытого клапана с продольным его разрезом, на фиг.2 вид на клапан по стрелке А и на фиг.3 клапан в открытом состоянии.
Клапан механизма газораспределения ДВС состоит из стержня 1 и головки 2, снабженной рабочей поверхностью 3, взаимодействующей с подобной седла 4. В пространстве между головкой 2 и стержнем 1 выполнены криволинейной формы ребра 5, а между ними расположены полукруглой формы пазы 6. Седло 4 жестко закреплено в блоке цилиндров 7, который примыкает к выхлопному коллектору 8 двигателя.
Работает клапан механизма газораспределения ДВС следующим образом. Известно, что наиболее теплонапряженным является выпускной клапан теплового двигателя и поэтому предположим, что на фиг.1, 2 и 3 представлен именно такой клапан. При режимах сжатия и рабочего хода клапан закрыт (фиг.1) и он своей рабочей поверхностью 3 плотно прижат к седлу 4, при этом его головка 2 нагревается до температуры порядка 800°C. В этом случае такое температурное поле распространяется и по пазам 6 и ребрам 5, но так как ребра 5 имеют незначительную толщину δ по сравнению с основным телом клапана, то они отдают в пространство выхлопного коллектора 8 часть тепла снижая тем самым температуру клапана, а, следовательно, и его теплонапряженность. Теперь представим, что клапан открыт (см. фиг.3), что соответствует режиму выпуска обработанных газов. В этом случае головка клапана 2 еще имеет достаточно высокую температуру также порядка 800°C но выхлопные газы начинают протекать не только в пространстве седла 4 по стрелкам В, но и проходят по стрелкам С в пазах 6 между ребрами 5 со все увеличивающейся скоростью движения за счет сужения пазов 6. Такое явление позволяет не только увеличить проходное сечение клапана, но и "отобрать" проходящему потоку газов температуру от его головки за счет наличия ребер 5, которые являются элементами, имеющими высокую теплопроводность в сравнение со стержнем 1 и головкой 2. Все это в итоге обеспечит необходимую надежность клапана и позволит более эффективно производить очистку цилиндров от выхлопных газов. Далее описанные процессы могут повторяться неоднократно.
Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными конструкциями газораспределительных механизмов ДВС, очевидно, так как оно позволяет увеличить проходное сечение клапанов, как впускных, так и выпускных и снизить теплонапряженность их за счет повышенной теплоотдачи имеющихся на них ребер.