МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
INTERNAL COMBUSTION ENGINE VALVE GEAR

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам механизма газораспределения. Наиболее эффективный результат по своим полезным качествам проявляется в использовании его в существующих двигателях автотракторной техники.
В существующих двигателях применяют исключительно клапанные механизмы (за исключением роторно-поршневых двигателей), обеспечивающие достаточно совершенный процесс газообмена на высоких скоростных режимах и при большом давлении наддува, опубликовано в 1976 г. «Автомобильные и тракторные двигатели», Москва, И.М. Ленин, А.В. Костров стр. 484-489, стр. 548-553.
Недостатками этих механизмов газораспределения являются периодически повторяющиеся упругие деформации изгиба, сжатия и кручения в отдельных деталях привода, что вызывает колебательные процессы, сопровождающиеся нарушением геометрических фаз газораспределения, отскакиванием толкателя от кулачка, клапана от седла после его посадки и повышением шума при работе. С увеличением частоты вращения вала двигателя силы инерции значительно возрастают, что вынуждает во избежание кинематического размыкания механизма повышать усилие пружины и жесткость механизма привода, включая распределительный вал.
В результате вышеуказанных процессов возникает необходимость в регулировке зазоров между кулачками и рычагами клапанов каждые 10 000 километров.
Задачей предлагаемого изобретения является ликвидация упомянутых недостатков, а также повышение надежности, увеличение срока службы агрегатов механизма газораспределения.
Согласно предлагаемому изобретению поставленная задача решается тем, что упрощается конструкция механизма газораспределения, а также ее составляющих частей. При этом поступление топлива в камеру сгорания и выброс отработанных газов происходит без ударного фактора, более мягко. Кроме того, головка предлагаемого клапана меньше подвергается высокотемпературной газовой коррозии за счет увеличения проходного сечения ее клапанов.
Упрощенную конструкцию механизма газораспределения составляет распределительный вал, выполненный в виде вала, на который напрессованы четыре конических шестерни, с помощью которых передается вращение на клапана, имеющие в верхней части для сопряжения с распредвалом также напрессованные конические шестерни. В свою очередь, клапаны выполнены в виде цилиндра, имеющего внутренний канал для поступления топлива и выброса отработанных газов в процессе их вращательного движения. В верхней стенке камеры сгорания в месте контакта с клапаном имеются два отверстия, составляющие каждое по площади 1/4 от торцевой поверхности клапана для подачи топлива и удаления отработанных газов.
Предлагаемое изобретение изображено на фиг.1-6, где на фиг.1 показана конструкция механизма газораспределения в собранном виде и позициями обозначены:
1 - распределительный вал;
2 - коническая шестерня распредвала;
3 - цилиндрический клапан;
4 - коническая шестерня клапана;
5 - подшипник;
6 - вкладыш;
7 - компрессионное кольцо;
8 - верхняя часть головки цилиндров;
9 - нижняя часть головки цилиндров;
10 - канал выброса отработанных газов;
11 - канал поступления топлива;
12 - головка клапана;
13 - верхняя стенка камеры сгорания.
На фиг.2 изображена верхняя стенка камеры сгорания и позициями обозначены:
13 - верхняя стенка камеры сгорания;
14 - отверстие для поступления топлива в камеру сгорания;
15 - отверстие для выброса отработанных газов.
На фиг.3 изображена нижняя часть клапана и позициями обозначены:
3 - цилиндрический клапан;
16 - отверстие для поступления топлива и выброса отработанных газов.
На фиг.4 изображена нижняя часть клапана и каналы для поступления топлива и выброса отработанных газов и позициями обозначены:
3 - цилиндрический клапан;
10 - канал для выброса отработанных газов;
11 - канал для поступления топлива;
16 - отверстие для поступления топлива и выброса отработанных газов.
На фиг.5 изображена верхняя стенка камеры сгорания и позициями обозначены:
13 - верхняя стенка камеры сгорания;
14 - отверстие для поступления топлива в камеру сгорания;
15 - отверстие для выброса отработанных газов.
На фиг.6 изображены нижние части клапанов в фазу впуска топлива и отверстия для поступления топлива и выброса отработанных газов и позициями обозначены:
17 - впускной клапан;
18 - отверстие для поступления топлива впускного клапана;
19 - выпускной клапан;
20 - отверстие для выброса отработанных газов выпускного клапана.
Конструкция механизма газораспределения состоит из упрощенного распредвала 1 (фиг.1), цилиндрического клапана с отверстием и каналами для подачи топлива и выброса отработанных газов 3, подшипника 5, вкладышей 6, компрессионного кольца 7.
Верхняя стенка камеры сгорания имеет два отверстия 14 и 15 (фиг.2) в виде четвертой части площади круга для поступления топлива и выброса выхлопных газов.
Механизм газораспределения работает следующим образом: передача вращения клапану 3 (фиг.1) осуществляется от распределительного вала 1 (фиг.1) через конические шестерни 2 и 4 (фиг.1), в свою очередь, привод распределительного вала осуществляется с помощью металлических цепных передач различных типов и передач зубчатыми ремнями из неопрена со стекловолокном.
При вращении клапана 3 (фиг.1) при подаче топлива отверстия 16 (фиг.3) для поступления топлива в клапане и стенке камеры сгорания 14 (фиг.2) совмещаются, происходит поступление топлива в камеру сгорания. При последующих процессах сжатия и возгорания смеси рабочем ходе камера сгорания перекрыта между торцевой поверхностью клапана 3 (фиг.1) и своей верхней стенкой.
При выбросе отработанных газов происходит совмещение отверстий 16 (фиг.3) клапана 3 (фиг.1) и отверстия 15 (фиг.2) верхней стенки камеры сгорания.
В нижней части головки цилиндров 9 (фиг.1) выше компрессионного кольца 7 (фиг.1) имеются отверстия каналов для подачи топлива 11 (фиг.1) и выброса отработанных газов 10 (фиг.1). Соответствующий канал имеется в нижней части клапана 3 (фиг.1) и при совмещении с вышеуказанными каналами 10 и 11 (фиг.1) в соответствии с фазами работы поршня происходит подача топлива и выброс отработанных газов (фиг.4).
Возможно применение двух клапанов впускного 17 (фиг.6) и выпускного 19 (фиг.6), которые будут приводиться в движение также через конические шестерни от распредвала, по обе стороны от него. При этом в верхней стенке камеры сгорания будут находиться два отверстия 14 и 15 (фиг.5) соответственно вышеуказанным клапанам.
При подаче топлива отверстия в камере сгорания 14 (фиг.5) и впускном клапане 18 (фиг.6) совмещаются, а выпускной клапан 19 (фиг. 6) перекрывает отверстие для выброса отработанных газов 15 (фиг.5).
После сжатия, возгорания, рабочего хода уже совмещаются отверстия 20 (фиг.6) для выброса отработанных газов в выпускном клапане 19 (фиг.6) и камеры сгорания 15 (фиг.5).
При этом возможна регулировка клапанов за счет конических шестерней, чтобы выпускной клапан закрывался через 15-30° после в.м.т., а впускной клапан открывался за 10-20° до в.м.т.
Для препятствия попадания раскаленных газов в верхнюю часть головки цилиндров в нижней части клапанов имеется компрессионное кольцо 7 (фиг.1).
Головка цилиндров состоит из 2-х частей 8 и 9 (фиг.1), соединяющихся после установки в нижнюю ее часть клапана 3 (фигура 1) с компрессионным кольцом 7 (фиг.1) и вкладышей 6 (фиг.1).
Между верхней и нижней частью головки цилиндров имеется прокладка. Для устойчивого вращения клапана и невозможности его бокового смещения на верхнюю его часть перед установкой конической шестерни 4 (фиг.1) напрессовывается подшипник 5 (фиг.1). Высота внутренней обоймы подшипника должна быть больше наружной и иметь пазы для последующей выпрессовки подшипника с целью его замены.
Смазывание вкладышей происходит за счет поступления масла из верхней части двигателя между стенкой клапана и стенкой головки цилиндров, а также по внутренним каналам стержня клапана.
В данной конструкции вкладыши работают без ударной и силовой составляющей, как, например, на шатунных шейках коленвала, что обеспечивает их долгий срок эксплуатации, а компрессионное кольцо работает в статическом режиме, что также обеспечивает его износоустойчивость.
Эти факторы способствуют уменьшению простоя машин, повышению их ресурса, позволяют в значительной степени экономить материальные средства и улучшать состояние экологической среды.