Дисковый золотниковый механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания
Полезная модель относится к машиностроению, в частности, двигателестроению и позволяет увеличить наполнение цилиндров двигателя топливовоздушной смесью и обеспечить сохранение в них компрессии путем создания нулевого зазора в сопряжении рабочей плоскости дискового золотника и ответной плоскости головки блока цилиндров.
Она позволяет также увеличить механический и эффективный К.П.Д., повысить верхний предел числа оборотов двигателя, повысить эффективную и литровую мощности, снизить удельный расход топлива и уровень шума при работе двигателя.
Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к системам газораспределения и может быть применена в карбюраторных и дизельных двигателях внутреннего сгорания. Известны и широко применяются в поршневых двигателях внутреннего сгорания сложные клапанные механизмы с рядом недостатков, которые снижают технико-экономические показатели двигателей (В.П.Алексеев и др. «Двигатели внутреннего сгорания», М., Машгиз, 1960 г., стр.90-91). Подъемные клапаны и кулачковый вал этих механизмов имеют неуравновешанные инерционные массы, которые ограничивают скорость вращения вала двигателя и не позволяют развить возможную максимальную мощность двигателя, а наличие клапанных тарелок, перекрывающих впускные и выпускные окна, не обеспечивают их полное открытие и увеличивают сопротивление газового тракта, что приводит к снижению наполнения объема цилиндра топливной смесью и воздухом.
Газораспределительный механизм, имеющий кулачковый распредвал, клапаны, мощные пружины, толкатели, коромысла подвержен интенсивному износу, требует периодической регулировки, имеет низкий механический К.П.Д. и повышенный уровень шума.
Известно также золотниковое (бесклапанное) газораспределение, которое осуществляется постоянно вращающимися цилиндрическими, коническими или дисковыми золотниками (А.С.Орлин, «Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчеты на прочность поршневых двигателей», М., Машиностроение, 1984 г.. стр.284-287).
Преимуществом золотникового газораспределения является возможность создания больших проходных сечений для газов, бесшумность в работе, а отсутствие необходимости в больших зазорах в деталях привода уменьшает динамические нагрузки на эти детали, что обуславливает возможность работы двигателя при больших числах оборотов.
К основным недостаткам золотникового газораспределения следует отнести:
- трудность при изготовлении цилиндрических и конических золотников высокой точности;
- невысокая степень герметичности цилиндрических и конических золотников;
- затруднительность отвода тепла вследствии наличия обязательного зазора между втулкой и золотником;
- повышенный износ золотниковых пар и особенно дисковых золотников, постоянно вращающихся с большой скоростью и под большой нагрузкой при отсутствии смазки.
Целью предлагаемой полезной модели является устранение перечисленных недостатков и создание такого механизма газораспределения ДВС, который позволит довести до максимальных размеров проходные сечения впускных и выпускных окон газораспределительного механизма, обеспечить возможность получения высокой герметичности золотниковой пары и снизить ее износ, увеличить механический и общий К.П.Д. двигателя.
Поставленная цель достигается следующим конструктивным устройством механизма. В плоскости разъема головки блока цилиндров и соосно каждому цилиндру двигателя установлены дисковый золотник шарнирно соединенный с валиком его привода, на другом конце валика с опорой на подшипник установлен рычаг с цевкой, входящей в кулачковый паз барабана, кинематически связанного с коленчатым валом двигателя и пружина, с минимально необходимым усилием поджимающая дисковый золотник к рабочей плоскости головки блока, чем достигается практически полная герметичность этого соединения и очень низкие потери мощности на преодоление сил трения при периодических поворотах золотника во-время открытия и закрытия впускных и выпускных окон.
На фиг.1 изображен продольный разрез головки блока цилиндров;
На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
На фиг.3 - таблица последовательности тактов в цилиндрах 2x цилиндpoвoгo 4xтaктнoгo двигателя.
Заявляемый дисковый золотниковый газораспределительный механизм устроен следующим образом.
Механизм состоит из головки блока цилиндров 1, дисковых золотников 2, валиков 3, рычагов 4 с цевками 5, пружин 6, звездочки или зубчатого шкива 7, кулачковых барабанов 8, вала 9.
Дисковый золотниковый газораспределительный механизм работает следующим образом.
От коленчатого вала двигателя через звездочку или шкив 7 вращение передается валу 9 и жестко сидящим на нем кулачковым барабаном 8, которые через цевки 5, входящие в кулачковый паз 10 барабанов 8, периодически поворачивают валики 3 и установленные на них дисковые золотники в соответствии с последовательностью чередования тактов в цилиндрах двигателя, изображенном на фиг.3.
При минимальном количестве участвующих в работе этого механизма деталей устройство обеспечивает работоспособность двигателя, повышает надежность и долговечность, повышает механический и общий К.П.Д., не требует каких-либо регулировок механизма при его эксплуатации.
1. Дисковый золотниковый механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания с расположением золотников в плоскости разъема головки блока, отличающийся тем, что оси золотников совмещены с осями соответствующих цилиндров и каждый золотник управляет открытием и закрытием двух окон (впускным и выпускным).
2. 3олотниковый механизм по п.1, отличающийся тем, что каждый золотник шарнирно соединен с валиком в головке блока, на другом конце которого установлены рычаг с цевкой и опирающаяся на него пружина, прижимающая диск золотника к рабочей плоскости головки блока.
3. Золотниковый механизм по пп.1 и 2, отличающийся тем, что каждый золотник кинематически связан с валом двигателя через барабан с кулачковым пазом, которые при постоянном вращении обеспечивают периодический поворот золотника на заданный угол в позицию открытия впускных или выпускных окон и выстой в этих позициях на время осуществления тактов впуска или выпуска, а также поворот золотника в промежуточную позицию и выстой в ней на время осуществления тактов сжатия и расширения.
4. Золотниковый механизм по пп.1 и 2, отличающийся тем, что на рабочих плоскостях золотника и головки блока цилиндров имеются износостойкие покрытия.
