CS275968B6 - Zařízení pro dodržení brzdné dráhy dosedání uzavíraného rozvodového ventilu - Google Patents

Abstract

Řešení je určeno pro hydraulické rozvodové' mechanismy pístových spalovacích motorů, kde je tlaková hydraulická kapalina, vytlačována pístem pístového čerpadla poháněného vačkou vačkového hřídele, přiváděna dnem a stěnou hydraulického válce (1) přes škrticí kanál (2) a plnicí kanál (3) na čelní konec (12) pístku (20), jehož volný konec dosedá na dřík (14) rozvodového ventilu. Pístek (20) je dvoudílný. Oba díly (16,17) jsou v tandemovém uspořádání posuvně uloženy v hydraulickém válci (1). Oo vyrovnávacího prostoru (10) mezi oběma díly (16., 17) se při uzavřeném rozvodovém ventilu, když se'pístek (20) nachází ve své horní úvratí, přes zpětný ventil (9) vývrtem (8) v horním dílu (16) pístku (20) z odpadního kanálu (4) přivádí hydraulická kapalina, například olej z mazacího okruhu spalovacího motoru. Brzdná dráha je vymezena polohoti horní hrany plnicího kanálu (3) ve stěně hydraulického válce (1). Dodržování její neměnné délky je zajištováno dotlačováním horního dílu (16).pístku (20) na doraz na dno hydraulického válce (1) při každém zdvihu pístku (20).

Description

Vynález se týká zařízení pro dodržení brzdné dráhy dosedání uzavíraného rozvodového ventilu pístového spalovacího motoru vybaveného hydraulickým rozvodovým mechanismem mezi excentrickou vačkou vačkového hřídele a dříkem odpruženého rozvodového ventilu.

Řešeným problémem je dodržování neměnné délky brzdné dráhy rozvodového ventilu při jeho dosedání do sedla zajištovaného silou ventilové pružiny.

Cílem řešení je samočinné dodržování neměnné délky brzdné dráhy uzavíraného rozvodového ventilu nezávisle na provozních parametrech spalovacího motoru při využití pracovní hydraulické kapaliny použité v hydraulickém rozvodovém mechanismu a odebírané přednostně z mazacího okruhu spalovacího motoru.

Pístové spalovací motory s odpruženými rozvodovými ventily zpravidla nejsou vybaveny zvláštním brzdicím zařízením, zpomalujícím rychlost dosedání uzavíraných rozvodových ventilů. Z technického hlediska je však brzdění dosedací rychlosti nezbytné, nebol se jím podstatně tlumí hlučnost rozvodových mechanismů a snižuje se i jejich opotřebovávání. Tuto . funkci u mechanických rozvodů přejímají náběhová a výběhová část zdvihové křivky excentrické vačky. Dosedací rychlost ventilů je zde přímo úměrná rychlosti otáčení vačkového hřídele. Příznivá možnost dokonalého vyřešení problému brzdění se naskytla v souvislosti se zavedením hydraulických rozvodových mechanismů, které ovládají rozvodové ventily prostřed- , nictvím pístků posuvně uložených v hydraulických válcích, do nichž se přivádí tlaková hydraulická kapalina z pístových čerpadel. Tlaková hydraulická kapalina je přiváděna do pracovního prostoru hydraulického válce nad korunu čelního konce příslušného pístku jednak škrticím kanálem ve dně hydraulického válce, a jednak plnicím kanálem zaústěným do jeho stěny poblíž dna. Hydraulická kapalina vniká do pracovního prostoru nejprve škrticím kanálem a po krátkém zdvihu pístku pokračuje plnění plnicím kanálem odkrytým horní hranou koruny čelního konce pístku. Při uzavírání rozvodového ventilu se působením ventilové pružiny pohybuje pístek opačným směrem a z pracovního prostoru vytlačuje hydraulickou kapalinu. Vzdálenost mezi horní hranou plnicího kanálu a hranou koruny čelního konce pístku v jeho horní úvrati při dosednutí na dno hydraulického válce představuje teoreticky ideální brzdnou dráhu dosedání uzavíraného rozvodového ventilu, jejíž hodnota se pohybuje kolem 1/40 až 1/10 pracovního zdvihu rozvodového ventilu.

Dosavadní konstrukční řešení však nedokáží teoreticky ideální délku brzdné dráhy dodržet během chodu spalovacího motoru. Tepelná roztažnost dříku rozvodového ventilu a ostatních dílů motoru, například pístku hydraulického válce, hlavy válců atd., postupné opotřebovávání dosedacích ploch a vzájemné seřízení polohy mezi rozvodovým ventilem a pístkem hydraulického válce způsobují změny délky brzdné dráhy nejen během jednotlivých cyklů činnosti spalovacího motoru, ale postupně i s přibývající délkou jeho provozu.

Při uvážení poměru rezervy na opotřebení a dilataci k délce brzdné dráhy, která se u spalovacích motorů pro osobní automobily pohybuje přibližně v rozsahu do 0,4 mm a při změnách dosedací rychlosti vlivem změn otáček motoru, je zřejmé,' že provozní změny délky brzdné dráhy ovlivňuji požadované účinky brzdění dosedací rychlosti uzavíraného rozvodového ventilu značnou měrou a v krajním případě toto tlumení v podstatě anulují.

Uvedené nevýhody odstraňuje podle vynálezu zařízení pro dodržení dráhy dosedání uzavíraného rozvodového ventilu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že pístek hydraulického válce sestává ze dvou dílů tandemově uložených posuvně v hydraulickém válci a vytvářejících mezi sebou vyrovnávací prostor. Horní díl je přitom opatřen vývrtem, jehož jeden vývod je při zavřeném rozvodovém ventilu hydraulicky spojen s odpadním kanálem hydraulické kapaliny, zaústěný do stěny hydraulického válce. Druhý vývod, ústící do vyrovnávacího prostoru, je opatřen zpětným ventilem.

Podle jedné alternativy·proveden i vynálezu je ve stěně hydraulického válce pod horním dílem pístku, nacházejícím se v poloze odpovídající otevřenému rozvodovému ventilu, zaústěn bezpečnostní kanál, hydraulicky spojující vyrovnávací prostor při posunutí horní hrany dolního dílu pístku.

CS 275968 86 2

Podle další alternativy je vzdálenost horních hran odpadního kanálu a bezpečnostního kanálu ve stěně hydraulického válce větší, než je potřebný zdvih rozvodového ventilu v jeho pracovním otevření. ·

Podle zbývající alternativy je zpětný ventil tvořen odpruženou kuličkou, kolem níž je uspořádána vodicí klec, vymezující svým vnějším povrchem prstencový prostor, do kterého se zasouvají prstencové stěny vrchního konce dolního dílu pístku.

Výhodou zařízení podle vynálezu je, že se potřebná délka brzdné dráhy i rychlost pro dosedání uzavíraného rozvodového ventilu dodržují nezávisle na provozním režimu spalovacího motoru po celou dobu jeho životnosti. To se příznivě promítá do snížení hlučnosti spalovacího motoru a do zmenšeného opotřebovávání rozvodového mechanismu.

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na výkresech, kde představují obr. 1 podélný řez zařízením s pístkem hydraulického válce v horní úvrati, kdy je rozvodový ventil uzavřen, obr. 2 podélný řez zařízením s pístkem v dolní úvrati při dosažení pracovního zdvihu otevřeného rozvodového ventilu, a obr. 3 podélný řez zařízením s dolním dílem pístku v poloze odpovídající dosažení maxima přípustného aktivního otevření rozvodového ventilu.

Zařízení podle vynálezu je popisováno ve spojení s hydraulickým rozvodovým mechanismem s otevřeným hydraulickým systémem dodávky pracovní hydraulické kapaliny z mazacího okruhu spalovacího motoru. Mazacím olejem o tlaku min. 0,06 MPa jsou při každém sacím zdvihu pístku pístového čerpadla, poháněného excentrickou vačkou vačkového hřídele, doplňovány ztráty tlakové hydraulické kapaliny v přívodním potrubí £ mezi hydraulickým válcem £ rozvodového ventilu a pístovým čerpadlem. Současně je mazací okruh napojen na odpadní potrubí £ hydraulického válce £.

V hydraulickém válci £ hydraulického rozvodového mechanismu je posuvné u-ložen dvoudílný pístek 20.

Horní díl 16 pístku 20 má na svém čelním konci 12 osazenou korunu. Na svém spodním konci má středový výčnělek, do něhož je axiálně zaústěn druhý vývod vývrtu £, jehož první vývod radiálně vyúsťuje z horního dílu 16 stěnou ven. Na středový výč.nělek je svým otevřeným koncem nasazena vodicí hrncovitá klec 19 s děrovanou stěnou, o jejíž dno se opírá šroubová pružina tlačící do vyústění druhého vývodu kuličku zpětného ventilu 9. Klec 19 vymezuje svým vnějším povrchem mezi stěnou hydraulického válce £ prstencový prostor.

Do uvedeného prstencového prostoru se zasouvají prstencové stěny vybrání £8, provedeného na vrchním konci dolního dílu 17 pístku 20 Zbývající volný konec 13 dolního dílu 17 dosedá na dřík 14 rozvodového ventilu odpruženého pružinou 15.

Oba díly 16 a 17 pístku 20 jsou tandemově uspořádány a mezi sebou vymezují proměnný vyrovnávací prostor 10.

Čelní konec 12 horního dílu 16 pístku 20, dno a stěna hydraulického válce £ vymezují proměnný pracovní prostor 11.

Oo dna a stěny hydraulického válce £ jsou zaústěny kanály £, £, £, £. Do dna je zaústěn škrticí kanál £ a do stěny nejblíže dnu je zaústěn plnicí kanál £. Oba tyto kanály jsou napojeny na přívodní potrubí £. Dále ve směru zdvihu pístku 20 jsou do stěn zaústěny odpadní kanál £ a bezpečnostní kanál 9. Oba tyto kanály jsou napojeny na odpadní potrubí £. Vzdálenost mezi horní hranou plnicího kanálu £ a hranou koruny čelního konce 12 horního dílu 16 pístku 20 v horní úvrati představuje brzdnou dráhu bd pro dosedání uzavíraného rozvodového ventilu. Vzdálenost mezi hranou koruny čelního konce 12 a horní hranou odpadního kanálu £ odpovídá pracovnímu zdvihu h otevřeného rozvodového ventilu. Vzdálenost mezi horními hranami odpadního kanálu £ a bezpečnostního kanálu 9 v součinnosti s příslušnými hranami dílů ££ a 17 odpovídá aktivnímu bezpečnostnímu zdvihu H rozvodového ventilu. U balistických rozvodových mechanismů, u nichž je maximální otvírací zdvih rozvodového ventilu dán setrvačností jeho pohybu v závislosti na intenzitě impulsu pístku 20, vyvolaného rychlostí otáčení vačkového hřídele, představuje tento bezpečnostní zdvih H nejvýše přípustné otevření rozvodového ventilu bez nebezpečí havarijního poškození pístového spalovacího motoru. .

CS 275968 B 6

Vo je vymezující vůle mezi horním dílem 16 a dolním dílem 17 pístku £0. je pracovní vůle mezi těmito díly 16 a 17 pří pracovním zdvihu pístku £0, která může být menší vlivem úniku hydraulické kapaliny a je s ní počítáno při určení brzdné dráhy. £₂ je bezpečnostní vůle mezi oběma díly 16 a 17 odpovídající přípustnému bezpečnostnímu zdvihu H.

Zařízení pro dodržování brzdné dráhy dosedání uzavíraného rozvodového ventilu pracuje následovně.

Při uzavřeném rozvodovém ventilu proudí hydraulická kapalina z mazacího okruhu spalovacího motoru odpadním potrubím £ do odpadního kanálu £ a vývrtem £ přes otevřený zpětný ventil 9 do vyrovnávacího prostoru £0. Přitom odtlačuje oba díly 16 a 17 pístku 20 od sebe. Čelní konec 12 horního dílu 16 se opře o dno hydraulického válce £ a volný konec £3 dolního dílu 17 dosedne na dřík 1£ rozvodového ventilu. Tím je dosaženo vymezující vůle Vo.

Otáčením vačky se začne stlačovat píst pístového čerpadla a vytlačuje tlakovou hydraulickou kapalinu přívodním potrubím £ a škrticím kanálem £ do pracovního prostoru 11 hydraulického válce £. Plný průtok nastane po odkrytí plnicího kanálu £ hranou koruny čelního konce 12 horního dílu 16 pístku £0. Oba díly 16 a 17 působí jako jeden celek, neboť hydraulická kapalina, uzavřená ve vyrovnávacím prostoru 10 uzavřeným zpětným ventilem £, přenáší pohyb z horního dílu 16 na dolní díl 17 a dále na dřík ££. Případné úniky hydraulické kapaliny vlivem netěsností pístku 20 jsou odváděny kanály 4 a 5 do odpadního potrubí £, v kterém je relativně menší tlak. Netěsnostmi se zmenší vzdálenost dílů 16 a 17 na pracovní vůli V i. Odkrytím horní hrany odpadního kanálu £ hranou koruny čelního konce 12 horního dílu 16 pístku 20 je ukončen aktivní zdvih pístku 20 a rozvodový ventil je otevřen na hodnotu svého pracovního zdvihu h. .

. Při extrémním zvýšení otáček motoru se setrvačností pohybu součásti rozvodového ventilu zvýší jeho zdvih nad hodnotu pracovního zdvihu h. Oba díly 16 a 17 pístku 20 následují dřík ££ a přitom dolní díl 17 odkryje svou vrchní hranou bezpečnostní kanál £. Hydraulická kapalina z odpadního potrubí £ zaplní vyrovnávací prostor 10 a oba díly 16a 17 zaujmou vzájemnou'polohu dosažením bezpečnostní vůle £₂, která je dána vzdáleností kanálů £ a £ ve stěně hydraulického válce £. Současně se tím vymezí maximálně přípustná hodnota bezpečnostního zdvihu £. Rozvodový ventil již dále není nad tuto hodnotu aktivně otevírán rozvodovým mechanismem.

Při zpětném pohybu z popsané extrémní polohy vytlačuje vrchní hrana dolního dílu 17 hydraulickou kapalinu z vyrovnávacího prostoru 10 bezpečnostním kanálem £ do odpadního potrubí £. Po uzavření tohoto kanálu pokračují dále oba díly 16 a l7 se vzájemnou vůlí menší, než je bezpečnostní vůle V₂, ale větší, než je vymezující vůle Vo. To způsobí nedozavírání rozvodového ventilu po dobu panujících zvýšených otáček motoru. Ztrátou výkonu klesnou otáčky motoru a netěsnostmi pracovních ploch pístku 20 unikne hydraulická kapalina z vyrovnávacího prostoru 10 do odpadního potrubí £. Oba díly 16 a 17 zaujmou vzájemnou polohu v hodnotě vymezující vůle Vo.

Při normálním chodu spalovacího motoru se oba díly 16 a 17 vrací s vzájemnou polohou v hodnotě pracovní vůle £^. Při překrytu vývrtu £ s odpadním kanálem £ vnikne přes zpětný ventil 9 do vyrovnávacího prostoru 10 hydraulická kapalina z odpadního potrubí £ a poloha obou dílů 16 a 17 se upraví na hodnotu vymezující vůle Vo.

Hydraulická kapalina z pracovního prostoru 11 je vytlačována zpět do přívodního potrubí £ nejprve oběma kanály 3 a 2 a po uzavření plnicího kanálu £ pouze škrticím kanálem £. Vytlačování škrticím kanálem £ brzdí pohyb pístku 20 a tím i dosedání rozvodového ventilu do sedla.

Neměnná brzdná dráha dosedání se docílí podle vynálezu tím, že se při uzavření rozvodového ventilu horní díl 16 vždy dotlačí na doraz na dno hydraulického válce £.

CS 275968 8 6

Vynález lze využít u pístových spalovacích motorů ve spojení se všemi druhy hyraulických rozvodových mechanismů a zvláště výhodné je jeho využití u rozvodových balistických mechanismů s řízeným časováním ventilového rozvodu.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ .NÁROKY

   1. Zařízení pro dodržení brzdné dráhy dosedání uzavíraného rozvodového ventilu u hydraulických rozvodových mechanismů majících hydraulický válec s kanály ve své stěně a ve svém dně pro přívod a odvod hydraulické kapaliny na čelní konec pístku dosedajícího svým volným koncem na dřík rozvodového ventilu, přičemž vzdáleností mezi horní hranou plnicího kanálu ve stěně hydraulického válce a hranou koruny čelního konce pístku je vymezována brzdná dráha dosedání rozvodového ventilu, vyznačené tím, že pístek (20) sestává ze dvou dílů (16, 17) tandemově uložených posuvně v hydraulickém válci (1) a vytvářejících mezi sebou vyrovnávací prostor (10) přičemž horní díl (16) je opatřen vývrtem (8), jehož první vývod je při zavřeném rozvodovém ventilu hydraulicky spojen s odpadním kanálem (4) odpadního potrubí (7) hydraulické kapaliny, zaústěným do stěny hydraulického válce (1), a jehož druhý vývod, ústící do vyrovnávacího prostoru (10), je opatřen zpětným ventilem (9), uzavírajícím průtok hydraulické kapaliny z vyrovnávacího prostoru (10) do odpadního kanálu (4).
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že ve stěně hydraulického válce (1) je pod horním dílem (16), nacházejícím se v poloze odpovídající odkrytí odpadního kanálu (4) jeho čelním koncem (12), zaústěn bezpečnostní kanál (5), spojený s odpadním potrubím (7).
3. 3. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že vzdáleností horních hran odpadního kanálu (4) a bezpečnostního kanálu (5), odkrytých ve stěně hydraulického válce (1) čelním koncem (12) horního dílu (16) a vrchní hranou dolního dílu (17), je vymezen aktivní bezpečnostní zdvih (H) rozvodového ventilu.
4. 4. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že zpětný ventil (9) sestává z kuličky odpružené pružinkou opírající se o dno vodicí hrncovité klece (19), nasazené svým otevřeným koncem na výčnělek v spodním konci horního dílu (16) pístku (20) a vymezující svým vnějším povrchem mezi stěnou hydraulického válce (1) prstencový prostor pro zasunutí prstencových stěn vybrání (18), provedeného na vrchním konci dolního dílu (17) pístku (20).