EA015494B1 - Gas distribution mechanism of four-stroke -ycle internal combustion engine with cylindrical valves - Google Patents

Gas distribution mechanism of four-stroke -ycle internal combustion engine with cylindrical valves Download PDF

Info

Publication number
EA015494B1
EA015494B1 EA200800232A EA200800232A EA015494B1 EA 015494 B1 EA015494 B1 EA 015494B1 EA 200800232 A EA200800232 A EA 200800232A EA 200800232 A EA200800232 A EA 200800232A EA 015494 B1 EA015494 B1 EA 015494B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
shaft
cylinder
gas distribution
internal combustion
distribution mechanism
Prior art date
Application number
EA200800232A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200800232A1 (en
Inventor
Анатолий Алексеевич Кощеев
Original Assignee
Анатолий Алексеевич Кощеев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Алексеевич Кощеев filed Critical Анатолий Алексеевич Кощеев
Priority to EA200800232A priority Critical patent/EA015494B1/en
Publication of EA200800232A1 publication Critical patent/EA200800232A1/en
Publication of EA015494B1 publication Critical patent/EA015494B1/en

Links

Abstract

A principle of the cylindrical valve made in the form of the general shaft, rotating in a cylindrical cavity and having separate ports for each cylinder is proposed for gas distribution in an internal combustion engine. The pivot axis of the shaft is parallel to the pivot axis of a crank shaft, and the cam shaft has grooves for each cylinder in the form of a segment, a sector, or other form. The simplified form of the mechanism for one cylinder is shown on the drawing (fig. 1). Angular rotation speed of the cam shaft is half as high as that of the crank shaft. During operation of the internal combustion engine, the valve groove connects the opening in the cylinder with the opening of the inlet or the exhaust outlet collector, providing air suction and gas exhaust. Plain bearers are mounted to reduce the friction of the cam shaft on the groove surface. Sealing rings and spring-loaded sealing plates are mounted to prevent the depressurization of the cylinders. The cooling of the valve shaft is assured by the cooling fluid, flowing inside the shaft.

Description

Газораспределительный механизм является неотъемлемой частью поршневого четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (в дальнейшем - ДВС), который применяется в транспорте и в других областях техники, где используется преобразование тепловой энергии в механическую.The gas distribution mechanism is an integral part of the four-stroke reciprocating internal combustion engine (hereinafter - ICE), which is used in transport and in other areas of technology where the conversion of thermal energy into mechanical energy is used.

A) Наиболее распространенным в современных ДВС является газораспределительный механизм, выполненный в виде клапанов и кулачкового распределительного вала. При этом распределительный вал, сочлененный с коленчатым валом двигателя, посредством кулачков приводит в возвратно поступательное движение тарельчатые клапаны, которые, открывая и закрывая впускные и выпускные отверстия, обеспечивают фазы газораспределения четырехтактного ДВС.A) The most common in modern ICEs is a gas distribution mechanism made in the form of valves and cam camshafts. In this case, the camshaft, articulated with the crankshaft of the engine, through the cams drives the poppet valves, which, opening and closing the inlet and outlet openings, provide the valve timing of the four-stroke ICE.

Б) В качестве альтернативы описанной конструкции американский изобретатель РоЬей О. Айке разработал узел поворотного золотника для ДВС (И8 97935344, 22.09.1997; И8 95576927, 22.12.1995). Суть изобретения состоит в том, что ДВС содержит первый поворотный золотник открытия впускного канала для воздуха, вводимого в камеру сгорания, и второй поворотный золотник для выпуска отработанных газов из камеры сгорания (Изобретения стран мира, вып. 64, № 5/2000, с. 33). Применение двух поворотных золотников на цилиндр делает конструкцию сложной, громоздкой и влечет увеличение веса на единицу мощности.B) As an alternative to the described design, the American inventor Roy O. Aike developed a rotary valve assembly for ICE (I8 97935344, 09/22/1997; I8 95576927, 12/22/1995). The essence of the invention lies in the fact that the internal combustion engine contains a first rotary valve for opening the inlet channel for air introduced into the combustion chamber, and a second rotary valve for discharging exhaust gases from the combustion chamber (Inventions of the World, issue 64, No. 5/2000, p. 33). The use of two rotary spools per cylinder makes the design complex, bulky and entails an increase in weight per unit of power.

B) Иопа16 Ва11аг6 (И8 97935231, 22.09.1997) предложил двигатель внутреннего сгорания с вращающимися клапанами. ДВС содержит вращающий клапан, вставленный в цилиндрическое отверстие, сформированное в головке цилиндра. Клапан обеспечивает подачу рабочей жидкости и отвод продуктов сгорания через впускное и выпускное отверстия, совмещаемые с отверстиями, сообщающимися с камерой сгорания (Изобретения стран мира, вып. 64, № 3/2000, с. 41). Существенным недостатком данной конструкции является то, что для размещения в клапане двух отверстий необходимого размера требуемый диаметр клапана значительно превышает диаметр рабочего цилиндра, что делает конструкцию еще более громоздкой и малоэффективной, чем в предыдущем случае.B) Iopa16 Ba11ag6 (I8 97935231, 09/22/1997) proposed an internal combustion engine with rotary valves. ICE contains a rotary valve inserted into a cylindrical hole formed in the cylinder head. The valve provides the supply of working fluid and the removal of combustion products through the inlet and outlet openings, compatible with the openings in communication with the combustion chamber (Inventions of the world, issue 64, No. 3/2000, p. 41). A significant drawback of this design is that for placing two holes of the required size in the valve, the required valve diameter significantly exceeds the diameter of the working cylinder, which makes the design even more cumbersome and ineffective than in the previous case.

Сущность представляемого изобретения состоит в том, что для газораспределения в двигателе внутреннего сгорания предлагается использовать принцип цилиндрического золотника, выполненного в виде общего вала, вращающегося в цилиндрической полости и имеющего отдельные каналы для каждого цилиндра. Ось вращения вала параллельна оси вращения коленчатого вала, а сам распределительный вал имеет для каждого цилиндра выемку в форме сегмента, либо сектора, либо другой формы. Общий вид механизма для одного цилиндра в разрезе изображен на фиг. 1. На диаграмме (фиг. 3) изображены взаимное расположение поршня и распределительного вала и направление газовых потоков в различных фазах газораспределения во время работы ДВС. Угловая скорость вращения распределительного вала вдвое меньше скорости вращения коленчатого вала. Во время работы ДВС в нужный момент выемка клапана соединяет отверстие, имеющееся в цилиндре, с отверстием впускного либо выхлопного коллектора, обеспечивая всасывание воздуха и выхлоп отработанных газов (фиг. 3). При этом важно взаимное расположение выемки клапана и отверстий цилиндра, впускного и выхлопного коллекторов. В сечении, перпендикулярном оси вращения валов, выемка должна составлять 135° по окружности клапана, а указанные отверстия - по 45° по окружности полости, расстояния между отверстиями соответственно 45, 45 и 135° (см. фиг. 1). Так как по окончании фазы всасывания в выемке клапана остается некоторое количество всасываемого воздуха, который впоследствии смешивается с выхлопными газами, данный принцип более всего подходит для двигателей с прямым впрыском топлива. На чертежах изображен пример использования представляемого принципа в дизельных ДВС.The essence of the present invention is that for gas distribution in an internal combustion engine, it is proposed to use the principle of a cylindrical spool made in the form of a common shaft rotating in a cylindrical cavity and having separate channels for each cylinder. The axis of rotation of the shaft is parallel to the axis of rotation of the crankshaft, and the camshaft itself has a recess for each cylinder in the form of a segment, or sector, or other shape. A general sectional view of the mechanism for one cylinder is shown in FIG. 1. The diagram (Fig. 3) shows the relative position of the piston and camshaft and the direction of gas flows in various phases of gas distribution during operation of the internal combustion engine. The angular velocity of the camshaft is half that of the crankshaft. During the operation of the internal combustion engine, at the right time, a recess of the valve connects the hole in the cylinder with the hole of the intake or exhaust manifold, providing air intake and exhaust exhaust (Fig. 3). In this case, the relative position of the valve recess and the cylinder bores, intake and exhaust manifolds is important. In the cross section perpendicular to the axis of rotation of the shafts, the recess should be 135 ° around the circumference of the valve, and these holes should be 45 ° around the circumference of the cavity, the distances between the holes should be 45, 45 and 135 °, respectively (see Fig. 1). Since at the end of the suction phase, a certain amount of intake air remains in the recess of the valve, which is subsequently mixed with exhaust gases, this principle is most suitable for engines with direct fuel injection. The drawings show an example of the use of the presented principle in diesel ICEs.

Для уменьшения трения распределительного вала о поверхность полости предусматривается установка подшипников скольжения. Подача смазки к трущимся поверхностям производится от масляного насоса по каналам, имеющимся в валу.To reduce the friction of the camshaft on the surface of the cavity, the installation of sliding bearings is provided. The lubricant is supplied to the rubbing surfaces from the oil pump through the channels available in the shaft.

Для предотвращения разгерметизации цилиндров предусматривается установка уплотнительных колец 2 (фиг. 2) и подпружиненных уплотнительных пластин 9 (фиг. 1). Однако, обеспечив охлаждение золотникового вала в достаточной степени и выполнив притирку вала, можно избежать необходимости в установке уплотнительных пластин.To prevent depressurization of the cylinders, the installation of sealing rings 2 (Fig. 2) and spring-loaded sealing plates 9 (Fig. 1) is provided. However, by ensuring sufficient cooling of the spool shaft and grinding the shaft, the need to install sealing plates can be avoided.

Охлаждение золотникового вала предусматривается посредством протекания охлаждающей жидкости внутри вала. Для этого вдоль оси вала предусмотрено сквозное отверстие, которое соединяется с подводящим и отводящим патрубками через специальные уплотнения, конструкция которых аналогична конструкции уплотнения водяного насоса. Поместив внутри вала спираль, можно обеспечить циркуляцию хладагента по независимому контуру без дополнительного насоса.Cooling the spool shaft is provided by the flow of coolant inside the shaft. For this purpose, a through hole is provided along the axis of the shaft, which is connected to the inlet and outlet pipes through special seals, the design of which is similar to the design of the water pump seal. By placing a spiral inside the shaft, it is possible to circulate the refrigerant in an independent circuit without an additional pump.

По сравнению с распространенными клапанными ГРМ изобретение имеет ряд существенных преимуществ.Compared with the common valve timing, the invention has several significant advantages.

1. Благодаря использованию одного общего отверстия в цилиндре для всасывания и выхлопа появляется возможность увеличения площади сечения отверстия. Вместе с уменьшением завихрений газов это дает возможность обеспечить высокую наполняемость цилиндров воздухом при всасывании и свободный проход газов при выхлопе на любых повышенных скоростных режимах.1. Through the use of one common hole in the cylinder for suction and exhaust, it becomes possible to increase the cross-sectional area of the hole. Together with the reduction of gas turbulence, this makes it possible to ensure high filling of the cylinders with air during suction and the free passage of gases during exhaust at any high speed conditions.

2. Значительно уменьшается крутящий момент, необходимый для вращения распределительного вала, что повышает надежность, увеличивает КПД двигателя и продляет срок службы деталей привода вала.2. Significantly reduces the torque required to rotate the camshaft, which increases reliability, increases engine efficiency and extends the life of the shaft drive parts.

- 1 015494- 1 015494

3. Благодаря отсутствию возвратно-поступательного движения клапанов снижаются вибрация и шум при работе двигателя.3. Due to the lack of reciprocating valve movement, vibration and noise during engine operation are reduced.

4. Конструкция упрощается, может быть применена на серийно выпускаемых ДВС. При этом уменьшается количество деталей, снижается стоимость, повышается надежность.4. The design is simplified, can be applied on a commercially available engine. At the same time, the number of parts decreases, the cost decreases, and reliability increases.

Claims (4)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1 - распределительный вал; 2 - отверстие для выхлопа отработанных газов; 3 - охлаждающая жидкость;1 - camshaft; 2 - hole for exhaust exhaust; 3 - coolant; 1. Газораспределительный механизм четырехтактного двигателя внутреннего сгорания с цилиндрическими золотниками, выполненными в виде общего вала, отличающийся тем, что в каждом золотнике предусмотрен один общий паз, а в каждом цилиндре - одно общее отверстие для впуска и выхлопа газов.1. The gas distribution mechanism of a four-stroke internal combustion engine with cylindrical spools made in the form of a common shaft, characterized in that each spool has one common groove, and in each cylinder one common opening for the intake and exhaust of gases. 2. Газораспределительный механизм по п.1, отличающийся наличием продольного канала по оси золотникового вала для протекания охлаждающей жидкости, подаваемой от системы охлаждения двигателя.2. The gas distribution mechanism according to claim 1, characterized by the presence of a longitudinal channel along the axis of the spool shaft for the flow of coolant supplied from the engine cooling system. 3. Газораспределительный механизм по пп.1 и 2, отличающийся тем, что на золотниковом валу установлены подшипники скольжения и имеются специальные каналы в головке блока цилиндров и в золотниковом валу для подачи смазки к подшипникам от масляного насоса двигателя и отвода смазки в картер двигателя.3. The gas distribution mechanism according to claims 1 and 2, characterized in that the spool bearings are mounted on the spool shaft and there are special channels in the cylinder head and in the spool shaft for supplying grease to the bearings from the engine oil pump and for removing grease into the engine crankcase. Газораспределительный механизм Общий вид (В-В)Gas distribution mechanism General view (BB) Сечение А-АSection AA 4 - блок цилиндров; 5 - поршень; 6 - отверстие для всасывания воздуха; 7 - форсунка; 8 - камера предварительного сгорания; 9 - уплотнение; 10 - отверстие в рабочем цилиндре; 11 - канал для стока масла4 - cylinder block; 5 - the piston; 6 - hole for air intake; 7 - nozzle; 8 - a preliminary combustion chamber; 9 - consolidation; 10 - hole in the working cylinder; 11 - channel for oil drain
EA200800232A 2007-12-22 2007-12-22 Gas distribution mechanism of four-stroke -ycle internal combustion engine with cylindrical valves EA015494B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA200800232A EA015494B1 (en) 2007-12-22 2007-12-22 Gas distribution mechanism of four-stroke -ycle internal combustion engine with cylindrical valves

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA200800232A EA015494B1 (en) 2007-12-22 2007-12-22 Gas distribution mechanism of four-stroke -ycle internal combustion engine with cylindrical valves

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200800232A1 EA200800232A1 (en) 2009-06-30
EA015494B1 true EA015494B1 (en) 2011-08-30

Family

ID=40933238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200800232A EA015494B1 (en) 2007-12-22 2007-12-22 Gas distribution mechanism of four-stroke -ycle internal combustion engine with cylindrical valves

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA015494B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016123464A1 (en) * 2015-01-29 2016-08-04 Vaztec, Llc Seal apparatus, modular rotary valve apparatus, and engine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB180313A (en) * 1921-05-14 1923-07-26 Frankfurter Maschinenbau Aktiengesellschaft
GB512052A (en) * 1937-01-25 1939-08-28 Couillaud Paul Improvements in rotary valve internal combustion engines
FR1573321A (en) * 1967-06-14 1969-07-04
SU956822A1 (en) * 1979-05-11 1982-09-07 за вители Gas-distribution inner valve

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB180313A (en) * 1921-05-14 1923-07-26 Frankfurter Maschinenbau Aktiengesellschaft
GB512052A (en) * 1937-01-25 1939-08-28 Couillaud Paul Improvements in rotary valve internal combustion engines
FR1573321A (en) * 1967-06-14 1969-07-04
SU956822A1 (en) * 1979-05-11 1982-09-07 за вители Gas-distribution inner valve

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016123464A1 (en) * 2015-01-29 2016-08-04 Vaztec, Llc Seal apparatus, modular rotary valve apparatus, and engine

Also Published As

Publication number Publication date
EA200800232A1 (en) 2009-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9127617B2 (en) Internal combustion engine having improved cooling arrangement
US6308677B1 (en) Overhead rotary valve for engines
JP5497796B2 (en) Internal combustion engine
US8627659B2 (en) Engine assembly including exhaust port separation for turbine feed
JP2016000963A (en) Oil cooling system of engine with turbocharger
KR100872640B1 (en) Oil supply structure for friction reduction of cam shaft
SG181928A1 (en) Coolant pump and ducts arrangement of an engine
US9869397B2 (en) Modular rotary valve apparatus
JP2021001604A (en) Sealing device modular type rotary valve device and engine
EA015494B1 (en) Gas distribution mechanism of four-stroke -ycle internal combustion engine with cylindrical valves
RU200122U1 (en) MULTI-VANE MOTOR
US10677190B2 (en) Engine with rotating valve assembly
CA3188893A1 (en) Head assembly with rotary valves for an internal combustion engine
US20160222839A1 (en) Seal apparatus for rotary valve engine
JP5550662B2 (en) Compound sleeve valve drive system
KR200319207Y1 (en) Rotary type cam shaft and cylinder head
RU2004103014A (en) AIR-REACTIVE DIESEL ENGINE
CZ2006396A3 (en) Piston-type rotary internal combustion engine
JP2008014276A (en) Lubricating device for turbocharger
WO2009000040A1 (en) An engine and a valve for an engine
JP2001317316A (en) Shaft valve opening and closing type internal combustion engine
KR20040053732A (en) Rotary type cam shaft and cylinder head
GB2448533A (en) Rotary valve (rotating cylinder valve) for internal combustion engines

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): BY RU