PL181999B1 - Mechanizm hydraulicznej regulacji wzniosu zaworu silnika spalinowego - Google Patents

Abstract

Mechanizm hydraulicznej regulacji wzniosu zaworu silnika spalinowego w postaci cylindra z dwoma tłoczkami, z których jeden współpracuje z krzywką, a drugi z laską popychacza i magistralą olejową ze sterownikiem, znamienny tym, że w cylindrze (1) sterownik (A) ma postać cylinderka (15) zamkniętego z jednej strony śrubą regulacyjną (8) ze zderzakiem (16) i sprężyną (9), a z drugiej strony ścianką, oporową (a), w którym suwliwie osadzony jest regulacyjny tłoczek (7), przy czym wnętrze cylinderka (15) połączone jest kanałem (11) z magistralą olejową (14), zaś kanał (10) łączący cylinder (1) z cylinder- kiem (15) połączony jest z magistralą (14) poprzez zawór jednokierunkowy (13).

Description

Przedmiotem wynalazku jest mechanizm hydraulicznej regulacji wzniosu zaworu silnika spalinowego przeznaczony do stosowania w dowolnym silniku spalinowym wyposażonym w zaworowy układ rozrządu.

Jakość procesu spalania silnika spalinowego, wyrażana sprawnością ogólną i emisją produktów spalania (sadza, związki toksyczne), zależy od parametrów termodynamicznych (ciśnienie, temperatura itp.) oraz od relacji paliwo i powietrze określanej współczynnikiem nadmiaru powietrza. Współczynnik ten jest parametrem dynamicznym zmieniającym się globalnie w zależności od warunków pracy silnika (obciążenie, prędkość obrotowa) jak i lokalnie w zależności od miejsca w komorze spalania i kąta obrotu wału korbowego. Jeżeli wznios zaworu nie jest regulowany, to proces przygotowania mieszanki do spalania uwarunkowany jest ściśle konstrukcją układu wymiany ładunku i komory spalania. O napełnieniu cylindra świeżym ładunkiem decydują te parametry konstrukcyjne, od których zależy powierzchnia przepływowa i opór hydrauliczny układu dolotowego

Znane są mechanizmy hydraulicznej regulacji faz rozrządu silników spalinowych, w których jest stały wznios zaworów niezależnie od warunków pracy silnika. Zaletą takich układów jest prostota konstrukcji. Wadą natomiast jest brak możliwości regulacji wzniosu zaworu, a tym samym brak możliwości regulacji współczynnika napełniania silnika.

Celem wynalazku jest zlikwidowanie powyższych wad i niedogodności.

Istotą wynalazku, którym jest mechanizm hydrauliczny regulacji wzniosu zaworu silnika spalinowego w postaci cylindra z dwoma tłoczkami, z których jeden współpracuje z krzywką, a drugi z laską popychacza i magistralą olejową ze sterownikiem, polega na tym, że miedzy tłoczkami osadzona jest sprężyna, zaś sterownik ma postać cylinderka zamkniętego z jednej strony śrubą regulacyjną ze zderzakiem i sprężyną, a z drugiej strony ścianką oporową, w którym suwliwie osadzony jest tłoczek. Wnętrze cylinderka połączone jest z magistralą olejową, zaś kanał łączący cylinderek z cylindrem połączony jest z magistralą poprzez zawór jednokierunkowy.

Dzięki zastosowaniu mechanizmu hydraulicznej regulacji faz rozrządu silnika spalinowego uzyskano następujące efekty techniczno-użytkowe:

- płynna regulacja wzniosu zaworu układu rozrządu czterosuwowego silnika spalinowego bez konieczności zatrzymywania silnika,

- umożliwia łatwość połączenia z układem elektronicznym wykorzystywanym do kontroli i regulacji wszystkich możliwych procesów silnikowych,

- możliwość stosowania w dowolnym silniku spalinowym,

- stosowanie w silnikach prototypowych, przeznaczonych do badań konstrukcyjnych i rozwojowych związanych z problemami poprawy wymiany ładunku w cylindrze, kształtowania charakterystyki zewnętrznej silnika,

181 999

- poprawa dopasowania czasoprzekrojów do zmiennych obciążeń silnika,

- zmniejszenie strat wymiany ładunku. ,

Przykładowe rozwiązanie mechanizmu hydraulicznej regulacji według wynalazku przedstawiono w schemacie na rysunku.

Popychacz, przemieszczający się w cylindrze 1 podzielony jest na dwie części: dolną. 2 współpracującą z krzywką 5 wałka rozrządu i górną 3 - współpracującą z laską popychacza 6. Obie części stanowią tłoczki hydrauliczne 2 i 3. Pomiędzy nimi znajduje się sprężyna 4, a objętość zawarta między tłoczkami 2 i 3 wypełniona jest olejem smarującym silnik B. Objętość ta połączona jest ze sterownikiem A. Poprzez kanał 10 z objętością tą połączona jest przestrzeń cylinderka 15, w której przemieszcza się regulacyjny tłoczek 7. Ruch regulacyjnego tłoczka 7 ograniczany jest z jednej strony na powierzchni „a”, stanowiącej nieruchomy zderzak, a z drugiej strony śrubą regulacyjną 8, ze zderzakiem 16, którego powierzchnia „b” pełni rolę zderzaka ruchomego. Sprężyna 9 odpycha regulacyjny tłoczek 7 od śruby 8. Dzięki niej, w zakresie pracy krzywki 5 z tłoczkiem 2 na kole podstawowym, regulacyjny tłoczek 7 dociskany jest do zderzaka „a”. Przestrzeń po stronie zderzaka „a” ruchomego regulacyjnego tłoczka 7 połączona jest kanałem 11 z magistralą olejową. 14 silnika B. Przestrzeń między tłoczkami 2 i 3 łączy się również z magistralą olejową 14 silnika B poprzez kanał 12 i zawór jednokierunkowy 13. Zadaniem zaworu 13 jest uzupełnienie ubytków oleju z tej przestrzeni na skutek nieszczelności. Laska popychacza 6 przenosi ruch krzywki 5 na pozostałe elementy łańcucha kinematycznego napędu zaworu, tak jak w konwencjonalnym układzie rozrządu, tzn. dźwignię zaworową i zawór silnika.

Mechanizm według wynalazku działa w następujący sposób. W położeniu, gdy zawór silnika jest zamknięty, na skutek nacisku sprężyny 4, tłoczki 2 i 3 są maksymalnie oddalone od siebie, tzn. tłoczek 2 oparty jest o krzywkę 5 wałka rozrządu, a tłoczek 3 poprzez laskę popychacza 6 dociska dźwignię zaworową do zaworu silnika. Jednak siła napięcia sprężyny

4-jest zbyt mała, by pokonać siłę napięcia wstępnego sprężyn zaworowych i zawór silnika pozostaje zamknięty. W tym samym czasie regulacyjny tłoczek 7, dociskany sprężyną 9, opiera się o zderzak nieruchomy „a”. W początkowej fazie działania krzywki 5 (przejście z koła podstawowego na zarys boczny) przy ruchu tłoczka 2, tłoczek 3 pozostaje nieruchomy. Powstałe w objętości między tłoczkami ciśnienie oleju jest zbyt małe aby wywołać siłę większą od siły napięcia wstępnego sprężyn zaworowych, natomiast jest dostatecznie duże, aby wywołać przemieszczenie regulacyjnego tłoczka 7 w kierunku śruby regulacyjnej 8. W związku z tym, w początkowej fazie działania krzywki 5, towarzyszący ruchowi tłoczka 2, wzrost ciśnienia w objętości między tłoczkami 2 i 3 powoduje przetłaczanie kanałem 10 oleju z tej objętości do przestrzeni nad regulacyjnym tłoczkiem 7 i przemieszczanie regulacyjnego tłoczka 7 w kierunku śruby regulacyjnej 8. Z chwilą osiągnięcia przez zawór powierzchni „b”, jego ruch jest uniemożliwiony i dalszy ruch tłoczka 2 wywołuje wzrost ciśnienia i siły hydraulicznej działającej na tłoczek 3, pokonanie siły napięcia wstępnego sprężyn zaworowych i otwieranie zaworu.

Zamykanie zaworu następuje na skutek siły pochodzącej od napięcia sprężyn zaworowych. Siła ta jest na tyle duża, że wywołuje ciśnienie oleju w przestrzeni między tłoczkami 2 i 3 utrzymujące regulacyjny tłoczek 7 w położeniu przy zderzaku ruchomym w czasie zamykania zaworu. Z chwilą zamknięcia zaworu silnika, zanika oddziaływanie na tłoczek 3 siły napięcia sprężyn zaworowych. Towarzyszy temu spadek ciśnienia. Dalsze przemieszczanie tłoczka 2 (kontakt z krzywką) wywołane jest ruchem regulacyjnego tłoczka 7, wymuszanym siłą napięcia sprężyny 9 i oddziaływania na ciśnienia oleju w magistrali olejowej. Ruch regulacyjnego tłoczka 7 trwa do chwili oparcia się o zderzak ruchomy „a”. Przy braku przecieków oznacza to osiągnięcie stanu początkowego i punkt styku krzywki 5 z tłoczkiem 2 powinien osiągnąć koło podstawowe zarysu krzywki 5. Jeżeli jednak po tej chwili punkt styku krzywki 5 z tłoczkiem 2 znajduje się w dalszym ciągu na zarysie bocznym krzywki 5, to jej obrotowi towarzyszy dalszy ruch tłoczka 2 i spadek ciśnienia w objętości między tłoczkami 2 i 3. Na skutek tego spadku otwiera się zawór jednokierunkowy 13 i do wymienionej objętości napływa olej z magistrali olejowej 14 silnika B. Stan ten oznacza wystąpienie przecieków oleju z objętości między tłoczkami w fazie ruchu zaworu.

181 999

Wkręcając lub wykręcając śrubę regulacyjną 8 zmienia się położenia ogranicznika nastawnego „b”. Tym samym możliwa jest regulacja długości przemieszczenia regulacyjnego tłoczka 7. Regulacja może odbywać się w dowolnym zakresie: od stanu zerowego, odpowiadającego zablokowaniu ruchu regulacyjnego tłoczka 7, do stanu maksymalnego, przy którym cała objętość oleju, związana z przemieszczeniem tłoczka 2 o cały skok krzywki 5, zmieści się w objętości wynikającej z przemieszczenia regulacyjnego tłoczka 7. W ustawieniu na stan zero ruchowi tłoczka 2 musi towarzyszyć ruch tłoczka 3 i układ regulacji wzniosu zaworu działa jak konwencjonalny układ hydraulicznego kasowania luzu zaworowego. Natomiast w ustawieniu na stan maksymalny, na skutek przetłaczania oleju z przestrzeni nad tłoczkiem 2 do przestrzeni zwalnianej przez regulacyjny tłoczek 7, tłoczek 3 pozostaje nieruchomy podczas całej fazy wzniosu krzywki 5. Śruba regulacyjna 8 może przyjmować dowolne położenie między tymi dwoma stanami skrajnymi i może być ono ustalone w dowolnej chwili pracy silnika bez konieczności jego zatrzymywania.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Mechanizm hydraulicznej regulacji wzniosu zaworu silnika spalinowego w postaci cylindra z dwoma tłoczkami, z których jeden współpracuje z krzywką, a drugi z laskąpopychacza i magistralą olejową, ze sterownikiem, znamienny tym, że w cylindrze (1) sterownik (A) ma postać cylinderka (15) zamkniętego z jednej strony śrubą regulacyjną. (8) ze zderzakiem (16) i sprężyną (9), a z drugiej strony ścianką oporową (a), w którym suwliwie osadzony jest regulacyjny tłoczek (7), przy czym wnętrze cylinderka (15) połączone jest kanałem (11) z magistralą olejową (14), zaś kanał (10) łączący cylinder (1) z cylinderkiem (15) połączony jest z magistralą. (14) poprzez zawór jednokierunkowy (13).