RU2182234C1

RU2182234C1 - Valve actuating mechanism

Info

Publication number: RU2182234C1
Application number: RU2000129632A
Authority: RU
Inventors: Л.А. Смольский
Original assignee: Смольский Любомир Асафатович
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2002-05-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines; piston machines. SUBSTANCE: ring 9 of intake valve 8 enclosing ting bridge 6 of cylinder head 1 separating outlet channel 2 and intake ring channel 5 in zone of valve adjoining is provided with air flow stabilizers 11 at side of channel 5. Stabilizers are directed along axis of ring 9 to reduce hydraulic resistance. For higher effect, intake channel including inlet channel 4 and ring channel 5 connected to channel 4 is provided with at least one fixed air flow stabilizer 12. EFFECT: reduced hydraulic resistance of valves in valve actuating mechanism. 3 dwg

Description

Изобретение относится к поршневым машинам, преимущественно к двигателям внутреннего сгорания. The invention relates to piston machines, mainly to internal combustion engines.

Предшествующий уровень техники
Известны механизмы газораспределения двигателей внутреннего сгорания с соосным расположением клапанов (патент США 4539950; патент Германии 472992; патент ФРГ 1056417, кл. 14d 1/28, опубл. 1959 г.; авт.св. РФ 1760137, 1992 г.; 2073096, кл. F 01 L 1/28, 1997 г.).State of the art
Known gas distribution mechanisms of internal combustion engines with a coaxial arrangement of valves (US patent 4539950; German patent 472992; German patent 1056417, CL 14d 1/28, publ. 1959; auth. Of the Russian Federation 1760137, 1992; 2073096, cl F 01 L 1/28, 1997).

Известен (авт. св. СССР 1263887, кл. F 01 L 1/28, 1986 г.) механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий два соосных клапана, подключенных каждый к отдельному каналу в крышке цилиндра и снабженных посадочными поверхностями для отделения каналов от внутренней полости цилиндра, центральнорасположенный тарельчатый клапан и охватывающий его с кольцевым зазором внешний клапан со стаканообразным корпусом, снабженным по кольцевой кромке седлом для тарелки центрального клапана, уплотнительным пояском, направляющим отверстием в днище для стержня центрального клапана и отверстием в боковой поверхности для связи кольцевого зазора с одним из каналов в крышке цилиндра, причем каждый клапан снабжен независимым приводом. Known (ed. St. USSR 1263887, class F 01 L 1/28, 1986) a gas distribution mechanism of an internal combustion engine, containing two coaxial valves, each connected to a separate channel in the cylinder cover and provided with seating surfaces to separate the channels from the internal the cavity of the cylinder, a centrally located poppet valve and an external valve enclosing it with an annular gap with a cup-shaped body provided with a seat for the central valve disc along the annular edge, a sealing girdle, a guide hole in ische central valve rod and the hole in the side surface of the annular gap for communication with one of the channels in the cylinder cover, each valve is provided with an independent drive.

Недостатком этого механизма газораспределения является большая масса кольцевого клапана, площадь соприкосновения его с нагретыми газами и большое гидравлическое сопротивление, создаваемое этим клапаном и соединенным с ним каналом. The disadvantage of this gas distribution mechanism is the large mass of the annular valve, its area of contact with heated gases and the large hydraulic resistance created by this valve and the channel connected to it.

Наиболее близким к предлагаемому является механизм газораспределения (патент Германии 4114721 А1, кл. F 01 L 1/28, 19.11.1992), содержащий головку цилиндра и два снабженных приводами клапана, центральнорасположенный выпускной тарельчатый и окружающий его впускной кольцевой, снабженный посадочными поверхностями на внешней и внутренней кромках кольца и по меньшей мере двумя прикрепленными к кольцу направляющими стержнями, а головка цилиндра снабжена центральным каналом, седлом и направляющим отверстием для тарельчатого клапана, внешним впускным кольцевым каналом, внешним и внутренним седлами и направляющими отверстиями по числу стержней для кольцевого клапана, при этом каналы размежеваны кольцевой перемычкой головки цилиндра, а кольцевой канал соединен с входным впускным каналом. Closest to the proposed one is a gas distribution mechanism (German patent 4114721 A1, class F 01 L 1/28, 11/19/1992) containing a cylinder head and two valve-actuated valves, a centrally located exhaust plate and an inlet annular ring surrounding it, provided with seating surfaces on the outside and the inner edges of the ring and at least two guide rods attached to the ring, and the cylinder head is provided with a central channel, a seat and a guide hole for the poppet valve, an external inlet the front channel, the outer and inner seats and guide holes according to the number of rods for the annular valve, while the channels are delimited by the annular bridge of the cylinder head, and the annular channel is connected to the inlet inlet.

Недостаток данного механизма в том, что впускной канал образован входным и кольцевым каналами, поэтому в кольцевом канале возникают местные завихрения и окружная закрутка потока воздуха, что увеличивает гидравлические потери и неоправданный расход мощности на насосные ходы. The disadvantage of this mechanism is that the inlet channel is formed by the inlet and annular channels, therefore, local turbulence and a circular swirl of the air flow occur in the annular channel, which increases hydraulic losses and unjustified power consumption for pump moves.

Раскрытие изобретения
В основу настоящего изобретения положена техническая задача создания механизма газораспределения, имеющего меньшее гидравлическое сопротивление по сравнению с известными, путем стабилизации потока воздуха во впускном канале.Disclosure of invention
The present invention is based on the technical task of creating a gas distribution mechanism having a lower hydraulic resistance compared to the known ones by stabilizing the air flow in the inlet channel.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемый механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания содержит:
головку цилиндра; расположенные в головке цилиндра выпускной канал и впускной канал, включающий входной и соединенный с ним кольцевой каналы; кольцевую перемычку, размежевающую выпускной и впускной кольцевой каналы в зоне прилегания к ним клапанов;
установленные с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно головки цилиндра и снабженные приводами клапаны:
центральнорасположенный выпускной тарельчатый и
окружающий кольцевую перемычку впускной кольцевой, снабженный кольцом, оснащенным посадочными поверхностями на внешней и внутренней кромках, и прикрепленными к кольцу направляющими стержнями;
согласно изобретению кольцо впускного клапана со стороны кольцевого канала снабжено стабилизаторами потока воздуха, сориентированными вдоль оси кольца.The problem is solved in that the proposed gas distribution mechanism of an internal combustion engine contains:
cylinder head; located in the cylinder head, the exhaust channel and the inlet channel, including the input and annular channels connected to it; an annular jumper separating the outlet and inlet annular channels in the zone of adjoining valves to them;
installed with the possibility of reciprocating movement relative to the cylinder head and valves equipped with actuators:
centrally located outlet plate and
surrounding an annular inlet annular jumper equipped with a ring equipped with seating surfaces on the outer and inner edges and guiding rods attached to the ring;
according to the invention, the inlet valve ring on the side of the annular channel is provided with air flow stabilizers oriented along the axis of the ring.

Целесообразно, чтобы впускной канал был бы снабжен по меньшей мере одним неподвижным стабилизатором потока воздуха. It is advisable that the inlet channel be provided with at least one fixed stabilizer of the air flow.

Рассмотрим влияние отдельных признаков на ожидаемый эффект от использования изобретения. Consider the effect of individual features on the expected effect of using the invention.

Кольцо впускного клапана со стороны канала снабжено стабилизаторами потока воздуха, сориентированными вдоль оси кольца. Стабилизаторы направляют кольцевые потоки воздуха вдоль оси кольца, а затем и оси цилиндра, нейтрализуют окружную закрутку и местные завихрения потоков. Этим снижаются гидравлические потери при впуске и неоправданный расход мощности на насосные ходы поршня. The inlet valve ring on the channel side is equipped with air flow stabilizers oriented along the axis of the ring. Stabilizers direct annular air flows along the axis of the ring, and then the axis of the cylinder, neutralize the circumferential swirl and local swirls of the flows. This reduces hydraulic losses at the inlet and unjustified power consumption for the pump strokes of the piston.

Впускной канал снабжен по меньшей мере одним неподвижным стабилизатором потока воздуха. Тогда потоки воздуха более равномерно распределяются по кольцевому каналу, а кольцевые потоки воздуха, двигающиеся вдоль оси клапана, а затем и цилиндра, стабилизируются в большей степени. Поэтому в большей степени снижается неоправданный расход мощности на насосные ходы поршня. The inlet channel is provided with at least one fixed stabilizer for air flow. Then the air flows are more evenly distributed along the annular channel, and the annular air flows moving along the axis of the valve, and then the cylinder, are stabilized to a greater extent. Therefore, the unjustified power consumption for pumping piston strokes is reduced to a greater extent.

Краткое описание чертежей
В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется примером его выполнения и прилагаемыми чертежами.Brief Description of the Drawings
In the future, the invention is illustrated by an example of its implementation and the accompanying drawings.

На фиг. 1 представлен механизм газораспределения в сечении по направляющим стержням клапанов;
на фиг.2 - поперечное сечение по впускному и выпускному каналам;
на фиг. 3 - продольное сечение по каналам и схема движения воздуха или смеси при впуске.In FIG. 1 shows a gas distribution mechanism in section along valve guide rods;
figure 2 is a cross section along the inlet and outlet channels;
in FIG. 3 is a longitudinal section through the channels and a diagram of the movement of air or mixture at the inlet.

Лучший вариант осуществления изобретения
Механизм газораспределения (фиг.1-3) двигателя внутреннего сгорания содержит:
головку цилиндра 1; расположенные в головке цилиндра 1 выпускной канал 2 и впускной канал 3, включающий входной 4 и соединенный с ним кольцевой 5 каналы; кольцевую перемычку 6, размежевающую выпускной 2 и впускной кольцевой 5 каналы в зоне прилегания к ним клапанов;
установленные с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно головки цилиндра 1 и снабженные приводами соосные клапаны:
центральнорасположенный выпускной тарельчатый 7 и
окружающий кольцевую перемычку 6 впускной кольцевой 8, снабженный кольцом 9, оснащенным соосными посадочными поверхностями на внешней и внутренней кромках, и двумя прикрепленными к кольцу 9 параллельно его оси направляющими стержнями 10.The best embodiment of the invention
The gas distribution mechanism (Figs. 1-3) of an internal combustion engine comprises:
cylinder head 1; located in the cylinder head 1, the exhaust channel 2 and the inlet channel 3, including the input 4 and connected with it an annular 5 channels; an annular jumper 6, delimiting the exhaust 2 and the inlet annular 5 channels in the zone of adjoining valves to them;
mounted with the possibility of reciprocating movement relative to the cylinder head 1 and equipped with actuators coaxial valves:
centrally located exhaust plate 7 and
surrounding the annular jumper 6 of the inlet annular 8, provided with a ring 9, equipped with coaxial seating surfaces on the outer and inner edges, and two guide rods 10 attached to the ring 9 parallel to its axis.

Кольцо 9 впускного клапана 8 со стороны канала 5 снабжено стабилизаторами 11, выполненными в форме аэродинамических гребней, направляющих кольцевые потоки воздуха вдоль оси кольца 9 (фиг.2 и 3), а затем и вдоль оси цилиндра. The ring 9 of the intake valve 8 from the side of the channel 5 is equipped with stabilizers 11 made in the form of aerodynamic ridges directing annular air flows along the axis of the ring 9 (Figs. 2 and 3), and then along the axis of the cylinder.

Неподвижный стабилизатор 12 крепит кольцевую перемычку 6 к стенкам входного канала 4 в плоскости, проходящей через оси кольцевого 5 и входного 4 каналов, и разделяет на два симметричных канала ту часть впускного канала 3, где входной 4 плавно переходит в кольцевой 5 канал (фиг.2 и 3). The fixed stabilizer 12 fixes the annular jumper 6 to the walls of the input channel 4 in a plane passing through the axis of the annular 5 and input 4 channels, and divides into two symmetrical channels that part of the inlet channel 3, where the input 4 smoothly passes into the annular 5 channel (figure 2 and 3).

В верхней части головки цилиндра 1 размещены (фиг.1) приводы клапанов, содержащие распредвал 13, имеющий кулачки 14 воздействия на все стержни 10 одновременно и кулачок 15 воздействия на стержень тарельчатого клапана 7, и возвратные пружины 16. Механизмы регулировки зазоров не показаны. Вращение распредвала 13 и положение кулачков 14 и 15 согласовано с ходами поршня, размещенного в цилиндре. In the upper part of the cylinder head 1 (Fig. 1) valve actuators are located, comprising a camshaft 13 having cams 14 for acting on all the rods 10 at the same time and a cam 15 for acting on the plate of the poppet valve 7 and return springs 16. The clearance adjustment mechanisms are not shown. The rotation of the camshaft 13 and the position of the cams 14 and 15 are consistent with the strokes of the piston located in the cylinder.

Головка цилиндра 1 также снабжена центральным направляющим отверстием и седлом для тарельчатого клапана 7, направляющими отверстиями, по числу стержней 10 внешним и внутренним соосными седлами для клапана 8. Причем расстояние по оси между соосными седлами равно расстоянию между посадочными поверхностями на кромках кольца 9, чтобы в закрытом положении клапана 8 они смыкались с седлами одновременно, обеспечивая герметичность. The cylinder head 1 is also equipped with a central guide hole and a seat for poppet valve 7, guide holes, the number of rods 10 of the outer and inner coaxial seats for valve 8. Moreover, the axial distance between the coaxial seats is equal to the distance between the seating surfaces on the edges of the ring 9, so that the closed position of the valve 8, they closed with the seats at the same time, ensuring tightness.

Предлагаемый механизм содержит существенные конструктивные особеннести и работает следующим образом. The proposed mechanism contains significant design features and works as follows.

В исходном положении (фиг.1) оба клапана 7 и 8 закрыты под воздействием пружин 16, а кулачки 14 и 15 не воздействуют на их стержни. In the initial position (figure 1), both valves 7 and 8 are closed under the action of the springs 16, and the cams 14 and 15 do not affect their rods.

Рассмотрим работу механизма при впуске. Consider the operation of the mechanism at the inlet.

При вращении распредвала 13 его кулачки 14 воздействуют на все стержни 10 одновременно, сжимая пружины 16, открывают впускной клапан 8. Кольцевой впускной канал 5 соединяется с внутренней полостью цилиндра (фиг.1 и 3). When the camshaft 13 is rotated, its cams 14 act on all the rods 10 simultaneously, compressing the springs 16, open the inlet valve 8. The annular inlet channel 5 is connected to the internal cavity of the cylinder (Figs. 1 and 3).

Воздух под воздействием движущегося поршня через входной 4 и кольцевой 5 каналы поступает в цилиндр. Неподвижный стабилизатор 12 предотвращает закрутку потока воздуха (фиг.2 и 3) во впускном канале 3, поэтому потоки симметрично обтекают кольцевую перемычку 6 и равномерно распределяются по кольцевому каналу 5. Из кольцевого канала 5 воздух перетекает в полость цилиндра через две кольцевые щели, омывая кольцо 9 впускного клапана 8 с двух сторон. Стабилизаторы 11 направляют кольцевые потоки воздуха вдоль оси кольца 9, а затем и вдоль оси цилиндра, нейтрализуя окружные завихрения в местах перехода воздуха из кольцевого канала 5 в цилиндр. Air under the influence of a moving piston through the inlet 4 and annular 5 channels enters the cylinder. The fixed stabilizer 12 prevents swirling of the air flow (Figs. 2 and 3) in the inlet channel 3, therefore, the flows symmetrically flow around the annular jumper 6 and are evenly distributed along the annular channel 5. From the annular channel 5, air flows into the cylinder cavity through two annular slots, washing the ring 9 inlet valve 8 on both sides. The stabilizers 11 direct annular air flows along the axis of the ring 9, and then along the axis of the cylinder, neutralizing the circumferential turbulence at the places of transition of air from the annular channel 5 into the cylinder.

При дальнейшем вращении распредвала 13 (фиг.1) кулачки 14 освобождают стержни 10. Пружины 16 расжимаются и закрывают клапан 8, который своими посадочными поверхностями герметично садится на седла. Канал 5 отделяется от внутренней полости цилиндра. With a further rotation of the camshaft 13 (Fig. 1), the cams 14 release the rods 10. The springs 16 expand and close the valve 8, which seals on its seats with its seating surfaces. Channel 5 is separated from the inner cavity of the cylinder.

Рассмотрим работу выпускного тарельчатого клапана 7. Consider the operation of the exhaust poppet valve 7.

Распредвал 13 при вращении кулачком 15 воздействует на стержень клапана 7, сжимая пружину 16, открывает его и соединяет канал 2 с внутренней полостью цилиндра, открывая путь выхлопным газам (фиг.1). The camshaft 13 when rotating the cam 15 acts on the valve stem 7, compressing the spring 16, opens it and connects the channel 2 with the internal cavity of the cylinder, opening the way for exhaust gases (figure 1).

При дальнейшем вращении распредвала 13 (фиг.1) кулачок 15 освобождает стержень, пружина 16 расжимается и закрывает клапан 7. Движение газов прекращается. With a further rotation of the camshaft 13 (Fig. 1), the cam 15 releases the shaft, the spring 16 expands and closes the valve 7. The gas movement stops.

Реализация предлагаемого изобретения позволяет повысить наполняемость цилиндра воздухом и снизить мощность, потребляемую на насосные ходы поршневой машины, используя для интенсификации смесеобразования в двигателе внутреннего сгорания торообразные вихри, возникающие при обтекании впускного кольцевого клапана уже после входа воздуха в полость цилиндра. The implementation of the invention allows to increase the filling of the cylinder with air and reduce the power consumed by the pump strokes of the piston machine, using toroidal vortices arising from the flow of the inlet annular valve after the air enters the cylinder cavity to intensify the mixture formation in the internal combustion engine.

Claims

1. The gas distribution mechanism of an internal combustion engine, comprising a cylinder head (1) located in the cylinder head (1), an exhaust channel (2) and an inlet channel (3), including an inlet (4) and an annular (5) channel connected to it, an annular the jumper (6) separating the outlet (2) and inlet annular (5) channels in the valve contact zone, mounted with the possibility of reciprocating movement relative to the cylinder head (1) and equipped with actuators valves: a centrally located outlet disk (7) and surrounding an annular plug (6) an annular inlet (8) provided with a ring (9) equipped with seating surfaces on the outer and inner edges, and attached to the ring (9) guide rods (10); characterized in that the ring (9) on the channel side (5) is equipped with stabilizers (11) of the air flow oriented along the axis of the ring (9).

2. The mechanism according to claim 1, characterized in that the inlet channel (3) is equipped with at least one fixed stabilizer (12) of the air flow.