RU2316655C1

RU2316655C1 - Mechanism of gas distributing

Info

Publication number: RU2316655C1
Application number: RU2006122195/06A
Authority: RU
Inventors: Евгений Васильевич Сливинский (RU); Евгений Васильевич Сливинский; Андрей Анатольевич Зайцев (RU); Андрей Анатольевич Зайцев; Роман Олегович Сираев (RU); Роман Олегович Сираев
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2008-02-10

Abstract

FIELD: the invention refers to the field of internal combustion engines.

SUBSTANCE: the gas distributing mechanism has suction and exhaust valves fulfilled in the shape of heads and rods located in a cylinder block. The heads and the rods of the valves are provided with channels and in the rods there are additionally fulfilled laterally located openings capable to pass exhausted gases and the working mixture in additional volumes.

EFFECT: the invention allows to increase efficiency of the work of carburetor and diesel four-cycled engines.

2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано как в конструкциях четырехтактных карбюраторных двигателей, так и дизелей.The present invention relates to the field of internal combustion engines and can be used both in the design of four-stroke carburetor engines and diesel engines.

Известен механизм газораспределения, используемый в конструкции карбюраторного двигателя, описанный и показанный на стр.42-43, рис.43 в книге Стеблева Н.М. Современный автомобиль. Издательство ДОСААФ, М., 1955 г. Такой механизм состоит из впускного и выпускного клапанов, каждый из которых выполнен в виде стержня, плавно переходящего в головку, и последняя, по своей образующей, снабжена рабочей поверхностью, взаимодействующей с седлом клапана, запрессованным в блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Стержни клапанов подвижно расположены в направляющих втулках блока цилиндров. Каждый из клапанов подпружинен относительно блоков цилиндров и управляется с помощью толкателей, взаимодействующих с распределительным валом ДВС. С помощью клапанов за четыре хода движения поршня происходит заполнение цилиндров горючей смесью, ее сжатие, горение, расширение и выпуск отработанных газов. Заполнение горючей смесью происходит из всасывающего коллектора, расположенного в блоке цилиндров, а выпуск отработанных газов в выхлопной коллектор. Несмотря на свою эффективность использования, такой механизм газораспределения обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что всасывание горючей смеси и удаление из цилиндров отработанных газов происходит через узкие щели, расположенные между седлами клапана и внешними образующими поверхностями клапанных головок. Такое явление снижает эффективность заполнения горючей смесью полости цилиндра при всасывании и «очистку» этого же объема от отработанных газов, а также способствует неравномерному распределению температуры по всему объему головки клапана.The known gas distribution mechanism used in the design of the carburetor engine, described and shown on pages 42-43, Fig. 43 in the book of N. Steblev Modern car. DOSAAF Publishing House, M., 1955. Such a mechanism consists of inlet and outlet valves, each of which is made in the form of a rod that smoothly passes into the head, and the latter, in its form, is equipped with a working surface interacting with the valve seat, pressed into the block cylinders of an internal combustion engine. The valve stems are movably located in the guide bushings of the cylinder block. Each of the valves is spring-loaded relative to the cylinder blocks and is controlled by pushers interacting with the ICE camshaft. Using valves for four strokes of the piston, the cylinders are filled with a combustible mixture, compressed, burned, expanded and exhausted. Filling with a combustible mixture occurs from the intake manifold located in the cylinder block, and the exhaust gas is discharged into the exhaust manifold. Despite its efficiency of use, such a gas distribution mechanism has a significant drawback, namely, that the intake of the combustible mixture and removal of exhaust gases from the cylinders occurs through narrow slots located between the valve seats and the external forming surfaces of the valve heads. This phenomenon reduces the efficiency of filling with a combustible mixture of the cylinder cavity during suction and the "cleaning" of the same volume of exhaust gases, and also contributes to the uneven distribution of temperature throughout the volume of the valve head.

Известен также механизм распределения ДВС, описанный в книге Корягина А.В. и Соловьева Г.М. Устройство, обслуживание и правила движения автомобилей. Военное издательство МО СССР, М., 1960 г. на стр.56-57 и показанный на рис.29. Конструкция такого механизма газораспределения аналогична вышеописанной и поэтому недостатки их подобны.The distribution mechanism of ICE is also known, as described in the book by A. Koryagin. and Soloviev G.M. The device, service and traffic rules of cars. Military Publishing House of the Ministry of Defense of the USSR, Moscow, 1960, pp. 56-57 and shown in Fig. 29. The design of such a gas distribution mechanism is similar to that described above and therefore their disadvantages are similar.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы механизма газораспределения ДВС за счет увеличения проходных сечений впускного и выпускного клапанов, через которые в цилиндры поступает горючая смесь и удаляются из него отработанные газы, а также равномерного распределения теплового поля по всему объему головок клапанов.Therefore, the aim of the invention is to increase the efficiency of the engine gas distribution mechanism by increasing the inlet and exhaust valve cross-sections, through which the combustible mixture enters the cylinders and exhaust gases are removed from it, as well as the uniform distribution of the thermal field over the entire volume of the valve heads.

Поставленная цель достигается тем, что головки и стержни клапанов снабжены вертикально расположенными в их продольной плоскости каналами, сопряженными с поперечными отверстиями, выполненными в стержнях, и они по высоте стержня размещены так, что при поступательных перемещениях клапанов имеют возможность быть перекрытыми относительно всасывающих и выхлопных коллекторов блока цилиндров внутренними поверхностями направляющих втулок или быть открытыми относительно последних.This goal is achieved by the fact that the valve heads and rods are provided with channels vertically arranged in their longitudinal plane, mating with transverse holes made in the rods, and they are arranged along the height of the rod so that during translational movements of the valves they can be overlapped relative to the suction and exhaust manifolds cylinder block inner surfaces of the guide bushings or to be open relative to the latter.

На фиг.1 показана пара клапанов (всасывающий и выхлопной) в разрезе, расположенных в блоке цилиндров в закрытом положении, а на фиг.2 - один из клапанов в открытом положении.In Fig.1 shows a pair of valves (suction and exhaust) in section, located in the cylinder block in the closed position, and in Fig.2 - one of the valves in the open position.

Механизм газораспределения состоит из стержня 1 и головки 2 всасывающего клапана и стержня 3 и головки 4 выпускного клапана.The gas distribution mechanism consists of a rod 1 and a head 2 of a suction valve and a rod 3 and a head 4 of an exhaust valve.

Клапаны подвижно размещены в направляющих втулках 5, запрессованных в блок цилиндров 6. Стержни 1 и 3, а также головки 2 и 4 снабжены каналом 7, сопряженным с поперечно расположенными отверстиями 8. В блоке цилиндров 6 расположены всасывающие коллекторы 9 и выхлопные коллекторы 10, а также полости для циркуляции охлаждающей жидкости 11.The valves are movably placed in the guide bushings 5, pressed into the cylinder block 6. The rods 1 and 3, as well as the heads 2 and 4 are equipped with a channel 7, conjugated with transversely arranged openings 8. In the cylinder block 6 there are suction manifolds 9 and exhaust manifolds 10, and also cavities for circulating coolant 11.

Работает механизм газораспределения следующим образом. Известно (см. книгу Корягина А.В. и Соловьева Г.М., которая указана в прототипе), что работа четырехтактного ДВС включает в себя четыре такта - сжатие, рабочий ход, выхлоп и всасывание. На фиг.1, например, показано положение клапанов механизма газораспределения при такте сжатие, когда всасывающий и выхлопной клапаны закрыты. После того как произойдет возгорание рабочей смеси, осуществится рабочий ход поршня (не показан), потом наступает процесс выхлопа, а затем всасывания. В момент начала всасывания выхлопной клапан будет закрыт, а всасывающий откроется и займет такое положение, как это показано на фиг.2. В этом случае рабочая смесь за счет разрежения, создаваемого поршнем в цилиндре (они на чертежах не показаны и описанный процесс широко известен в технике), из всасываемого коллектора 9 по стрелкам А поступит в цилиндр не только через щели, образованные головкой 2 всасывающебго клапана с блоком цилиндра, но и через отверстия 8 и канал 7 стержня 1 клапана. В этом случае суммарный объем рабочей смеси, поступающей в цилиндр, будет выше на величину объема проходящей через отверстия 8 и канал 7. После такта всасывания вновь произойдет такт сжатия и всасывающий клапан закроется. При этом его отверстия 8 будут прикрыты направляющей втулкой 5, что исключает в дальнейшем при тактах сжатия проникание газов во всасывающий коллектор 9. При выхлопе точно также откроется и выхлопной клапан (на чертежах это не показано, так как аналогия движения всасывающего и выхлопного клапана в принципе идентична), который, открывшись, пропустит отработанные газы через щели, образованные головкой 4 и блоком цилиндров 6, а также канал 7 стержня 3 и отверстия 8 в выхлопной коллектор 10. За счет увеличения скорости и роста производительности выхлопа отработанных газов, проходящего через канал 7 и отверстия 8, произойдет более эффективная продувка цилиндра. Далее выхлопной клапан закроется и отверстия 8 в стержне 3 перекроются его направляющей втулкой 5. В то же время температурные режимы клапанов будут более благоприятные за счет эффективного прохода через клапаны как рабочей смеси, так и отработанных газов и повышенной теплоотдачи их последними. Далее описанные процессы могут повторяться неоднократно.The gas distribution mechanism works as follows. It is known (see the book of Koryagin A.V. and Solovyov G.M., which is indicated in the prototype) that the operation of a four-stroke ICE includes four cycles - compression, working stroke, exhaust and suction. Figure 1, for example, shows the position of the valves of the gas distribution mechanism during the compression stroke when the suction and exhaust valves are closed. After the ignition of the working mixture occurs, a working stroke of the piston (not shown) will take place, then the process of exhaust, and then suction. At the time of the start of suction, the exhaust valve will be closed, and the suction valve will open and take up such a position, as shown in figure 2. In this case, the working mixture due to the rarefaction created by the piston in the cylinder (they are not shown in the drawings and the described process is widely known in the art), from the intake manifold 9 along the arrows A will enter the cylinder not only through the slots formed by the head 2 of the suction valve with the block cylinder, but also through the holes 8 and channel 7 of the valve stem 1. In this case, the total volume of the working mixture entering the cylinder will be higher by the amount of volume passing through the openings 8 and channel 7. After the suction stroke, the compression stroke will again occur and the suction valve will close. At the same time, its openings 8 will be covered by a guide sleeve 5, which prevents further penetration of gases into the intake manifold 9. During exhaust, the exhaust valve will also open exactly in the exhaust (this is not shown in the drawings, since the analogy of the movement of the suction and exhaust valves is in principle identical), which, when opened, will pass the exhaust gases through the slots formed by the head 4 and cylinder block 6, as well as the channel 7 of the rod 3 and the holes 8 in the exhaust manifold 10. By increasing the speed and increasing the productivity of the exhaust the exhaust gas passage passing through the channel 7 and the hole 8, a more efficient purge of the cylinder will occur. Next, the exhaust valve closes and the holes 8 in the shaft 3 are blocked by its guide sleeve 5. At the same time, the temperature conditions of the valves will be more favorable due to the effective passage of both the working mixture and the exhaust gases through the valves and their increased heat transfer last. Further, the processes described may be repeated repeatedly.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения, в сравнении с известными, очевидно, так как оно позволит в итоге повысить надежность работы клапанов, исключая их перегрев, а также повысить КПД двигателя за счет более эффективного наполнения цилиндров рабочей смесью и их очистки от отработанных газов.The technical and economic advantage of the proposed technical solution, in comparison with the known ones, is obvious, since it will eventually increase the reliability of the valves, excluding their overheating, and also increase the engine efficiency due to more efficient filling of the cylinders with the working mixture and their cleaning from exhaust gases.

Claims

The gas distribution mechanism, mainly a four-stroke internal combustion engine, including valves, consisting of heads and rods, movably placed in the guide bushings of the cylinder block, equipped with suction and exhaust manifolds, characterized in that the valve heads and rods are equipped with channels vertically arranged in their longitudinal plane, mating with transverse holes made in the rods, they are arranged in height so that with the translational movements of the valves they can be overlapped with respect to the suction and exhaust manifolds inner surfaces of the cylinder block or the guide sleeves to be open with respect to the latter.