Конусный золотниковый механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в газораспределительной системе двигателя внутреннего сгорания. Оно позволяет предотвратить заклинивание конического золотника и сохранить компрессию в цилиндре двигателя путем стабилизации зазора между втулкой и конусом золотника при совместной работе ограничивающего буртика и термоэлемента. Буртик ограничивает свободное осевое перемещение золотника внутрь втулки и выдерживает необходимый микрозазор сопряжения в первоначальный этап работы, а термоэлемент вступает в работу по мере увеличения температурного воздействия при линейном расширении рабочей пары втулка - золотник, сохраняет минимальный зазор между ними и предотвращает заклинивание. 6 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в газораспределительной системе двигателя внутреннего сгорания.

Известен вращающийся газораспределительный конический золотник для двигателя внутреннего сгорания, снабженный устройством, предотвращающим его заклинивание. В механизм привода золотника включен пружинный измеритель крутящего момента, воздействующий при повышении момента (в начале заклинивания) на червячный механизм, осевого перемещения золотника (пат. США, кл. 123-59; 2989955; опубл. 27.06.61 г.).

Известен механизм газораспределения в двигателе внутреннего сгорания, который состоит из конических подпружиненных золотниковых пар; предотвращение заклинивания конического золотника и сохранение компрессии в цилиндре двигателя обеспечивается путем стабильности зазора между втулкой и конусом, достигается тем, что рабочая часть золотника имеет коническую форму, заканчивающуюся опорным буртиком на расширенной части. Буртик ограничивает свободное осевое перемещение золотника внутрь втулки и выдерживает необходимый микрозазор в сопряжении втулка - золотник (патент России 2139995, опубл. 20.10.99, Бюл. 29).

Однако в патенте США 2989955 устройство предотвращения заклинивания конического золотника усложняет его конструкцию, не обеспечивает стабильность зазора между втулкой и конусом, так как изменяющее усилие крутящего момента способствует осевому произвольному перемещению золотника в ту или иную сторону относительно втулки, отрицательно влияя на компрессию в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания. Этот недостаток устраняется положительным конструктивным решением предложенным в патенте России 2139995.

В первом и втором рассматриваемом конструктивном решении не учитывается температурное воздействие на линейное расширение детали золотника и его влияние на зазор между втулкой и золотником.

Целью предлагаемого изобретения является устранение перечисленных недостатков, создание такого механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания, который способствует сохранению минимального зазора между втулкой и золотником при различных режимах работы и температурных воздействиях на рабочие детали при их непосредственном линейном расширении. Данное техническое решение способствует стабильному сохранению компрессии в цилиндрах двигателя и предотвращению заклинивания контактирующих втулок и золотников.

Поставленная цель достигается следующим конструктивным решением устройства. В конусном золотниковом механизме газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащем втулку и золотник, на конце расширенной части которого выполнен опорный буртик, между торцовой частью втулки и опорным буртиком установлен термоэлемент с наполнителем, обеспечивающим автоматическую стабильность микрозазора между втулкой и конусом в пределах 0,002-0,008 мм при различных линейных расширениях металла в результате воздействия температуры отработавших газов. Причем при контакте между взаимосвязанной наружной торцевой частью термоэлемента и прилегающими элементами золотника сохраняется уплотнение, при этом термоэлемент можно устанавливать как со стороны втулки, так и со стороны золотника с возможностью вращения скольжением по контактирующей граничной детали. Конусный золотниковый механизм снабжен термоэлементом стабилизации микрозазора различного исполнения в зависимости от оптимальных параметров линейного расширения сопряжения рабочего узла с учетом увеличения объемов двух или более граничных тел при различных значениях температур. Может устанавливаться термоэлемент с антифрикционным контактным кольцом или оболочкой, при этом наполнитель в термоэлементе между антифрикционным кольцом или внутри антифрикционной оболочки может быть выполнен из любого порошкового, прессованного, или жидкого материала, или чистых металлов и сплавов, обладающих достаточным линейным расширением, путем выбора необходимой ширины (толщины) изделия.

От прототипа заявляемое техническое решение отличается установкой на буртике золотника термочувствительного элемента с антифрикционным контактным кольцом, при этом в качестве наполнителя термочувствительного элемента могут использоваться различные материалы, обеспечивающие необходимые требования линейного расширения. Совокупность отличительных конструктивных признаков в заявляемом техническом решении позволяет достичь поставленную цель и отличает заявляемое техническое решение от известных в уровне техники решений, обнаруженных нами в процессе поиска.

На чертеже показано устройство конусного золотникового механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания.

Внутри головки цилиндров 1 запрессована цилиндрическая втулка 2 с конической внутренней стороной, к втулке прилегает антифрикционное контактное кольцо 3, находящееся на наружной стороне термочувствительного элемента 4 с наполнителем. Элемент 4 устанавливается между втулкой 2 и опорным буртиком золотника 5. Пружина 6 поджимает золотник к втулке 2. Приводной вал 7. В нижней части головки расположена камера сгорания 8. Сегментный паз 9 находится в теле золотника 5.

Газораспределительный механизм работает следующим образом. Термоэлемент 4 с буртиком золотника 5 ограничивает осевое передвижение золотника 5 внутрь втулки 2, обеспечивая стабильный микрозазор в сопряжении "Втулка - золотник" в пределах 0,002-0,008 мм.

При выпуске отработавшие газы из цилиндра проходят камеру сгорания 8 и через сегментный паз 9 поступают в выпускной трубопровод и далее отводятся в атмосферу.

По пути следования выхлопные газы омывают и нагревают втулку 2 и золотник 5. В результате контактной температуропроводности от золотниковой пары втулка - золотник 2,5 одновременно нагревается термоэлемент 4, который увеличивается в линейных размерах и отодвигает золотник 5 от втулки 2. Возврат золотника 5 в исходное положение осуществляется усилием пружины 7, при охлаждении термоэлемента 4.

Результат воздействия различных температур отрицательно сказывается на стабильности микрозазора между конусом втулки 2 и конусом золотника 5, т.к. увеличение зазора снизит компрессию в цилиндрах двигателя, уменьшение зазора способствует заклиниванию прецизионных пар.

За счет опорного буртика на золотнике 5 и термоэлемента 4 выдерживается (сохраняется) в допускаемых пределах зазор 0,002-0,008 мм.

Втулка 2, термоэлемент 4, золотник 5 противодействуют заклиниванию, препятствуя продольному перемещению золотника 5 с термоэлементом 4 внутрь втулки 2.

При уменьшении зазора в период нагрева термоэлемент 4 стремится отстранить (сместить) золотник 5 от втулки 2, соответственно зазор между рабочими сопряжениями за счет предлагаемого конструктивного решения стабилизируется в заданных пределах автоматически.

Формула изобретения

1. Конусный золотниковый механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий втулку и золотник, на конце расширенной части золотника выполнен опорный буртик, отличающийся тем, что между торцовой частью втулки и опорным буртиком установлен термоэлемент с наполнителем, обеспечивающим автоматическую стабильность микрозазора между втулкой и конусом в пределах 0,002-0,008 мм при различных линейных расширениях металла в результате воздействия температуры отработавших газов.

2. Конусный золотниковый механизм по п. 1, отличающийся тем, что при контакте взаимосвязанной наружной торцевой частью термоэлемента с прилегающими элементами золотника сохраняется уплотнение.

3. Конусный золотниковый механизм по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что термоэлемент можно устанавливать как со стороны втулки, так и со стороны золотника с возможностью вращения скольжением по контактирующей граничной детали.

4. Конусный золотниковый механизм по пп. 1-3, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности обеспечения микрозазора "втулка - золотник", устройство снабжено термоэлементом стабилизации микрозазора различного исполнения в зависимости от оптимальных параметров линейного расширения сопряжения рабочего узла с учетом увеличения масс двух или более граничных тел при различных значениях температур.

5. Конусный золотниковый механизм по пп. 1-4, отличающийся тем, что термоэлемент обеспечивается антифрикционным контактным кольцом или оболочкой.

6. Конусный золотниковый механизм по пп. 1-5, отличающийся тем, что термоэлемент между антифрикционным кольцом или внутри антифрикционной оболочки может быть выполнен из любого порошкового, прессованного или жидкого материала, обеспечивающего необходимые требования линейного расширения.

7. Конусный золотниковый механизм по пп. 1-6, отличающийся тем, что термоэлемент возможно изготовить из чистых металлов и сплавов, обладающих достаточным линейным расширением, путем выбора необходимой ширины (толщины) изделия.

РИСУНКИ

Рисунок 1