Газораспределительный механизм

Изобретение относится к двигателестроению. Газораспределительный механизм содержит выхлопные клапаны с головками и стержнями, взаимодействующие c седлами, установленными в днище крышек цилиндров двигателя. Внутренние круговые поверхности седел в зоне контакта их с головками клапанов снабжены круговыми пазами, ширина которых выполнена равномерно понижающейся к их внешним круговым поверхностям. Седла на поверхностях, обращенных в сторону цилиндров, имеют ряд вертикально расположенных каналов, связанных с круговыми пазами. Такое выполнение позволяет снизить ударные нагрузки на клапаны при их закрытии. 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано в конструкциях двухтактных и четырехтактных дизелей.

Известен механизм газораспределения четырехтактного дизеля М750, используемого в конструкциях маневровых тепловозов (см. книгу Глаголев Н.М. и др. Тепловозные двигатели и газовые турбины. Государственное транспортное железнодорожное издательство. М.: 1975, стр.187-188, рис.128). У такого дизеля в головке цилиндров расположено по два выпускных и по два впускных клапана на каждый цилиндр. Клапаны садятся в запрессованные в головку стальные седла. Седла представляют собой цилиндрические втулки и в рабочей зоне, где они контактируют с головками клапанов, имеют наклонную поверхность, такую же, какую и головки клапанов. В процессе работы дизеля клапаны, закрываясь, создают ударную нагрузку на седла, что весьма нежелательно с точки зрения их прочности и эксплутационной надежности и в то же время они находятся под действием высоких температур порядка до 600°С, что также при проектировании к ним предъявляют высокие требовании с точки зрения противодействия высоким температурным полям.

Известен также газораспределительный механизм двухтактного дизеля 14Д40, используемого на тепловозах М62 (см. книгу Тепловоз М62. М.: Транспорт, 1977, стр.31, рис.9). Газораспределительный механизм такого дизеля состоит из четырех выпускных клапанов на каждый цилиндр, также расположенных в головках цилиндров, снабженных седлами. В целом конструкция данного механизма газораспределения подобна вышеописанному и поэтому недостатки их подобны.

Поэтому задачей изобретения является снижение ударных нагрузок на клапаны при их закрытии.

Поставленная задача достигается тем, что газораспределительный механизм преимущественно двухтактного дизеля, содержащий выхлопные клапаны, выполненные в виде головок со стержнями, взаимодействующие с седлами, имеющими внутренние и внешние круговые поверхности, установленными в днище крышек цилиндров двигателя, причем внутренние круговые поверхности седел в зоне контакта их с головками клапанов снабжены круговыми пазами, ширина которых, начиная от внутренних круговых поверхностей к внешним, выполнена равномерно понижающейся, при этом седла на своих торцевых поверхностях, обращенных в сторону цилиндров, имеют ряд вертикально расположенных каналов, взаимосвязанных с упомянутыми их круговыми пазами.

На фиг.1 показана часть газораспределительного механизма, когда головка вошла в контакт с седлом, на фиг.2, когда клапан открыт; на фиг.3, когда головка клапана достигла положения полного прикрытия проходного сечения и упруго деформировала его седло.

Газораспределительный механизм состоит из стержня 1 и головки 2 клапана, взаимодействующего с седлом 3, установленным в крышке 4, примыкающей к полости цилиндра 5. В седле 3 выполнен круговой паз 6 с изменяющейся шириной в радиальном направлении его от «В» к «b», и взаимосвязанный с клапанами 7, контактирующими с полостью цилиндра 5.

Работает газораспределительный механизм следующим образом. Когда происходит очистка полости цилиндра 5 от выхлопных газов и поршень начинает движение из н.м.т. вверх по стрелке А (работа, например, двухтактного двигателя 14Д40 подробно описана в книге, представленной в описании прототипа) и клапан является открытым (см. фиг.2), пропуская отработанные газы, которые протекают по стрелкам С не только в пространстве зоны, образованной головкой 2 и стержнем 1 клапана, но и по клапанам 7 и круговом пазу 6 седла 3. Увеличение проходной зоны отработанных газов через указанные элементы способствует лучшей очистке полости цилиндра 5 от отработанных газов. Как только поршень (он на чертежах не показан) переместится по стрелке А до определенного положения, клапан закрывается и принимает такое состояние, как это показано на фиг.1. В этом случае проход рабочей смеси в выхлопное пространство 4 цилиндра 5 прекращается, так как клапан своей головкой 2 плотно садится в седло 3, перекрывая также его каналы 7 и круговой паз 6. Следует отметить, что контакт головки 2 клапана с седлом 3 в серийных конструкциях газораспределительных механизмов происходит резко с возникновением ударной нагрузки в этой зоне. Однако в предлагаемой конструкции такие ударные нагрузки демпфируется за счет упругой деформации части седла 3, которая происходит при уменьшении размера «В» кругового паза 6 так, как это показано на фиг.3. Такие упругие деформации части седла 3 возможны за счет применения для него материалов, обладающих не только жаропрочными, но и упругими свойствами. Деформирующая способность седла 3 увеличивается не только за счет наличия кругового паза 6, обеспечивающего его податливость в направлении стрелки А, но и за счет того, что в нем расположена газовая смесь, находящаяся под высоким давлением, создаваемым поршнем, перемещающимся в В.М.Т. После перехода В.М.Т. поршень двигается в противоположную сторону и в конце рабочего его хода клапан занимает такое положение, как это показано на фиг.2. Далее процесс работы газораспределительного механизма многократно повторяется, подобно тому, как это описано выше.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как оно направлено на снижение ударных нагрузок, возникающих в зоне контакта головок клапанов с седлами, что в итоге позволит повысить эксплутационную надежность двигателей внутреннего сгорания.

Газораспределительный механизм преимущественно двухтактного дизеля, содержащий выхлопные клапаны, выполненные в виде головок со стержнями, взаимодействующие с седлами, имеющими внутренние и внешние круговые поверхности, установленными в днище крышек цилиндров двигателя, отличающийся тем, что внутренние круговые поверхности седел в зоне контакта их с головками клапанов снабжены круговыми пазами, ширина которых, начиная от внутренних круговых поверхностей к внешним, выполнена равномерно понижающейся, при этом седла на своих торцевых поверхностях, обращенных в сторону цилиндров, имеют ряд вертикально расположенных каналов, взаимосвязанных с упомянутыми их круговыми пазами.