Привод газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПРИВОД ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Маньшин Геральд Григорьевич Марковский Анатолий Борисович Дробышевский Чеслав Брониславович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Привод газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания, содержащий плунжер, размещенный в корпусе клапана и образующий с корпусом клапана основную камеру, аккумуляторную емкость и магистрали подпитки, управления и слива,отличающийся тем, что привод газораспределительного клапана дополнительно содержит установленный в корпусе клапана пневматический цилиндр с поршнем, размещенным на штоке клапана, взаимодействующем с плунжером, при этом рабочая полость пневматического цилиндра соединена с источником сжатого воздуха при помощи обратного клапана а также гидравлический распределитель, имеющий напорную полость, соединенную с основной камерой, в которой установлен плунжер, и циркуляционный насос,сообщающийся с гидравлическим распределителем. 52912009.06.30 2. Привод газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания по п. 1,отличающийся тем, что гидравлический распределитель выполнен в виде устройства сопло - заслонка с двухсторонней заслонкой, закрепленной на поворотной оси, взаимодействующей с четырьмя соплами. Полезная модель относится к двигателестроению и может быть использована в механизмах газораспределения двигателей внутреннего сгорания, преимущественно дизелей. Известен гидравлический привод клапанов двигателя внутреннего сгорания 1, содержащий подпружиненный клапан, гидравлический цилиндр, нагнетательную и сливную магистрали, цилиндрический золотник с корпусом и плунжером. Золотник содержит привод осевого перемещения, корпус с подводящими и отводящими отверстиями, связанными соответственно через нагнетательную и сливную магистрали с гидравлическим цилиндром, плунжер с двумя кольцевыми проточками, связанными с подводящими и отводящими отверстиями. Для повышения эффективности регулирования фаз газораспределения золотник снабжен приводом вращательного движения, а на рабочей поверхности плунжера дополнительно выполнены выемки трапециевидной формы, соединенные с кольцевыми проточками. Недостатком такого гидравлического привода клапанов является то, что значительное количество энергии расходуется на сжатие пружины газораспределительного клапана в момент его открытия и в момент удара клапана о седло при его закрытии. Все это приводит к увеличению затрат мощности на гидравлический привод и к снижению надежности двигателя внутреннего сгорания. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является привод газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания 2, содержащий размещенный в корпусе плунжер, взаимодействующий с газораспределительным клапаном и образующий с корпусом основную камеру, аккумуляторную емкость, золотник управления, запорный орган и магистрали подпитки, управления и слива. Магистраль подпитки выполнена в виде двух каналов первого и второго, а плунжер снабжен ступенью меньшего диаметра, которая образует в корпусе со стороны клапана газораспределения дополнительную камеру, сообщенную с аккумуляторной емкостью и с первым каналом магистрали подпитки. Запорный орган и золотник управления установлены соосно с возможностью взаимодействия, а основная камера сообщена со вторым каналом магистрали подпитки через запорный орган. Недостатком указанного устройства является то, что отсутствует аккумулирование кинетической энергии при закрытии клапана, так как основная камера в этот момент сообщается со сливом. В результате кинетическая энергия закрывающегося клапана затрачивается на энергию удара клапана о седло, что снижает надежность работы клапана, а также приводит к дополнительным потерям мощности на привод клапанов газораспределения двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, это устройство не обеспечивает четкую работу двигателя внутреннего сгорания и быстрое срабатывание клапанов газораспределения, так как для открытия клапанов требуются последовательное срабатывание золотника управления, запорного органа, а также наличие высокого давления в основной камере. При этом вероятность запаздывания срабатывания клапана возрастает изза инерционности золотника управления, запорного органа и высокого давления в основной камере. 2 52912009.06.30 Задачей полезной модели является снижение затрат мощности на привод клапанов и повышение надежности двигателя внутреннего сгорания. В соответствии с полезной моделью поставленная задача решается тем, что привод газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания содержит плунжер, размещенный в корпусе клапана, образующий с корпусом клапана основную камеру,аккумуляторную емкость и магистрали подпитки, управления и слива. Привод газораспределительного клапана дополнительно содержит установленный в корпусе клапана пневматический цилиндр с поршнем, размещенным на штоке клапана, взаимодействующем с плунжером, при этом рабочая полость пневматического цилиндра соединена с источником сжатого воздуха с помощью обратного клапана. Кроме того, привод содержит гидравлический распределитель, имеющий напорную полость, соединенную с основной камерой, и циркуляционный насос, сообщающийся с гидравлическим распределителем. Гидравлический распределитель выполнен в виде устройства сопло - заслонка с двухсторонней заслонкой, закрепленной на поворотной оси, взаимодействующей с четырьмя соплами. Совокупность всех признаков позволит повысить степень быстродействия срабатывания газораспределительного клапана, что в результате приведет к снижению затрат мощности и повышению надежности работы двигателя внутреннего сгорания. На фигуре показан привод газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания. Привод газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания содержит пневматический цилиндр 1, установленный в корпусе 2 газораспределительного клапана 3. Поршень 4 пневматического цилиндра 1 размещен на штоке 5 газораспределительного клапана 3. Рабочая полость 6 пневматического цилиндра 1 соединена посредством обратного клапана 7 с источником избыточного сжатого воздуха. Шток 5 газораспределительного клапана 3 взаимодействует с плунжером 8, размещенным в корпусе 2 газораспределительного клапана 3. Плунжер 8 образует с корпусом 2 газораспределительного клапана 3 основную камеру 9, которая посредством гидравлического распределителя 10 сообщается с циркуляционным насосом 11. Циркуляционный насос 11 посредством нагнетательной гидравлической линии 12 и впускной гидравлической линии 13 сообщается с гидравлическим распределителем 10, который имеет сливную полость 14 и отводную полость 15, сообщаемую с основной камерой 9. В основной камере 9 выполнена кольцевая сливная проточка 16. Гидравлический распределитель 10 имеет привод от поляризованного электромагнита (на фигуре не показан). Циркуляционный насос 11 с приводом от маховика 17 питается от электродвигателя 18. Привод содержит подпитывающий насос 19 с приводом от электродвигателя 20, обратный клапан 21, аккумуляторную емкость 22 с предохранительным клапаном 23. Гидравлический распределитель 10 выполнен в виде заслонки 24 с герметизирующей поворотной осью 25 и расположен симметрично четырем соплам 26, 27, 28, 29. Устройство для гидравлического привода клапанов газораспределения двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом. В исходном положении заслонка 24 в гидравлическом распределителе 10 находится в средней позиции. При работающем от электродвигателя 18 циркуляционном насосе 11 рабочая жидкость параллельным потоком свободно проходит от нагнетательной гидравлической линии 12 к впускной гидравлической линии 13 через открытые сопла 26, 27, 28, 29. Подпитывающий насос 19, работающий от электродвигателя 20, под низким давлением Рподп., через обратный клапан 21 питает нагнетательную гидравлическую линию 12 и впускную гидравлическую линию 13,а также отводную полость 15, сообщаемую с основной камерой 9. При этом избыточное количество рабочей жидкости, всасываемое подпитывающим насосом 19 из гидравлического бака (на фигуре не показан), сливается посредством сливной полости 14 гидравлического распределителя 10 в гидравлический бак, а газораспределительный клапан 3, под 52912009.06.30 воздействием избыточного давления сжатого воздуха Р 1 в пневматическом цилиндре 1,находится в закрытой позиции. При повороте заслонки 24 по часовой стрелке в гидравлическом распределителе 10 сопла 26 и 29 оказываются перекрытыми, поэтому весь поток рабочей жидкости, подаваемый циркуляционным насосом 11 в нагнетательную гидравлическую линию 12, поступает в основную камеру 9. Так как перекрытие сопел 26 и 29 происходит быстро (не более 0,003 с), а плунжер 8 упирается в газораспределительный клапан 3, находящийся под давлением сжатого воздуха в пневматическом цилиндре 1, то в основной камере 9 возникает импульс р высокого давления. В результате чего плунжер 8 с большим ускорением толкает газораспределительный клапан 3 в открытую позицию. При этом газораспределительный клапан 3 движется до того момента, пока плунжер 8 не дойдет до кольцевой сливной проточки 16. После чего газораспределительный клапан 3 остается в открытой позиции до поворота заслонки 24 против часовой стрелки. Возрастание давления в основной камере 9 при перекрытии плунжером 8 кольцевой сливной проточки 16 препятствует перемещению газораспределительного клапана 3 в закрытую позицию под давлением сжатого воздуха в пневматическом цилиндре 1. После поворота заслонки 24 против часовой стрелки перекрываются сопла 27 и 28. В результате газораспределительный клапан 3 перемещается в закрытую позицию. При этом рабочая жидкость из основной камеры 9 поступает во впускную гидравлическую линию 13 циркуляционного насоса 11, который в это время работает в режиме гидравлического мотора, подкручивая маховик 17 и электродвигатель 18, возвращая при этом им энергию сжатого воздуха в пневматическом цилиндре 1. После прихода газораспределительного клапана 3 в закрытую позицию давление во впускной гидравлической линии 13 падает,так как в нее перестает поступать рабочая жидкость из основной камеры 9. В этот момент времени избыточное давление во впускной гидравлической линии 13 поддерживается гидравлическим аккумулятором 22 посредством открывающегося обратного клапана 21. Гидравлический аккумулятор 22 заряжается с помощью подпитывающего насоса 19 в те моменты времени, когда заслонка 24, повернутая против часовой стрелки, перекрывает сопла 27 и 28, а обратный клапан 21, при движении плунжера 8 вместе с газораспределительным клапаном 3 в закрытую позицию, тоже закрыт. При этом давление в гидравлическом аккумуляторе 22 ограничивается предохранительным клапаном 23. При достаточно длительном нахождении газораспределительного клапана 3 в закрытой позиции (по крайней мере, более 0,05 с) заслонка 24 переводится поляризованным электромагнитом в нейтральное положение, при котором все сопла 26, 27, 28, 29 в гидравлическом распределителе 10 становятся открытыми. Через них происходит прокачка рабочей жидкости циркуляционным насосом 11 по замкнутому кругу циркуляции, то есть нагнетательная гидравлическая линия 12 прокачивает рабочую жидкость через сопла 26 и 28, а впускная гидравлическая линия 13 - через сопла 27 и 29. В последнем случае с помощью обратного клапана 21 обеспечивается пополнение замкнутого круга циркуляции свежей рабочей жидкостью из гидравлического бака. Рабочая жидкость из замкнутого круга циркуляции, нагретая встречным потоком во впускной гидравлической линии 13,через открытые сопла 27 и 29 и сливную полость 14 попадает в гидравлический бак. Таким образом, предлагаемая конструкция решает задачу улучшения качества функционирования привода газораспределительных клапанов, достигается более высокая степень быстродействия, снижаются затраты мощности на гидравлический привод клапанов и повышается надежность двигателя внутреннего сгорания. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4