BG66834B1 - Задвижващ механизъм за осево изместване на газообменен клапан в двигател с вътрешно горене - Google Patents
Задвижващ механизъм за осево изместване на газообменен клапан в двигател с вътрешно горене Download PDFInfo
- Publication number
- BG66834B1 BG66834B1 BG111788A BG11178814A BG66834B1 BG 66834 B1 BG66834 B1 BG 66834B1 BG 111788 A BG111788 A BG 111788A BG 11178814 A BG11178814 A BG 11178814A BG 66834 B1 BG66834 B1 BG 66834B1
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- cylinder
- plunger
- piston
- housing
- internal combustion
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
- F01L1/14—Tappets; Push rods
- F01L1/16—Silencing impact; Reducing wear
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
- F01L1/267—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder with means for varying the timing or the lift of the valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
- F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
- F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
- F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
- F01L9/11—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic in which the action of a cam is being transmitted to a valve by a liquid column
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
- F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
- F01L9/11—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic in which the action of a cam is being transmitted to a valve by a liquid column
- F01L9/12—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic in which the action of a cam is being transmitted to a valve by a liquid column with a liquid chamber between a piston actuated by a cam and a piston acting on a valve stem
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
- F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
- F01L9/11—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic in which the action of a cam is being transmitted to a valve by a liquid column
- F01L9/12—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic in which the action of a cam is being transmitted to a valve by a liquid column with a liquid chamber between a piston actuated by a cam and a piston acting on a valve stem
- F01L9/14—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic in which the action of a cam is being transmitted to a valve by a liquid column with a liquid chamber between a piston actuated by a cam and a piston acting on a valve stem the volume of the chamber being variable, e.g. for varying the lift or the timing of a valve
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
- F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/0644—One-way valve
- F16K31/0655—Lift valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
- F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
- F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
- F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
- F01L2001/34446—Fluid accumulators for the feeding circuit
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Изобретението се отнася до задвижващ механизъм за осево изместване на клапан и намира приложение за изместване на един или повече клапани в двигатели с вътрешно горене, при което се подобрява работата и се разширяват възможностите на двигателя. Задвижващият механизъм включва прикрепен към главата (1) на двигателя корпус (2) с оформен кух цилиндър (3), в който има двупосочно подвижно бутало (6) с прът. В корпуса (2), затворен с капачка (4), е предвиден контур за контролирано зареждане и отвеждане на флуида под налягане и управляващ клапан с пряко електромагнитно управление. Управляващият клапан е разположен над буталото (6) и е оформен като плунжер (19), състоящ се от долна цилиндрична удебелена част с аксиални отвори (20) и горна част, в която са оформени централен отвор (22) и радиални отвори (23 и 24). Горната част на плунжера (19) с отворите е разположена в предвидено в капачката (4) пространство (21) и заедно оформят хидравлично спирателно устройство. Бутало (6) представлява кух едностранно отворен цилиндър, в който са поместени един в друг първи (8) и втори (9) спирачни цилиндри с предвидени аксиални отвори (12 и 13). Между цилиндрите (8 и 9) е предвидена пружина (10), като цилиндрите са осево подвижни един спрямо друг и спрямо кухия цилиндър (3) и формират основно спирателно устройство. В долния край на кухия цилиндър (3) е предвидено спирачно седло (5) и с предвидени радиални отвори (7) в буталото (6) и изпускателен канал (14) в корпуса (2) оформят допълнително спирателно устройство.
Description
(54) ЗАДВИЖВАЩ МЕХАНИЗЪМ ЗА ОСЕВО ИЗМЕСТВАНЕ НА ГАЗООБМЕНЕН КЛАПАН В ДВИГАТЕЛ С ВЪТРЕШНО ГОРЕНЕ
Област на техниката
Настоящото изобретение се отнася до задвижващ механизъм за осево изместване на клапан и намира приложение като задвижващ механизъм за осево изместване на един или повече клапани в различни типове двигатели. По-специално предложеният задвижващ механизъм може да намери приложение за осево изместване на газообменни клапани в бутален двигател с вътрешно горене (ДВГ) за управление на газоразпределителните процеси в ДВГ чрез управление по един или по двойки на съответните газообменни клапани, при което отпада необходимостта от използване на конвенционалните гърбични газоразпределителни валове и разширява възможностите на двигателя.
Предшестващо състояние на техниката
От WO 2014/007727 Al [1], публикация от 9 януари 2014 на международна заявка за патент РСТ/ SE2013/050780 е известен „Задвижващ механизъм за осево изместване на газообменен вентил в двигател с вътрешно горене”. Съгласно [1] задвижващият механизъм представлява прикрепен към цилиндровата глава на двигателя корпус с оформен в него кух цилиндър, долната страна на който е отворена и в който цилиндър е поместено съосно двупосочно подвижно бутало, към горната страна на което твърдо е свързан бутален прът, съосен на отворения кух цилиндър. Буталото с неговия бутален прът представляват изпълнителната част на задвижващия механизъм, като буталният му прът е оформен от две части - горна, по-дебела, прилягаща плътно към отвор, оформен в корпуса на задвижващия механизъм, и долна, потънка част, свързваща по-дебелата част с буталото, разположено в цилиндъра. Над горната, по-дебела част на буталния прът, в корпуса, съосно на кухия цилиндър е оформено като глух отвор пространство, в което опира челото на горната по-дебела част на буталния прът, с оформено там скосение. В тази част на буталния прът е оформен диаметрален отвор, а по оста на пръта е предвиден аксиален отвор, който в долната си част е затворен от възвратен клапан с пружина, разположени във вътрешна камера, оформена в буталото. Във вътрешната камера на буталото е предвидено и позициониращо бутало, движещо се двупосочно по оста си спрямо буталото на задвижващия механизъм и в което е поместена пружината на възвратния клапан. Позициониращото бутало взаимодейства със стеблото на клапана на двигателя с вътрешно горене, състоящ се от стебло и глава, като стеблото на клапана преминава през двигателя с вътрешно горене и влиза в цилиндъра на задвижващия механизъм. Клапанът на ДВГ е с конвенционална клапанна пружина, връщаща клапана от отвореното в затворено положение.
Задвижващият механизъм включва и оформен в корпуса контур за контролирано зареждане с газообразен флуид под налягане в горната част на цилиндровия обем над буталото, откъм страната на неговия бутален прът, както и за извеждане на флуида от тази горна част, с цел въздействие върху буталото на задвижващия механизъм и осигуряване на неговото движение. Контурът за флуид е свързан с източник на газообразен флуид под налягане и приемник за извеждания флуид. За контролираното зареждане и извеждане на флуида е предвидено пряко или косвено управление, като при един от вариантите на изпълнение, към контура за флуид е предвиден управляващ задвижващия механизъм клапан с косвено електро управление, а в друг е предвидено пряко електроуправление, при което електромагнит въздейства директно на тялото на управляващия клапан. Задвижващият механизъм включва и допълнителни първи и втори хидравлични контури. Първият допълнителен контур представлява вход през възвратен клапан, запълнен с флуид (хидравлична течност) канал, свързващ предвиденото пространство в корпуса над горната част на пръта на буталото и оформеното в корпуса над челото на горния край на буталния прът, пространство, в което е поместена горната повърхност на свободния край на буталния прът при горно положение, и изход през управляемия клапан към приемника на флуид. Вторият допълнителен контур включва предвидените диаметрален и съосен аксиален отвор в буталния прът, свързани през възвратния клапан с вътрешната камера, оформена в буталото, при което е осигурена възможност флуида (хидравличната течност) да преминава край позициониращото бутало в долната част на цилиндричния обем под буталото на задвижващия механизъм. Така, в зоната на свободния край на буталния прът с
Описания на издадени патенти за изобретения № 03.2/29.03.2019 челното му скосяване и оформеното над него, в корпуса пространство е образувано едно хидравлично спирателно устройство, което намалява скоростта на движение на буталото на задвижващия механизъм, преди свободния край на пръта на буталото да опре в горната повърхност на оформеното пространство като механичен ограничителен упор в корпуса.
При задвижващия механизъм, описан в [1], основният акцент е поставен върху описаното по-горе хидравлично спирателно устройство, предназначено да намалява скоростта на движение на клапана точно преди контакта на главата на последния със седлото в цилиндъра на ДВГ, при което се осигурява контролирано затварящо движение с цел опазване на детайлите, намаляване на износването и на нехармоничната работа. При затварянето на клапана на ДВГ прътът на задвижващия механизъм опира в механичния упор в корпуса на задвижващия механизъм, като в същото време главата на клапана опира в седлото си с цел правилно забавяне на клапана и на буталото на задвижващия механизъм при затваряне на клапана. Механичният контакт в упора определя крайната фаза на спиране на клапана на ДВГ, но заради по-голямото линейно разширение на клапана вследствие на по-високите температури, на които е подложен по време на експлоатация, горният край на буталния прът ще опре в оформеното в корпуса на задвижващия механизъм пространство на така образуваното хидравлично спирателно устройство, а клапана на ДВГ поради увеличените си размери няма да успее да се затвори напълно, което е недопустимо. Този проблем е решен чрез предвиденото позициониращо бутало, изпълняващо ролята на хидравличен компенсатор, разположено във вътрешната камера в долната част на буталото на задвижващия механизъм и контактуващо със стеблото на клапана на ДВГ.
Описаният механизъм в [1] е с променлив спирателен ефект на предвиденото хидравлично спирателно устройство, което се обяснява със следното. При навлизането на горния край на пръта на буталото в оформеното над него в корпуса пространство на хидравличното спирателно устройство той изтласква хидравличната течност оттам. За да може хидравличната течност да напусне това пространство взаимният луфт между него и края на пръта трябва да е достатъчен, за да може течността да излезе, но от друга страна не трябва да бъде много голям, защото ще престане да се проявява спирателният ефект. Спирателният ефект започва малко преди пълното затваряне на клапана на ДВГ под напора на клапанната му пружина. Тъй като ДВГ работи в широк честотен диапазон на въртене то, и съпротивлението на хидравличното спирателно устройство ще се изменя с изменение честотата на въртене на ДВГ, т.е. с увеличение на тази честота се увеличава и силата необходима за преодоляване на това съпротивление. Клапанната пружина на клапана на ДВГ създава постоянно усилие в посока на затваряне на клапана на ДВГ. Тъй както с увеличаване честотата на въртене на ДВГ се увеличава силата необходима за преодоляване на съпротивлението на хидравличното спирателно устройство, то тази променлива сила ще въздейства противоположно на постоянната сила на пружината на клапана на ДВГ, т.е. спирателният ефект на спирателното устройство ще е променлив и ще се изразява като по-голямо закъснение при затваряне на клапана. Спирателният ефект на хидравличното спирателно устройство ще се подсили от възвратното движение на буталото в цилиндъра, с което се изтласква газа от цилиндровия обем на задвижващия механизъм. Тъй като това изтласкване става също под въздействие на пружината на клапана, което става през отвор с постоянно сечение то и тук ще възникне съпротивление, за чието преодоляване ще е необходима сила, нарастваща с увеличаване честотата на въртене. Съпротивлението на буталото при изпразване на цилиндровия обем на задвижващия механизъм ще противодейства на затварянето на клапана на ДВГ по целия му ход по посока на затварянето му и в момента на задействане на хидравличното спирателно устройство двете сили ще се сумират, т.е. към спирателния ефект от спирателното устройство ще се добави и същия ефект от движението на буталото на задвижващия механизъм. Спирателният ефект от хидравличното спирателно устройство ще се прояви и при отваряне на клапана на ДВГ. Тъй като края на буталният прът е достигнал механичния упор в пространството от хидравличното спирателно устройство в корпуса и течността е изтласкана от обема на това пространство, то при обратния ход на буталото на задвижващия механизъм в посока отваряне клапана на ДВГ до излизане на пръта от пространството над него ще се създаде вакуум, който ще противодейства на отварянето на клапана на ДВГ. Това също ще забави отварянето на клапана на ДВГ, т.е. ще се получи вторичен спирателен ефект, което показва, че описаното спирателно устройство работи като такова
Описания на издадени патенти за изобретения № 03.2/29.03.2019 двупосочно - веднъж намалява скоростта на газообменния клапан в посока на затварянето му, малко преди контакта на клапана в седлото му и втори път при отваряне на клапана. Повторното задържане на газообменния клапан е нежелателно.
Променливият спирателен ефект на предвиденото спирателно устройство, както и повторното задържане на газообменния клапан съответно при затваряне и при отваряне са нежелателни, обуславят намалена сигурност при действие на задвижващия механизъм за изместване на клапаните и в крайна сметка водят до влошаване на работата на ДВГ.
Използването на електромагнитни клапани (вентили) за управление на флуида в пневматичната част на задвижващия механизъм създава предпоставка за увеличаване нивото на шум при неговата работа. За увеличеното ниво на шума допринася и напускането на флуида (газа) от цилиндровия обем на задвижващия механизъм през предвидения изпускателен канал със сложна форма и относително голяма дължина.
Използваните в задвижващия механизъм както хидравлични, така и пневматични елементи усложняват механизма по отношение на неговото управление и компактност, поради необходимостта от използване на допълнителни устройства за задвижването на пневматичната част (компресор или газова бутилка под налягане) и тръбопроводи.
Техническа същност на изобретението
Настоящото изобретение има за задача да създаде задвижващ механизъм за осево изместване на газообменен клапан в двигател с вътрешно горене, при който да се осигури повишена сигурност при неговото действие за контролирано затваряне и отваряне на клапаните на ДВГ, намалено ниво на шум при работа и по-компактна конструкция.
Предлаганият задвижващ механизъм за осево изместване на газообменен клапан в двигател с вътрешно горене включва прикрепен към цилиндровата глава на двигателя корпус с оформен в него кух цилиндър, долната страна на който е отворена и в който цилиндър е поместено съосно двупосочно подвижно бутало, твърдо свързано с бутален прът, съосен на отворения кух цилиндър, които представляват изпълнителната част на задвижващия механизъм. В корпуса е предвиден контур за контролирано зареждане и отвеждане на флуид под налягане, въздействащ върху буталото на задвижващия механизъм и осигуряващ движението му. За контролираното зареждане и извеждане на флуида е предвиден управляващ клапан с пряко електромагнитно управление, а в горната част на задвижващия механизъм, съосно на кухия цилиндър е оформено пространство като част от предвидено хидравлично спирателно устройство.
Съгласно изобретението, поместеното в долната част на кухия цилиндър двупосочно подвижно бутало представлява кух едностранно отворен в горната си страна цилиндър, във вътрешната част на който са поместени съосно един в друг първи спирачен цилиндър и втори спирачен цилиндър, които са двупосочно аксиално подвижни спрямо кухия цилиндър и съосни с него. Първият спирачен цилиндър е кух и едностранно отворен отгоре, а вторият спирачен цилиндър е кух и едностранно отворен отдолу и е поместен във вътрешната куха част на първия спирачен цилиндър. Между двата спирачни цилиндри е поместена пружина, а в горния затворен край на втория спирачен цилиндър са предвидени разположени по окръжност аксиални отвори и един централен аксиален отвор. Двата спирачни цилиндъра с разположената между тях пружина и аксиалният отвор във втория цилиндър формират основно спирателно устройство. Над буталото в корпуса е поместена зегерка, разделяща на две части вътрешната цилиндрична повърхност на кухия цилиндър, в долната част на който е оформено спирачно седло, стесняващо радиално вътрешната му изходяща част. Над зегерката в кухия цилиндър, съосно на буталото е поместен управляващия клапан, който е оформен като плунжер, състоящ се от долна цилиндрична удебелена част и горна цилиндрична част с по-малък диаметър. В долната част на плунжера са оформени разположени по окръжност аксиални отвори, а горната цилиндрична част на плунжера е поместена в цилиндричен отвор, оформен в капачка, затваряща горната част на кухия цилиндър и на корпуса. В горната част на плунжера са оформени централен отвор и радиални отвори, които отвори заедно с пространството между челото на плунжера и капачката оформят хидравличното спирателно устройство. В корпуса са израбо
Описания на издадени патенти за изобретения № 03.2/29.03.2019 тени съответно над и под зегерката първи и втори зареждащи канала, свързани с маслената магистрала на двигателя, а над удебелената долна част на плунжера, в корпуса са оформени изпускателни отвори от контура за контролирано зареждане и отвеждане на флуида под налягане.
В буталото, непосредствено над дъното, в стената му са оформени два срещуположно разположени радиални отвора, а предвидените аксиални отвори в горния затворен край на втория спирачен цилиндър са разположени в оформено към него периферно външно радиално разширение, служещо за упор на горния край на пружината, обхващаща съосно първия спирачен цилиндър. Долният затворен край на този цилиндър е с оформено периферно външно радиално разширение, служещо за упор на долния край на пружината. В долния край на стената на първия спирачен цилиндър, над дъното му са оформени и два радиални отвора. В стената на кухия цилиндър, над спирачното седло е разположен изпускателен канал, при което този изпускателен канал заедно с двата срещуположно разположени непосредствено над дъното на буталото, радиални отвори, формират допълнително спирателно устройство.
Съгласно едно предпочитано изпълнение оформеният в горната цилиндрична част на плунжера централен глух отвор от хидравличното спирателно устройство чрез радиалните отвори, е свързан с пространството около горната цилиндрична част на плунжера. Под радиалните отвори допълнително е оформен радиален отвор, свързан с централния отвор, при което диаметъра на допълнителния отвор е по-малък от този на горните радиални отвори. Към горната челна страна на удебелената част на плунжера е опрян единия край на плунжерна пружина, обхващаща частично горната му цилиндрична част, като другият край на тази плунжерна пружина е опрян във вътрешната част на затварящата капачка.
Буталният прът на разположеното в цилиндъра двупосочно подвижно бутало е оформен към долната му страна и е в контакт с хидравличен повдигач, представляващ хидравличен компенсатор, долната част на който е опряна към челото на стеблото на монтирания в цилиндровата глава клапан на двигателя, натегнат от клапанна пружина.
Първият зареждащ канал е оформен вътрешно в корпуса в областта на долния край на удебелената част на плунжера, а вторият зареждащ канал е оформен външно в долния край на корпуса. Двата зареждащи канала са свързани с маслената магистрала посредством оформени в едната страна на закрепваща конзола два взаимно пресичащи се радиален и аксиален отвори и оформен в цилиндровата глава на двигателя свързващ отвор. Долният край на корпуса е прикрепен към цилиндровата глава на двигателя чрез предвидената закрепваща конзола със захващащи болтове и уплътнена към нея посредством един от тези болтове, преминаващ през аксиалния й отвор и разположено в конзолата около аксиалния отвор подконзолно уплътнение. Вътрешната повърхност на закрепващата конзола е уплътнена към външната повърхност на корпуса посредством конзолни уплътнения, разположени от двете страни на втория зареждащ канал в корпуса.
Електромагнитното управление на управляващия клапан включва външно разположена неподвижно в горната част на затварящата капачка електрическа бобина, свързана с електронен блок за управление, като горната цилиндрична част на плунжера, поместена в отвора на затварящата капачка и попадаща в обхвата на електрическата бобина, изпълнява ролята на електромагнитна котва.
Предимствата на задвижващия механизъм за осево изместване на газообменен клапан в двигател с вътрешно горене са, че се осигурява повишена сигурност и намалено ниво на шум при действието му за контролирано затваряне и отваряне на клапаните на ДВГ, от една страна предвид хидравличното спирателно устройство, а от друга страна допълнителното съгласно изобретението оформяне на основно и допълнително спирателни устройства, забавящи движението на клапаните на ДВГ. Тъй като спирателните устройства, обуславящи движението на клапана на ДВГ не проявяват вторичен спирателен ефект, то работата на ДВГ остава хармонична. Описаният задвижващ механизъм е хидравличен, използващ съществуващата маслена система на ДВГ, не са необходими допълнителни тръбопроводи и устройства, което го прави с опростена и компактна конструкция.
Пояснение на приложените фигури
Настоящото изобретение се пояснява по-подробно на приложените фигури, които го разкриват, без да го ограничават, както следва:
Описания на издадени патенти за изобретения № 03.2/29.03.2019 фигура 1 представлява вертикален разрез по оста на задвижващия механизъм и част от цилиндровата глава на двигателя с вътрешно горене при отворено положение на газообменния клапан;
фигура 2 представлява вертикален разрез по оста на задвижващия механизъм и част от цилиндровата глава на двигателя с вътрешно горене при затворено положение на газообменния клапан.
Примери за изпълнение на изобретението
Задвижващият механизъм за осево изместване на газообменен клапан в двигател с вътрешно горене, съгласно изобретението, представлява един хидравличен изпълнителен механизъм с директно електрическо управление и се състои от прикрепен към цилиндровата глава 1 на двигателя корпус 2, с оформен в него кух цилиндър 3, долната страна на който е отворена, а горната му страна е затворена от затваряща капачка 4, прикрепена към корпуса 2 посредством резбово съединение и уплътнена към него чрез гумено уплътнение. В долния край на кухия цилиндър 3 е оформено спирачно седло 5, стесняващо радиално вътрешната му изходяща част. Над спирачното седло 5 в долната част на кухия цилиндър 3 и съосно на него е поместено двупосочно подвижно бутало 6 с бутален прът, оформен към долната му страна, които представляват изпълнителната част на задвижващия механизъм. Буталото 6 представлява кух едностранно отворен в горната си страна цилиндър с оформени в него два срещуположно разположени непосредствено над дъното на буталото 6 радиални отвори 7. Във вътрешната част на буталото 6 са поместени един в друг първи спирачен цилиндър 8 и втори спирачен цилиндър 9, които са двупосочно аксиално подвижни спрямо кухия цилиндър 3 и съосни с него и един спрямо друг. Първият спирачен цилиндър 8 е кух и едностранно отворен отгоре, а долният му затворен край е с оформено периферно външно радиално разширение, служещо за упор на долния край на спирална пружина 10, поместена между двата спирачни цилиндри 8 и 9 и обхващаща съосно първия спирачен цилиндър 8. В долния край на стената на първия спирачен цилиндър 8, над дъното му са оформени два радиални отвора 11. Вторият спирачен цилиндър 9 също е кух и едностранно отворен отдолу и е поместен във вътрешната куха част на първия спирачен цилиндър 8. Горният затворен край на втория спирачен цилиндър 9 е с оформено периферно външно радиално разширение, служещо за упор на горния край на спиралната пружина 10, в което периферно разширение са предвидени осем разположени по окръжност аксиални отвора 12. В затворения горен край на кухия втори спирачен цилиндър 9 е оформен централен аксиален отвор 13.
В стената на предвидения в корпуса 2 кух цилиндър 3, над оформеното в долната му част спирачно седло 5 е предвиден изпускателен канал 14, за връзка на вътрешната част на буталото 6 през двата срещуположно разположени над дъното на буталото 6 радиални отвора 7 с извънцилиндровото пространство.
Буталният прът на разположеното в цилиндъра 3 бутало 6 е постоянно опрян към горната повърхност на хидравличен повдигач 15, представляващ един хидравличен компенсатор, известен от нивото на техниката, долната част на който е опряна към челото на стеблото на монтиран в цилиндровата глава клапан на ДВГ 16, налегнат от клапанна пружина 17.
Горната част на втория спирачен цилиндър 9 е опряна в зегерка 18, поместена в изработен в корпуса канал и разделяща на две части вътрешната цилиндрична повърхност на оформения в корпуса 2 кух цилиндър 3. Над зегерката 18, в горната част на кухия цилиндър 3 е поместен двупосочно аксиално подвижен и съосен на цилиндъра 3 електромагнитно управляем плунжер 19, представляващ управляващ клапан на задвижващия механизъм. Плунжерът 19 се състои от долна цилиндрична удебелена част, контактуваща с вътрешната цилиндрична повърхност на кухия цилиндър 3 и горна цилиндрична част с по-малък диаметър, като двете части представляват едно цяло. В долната удебелена част на плунжера 19 са оформени шест разположени по окръжност аксиални отвора 20. Горната цилиндрична част на плунжера 19 е поместена в оформен в затварящата капачка 4 съосен цилиндричен глух отвор, като между горния затворен край на този отвор и челото на горната цилиндрична част на плунжера 19 е образувано пространство 21. В горната цилиндрична част на плунжера 19 са оформени съответно централен глух отвор 22 и два радиални отвора 23, свързващи вътрешното пространство на централния глух отвор 22 с пространството около цилиндричната част на плунжера 19. Под двата радиални отвора 23 в горната цилиндрична част на плунжера 19 е оформен и един допълнителен радиален отвор 24, чийто диаме
Описания на издадени патенти за изобретения № 03.2/29.03.2019 тър е по-малък от този на горните два радиални отвора 23, също свързващ вътрешното пространство на централния глух отвор 22 с пространството около горната цилиндрична част на плунжера 19. Към горната челна страна на удебелената част на плунжера 19 е опрян единия край на спирална плунжерна пружина 25, обхващаща частично горната цилиндрична част на плунжера 19. Другият край на плунжерната пружина 25 е опрян във вътрешната част на затварящата капачка 4.
Към горната част на затварящата капачка 4 и външно разположена спрямо нея е захваната неподвижно електрическа бобина 26, свързана с електронен блок за управление (ЕБУ). Възможно е изпълнение, при което бобината 26 е захваната към затварящата капачка 4 чрез гайка и болт, неподвижно захванат към затварящата капачка 4 и представляващ нейно продължение. Горната цилиндрична част на плунжера 19, поместена в кухия цилиндричен отвор на затварящата капачка 4 и попадаща в обхвата на електрическата бобина 26, изпълнява ролята на електромагнитна котва.
Над удебелената долна цилиндрична част на плунжера 19, в стената на обхващащия го корпус 2 са оформени осем изпускателни отвора 27, свързващи вътрешното пространство на предвидения в корпуса 2 кух цилиндър 3 с външното пространство. В корпуса 2 над монтираната в него зегерка 18, в областта на долния край на удебелената долна цилиндрична част на плунжера 19 е изработен първи зареждащ канал 28, пресичащ осем радиално разположени в стената на корпуса 2 аксиални глухи отвори 29. Изходите от корпуса 2 на тези осем отвора 29 към цилиндровата глава 1 на двигателя са затапени с тапи 30. Външно, в долния край на корпуса 2 под зареждащия канал 28 е оформен втори зареждащ канал 31. Първият и вторият зареждащи канали 28 и 31, както и изпускателните отвори 27 формират контур за контролирано зареждане и извеждане на флуид под налягане, въздействащ върху буталото 6 на задвижващия механизъм, а за контролираното зареждане и извеждане на флуида е предназначен предвидения управляващ клапан с пряко електромагнитно управление (плунжера 19).
В долния си край корпуса 2 е прикрепен към цилиндровата глава 1 на двигателя чрез закрепваща конзола 32 посредством захващащи болтове 33. Вътрешната повърхност на закрепващата конзола 32 е уплътнена към външната повърхност на корпуса 2 посредством две конзолни уплътнения 34. Конзолните уплътнения 34 са поместени съответно във външно оформени в корпуса 2 два канала, разположени от двете страни на втория зареждащ канал 31 в корпуса 2. В едната страна на закрепващата конзола 32 са оформени два взаимно пресичащи се радиален отвор 35 и аксиален отвор 36. Единият край на радиалния отвор 35 е свързан с втория зареждащ канал 31, оформен в долния край на корпуса 2, а другият му край е затапен с тапа 37. Аксиалният отвор 36 посредством оформен в цилиндровата глава 1 на двигателя свързващ отвор 38 е свързан със съществуващата маслена магистрала 39 на двигателя. Посредством един от захващащите болтове 33, преминаващ през аксиалния отвор 36 и разположено в закрепващата конзола 32 около аксиалния отвор 36 подконзолно уплътнение 40, конзолата 32 е уплътнена към цилиндровата глава 1 на двигателя.
Оформеното пространство 21, образувано в затварящата капачка 4 в горната част на задвижващия механизъм, заедно с челото на горната цилиндрична част на плунжера 19 и оформените в тази част централен глух отвор 22, двата радиални отвора 23 и допълнителния радиален отвор 24 формират едно хидравлично спирателно устройство на задвижващия механизъм.
Първият спирачен цилиндър 8 и вторият спирачен цилиндър 9, с неговия централен аксиален отвор 13, поместени във вътрешността на разположеното в кухия цилиндър 3 бутало 6, заедно с разположената между тях спирална пружина 10 формират едно основно спирателно устройство на задвижващия механизъм, въздействащо върху клапана на ДВГ.
Изпускателният канал 14, оформен в стената на предвидения в корпуса 2 кух цилиндър 3, заедно с двата срещуположно разположени непосредствено над дъното на поместеното в цилиндъра 3 бутало 6, радиални отвори 7, формират допълнително спирателно устройство на задвижващия механизъм.
Приложение на изобретението
Действието на задвижващия механизъм за осево изместване на газообменен клапан в двигател с вътрешно горене, съгласно настоящото изобретение е следното.
В момента на отпадане на захранващото напрежение на електрическата бобина 26 от електронния
Описания на издадени патенти за изобретения № 03.2/29.03.2019 блок за управление (ЕБУ), започва затварянето на клапана 16 на ДВГ (фиг. 1). Тъй като горната цилиндрична част на плунжера 19 представлява котва на електромагнит, намиращ се в обхвата на електромагнитното поле на бобината 26, при вече отпаднало напрежение на бобината 26, плунжерът 19 е останал само под въздействието на плунжерната пружина 25, която го изтласква в посока надолу до крайното му положение - челния контакт със зегерката 18. Оформените шест разположени по окръжност аксиални отвора 20 в удебелена долна част на плунжера 19 осигуряват транзита на маслото подавано от помпата за централно смазване на ДВГ. При движението си надолу, излизайки от образуваното в затварящата капачка 4 пространство 21, горната цилиндрична част на плунжера 19 създава вакуум, който се опитва да запълни пространството 21 с масло през допълнителния радиален отвор 24 с малък диаметър, оформен в горната цилиндрична част на плунжера 19 и обуславящ работата на хидравличното спирателно устройство. Точно тук се проявява вторичен спирателен ефект, който е нежелателен и който би довел до по-късно отваряне на клапана 16 и в крайна сметка ще повлияе отрицателно на хармоничната работа на двигателя. Този недостатък се компенсира чрез съответна калибровка на допълнителния радиален отвор 24, обезпечаващ работата на хидравличното спирателно устройство така, че при максимална честота на въртене на ДВГ този вторичен спирателен ефект да се отстрани. Този вторичен спирателен ефект продължава до момента, в който двата радиални отвора 23 в горната цилиндрична част на плунжера 19 не пресекат равнината на вътрешната стена на затварящата капачка 4, служеща за горна опора на плунжерната пружина 25. При по-нататъшното движение на горната цилиндрична част на плунжера 19 в посока надолу, чрез двата радиални отвора 23, оформени в тази част на плунжера 19, налягането в пространството 21 от хидравличното спирателно устройство, се изравнява с това в обема на кухия цилиндър 3. Вторичният спирателен ефект се прекратява и плунжерът 19 под напора на плунжерната пружина 25 вече свободно достига долното си положение (челният контакт със зегерката 18). По този начин долната цилиндрична удебелена част на плунжера 19 е затворила първия зареждащ канал 28 и същевременно е отворила осемте изпускателни отвора 27, вследствие на което, клапанът 16 под въздействието на натегнатата клапанна пружина 17 се опитва да се затвори избутвайки нагоре хидравличния повдигач 15. От своя страна хидравличният повдигач 15 избутва нагоре буталото 6 чрез неговия бутален прът, което бутало 6 до отпадането на налягането в кухия цилиндър 3, се намира в крайното си долно положение, опирайки с долната си част в оформеното в цилиндъра 3 спирачното седло 5.
С движението си нагоре буталото 6 започва да изтласква масло през отворените изпускателни отвори 27 от обема на кухия цилиндър 3. При отделяне на долния ръб на буталото 6 от спирачното седло 5 на много малко разстояние, вътрешното пространство на буталото 6, чрез оформените в него непосредствено над дъното му два срещуположно разположени радиални отвора 7, се свързва с оформения в стената на кухия цилиндър 3 изпускателен канал 14 от допълнителното спирателно устройство. По този начин от вътрешния обем на кухия цилиндър 3 изтича известно количество масло, т.е. маслото от вътрешния обем на цилиндъра 3 не изтича само през изпускателните отвори 27. Тук допълнителното спирателно устройство не проявява вредния вторичен спирателен ефект, тъй като при движение нагоре на буталото 6, където може да се очаква появата на вторичния спирателен ефект, изпускателните отвори 27 са вече отворени. Налягането в кухия цилиндър 3 е отведено, като оставащото масло, което буталото 6 трябва да изтласка извън обема на цилиндъра 3 ще окаже минимално съпротивление на буталото 6, тъй като сумарното сечение на осемте изпускателни отвора 27 е голямо, а самите изпускателни отвори 27 са прави и с минимална дължина. Това благоприятства бързото отвеждане на маслото от обема на кухия цилиндър 3, т.е. допълнителното спирателно устройство проявява еднократно спирателен ефект точно там, където е необходим и работи като такова само при наличие на налягане в цилиндъра 3.
С движението си нагоре, намиращият се във вътрешната горна част на буталото 6 първи спирачен цилиндър 8 чрез своята вътрешна повърхност започва да се приплъзва по външната повърхност на втория спирачен цилиндър 9, като движението му първоначално е безпрепятствено, тъй като маслото, излизащо от затворения обем между двата спирачни цилиндъра 8 и 9 излиза през двата радиални отвора 11 в долния край на първия спирачен цилиндър 8 и през централния аксиален отвор 13 на втория спирачен цилиндър 9 до момента, в който двата радиални отвора 11 в първия спирачен цилиндър 8 се закрият. Тогава оставащото масло, което трябва да излезе от намаляващия обем между влизащите един
Описания на издадени патенти за изобретения № 03.2/29.03.2019 в друг първи и втори спирачни цилиндри 8 и 9 може да излезе само през централния аксиален отвор 13 на втория спирачен цилиндър 9. Точно тук започва спирателният ефект на основното спирателно устройство. Предназначението на основното спирателно устройство е да намали силата на удара на главата на клапана 16 на ДВГ в неговото седло, с цел намаляване на взаимното им износване, като по този начин намаляват шумът и загубите при работата на ДВГ. Движението на първия и втория спирачни цилиндри 8 и 9 от основното спирателно устройство приключва, когато те се опрат един в друг напълно. Моментът на синхронизираното спиране на главата на клапана 16 в неговото седло и спирането на първия и втория спирачни цилиндри 8 и 9 един в друг, опирайки се в зегерката 18 се осъществява посредством действието на хидравличния повдигач 15, представляващ един известен хидравличен компенсатор.
Това напълно затворено състояние на клапана 16 може да продължи до момента на подаване на захранващо напрежение на електрическата бобина 26.
При вече напълно затворен клапан 16 (фиг. 2), при подаване на захранващо напрежение на електрическата бобина 26 от електронния блок за управление (ЕБУ) тя генерира електромагнитно поле и плунжерът 19 се измества нагоре, преодолявайки съпротивлението на плунжерната пружина 25 и съпротивлението на маслото, намиращо се в пространството 21 на хидравличното спирателно устройство. Движението на плунжера 19 в посока нагоре е безпрепятствено, докато двата радиални отвора 23 в горната цилиндрична част на плунжера 19 преминат зад ръба на вътрешната стена на затварящата капачка 4, която стена служи за горна опора на плунжерната пружина 25. При преминаването на радиалните отвори 23 зад ръба на стената на затварящата капачка 4, движението на плунжера 19 продължава нагоре и тъй като маслото затворено в пространството 21 може да излезе единствено през допълнителния радиален отвор 24, оформен в горната цилиндрична част на плунжера 19, започва първият спирателен ефект на хидравличното спирателно устройство. Предназначението на това хидравлично спирателно устройство е да намали силата на челния контакт между края на горната цилиндрична част на плунжера 19 и дъното на пространството 21 в капачката 4, с цел да се намали шумът, който се генерира от този челен контакт между тях. С опиране в дъното на оформеното в затварящата капачка 4, пространството 21 на края на горната цилиндрична част на плунжера 19, движението му приключва. При това горният ръб на долната удебелена цилиндрична част на плунжера 19 е затворил изпускателните отвори 27, а долният ръб на тази удебелена част е отворил първия зареждащ канал 28, при което маслото навлизайки в цилиндъра 3 започва да избутва буталото 6 надолу, в посока отваряне на клапана 16 до пълното му отваряне. Отвореното положение на клапана 16 продължава докато има захранващо напрежение на електрическата бобина 26.
При започване на движението на буталото 6 надолу двата спирачни цилиндъра 8 и 9 започват да излизат един от друг единствено под въздействието на спиралната пружина 10, разположена между тях, тъй като първия спирачен цилиндър 8 не е захванат към буталото 6. Маслото, опитващо се да влезе в пространството между двата спирачни цилиндъра 8 и 9 може да влезе единствено през централния аксиален отвор 13 на втория спирачен цилиндър 9. Този отвор 13 обуславя работата на основното спирателно устройство и е важно да бъде калибриран така, че при най-висока честота на движение на задвижващия механизъм да позволи на първия спирачен цилиндър 8 да следва движението на буталото 6. В противен случай между буталото 6 и спирачния цилиндър 8 ще се получи разстояние. При последващото движение на буталото 6 в обратна посока, ако двата спирачни цилиндъра 8 и 9 не са излезли един от друг дотолкова, че да бъдат отворени двата радиални отвора 11 в първия спирачен цилиндър 8, то спирателния ефект на основното устройство ще бъде променлив, защото обемът, с който работи ще варира. Така реализирано, основното спирателно устройство не проявява вторичен спирателен ефект.
Непосредствено преди достигане до долното си положение буталото 6, преди да опре с долния си ръб в спирачното седло 5, двата радиални отвора 7, оформени над дъното на буталото 6, попадат в обхвата на изпускателния канал 14, който свързва за момент вътрешното пространство на кухото бутало 6 и пространството извън цилиндъра 3, при което изтича известно количество масло. Това довежда до моментно рязко намаляване скоростта на буталото бис опирането на долния му ръб в горния ръб на спирачното седло 5, буталото 6 затваря изпускателния канал 14 и изтичането на маслото е прекратено.
Описания на издадени патенти за изобретения № 03.2/29.03.2019
При описаните спирателни устройства, показани в примерното изпълнение на изобретението, е необходимо да се предвиди отворите, които обуславят работата на тези спирателни устройства, да бъдат калибрирани така, че да осигуряват нормална работа на ДВГ при най-високи честоти на въртене.
Описаният в примерното изпълнение задвижващ механизъм може да се използва за различни цели, но най-вече и с голяма лекота може да се приложи за реновиране на съществуващи автомобилни ДВГ. За адаптиране на този механизъм към съществуващите четиритактови автомобилни ДВГ са необходими минимални конструктивни промени. Използването му дава възможност за радикална промяна в работата на ДВГ и трансмисията на автомобила. Със сравнително малки разходи класическия четиритактов ДВГ със средни възможности може да се превърне в ДВГ от висок клас - икономичен, екологичен и при необходимост достатъчно мощен, което дава възможност за намаляване на теглото му. Ефектът ще е особено голям при товарните автомобили, чиито двигатели са с внушителна маса и при намаляване на работните им цилиндри (възможно с предлаганото с изобретението решение) икономията от гориво ще се осъществи само от факта, че от автомобила е премахнат товар, който присъства постоянно към теглото на автомобила, като с това ще се облекчи поддръжката и ще намалее цената му.
Тъй като с предлагания с изобретението механизъм, всеки газообменен клапан на ДВГ може да бъде управляван самостоятелно, не се налага ДВГ да работи с някакви усреднени стойности на моментите на изпреварване или закъснение при отваряне и затваряне на газообменните клапани. Това означава, че изместването на горепосочените моменти ще е винаги оптимално за конкретната честота на въртене и това ще е валидно за целия честотен диапазон, в който работи ДВГ. Тоталният електронен контрол упражняван върху работата на газообменните клапани от една страна и електронния контрол, упражняван върху подаваното гориво от друга страна ще доведе до икономия на използваното гориво. Също така ще се подобрят и екологичните показатели, което е пряко следствие от горепосочения контрол при използването на задвижващия механизъм в четиритактовия ДВГ. Като цяло шумът генериран от ДВГ намалява и се подобрява динамиката на автомобила.
При масово използваните четирицилиндрови четиритактови ДВГ, шийките на колената на коляновия вал са разместени на сто и осемдесет градуса по двойки, т.е., когато две от буталата в цилиндрите на ДВГ се намират в горна мъртва точка (ГМТ) другите две бутала се намират в долна мъртва точка (ДМТ). В тези двигатели работният такт в един цилиндър се образува при две пълни завъртания на коляновия вал, т.е. за две пълни завъртания на коляновия вал се осъществява цикъл от четири последователни работни такта през сто и осемдесет градуса, за всеки цилиндър по един работен такт. Чрез използване на описания задвижващ механизъм, съгласно настоящото изобретение, горепосочената четиритактова схема на работа на ДВГ може да се промени така, че в определен момент да могат да се удвоят работните тактове, в друг момент те могат да се намалят на половина и в следващо друго положение да се разредят, като същевременно може да се променя и работния обем на цилиндрите, при което тази промяна на работата на ДВГ е под пълен контрол. Тази, посочена по-горе възможна промяна на режимите на работа на ДВГ е показана в следната таблица:
Работен режим | Завъртане на коляновия вал | Работни такта |
1 | На 360* | 4 работни такта 2X2 |
2 | На 720’ | 4 работни такта 4X1 |
I3 | На 2160* | 4 работни такта 4X1 |
Описания на издадени патенти за изобретения № 03.2/29.03.2019
За да се осигури възможността за осъществяване на горепосочената промяна в работата на конвенционалните ДВГ чрез предложения задвижващ механизъм за изместване на клапаните, съгласно настоящото изобретение, е необходимо да се предприемат някои предварителни, подготвителни стъпки, като например:
- ДВГ трябва да бъде оборудван с механично зацепен към него роторен компресор;
- Буталата в цилиндрите на ДВГ трябва да имат оформени в челата си изрези, които не биха позволили контакт между челата на буталата и газообменните клапани, когато са отворени в момента на преминаване на буталата през ГМТ;
- Помпата за централно смазване на ДВГ трябва да бъде роторна;
- Капакът, затварящ цилиндровата глава на ДВГ отгоре, трябва да бъде оформен така, че електрическите бобини, намиращи се в горния край на задвижващия механизъм, съгласно изобретението да останат извън пространството затворено от капака;
- ДВГ трябва да бъде оборудван със система за директно впръскване на горивото с директно електрическо управление;
- ДВГ трябва да бъде снабден с допълнителен електронен блок за управление (ЕБУ), управляващ работата на газообменните клапани;
- ДВГ трябва да бъде снабден с датчик за ГМТ и ДМТ, обхващащ посочените в горната таблица работни режими;
- ДВГ трябва да бъде снабден и с датчик за положението на педала на газта.
Тъй като първият посочен в таблицата режим - 2X2 работни такта при завъртане на коляновия вал на 360 градуса, осъществява само два такта, се налага използването на външен роторен компресор, чрез който да се осъществи продухване и зареждане с пресен въздух на цилиндрите. Необходимостта от използване на роторен компресор, механично зацепен към ДВГ се налага и от обстоятелството, че при ниски честоти на въртене традиционно използваните турбокомпресори са с малка ефективност. При работа в този режим при използването на предлагания сега задвижващ механизъм, двигателят отдава два пъти по-голяма мощност в сравнение с двигател, който работи само в четиритактов режим.
При посочения в таблицата втори режим, а именно 4X1 работни такта при завъртане на коляновия вал на 720 градуса, ДВГ работи по класическия четиритактов режим. При този режим на работа отдадената мощност е два пъти по-малка от тази на предходния, горепосочен първи режим.
При посочения в таблицата трети режим - 4X1 работни такта при завъртане на коляновия вал на 2160 градуса, отдадената мощност е по-малка от тази на предходния втори режим и максималната честота на въртене на ДВГ е по-ниска, тъй като работните тактове се осъществяват през по-голям интервал. Това намаляване на мощността и честотата на въртене на ДВГ е особено ефективно в случаите при работа на празен ход, при движение с минимален товар и други.
Индивидуалното управление на газообменните клапани, осъществявано чрез използването на задвижвания механизъм, съгласно изобретението, позволява да бъде премахната дроселовата клапа, която принципно пречи на доброто пълнене и вентилация на цилиндрите на ДВГ. Това сега се осъществява чрез контролируемо изместване на момента на затваряне на изпускателния клапан по време на такта сгъстяване. Този момент може да варира в две граници - от момента на започване на движението на буталото към ГМТ до момента, в който буталото се намира преди ГМТ и може да компресира известно количество въздух, осигуряващ работен такт с минимална мощност. По този начин буталото не компресира целия обем на цилиндъра, т.е. този обем не е константна, а е променлива величина. Така се осъществява плавното развъртане на ДВГ без използване на дроселова клапа и тъй като тя вече отсъства, датчика за нейното положение трябва да се премести на педала на газта.
Изборът на режим на работа става чрез ръчно управляван контролер с три положения за съответния режим, поставен на удобно място на скоростния лост така, че обхващайки лоста отгоре с длан с помощта на палеца и показалеца да може удобно да се превключват трите му положения. Превключването може да се осъществи едва след като приключи целия цикъл на настоящия режим независимо от положението на контролера, определящо изискващия режим.
При режим на работа 4X1 работни такта при завъртане на коляновия вал на 2160 градуса, ДВГ
Описания на издадени патенти за изобретения № 03.2/29.03.2019 ще работи по-бавно и по време на експлоатацията на автомобила ще има моменти, в които честотата на ДВГ ще бъде много ниска. Поради това налягането в маслените магистрали на ДВГ ще намалее критично, тъй като ефективността на използваната в масовия случай зъбна помпа намалява с намаляването на честотата на въртене. Такова намаляване на налягането на маслото в мазилната система на ДВГ е нежелателно, а освен това ще се отрази зле и на работата на задвижващия механизъм на клапаните, което изисква постоянно и високо налягане. Тези две обстоятелства налагат използването на по-ефективната роторна помпа.
При режим 2X2 работни такта при завъртане на коляновия вал на 3 60 градуса, зареждането с гориво предкамерно е невъзможно, защото при този режим буталото в цилиндъра не осъществява тактовете засмукване и вентилация, което налага използването на система за директно впръскване на гориво в цилиндрите.
Електронният блок за управление (ЕБУ) представлява цифрово електронно устройство, в основата на което чрез използването на тригери и подходящи връзки между тях, са синтезирани три кръгови брояча, които се явяват делители на честота. Техните изходи са обединени от логически елементи така, че образуват канали за управление на електрическите бобини на задвижващите механизми за управление на газообменните клапани.
Claims (6)
- Патентни претенции1. Задвижващ механизъм за осево изместване на газообменен клапан в двигател с вътрешно горене, включващ прикрепен към цилиндровата глава на двигателя корпус с оформен в него кух цилиндър, долната страна на който е отворена и в който цилиндър е поместено съосно двупосочно подвижно бутало, твърдо свързано с бутален прът, които представляват изпълнителната част на задвижващия механизъм, като в корпуса е предвиден контур за контролирано зареждане и отвеждане на флуид под налягане, а за контролираното зареждане и извеждане на флуида през маслена магистрала е предвиден управляващ клапан с пряко електромагнитно управление, при това в горната част на задвижващия механизъм, съосно на кухия цилиндър е оформено пространство от едно хидравлично спирателно устройство, характеризиращ се с това, че поместеното в долната част на кухия цилиндър (3) двупосочно подвижно бутало (6) представлява кух едностранно отворен в горната си страна цилиндър, във вътрешната част на който са поместени съосно един в друг първи спирачен цилиндър (8) и втори спирачен цилиндър (9), които са двупосочно аксиално подвижни спрямо кухия цилиндър (3) и съосни с него, като първият спирачен цилиндър (8) е кух и едностранно отворен отгоре, а вторият спирачен цилиндър (9) е кух и едностранно отворен отдолу и е поместен във вътрешната куха част на първия спирачен цилиндър (8), като между двата спирачни цилиндъра (8 и 9) е поместена пружина (10), а в горния затворен край на втория спирачен цилиндър (9) са предвидени разположени по окръжност аксиални отвори (12) и един централен аксиален отвор (13), при което от двата спирачни цилиндъра (8 и 9) с разположената между тях пружина (10) и аксиалният отвор (13) е формирано основно спирателно устройство, а над буталото (6) в корпуса (2) е поместена зегерка (18), разделяща на две части вътрешната цилиндрична повърхност на кухия цилиндър (3), в долната част на който е оформено спирачно седло (5), стесняващо радиално вътрешната му изходяща част, а над зегерката (18) в кухия цилиндър (3), съосно на буталото (6) е поместен управляващия клапан, който е оформен като плунжер (19), състоящ се от долна цилиндрична удебелена част и горна цилиндрична част с по-малък диаметър, като в долната част на плунжера (19) са оформени разположени по окръжност аксиални отвори (20), а горната цилиндрична част на плунжера (19) е поместена в цилиндричен отвор, оформен в капачка (4), затваряща горната част на кухия цилиндър (3) и на корпуса (2), като в горната част на плунжера (19) са оформени централен отвор (22) и радиални отвори (23,24), чрез които отвори заедно с пространството (21) между челото на плунжера (19) и капачката (4) е оформено хидравличното спирателно устройство, при което в корпуса (2) са изработени съответно над и под зегерката (18) първи зареждащ канал (28) и втори зареждащ канал (31), свързани с маслената магистрала (39) на двигателя, а над удебелената долна част на плунжера (19), в корпуса (2) са оформени изпускателни отвори (27) от контура за контролирано зареждане и отвеждане на флуида под налягане.Описания на издадени патенти за изобретения № 03.2/29.03.2019
- 2. Задвижващ механизъм за осево изместване на газообменен клапан в двигател с вътрешно горене съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че в буталото (6), непосредствено над дъното, в стената му са оформени два срещуположно разположени радиални отвори (7), а предвидените аксиални отвори (12) в горния затворен край на втория спирачен цилиндър (9) са разположени в оформено към него периферно външно радиално разширение, в което е опрян горния край на пружината (10), обхващаща съосно първия спирачен цилиндър (8), долният затворен край на който е с оформено периферно външно радиално разширение, в което е опрян долният край на пружината (10) и в долния край на стената на който цилиндър (8), над дъното му са оформени два радиални отвора (11), а в стената на кухия цилиндър (3), над спирачното седло (5) е разположен изпускателен канал (14), чрез който заедно с двата срещуположно разположени непосредствено над дъното на буталото (6), радиални отвори (7), е формирано допълнително спирателно устройство.
- 3. Задвижващ механизъм за осево изместване на газообменен клапан в двигател с вътрешно горене съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че оформеният в горната цилиндрична част на плунжера (19) централен глух отвор (22) от хидравличното спирателно устройство чрез радиалните отвори (23) е свързан с пространството около горната цилиндрична част на плунжера (19), като под тези радиални отвора (23) допълнително е оформен радиалния отвор (24), свързан с отвора (22), при което диаметъра на допълнителния отвор (24) е по-малък от този на горните радиални отвори (23), а към горната челна страна на удебелената част на плунжера (19) е опрян единият край на плунжерна пружина (25), обхващаща частично горната му цилиндрична част, като другият край на тази плунжерна пружина (25) е опрян във вътрешната част на затварящата капачка (4).
- 4. Задвижващ механизъм за осево изместване на газообменен клапан в двигател с вътрешно горене съгласно една от претенции 1, 2 или 3, характеризиращ се с това, че буталният прът на разположеното в цилиндъра (3) двупосочно подвижно бутало (6) е оформен към долната му страна и е в контакт с хидравличен повдигач (15), представляващ хидравличен компенсатор, долната част на който е опряна към челото на стеблото на монтирания в цилиндровата глава (1) клапан (16) на двигателя, натегнат от клапанна пружина (17).
- 5. Задвижващ механизъм за осево изместване на газообменен клапан в двигател с вътрешно горене съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че първият зареждащ канал (28) е оформен вътрешно в корпуса (2) в областта на долния край на удебелената част на плунжера (19), а вторият зареждащ канал (31) е оформен външно в долния край на корпуса (2), като двата зареждащи канала (28 и 31) са свързани с маслената магистрала (39) посредством оформени в едната страна на закрепваща конзола (32) два взаимно пресичащи се радиален отвор (35) и аксиален отвор (36), при което долният край на корпуса (2) е прикрепен към цилиндровата глава (1) на двигателя чрез предвидената закрепваща конзола (32) с болтове (33) и уплътнена към нея посредством един от тези болтове (33), преминаващ през аксиалния й отвор (36), и разположено в закрепващата конзола (32) около аксиалния отвор (36) подконзолно уплътнение (40), а вътрешната повърхност на закрепващата конзола (32) е уплътнена към външната повърхност на корпуса (2) посредством конзолни уплътнения (34), разположени от двете страни на втория зареждащ канал (31) в корпуса (2).
- 6. Задвижващ механизъм за осево изместване на газообменен клапан в двигател с вътрешно горене съгласно една от претенции от 1 до 5, характеризиращ се с това, че електромагнитното управление на управляващия клапан включва външно разположена неподвижно в горната част на затварящата капачка (4) електрическа бобина (26), свързана с електронен блок за управление, като горната цилиндрична част на плунжера (19), поместена в отвора на затварящата капачка (4) е електромагнитна котва, попадаща в обхвата на електрическата бобина (26).
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BG111788A BG66834B1 (bg) | 2014-07-04 | 2014-07-04 | Задвижващ механизъм за осево изместване на газообменен клапан в двигател с вътрешно горене |
PCT/BG2015/000018 WO2016000048A1 (en) | 2014-07-04 | 2015-06-29 | Internal combustion engine gas exchange valve hydraulic actuator |
PL15762470T PL3204624T3 (pl) | 2014-07-04 | 2015-06-29 | Hydrauliczny organ wykonawczy zaworu wymiany gazowej silnika spalinowego wewnętrznego spalania |
GB1701801.1A GB2543004A (en) | 2014-07-04 | 2015-06-29 | Internal combustion engine gas exchange valve hydraulic actuator |
ES15762470T ES2711301T3 (es) | 2014-07-04 | 2015-06-29 | Accionamiento hidráulico de las válvulas de intercambio de gas para un motor de combustión interna |
EP15762470.1A EP3204624B1 (en) | 2014-07-04 | 2015-06-29 | Internal combustion engine gas exchange valve hydraulic actuator |
US15/547,536 US10273839B2 (en) | 2014-07-04 | 2015-06-29 | Internal combustion engine gas exchange valve hydraulic actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BG111788A BG66834B1 (bg) | 2014-07-04 | 2014-07-04 | Задвижващ механизъм за осево изместване на газообменен клапан в двигател с вътрешно горене |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BG111788A BG111788A (bg) | 2016-01-29 |
BG66834B1 true BG66834B1 (bg) | 2019-02-28 |
Family
ID=54072635
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BG111788A BG66834B1 (bg) | 2014-07-04 | 2014-07-04 | Задвижващ механизъм за осево изместване на газообменен клапан в двигател с вътрешно горене |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10273839B2 (bg) |
EP (1) | EP3204624B1 (bg) |
BG (1) | BG66834B1 (bg) |
ES (1) | ES2711301T3 (bg) |
GB (1) | GB2543004A (bg) |
PL (1) | PL3204624T3 (bg) |
WO (1) | WO2016000048A1 (bg) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018109385A1 (de) | 2018-04-19 | 2019-10-24 | L.T.A.G. Ltd. | Hydraulischer ventiltrieb für ein zylinderventil einer brennkraftmaschine |
EP3798428A1 (de) * | 2019-09-30 | 2021-03-31 | RD Estate GmbH & Co. KG | Ventil zur steuerung und/oder regelung einer fluidströmung |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5248123A (en) * | 1991-12-11 | 1993-09-28 | North American Philips Corporation | Pilot operated hydraulic valve actuator |
US5868059A (en) * | 1997-05-28 | 1999-02-09 | Caterpillar Inc. | Electrohydraulic valve arrangement |
US6412457B1 (en) * | 1997-08-28 | 2002-07-02 | Diesel Engine Retarders, Inc. | Engine valve actuator with valve seating control |
KR20010032345A (ko) * | 1997-11-21 | 2001-04-16 | 디이젤 엔진 리타더스, 인코포레이티드 | 한정된 로스트 모션 태핏에서 밸브 시팅 속도를 한정하는장치 |
ITBO20010092A1 (it) * | 2001-02-20 | 2002-08-20 | Magneti Marelli Spa | Dispositivo elettroidraulico per l'azionamento delle valvole di un motore a scoppio |
DE10205888B4 (de) | 2002-02-13 | 2009-01-15 | Delphi Technologies, Inc., Troy | Hydraulische Ventilbetätigungsvorrichtung |
US6782852B2 (en) * | 2002-10-07 | 2004-08-31 | Husco International, Inc. | Hydraulic actuator for operating an engine cylinder valve |
US7318398B2 (en) * | 2003-08-15 | 2008-01-15 | Caterpillar Inc. | Engine valve actuation system |
SE543886C2 (sv) | 2012-07-06 | 2021-09-14 | Freevalve Ab | Aktuator för axiell förskjutning av en gasväxlingsventil vid en förbränningsmotor |
-
2014
- 2014-07-04 BG BG111788A patent/BG66834B1/bg unknown
-
2015
- 2015-06-29 US US15/547,536 patent/US10273839B2/en active Active
- 2015-06-29 GB GB1701801.1A patent/GB2543004A/en not_active Withdrawn
- 2015-06-29 WO PCT/BG2015/000018 patent/WO2016000048A1/en active Application Filing
- 2015-06-29 EP EP15762470.1A patent/EP3204624B1/en active Active
- 2015-06-29 PL PL15762470T patent/PL3204624T3/pl unknown
- 2015-06-29 ES ES15762470T patent/ES2711301T3/es active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20180010490A1 (en) | 2018-01-11 |
GB2543004A (en) | 2017-04-05 |
EP3204624B1 (en) | 2018-11-28 |
US10273839B2 (en) | 2019-04-30 |
BG111788A (bg) | 2016-01-29 |
WO2016000048A1 (en) | 2016-01-07 |
PL3204624T3 (pl) | 2019-05-31 |
GB201701801D0 (en) | 2017-03-22 |
ES2711301T3 (es) | 2019-05-03 |
EP3204624A1 (en) | 2017-08-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101509664B1 (ko) | 가변 압축비 장치 | |
JPH0366492B2 (bg) | ||
US20130074790A1 (en) | Electrohydraulic valve actuator with reciprocating cam | |
KR20000070717A (ko) | 가변 밸브 작동을 하는 다기통 디젤 기관 | |
KR20140140043A (ko) | 조기 배기 밸브 개방을 위한 엔진 브레이킹 메커니즘을 사용한 엔진 시스템 및 작동 방법 | |
CN107288701B (zh) | 一种发动机两冲程压缩释放式辅助制动装置及方法 | |
US10151221B2 (en) | System and method for variable actuation of a valve of an internalcombustion engine, with an electrically operated control valve having an improved control | |
EP2917516B1 (en) | Gas exchange valve arrangement | |
BG66834B1 (bg) | Задвижващ механизъм за осево изместване на газообменен клапан в двигател с вътрешно горене | |
CN109113829B (zh) | 一种发动机制动装置 | |
JP2017115850A (ja) | 内燃エンジンのバルブの可変的な作動のためのシステム | |
BG1992U1 (bg) | Задвижващ механизъм за осево изместване на газообменен клапан в двигател с вътрешно горене | |
KR20110062118A (ko) | 배기 브레이크 가변 압축비 장치 | |
US11136926B2 (en) | Method for operating a reciprocating piston internal combustion engine | |
CN108779716B (zh) | 用于内燃机的控制*** | |
EP3901426B1 (en) | Valve train and engine | |
CN111448378B (zh) | 用于控制内燃发动机装置的方法 | |
JPS6118013B2 (bg) | ||
CN215719009U (zh) | 一种双重推进式发动机制动装置 | |
EP4074945A1 (en) | System for actuation of an intake valve of an internal combustion engine | |
US11352914B2 (en) | Valve train for an internal combustion engine of a motor vehicle, and method for operating such a valve train | |
KR101657752B1 (ko) | 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 장치 및 방법, 실린더 헤드, 및 내연 기관을 업그레이드하는 방법 | |
US11047299B2 (en) | Device for adjusting the effective length of a connecting rod depending on the supply pressure | |
WO2024134333A1 (en) | A system for actuating an intake valve of an internal combustion engine | |
JPH11223114A (ja) | エンジンブレーキ装置 |