SU1715211A3 - Exhaust valve of internal combustion engine - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к двигателест- роению и позвол ет повысить КПД двухтактного двигател  внутреннего сгорани  с пр моточной клапанно-щелевой продувкой при работе с различной нагрузкой. Оно содержит выпускной клапан 1 с пневматической пружиной 19 и гидравлическим приводом, включающим насос 20 и гидроцилиндр 2, соединенные трубопроводом 21. Плунжер 4 гидроцилиндра 2 взаимодейству-2J(ЛСПюjCOThe invention relates to engine-building and allows to increase the efficiency of a two-stroke internal combustion engine with a continuous valve-slot blowdown when operating with different loads. It contains an exhaust valve 1 with a pneumatic spring 19 and a hydraulic drive that includes a pump 20 and a hydraulic cylinder 2 connected by a pipe 21. The plunger 4 of the hydraulic cylinder 2 is connected with 2J (LSPJO

Description

ет с регулируемым дроссельным устройством , благодар  чему происходит задержка посадки клапана в седло. Регулиру  степень указанной задержки, осуществл ют изменение наполнени  цилиндров двигател  рабочим телом. Благодар  этому дл  каждого режима работы двигател  устанавливают оптимальное значение действительной степени сжати , а следовательно, и величину наибольшего КПД двигател . 3 ил.It has an adjustable throttle device, due to which there is a delay in seating the valve in the seat. By adjusting the degree of this delay, the filling of the engine cylinders with the working fluid is changed. Due to this, for each engine operation mode, the optimum value of the actual compression ratio is set, and, consequently, the value of the highest engine efficiency. 3 il.

Изобретение относитс  к машиностроению , и в частности, предназначено дл  использовани  в двухтактном двигателе внутреннего сгорани  с пр моточной клапанно-щелевой продувкой.The invention relates to mechanical engineering, and in particular, is intended for use in a two-stroke internal combustion engine with a straight valve-slit blow.

Цель изобретени - повышение КПД двигател .The purpose of the invention is to increase the efficiency of the engine.

На фиг, 1 показан выпускной клапан, снабженный гидравлическим приводом, общий вид; на фиг. 2 - верхн   часть клапана; на фиг. 3 -характеристика клапана, определ юща  зависимость величины его перемещени  от времени.Fig, 1 shows the exhaust valve, equipped with a hydraulic actuator, a general view; in fig. 2 - top of the valve; in fig. 3 — A characteristic of a valve that determines the dependence of its movement on time.

Выпускной клапан 1 (фиг. 1 и 2) содержит гидравлический привод с гидроци индром 2, перепускным отверстием 3 дл  рабочей жидкости и приводным плунжером 4, взаммодействующим со стержнем 5 клапана , и дроссельное регулирующее устройство с элеме.нтами, образующими с гидроцилиндром 2 рабочие камеры 6-8 дл  жидкости. Дроссельное регулирующее устройство содержит две разнесенные в осевом направлении дроссельные кромки 9 и 10. размещенные на гидроцилиндре 2, и палец 11 переменного в продольном направлении диаметра, размещенный на приводном плунжере 4 и снабженный трем  разнесенными в осевом направлении дросселирующими участками 12-14. Последние выполнены с возможностью взаимодействи  первичного дросселирующего участка 12, расположенного вдали приводного плунжера 4, с первичной дроссельной кромкой 9 гидроцилиндра 2 при нахождении плунжера 4 в положении, соответствующем полному открытию выпускного клапана, и возможностью взаимодействи  вторичного дросселирующего участка 14, расположенного вблизи плунжера 4, с вторичной дроссельной кромкой 10 гидроцилиндра 2 при нахождении плунжера 4 в положении, соответствующем закрытому положению выпускного клапана. Удаленна  от плунжера 4 рабоча  камера 6, заключенна  между первичным дросселирующим участком 12 и первичной дроссельной кромкой 9, непосредственно соединена с перепускным отверстием 3 дл  рабочей жидкости, а рабоча  камера 7, расположенна  между первичной 9 и вторичной 10 дроссельными кромкамиThe exhaust valve 1 (Fig. 1 and 2) contains a hydraulic actuator with hydrocy indrom 2, an overflow orifice 3 for the working fluid and a driving plunger 4 interchanging with the valve stem 5, and a throttle control device with elements that form with the hydraulic cylinder 2 working chambers 6-8 for liquid. The throttle control device contains two axially spaced throttle edges 9 and 10. placed on the hydraulic cylinder 2, and a finger 11 of a diameter of variable lengthwise, placed on the drive plunger 4 and equipped with three axially spaced throttling sections 12-14. The latter are designed to interact with the primary throttling section 12, located far away from the actuator plunger 4, with the primary throttle edge 9 of the hydraulic cylinder 2 while the plunger 4 is in the position corresponding to the full opening of the exhaust valve, and the possibility of interaction between the secondary throttling section 14 located near the plunger 4, c the secondary throttle edge 10 of the hydraulic cylinder 2 when the plunger 4 is in the position corresponding to the closed position of the exhaust valve. The working chamber 6 separated from the plunger 4, which is enclosed between the primary throttling section 12 and the primary throttle edge 9, is directly connected to the bypass hole 3 for the working fluid, and the working chamber 7 located between the primary 9 and secondary 10 throttle edges

гидроцилиндра, соединена с перепускным отверстием 3 дл  рабочей жидкости при помощи канала 15, снабженного регулируемым дроссельным клапаном 16,the cylinder is connected to the bypass hole 3 for the working fluid through the channel 15, equipped with an adjustable throttle valve 16,

Выпускной клапан 1 совместно с гидроцилиндром 2, корпусом 17 и седлом клапана 18 размещаетс  в головке цилиндра и прижимаетс  к седлу посредством пневматической пружины 19. Гидравлический приводThe exhaust valve 1 together with the hydraulic cylinder 2, the housing 17 and the valve seat 18 is located in the cylinder head and pressed against the saddle by means of a pneumatic spring 19. Hydraulic actuator

клапана выполнен по традиционной схеме, содержащей плунжерный насос 20 с приводом от кулачкового вала, который соединен с гидроцилиндром 2 при помощи трубопровода 21.The valve is made according to the traditional scheme containing a plunger pump 20 driven by a camshaft, which is connected to the hydraulic cylinder 2 by means of a pipeline 21.

Полый приводной плунжер 4 окружает верхнюю часть стержн  5 клапана и плотно входит в отверстие 22 гидроцилиндра 2-. Сверху гидроцилиндра 2 установлена вставка 23, вход ща  на некоторое рассто ние вA hollow actuating plunger 4 surrounds the upper part of the valve stem 5 and fits tightly into the bore 22 of the hydraulic cylinder 2-. At the top of the hydraulic cylinder 2, an insert 23 is installed, which enters a certain distance in

отверстие 22. Вставка образует внутреннюю камеру 6, котора  через два отверсти  24 и 3, выполненные во вставке и гидроцилиндре соответственно сообщаетс  с плунжерным насосом 20 (фиг. 1). На конце,hole 22. The insert forms an internal chamber 6, which through two holes 24 and 3, made in the insert and the hydraulic cylinder, respectively, communicates with the plunger pump 20 (Fig. 1). At the end,

обращенном в сторону плунжера 4, вставка 23 несет две дроссельные кромки - первичную вторичную 10. В канале 25, ведущем к торцовой поверхности вставки 23, обращенной к стержню 5 клапана и соедин ющем камеру 6 с камерой 8, между плунжером 4 и вставкой 23 установлен обратный клапан 26, перекрывающий упом нутый канал в сторону камеры 6.facing the plunger 4, the insert 23 carries two choke edges — the primary secondary 10. In the channel 25 leading to the end surface of the insert 23 facing the valve stem 5 and connecting the chamber 6 with the chamber 8, a reverse is installed between the plunger 4 and the insert 23 a valve 26 closing the said passage toward the chamber 6.

Когда насос 20, управл емый посредством кулачка, начинает подавать масло под давлением через трубопровод 21 во впускное отверстие 3 гидроцилиндра 2, давление масла в камере 6 повышаетс . Это давление воздействует на плунжер 4 а осевом направлении и далее на стержень 5 клапана. Масло действует непосредственно на верхнюю торцовую поверхность 27 пальца 11 и узкую кольцевую часть 28, образующую переход между вторичным дросселирующим участком 14 и промежуточным участком 13 пальца 11. Поскольку зазор между вторичным дросселирующим участком 14 и вторичной дроссельной кромкой 10 при показанном закрытом состо нии клапана мал, то маслоWhen the pump 20, controlled by the cam, begins to supply oil under pressure through the pipe 21 to the inlet 3 of the hydraulic cylinder 2, the oil pressure in the chamber 6 rises. This pressure acts on the plunger 4 in the axial direction and further on the valve stem 5. The oil acts directly on the upper end surface 27 of the finger 11 and the narrow annular portion 28, which forms the transition between the secondary throttling section 14 and the intermediate section 13 of the finger 11. Since the gap between the secondary throttling section 14 and the secondary throttle edge 10 is small when the valve is shown closed, that butter

лишь в незначительной степени действует на кольцевой заплечик 29 приводного плунжера . Но сильное повышение давлени  вызывает открытие обратного клапана 26, в результате чего масло через канала 25 входит в контакт с указанным заплечиком на плунжере. После короткого перемещени  (соответствующего некоторому открытию выпускного клапана) плунжера 4 в направлении вниз вторичный дросселирующий участок 14 и вторична  дроссельна  кромка 10 оказываютс  разведенными, в результате чего масло течет главным образом вдоль промежуточного участка 13 мимо дроссельных кромок 9 и 10 и давит на заплечик 29. Однако некоторое дросселирующее действие все еще остаетс , и поэтому некоторое количество масла непрерывно течет через обратный клапан 26 и канал 25. Это особенно касаетс  момента в конце перемещени , когда первичный дросселирующий участок 12 заходит на первичную дроссельную кромку 9.only to a small extent acts on the annular shoulder 29 of the drive plunger. But a strong increase in pressure causes the opening of the check valve 26 to open, as a result of which the oil through the channel 25 comes into contact with the specified shoulder on the plunger. After a short movement (corresponding to some opening of the exhaust valve) of the plunger 4 in the downward direction, the secondary throttling section 14 and the secondary throttle edge 10 are diluted, resulting in the oil flowing mainly along the intermediate section 13 past the throttle edges 9 and 10 and pressing on the shoulder 29. However, some throttling effect still remains, and therefore a certain amount of oil continuously flows through the check valve 26 and channel 25. This especially concerns the moment at the end of the movement, when the primary throttling section 12 enters the primary throttle edge 9.

Во врем  этого цикла клапанный элемент следует, например, восход щему графику 30 (фиг. 3), соответствующему профилю выпускного кулачка. Когда клапан полностью открыт в момент t2, величина открыти  составл ет h2 hi, что соответствует ситуации, когда первичный дросселирующий участок 12 пальца 11 на плунжере 4 находитс  напротив первичной дроссельной кромки 9 вставки 23.During this cycle, the valve element follows, for example, the uplink schedule 30 (FIG. 3) corresponding to the exhaust cam profile. When the valve is fully open at time t2, the opening value is h2 hi, which corresponds to the situation when the primary throttling section 12 of the finger 11 on the plunger 4 is opposite the primary throttle edge 9 of the insert 23.

Когда клапан в момент 1з начинает закрыватьс , он будет в зависимости от регулировки дроссельного клапана 16 следовать либо графику 30, показанному сплошными лини ми и соответствующему сбеговой стороне профил  кулачка, либо другому нисход щему графику, например графику, подобному ЗОа или ЗОв, проход щему практически параллельно графику 30.When the valve starts to close at the moment, it will either follow schedule 30, shown as solid lines and the corresponding flank side of the cam profile, or another downward schedule, such as a ZOa or ZOO, passing almost parallel to the schedule 30.

Если клапан 16 полностью открыт (что .соответствует минимальному дросселированию ), то масло, выжимаемое из камеры 8 в результате воздействи  в направлении вверх пневматической пружины на стержень 5 клапана, свободно течет через канал 15 мимо клапана 16 и выходит через служащее дл  впуска и выпуска масла перепускное отверстие 3 в гидроцилиндре 2. Сколько-нибудь существенное дросселирование отсутствует и клапан закрываетс  в соответствии с графиком 30. Поскольку ролик кулачкового вала насоса 20 следует сбеговой стороне профил  кулачка, то обеспечиваетс  фактически оптимальное использование мощности. Непосредственно перед полным закрытием клапана вторичный дросселирующий участок t4 заходит на вторичную дроссельную кромку 10. Это до некоторой степени см гчает удар.If the valve 16 is fully open (which corresponds to the minimum throttling), the oil squeezed out of the chamber 8 as a result of the upward pressure of the pneumatic spring on the valve stem 5 flows freely through the channel 15 past the valve 16 and out through the oil inlet and outlet the bypass hole 3 in the hydraulic cylinder 2. There is no significant throttling and the valve closes according to schedule 30. As the camshaft roller of the pump 20 follows the downstream side of the cam profile, spechivaets actually the optimal use of capacity. Immediately before the valve is completely closed, the secondary throttling section t4 enters the secondary throttle edge 10. This softens the blow to some extent.

поскольку оставшеес  в камере 8 масло может теперь попасть в отверстие 3, только пройд  через узкую щель между указанными дроссельными по сками. Это уменьшает 5 скорость удзра клапана. Этот эффект не св зан с дроссельным клапаном 16 и, следовательно , имеет место всегда независимо от регулировки этого клапана. Это показано на фиг. 3 посредством коротких участков 31 а,since the remaining oil in chamber 8 can now get into hole 3, it can only pass through a narrow gap between the indicated throttling channels. This reduces the 5 speed of the valve. This effect is not associated with the throttle valve 16 and, therefore, always takes place regardless of the adjustment of this valve. This is shown in FIG. 3 through short sections 31 a,

0 31 в и 31 с графика.0 31 in and 31 with the schedule.

Если дроссельный клапан 16 полностью закрыт (что соответствует максимальному дросселированию), то масло, наход щеес  в камере 8 и канале 15, может достичь отверсти  3 только через щель между первичным дросселирующим участком 12 и первичной дроссельной кромкой 9. Указанное дросселирование преп тствует закрытию клапана в соответствии со сбеговой стороной профил  кулачка и клапан отпускает кулачок, в результате чего клапан закрываетс  только синхронно с обратным потоком масла через указанную щель. Задержка самого движени  закрыти  клапана, получаема  приIf the throttle valve 16 is completely closed (which corresponds to maximum throttling), then the oil in chamber 8 and channel 15 can reach orifice 3 only through the gap between the primary throttling section 12 and the primary throttle edge 9. The specified throttling prevents the valve from closing according to the downstream side of the cam profile and the valve, the cam is released, with the result that the valve closes only synchronously with the reverse flow of oil through the indicated gap. The delay of the valve closing movement itself is obtained by

5 этом, соответствует (фиг. 3) периоду времени t5 -14. Когда первичные дроссельные по ски оказываютс  разведенными, клапан закрываетс  по графику ЗОв (фиг. 3). Скорость закрыти  определ етс  зазором между5 this corresponds (Fig. 3) to the time period t5-14. When the primary throttles are diluted, the valve closes according to the schedule of the CCP (Fig. 3). Closing speed is determined by the gap between

0 промежуточным участком 13 пальца 11 и двум  дроссельными кромками 9 и 10. Как и ранее, удар в конечном счете см гчаетс .0 intermediate section 13 of the finger 11 and two throttle edges 9 and 10. As before, the blow eventually softens.

Таким образом, в зависимости от регулировки дроссельного клапана 16 можетThus, depending on the adjustment of the throttle valve 16

5 быть обеспечена больша  или меньша  задержка закрыти  выпускного клапана и тем самым обеспечено управление действительной степенью сжати  двигател , а следовательно , и сохранение высоких значений5, a greater or lesser delay in the closing of the exhaust valve shall be ensured and thereby ensured control of the actual degree of engine compression and, consequently, preservation of high values

0 КПД двигател  на различных режимах его работы.0 Engine efficiency in various modes of its operation.

Дроссельный клапан регулируют в зависимости от имеющейс  в данный момент нагрузки двигател , что может быть осуществлено любым проход щим образом, например , путем соединени  регулировочных рычагов индивидуальных дроссельных клапанов посредством общей соединительной т ги, которую затем электрическим илиThe throttle valve is adjusted depending on the current engine load, which can be carried out in any passing manner, for example, by connecting the adjusting levers of the individual throttle valves by means of a common connecting rod, which is then electrically or

Claims (1)

0 пневматическим путем перемещают в зависимости от давлени  в резервуаре дл  наддувочного воздуха, определ емого по показани м обычного датчика давлени . Формулаизобретени 0 is pneumatically moved depending on the pressure in the charge air tank, as determined by the readings of a conventional pressure sensor. Invention Formula 5Выпускной клапан двигател  внутреннего сгорани , в частности двухтактного судового дизел  с пр моточной продувкой, содержащий гидравлический привод с гидроцилиндром , перепускным отверстием дл  рабочей жидкости и приводным плунжером.5 The exhaust valve of an internal combustion engine, in particular a two-stroke marine diesel engine with a continuous purge, containing a hydraulic drive with a hydraulic cylinder, an overflow port for the working fluid and a driving plunger. взаимодействующим со стержнем клапана, и дроссельное регулирующее устройство с элементами, образующими с гидроцилиндром рабочие камеры дл  жидкости, отличающийс  тем, что. с целью повышени  КПД двигател , дроссельное регулирующее устройство содержит две разнесенные в осевом направлении дроссельные кромки , размещенные на гидроцилиндре, и палец переменного в продольном направлении диаметра, размещенный на приводном плунжере и снабженный трем  разнесенными в осевом направлении дросселирующими участками, выполненными с возможностью взаимодействи  первичного дросселирующегоучастка, расположенного вдали от приводного плунжера, с первичной дроссельной кромкой гидроцилиндра при нахождении плунжера в положении, соответствующем полному открытию выпускного клапана, и возможностью взаимодействи  вторичного дросселирующего участка, расположенного вблизи плунжера, с вторичной дроссельной кромкой гидроцилиндра при нахождении плунжера в положении, соответствующем закрытому положению выпускного клапана, причем удаленна  от плунжера рабоча  камера, заключенна interacting with the valve stem, and a throttle control device with elements forming working fluid chambers with the hydraulic cylinder, characterized in that. In order to increase engine efficiency, the throttle control device contains two axially spaced throttle edges located on the hydraulic cylinder, and a finger of variable diameter in the longitudinal direction, placed on the drive plunger and equipped with three axially spaced throttling sections designed to interact with the primary throttle body located far from the drive plunger, with the primary throttle edge of the hydraulic cylinder when the plunger is in the position of the full opening of the exhaust valve and the possibility of the secondary throttling area located near the plunger interacting with the secondary throttle edge of the hydraulic cylinder while the plunger is in the position corresponding to the closed position of the exhaust valve, and the working chamber removed from the plunger is enclosed между первичным дросселирующим участком и первичной дроссельной кромкой, непосредственно соединена с перепускным отверстием дл  рабочей жидкости, а рабоча  камера, расположенна  между первичной и вторичной дроссельными кромками гидроцилиндра, соединена с перепускным отверстием дл  рабочей жидкости при помощи канала, снабженного регулируемым дроссельным клапаном.between the primary throttling area and the primary throttle edge, is directly connected to the bypass hole for the working fluid, and the working chamber, located between the primary and secondary throttle edges of the hydraulic cylinder, is connected to the bypass hole for the working fluid through a channel equipped with an adjustable throttle valve. k----3Sk ---- 3S /г / g .З.З