Что такое золотник в двигателе

По характеру движения золотников, перекрывающих (уплот­няющих) впускные и выпускные окна (отверстия) цилиндров, раз­личают механизмы с возвратно -поступательным и вращательным движением золотников.

Золотники, совершающие возвратно-поступательное движение, выполняются в виде одинарных или сдвоенных цилиндровых гильз, приводимых в действие от кривошипов или эксцентриков распре­делительного вала с помощью шатунов или иной шарнирной связи. Такие сложные и громоздкие устройства теперь не применяются.

Вращающиеся золотники выполняют цилиндрическими, плоски­ми и конусными. Вращательное движение им сообщается через шестерни от вала привода, кинематически связанного с коленчатым валом двигателя.

Примером газораспределения с вращающимся золотником может служить механизм двигателя Аспин (рис. 1). Золотник 3 кони­ческой формы устанавливается в головке цилиндров 4. Вращаясь, золотник в определенной последовательности открывает и закрывает впускное и выпускное окна, обеспечивая своевременный впуск в цилиндр 1 свежей горючей смеси и выпуск из него отработавших газов. Схемы, иллюстрирующие положение золотника в процессе осуществления рабочего цикла в цилиндре двигателя, показаны на том же рисунке: б — впуск свежей горючей смеси, в — сжатие рабочей смеси, г — сгорание и расширение, д — выпуск отрабо­тавших газов. Внутренняя поверхность золотника, находящаяся против днища поршня 2, и соединительный канал, используемый для впуска и выпуска рабочего тела, образуют поверхность камеры сгорания, поэтому оказывают значительное влияние на протекание рабочих процессов. В верхней части золотника, на его цилиндриче­ской шейке, устанавливаются два уплотнительных кольца 5, предот­вращающие прорыв газов через зазоры между поверхностями золотника и головкой цилиндра. Золотник центрируется в головке шариковым подшипником 7, а давление газов на золотник воспринимается роликовым подшипником 6.

Рис. 1 — Газораспределение с вращающимся конусным золотником двигателя Аспин:

а)общая компоновка; б)при впуске; в) сжатии; г) сгорании; д) выпуске

Механизмы с вращающимися золотниками обеспечивают хоро­шее наполнение цилиндров двигателя на любых скоростных режи­мах, но при этом возникают трудности в организации охлаждения, смазки и неудовлетворительно уплотняются цилиндры двигателя.

Кроме того, привод золотника усложняет конструкцию двигателя» и увеличивает его габариты. В связи с этим указанный тип меха­низма газораспределения не получил распространения на автомо­бильных двигателях.

Золотниковое газораспределение в несколько своеобразной фор­ме широко применяется только в двигателях, работающих по двух­тактному циклу (мотоциклетные и пусковые двигатели, небольшие стационарные и двигатели со свободно движущимися поршнями). Роль золотника выполняет в них поршень, который своими кромка­ми открывает или закрывает выпускные, продувочные и впускные окна.

Схема мотоциклетного двигателя К-175, изображенная на Рис. 2, а, б, может служить примером использования принципа золотникового газораспределения при осуществлении двухтактного рабочего цикла. Горючая смесь через впускное окно 10 поступает в кривошипную камеру 1 под действием разрежения, которое создается движением поршня 7 к в.м.т. В результате воспламене­ния смеси от свечи зажигания 8, расширения газов и последующего перемещения поршня от в.м.т. к н.м.т., как только кромка его юбки перекроет впускное окно 10, начинается сжатие горючей смеси в кривошипной камере. Процесс сжатия продолжается до тех пор, пока кромка днища поршня 7 не откроет продувочное окно 6, через которое надпоршневая полость цилиндра соединена с кривошипной камерой. С этого момента горючая смесь под дей­ствием небольшого избыточного давления по перепускному кана­лу 5 начинает поступать в цилиндр двигателя и через выпускное окно 9 вытесняет из него отработавшие газы. Продувка и выпуск продолжаются до перекрытия поршнем окна 6, а затем и окна 9 при движении поршня в сторону в.м.т. Так осуществляется кривошипно-камерная продувка. Уплотнение камеры 1 в местах выхода вала 2 обеспечивают с помощью самоподжимных сальников 3, вмонтированных в крышки 4.

Рис. 2 — Схемы продувки двухтактных двигателей:

а) схема мотоциклетного двигателя с кривошипно-камерной продувкой; б) схема поперечно-контурной продувки; в) схема петлевой продувки; г) схема клапанно-щелевой прямоточной продувки

В двухтактных двигателях, поршни которых одновременно выполняют роль золотника, перекрывающего (уплотняющего) впуск­ные и выпускные окна цилиндра, возможны две схемы организации потока газа в надпоршневой полости. Если поток движется от продувочного окна 6 (см. рис. 2, а, б) по контуру надпоршневой полости к выпускному окну 9, тоже расположенному в нижней зоне цилиндра, но с противоположной его стороны, то схема продувки называется поперечно-контурной. А в случаях, когда про­дувочные и выпускные окна расположены на одной стороне нижней зоны цилиндра одно над другим (см. рис. 2, в), поток входит в продувочное окно, лежащее ниже выпускного, описывает петлю по кон­туру надпоршневой полости и выходит частично вместе с отрабо­тавшими газами через выпускное окно. Такая схема контурной продувки называется петлевой.

При использовании контурных схем продувки некоторые зоны цилиндровой полости плохо очищаются от остаточных газов, а часть свежего заряда теряется (выносится) вместе с отработавшими газа­ми, что заметно ухудшает экономичность карбюраторных двига­телей и снижает их мощностные показатели. Однако рассмотренное газораспределение отличается исключительной простотой и часто используется в двигателях с относительно малым рабочим объемом.

Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г

Не такие как все: Rotary-Valve Engines

Давно хотел написать статью об этих замечательных, но мало известных двигателях, но порывшись в интернете понял, что подобных систем в истории двигателестроения было довольно много. Я постараюсь сократить статью до приемлемого состояния.

Итак начнём. Rotary-Valve Internal Combustion Engines дасловно может перевестись как Двигатели Внутреннего Сгорания с Вращающимися Клапанами. Для того, чтобы понять что это такое, нужно вернуться лет на 150 назад, когда миром машин правил его величество Пар.

В те времена в паровых двигателях для газораспредения использовалась такая вещь как золотник:

А в процессе эволюции паровых машин и был придуман вращающийся золотник

Собственно с идеи, на тот момент поворотного, а в последующем вращающегося, клапана и идут эти необычные двигатели.

Таких систем создано было довольно много, но для общего ознакомления я рассмотрю лишь самые интересные.

THE FRAYER & HOWARD ROTARY VALVE PATENT: 1907

Это самый ранний патент двигателя внутреннего сгорания использующий поворотный клапан. Клапан монтируется горизонтально в верхней части цилиндра, как перепускной клапан, постоянно вращающийся от цепного привода с коленчатого вала на половинной скорости. Клапан был разработан так, чтобы не касаться металла, обволакиваемый машинным маслом. Клапан поворачивается вместе с осью на подшипниках защищенных от выхлопных газов двумя комплектами уплотнительных колец. Это звучит вполне правдоподобно, но мне интересно, сколько масла будет потеряно на угар.

THE VALLILLEE ROTARY VALVE PATENT: 1911

Поворотный клапан с окном для пропуска газов расположен на вертикальной оси и находится в верхней части цилиндра. Он поворачивается периодически через храповой привод. Идея, предположительно, в том, что клапан будет находиться в неподвижном состоянии в течении цикла горения, чтобы снизить нагрузку на клапан, возникающую от образования высокого давления в камере сгорания.
Это первое известное предложение использовать прерывистое движение клапана. Выглядит довольно непрактично.

Двигатель фирмы Итала 1912 г.

Ранкин Кеннеди в книге «автомобиль», изданной в 1913 году, говорил:
«Впервые высокоскооборотистый многоцилиндровый двигатель доступен в тщательно практичной форме, продуманной до мелочей и так красиво построенной, что его владение и пользование не может быть менее благоприятным, счастливому владельцу, чем созерцание дизайна, машины.» Можно лишь предположить, что новость о проблемах двигателя с такой системой ГРМ не достигла мистера Кеннеди перед публикацией.

Из книги двигателя автомобиля Rankin Кеннеди, опубликованных Кэкстон 1913 г.
С 1924 компания Итала находилась в стадии ликвидации. Она была куплена производителем грузовиков Officine Metallurgiche di Tortona в 1929 году, и такие автомобили, производились вплоть до 1935 года. После этого то, что осталось от Итала было куплено концерном Fiat.

The Darracq rotary valve: 1912

Rotary Valve Engines by Marcus Hunter, Hutchinsons 1946

Необычная система с клапаном открывающимся в порт в стороне цилиндра, так что клапан был отрезан от сгорания, когда поршень был в ВМТ. Предполагалось, что это сделано для защиты клапана от высокого давления и температур.

Хантер отмечает две проблемы: во-первых, не все выхлопные газы успевали покинуть камеру сгорания через столь узкое отверстие и на такте впуска они разбавлялись свежим зарядом, а во-вторых, при каждом обороте клапана часть свежего заряда вылетало в выхлопной канал увеличивая расход топлива. Он также отмечает, что из-за позиции порта клапана ниже ВМТ на одну седьмую хода, отработанные газы оказывались в невентилируемой области над поршнем. Всё это приводило к ухудшению КПД.

Он также критикует «…отсутствие продуманной системы смазки…», что, конечно, звучит как серьезная ошибка в этой сложной области.

Система Меллорса

Тед Амвросий Меллорса разработал и запатентовал свою систему поворотных клапанов в начале 1940-х годов, во время WW2. Патент 559830, март 1944 г.
Мне кажется наиболее удачной системой. Полусферическая камера сгорания и по одному широкому клапану на впуск и на выпуск. Фактически такая схема равнозначна привычной нам схеме с 4 простыми клапанами на цилиндр.

К плюсам такой схемы можно отнести существенно меньшее количество деталей, особенно по сравнению с 4-х или 5-ю клапанными схемами. Отсутствие возвратно-поступательных деталей, а значит и «подвисающих клапанов» позволяет разгонять двигатель до бОльших оборотов без боязни встречи клапана и поршня. Собственно при такой схеме такой встречи не будет никогда.

К минусам можно отнести лишь сложную систему уплотнений, технически не доступную в те времена.

А теперь я хочу вернуться собственно к тому, что побудило меня написать данную статью

Компания Coates International не так давно(U.S. Patent July 31, 1990, «Spherical Rotary Valve Assembly for an Internal Combustion Engine) произвели на свет двигатель использующий вращающиеся клапана принцип работы которых можно посмотреть здесь

Система довольно простая но тем не менее интересная. Два клапана на цилиндр, нет пружин и других качающихся механизмов. Только клапана и вал. Интересно только как они решили проблему уплотнения клапана.

Нашёл демонстрационное видео работы, смотреть стоит до 2 минуты:

И видео работающего двигателя:

И на последок двигатель с золотниковым ГРМ учувствовавший в соревнованиях F1

РЕМОНТ АВТОМОБИЛЕЙ

Воздушный (пневматический) пуск

Пуск от вспомогательного двигателя
Иногда пуск двигателей внутреннего сгорания осуществляют с помощью вспомогательного карбюраторного пускового двигателя. Сам пусковой двигатель, как правило, запускается с помощью рукоятки.
Временное сцепление основного двигателя с пусковым выполняется редуктором и механизмом сцепления, подобно инерционному механизму включения электростартера.

Воздушный (пневматический) пуск
Наиболее распространенным способом пуска стационарных двигателей в ход является пуск сжатым воздухом. Сжатый воздух приготовляется воздушными компрессорами, работающими или непосредственно от двигателя (навешенный компрессор), или от постороннего источника энергии (например, от электродвигателя).
Обычно давление пускового воздуха в двигателях принимается до 30 кг/см2.
Иногда вместо сжатого воздуха для пуска используют сжатый газ из рабочего цилиндра, отбираемый во время работы двигателя на холостом ходу.
На рисунке показана одна из схем пуска двигателя сжатым воздухом. Из пускового баллона 1 сжатый воздух направляется через вентиль 2 и пусковой вентиль 3, который служит для того, чтобы в нужный момент воздух из пускового баллона подавать к воздухораспределителю 4. Воздухораспределитель предназначен для правильного чередования подвода воздуха к отдельным цилиндрам двигателя. Воздух подводится к цилиндрам через обратные пусковые клапаны 5, которые, помимо этого, служат для разобщения полости цилиндра и пускового трубопровода после окончания подачи пускового воздуха.
Стальные баллоны для газов выпускаются промышленностью по ГОСТ 949-57, емкостью до 55 л. Баллон имеет горловину, на которую навернут и приварен фланец 3. К фланцу болтами прикреплен корпус 6 головки. В нем располагается необходимая арматура: манометр для контроля давления; приемный клапан, через который производится наполнение баллона; запорный клапан, который сообщает баллон с пусковой магистралью; игольчатый клапан для продувки из баллона воды и масла, накопившихся в нижней его части; предохранительный клапан.
На фиг. 136 дана схема воздухораспределителя золотникового типа с пусковым клапаном. Количество золотников должно соответствовать числу цилиндров, причем они располагаются или в ряд вдоль распределительного вала или звездообразно вокруг вала. В первом случае золотники приводятся от отдельных кулачков, а во втором — только от одного. При пуске двигателя после открытия пускового вентиля сжатый воздух направляется к пусковым клапанам в полость и к золотникам в полость. Так как пружина прижимает клапан к седлу, то у тех клапанов, которые находятся в таком положении, воздух в цилиндры не пойдет. Однако тот клапан, который соединен с золотником и у которого плунжер расположен против впадины кулачка, откроется, как это показано на рисунке, и впустит сжатый воздух в цилиндр. Клапан откроется потому, что плунжер золотника, опустившись, откроет доступ воздуху к приводному поршеньку пускового клапана.
Другие же клапаны, плунжеры золотников которых расположены против выступа кулачка, будут закрыты, так как в этом случае золотник вдвигается кулачком вверх в положение, при котором доступ воздуха к приводным поршенькам 6 будет перекрыт. При поворачивании кулачка произойдет чередование моментов работы отдельных пусковых клапанов. Эти моменты устанавливают так, чтобы открытие клапанов начиналось у тихоходных двигателей. При таком устройстве весь пусковой воздух должен пройти через воздухораспределитель.
На фиг. 139 представлена схема, а на фиг. 140 устройство воздухораспределителя дискового типа, через который может пройти весь пусковой воздух. Через корпус воздухораспределителя проходит валик, соединенный с распределительным валом. На шлицах валика надет плоский золотник в виде диска, который прижимается к опорной поверхности корпуса сжатым воздухом, впускаемым через штуцер 6. В корпусе распределителя имеются каналы, соединенные с соответствующим пусковым клапаном. Число каналов равно числу пусковых клапанов. Золотник имеет единственное сквозное отверстие. Кроме того, в золотнике имеется канавка, а в торце корпуса — кольцевая канавка, сообщающаяся с атмосферой через канал.
Действует воздухораспределитель так. Отверстие 7 золотника всегда совпадает с одним из отверстий в корпусе. Как только откроется пусковой вентиль и сжатый воздух через штуцер 6 попадает в камеру, он устремится к соответствующему пусковому клапану, открывает его, преодолевая натяжение пружины, и входит в цилиндр. Под действием сжатого воздуха поршень, а следовательно, и коленчатый вал двигателя начнет поворачиваться. Вместе с ним будет проворачиваться и золотник распределителя, который при этом поочередно через отверстие будет сообщать полость камеры с пусковыми клапанами. Когда двигатель пущен и пусковой вентиль закрыт, то при помощи системы каналов и отверстия происходит выпуск воздуха, оставшегося в пространстве над пусковым клапаном и в трубопроводе, соединяющем клапан с распределителем.
Для того чтобы упростить систему пуска и уменьшить расход пускового воздуха, в стационарных двигателях часто пусковые клапаны устанавливают не на всех цилиндрах. В этом случае двигатель нужно ставить в пусковое положение, при котором мотыль коленчатого вала цилиндра, имеющего пусковой клапан, должен находиться в положении, соответствующем повороту на 20—30° после в. м. т. в такте расширения.
Пуск двигателя сжатым воздухом может быть осуществлен и без воздухораспределителя. В этом случае двигатель снабжается пусковыми клапанами, управляемыми посредством кулачков, насаженных на распределительный вал. Однако эта система пуска в настоящее время встречается редко.

Золотниковый распределительный механизм

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и позволяет повысить надежность механизма газораспределения ДВС. Механизм содержит составной корпус с герметизирующим элементом по плоскости разъема, укрепленный на головке цилиндра при помощи П-образной силовой конструкции, и золотник с двумя не соединяемыми друг с другом каналами, поочередно обобщаемыми с камерой сгорания ДВС. Такая конструкция позволяет снять сжимающие усилия с корпуса механизма, приводившие к его разгерметизации, и обеспечить самоустановку золотника в момент монтажа на двигателе. 4 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к распределительным механизмам с золотниками цилиндрической формы.

Известен золотниковый распределительный механизм, содержащий составной корпус с герметизирующим элементом по плоскости разъема, размещаемый на головке цилиндра двигателя, и золотник с двумя выполненными в его теле не соединяемыми друг с другом каналами, поочередно совмещаемыми с объемом камеры сгорания цилиндра двигателя, приводимый во вращение от коленвала двигателя [1].

В известном устройстве велик паразитный объем между золотником и поршнем цилиндра двигателя. Наиболее важная проблема, которая решалась изобретательскими приемами в известном устройстве — это проблема уплотнения и смазки.

Сделав подвижным корпус золотника, авторы проблему решили частично, признавая наличие температурных деформаций деталей, утверждали об отсутствии заеданий золотника. Заедания золотника появляются со временем.

Известен золотниковый распределительный механизм, содержащий составной корпус с герметизирующим элементом по плоскости разъема, размещаемый на головке цилиндра двигателя, укрепленный при помощи П-образной силовой конструкции, и золотник с двумя выполненными в его теле не соединяемыми друг с другом каналами, поочередно совмещаемыми с объемом камеры сгорания цилиндра двигателя, приводимый во вращение от коленвала двигателя [2].

В известном золотниковом распределительном механизме использована подвижность головки цилиндра, при этом нагруженный корпус опирался на П-образную силовую конструкцию, что не избавляло его от существенных недостатков по герметизации. Это, во-первых, цилиндрическая форма золотника, если ось его вращения оказывается установленной с перекосом или смещается в процессе эксплуатации. Во-вторых, золотник и корпус работают в условиях сжимающих усилий (вплоть до пиковых значений при сжатии топливной смеси и ее сгорании), что приводит к износу механизма и разгерметизации, сложность конструкции также не способствует надежной работе механизма.

Задачей настоящего изобретения является дальнейшее повышение надежности механизма за счет сведения к минимуму паразитного объема между золотником и поршнем цилиндра двигателя, за счет предоставления возможности «самоустановки» золотнику в местах его крепления при соединении с корпусом только в момент установки на головке цилиндра двигателя, а так же за счет снятия сжимающих усилий с корпуса, приводивших к разгерметизации механизма, а так же за счет упрощения конструкции.

Указанная задача решена тем, что в известном золотниковом распределительном механизме, содержащем составной корпус с герметизирующим элементом по плоскости разъема, размещаемый на головке цилиндра двигателя, укрепляемый при помощи П — образной силовой конструкции, и золотник с двумя выполненными в его теле не соединяемыми друг с другом каналами, поочередно совмещаемыми с объемом камеры сгорания цилиндра двигателя, приводимый во вращение от коленвала двигателя, согласно изобретению золотник выполнен ступенчатой формы, соединен ступенями меньшего диаметра с П-образной силовой конструкцией и с корпусом с возможностью перемещения в момент установки на головке цилиндра двигателя по двум степеням свободы, корпус укреплен неподвижно в отверстии, выполненном в головке цилиндра двигателя с опорой на дно головки цилиндра со стороны камеры сгорания цилиндра двигателя при помощи переходного узла и застопорен от вращающего момента золотника неподвижным соединением с П-образной силовой конструкцией, при этом взаимодействующие друг с другом поверхности золотника и корпуса выполнены герметизирующими не соединяемые друг с другом каналы золотника.

Эффективно, если соединение золотника с П-образной силовой конструкцией выполнено в виде радиального сферического двухрядного шарикоподшипника, а поверхность, взаимодействующая с соответствующей поверхностью корпуса, выполнена сферической.

Целесообразно, если на радиальном сферическом двухрядном шарикоподшипнике установлена крышка, охватывающая наружную обойму подшипника, в консолях которой установлены шпильки для уменьшения зазора между консольною и головкой цилиндра двигателя, при этом крышка соединена неподвижно накладками, взаимодействующими с корпусом золотника, образуя П-образную силовую конструкцию.

Надежно, если герметизирующие, не соединяемые друг с другом каналы золотника, поверхности на золотнике и корпусе, взаимодействующие друг с другом, выполнены в виде слоя пористого хрома, нанесенного на внутренней поверхности корпуса и соответствующей полированной поверхности золотника.

Удобно, если переходный узел выполнен в виде кольца с наружной резьбой и выступом, обращенным к продольной оси кольца, а на выступе размещена прокладка из мягкого металла, помещенная в соответствующую канавку вокруг осевого отверстия, повторяющего форму канала в теле золотника.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск информации по патентным и научно-техническим источникам, позволил установить, что отсутствуют аналоги заявленному золотниковому распределительному механизму, идентичные всем его существенным признакам. Следовательно, заявленное устройство соответствует критерию «новизна» применительно к изобретению по действующему патентному закону.

Для проверки соответствия требованию критерия «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от выбранного прототипа. Установлено, отличительные признаки явным образом не следуют из известного уровня техники. Следовательно, заявленное устройство соответствует критерию «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показано фронтальное сечение золотникового распределительного механизма, размещенного на головке цилиндра двигателя. На фиг. 2 показан вырыв плоскости разреза корпуса. На фиг. 3 показан вид по стрелке А на заявленный механизм. На фиг.4 показан тот же вид по стрелке А, но при снятом подшипнике. На фиг.5 показан вид Б на отверстие, соединяющее камеру сгорания цилиндра двигателя и заявляемый механизм. На фиг.6 представлен переходный узел крепления золотникового распределительного механизма на головке цилиндра двигателя в увеличенном масштабе.

Золотниковый распределительный механизм выполнен следующим образом. Золотник 1 помещен в корпус 2, выполненный составным. В теле золотника выполнены не соединяемые друг с другом каналы 3 и 4. Корпус выполнен герметичным, и первый герметизирующий элемент, установленный по плоскости разъема 5 (см. фиг. 2), — канавочно-клинового профиля 6 с прокладкой 7 из мягкого металла (отожженной меди). Весь механизм размещается на головке 8 цилиндра двигателя и крепится на наружной поверхности при помощи П-образной силовой конструкции, в которую входят два радиальных сферических двухрядных шарикоподшипника 9 с крышками 10, охватывающими половину длины окружности наружной обоймы подшипника, на которых выполнены консоли 11 и установленные в них шпильки 12 (показаны условно своими продольными осями), к крышкам привинчены (показано условно) накладки 13, взаимодействующие при помощи такой же системы «выступ-паз» с корпусом 2 золотника (фиг.4). Золотник выполнен ступенчатой формы и соединен ступенями 14 меньшего диаметра с П-образной силовой конструкцией, в частности с двумя радиальными сферическими двухрядными шарикоподшипниками, а часть золотника, помещенная в корпус, выполнена большего диаметра и их поверхности, взаимодействующие друг с другом, выполнены в форме сферы 15 (на фиг.1 показано для наглядности пунктирной линией). К тому же эти обе поверхности выполнены герметизирующими выходы несоединяемых друг с другом каналов 3 и 4 в теле золотника (показаны пунктиром на фиг. 4). На внутренней поверхности 15 корпуса, взаимодействующей с золотником, нанесен слой пористого хрома, а соответствующая поверхность золотника полирована (второй герметизирующий элемент корпуса), слой пористого хрома пропитан наполнителем, например термостойкой смазкой. Таким образом корпус выполнен герметичным. На корпусе, в его нижней части выполнен прилив 16, которым корпус устанавливается в отверстие головки цилиндра двигателя. В этом приливе выполнено осевое отверстие 17, совпадающее по форме с формой выхода не соединяемых друг с другом каналов в теле золотника поочередно совмещаемыми с объемом 18 (фиг.1) камеры сгорания цилиндра двигателя с ребрами 19. Золотник получает вращение от коленвала двигателя (на фиг.1 это показано условно) через зубчатое колесо 20 и крестовину 21, установленную в одном из входов канала в теле золотника. Корпус укреплен неподвижно в отверстии, выполненном в головке цилиндра двигателя с опорой на дно головки цилиндра со стороны камеры сгорания при помощи переходного узла 22 и, как уже было указано, застопорен от вращающего момента золотника неподвижным соединением с П-образной силовой конструкцией. Переходный узел выполнен в виде кольца с наружной резьбой 23 (желательно мелкой) и выступом 24, обращенным к продольной оси кольца. На выступе размещена прокладка 25 из мягкого металла, помещенная в соответствующую канавку вокруг осевого отверстия 1, повторяющего форму сечения канала на выходе из тела золотника, т.к. эти элементы механизма поочередно совмещаются для обеспечения устойчивой работы двигателя. Таким образом при помощи переходного узла золотниковый распределительный механизм крепится во второй точке головки цилиндра двигателя.

Для сборки золотникового распределительного механизма в габаритах известных двигателей на головке каждого цилиндра двигателя выполняются канавки под наружные обоймы двух подшипников и резьбовые отверстия под шпильки (не показано). При этом допускается свободное поле допуска на выполнение этих доработок. Золотник вставляются в корпус и его обе половинки стягиваются винтами для обеспечения герметичности. На ступени меньшего диаметра золотника напрессовывают подшипники. Эту сборку вставляют на место крепления на головке цилиндра двигателя, при этом нижняя часть корпуса входит в соответствующее отверстие в головке цилиндра двигателя. В головку цилиндра двигателя со стороны камеры сгорания вворачивают переходный узел. Торец нижней части корпуса ложится на прокладку 25 из мягкого металла.

Шпильками крепят окончательно весь механизм к головке цилиндра двигателя, при этом прокладка 25 сминается, а неточности изготовления деталей механизма и доработки цилиндра двигателя компенсируются возможностью перемещения золотника по двум степеням свободы в горизонтальной и вертикальной плоскостях за счет сферических поверхностей корпуса и ступени золотника большего диаметра, а так же радиальных сферических двухрядных шарикоподшипников. После совмещения краев одного из каналов 4 в теле золотника с отверстием в головке цилиндра двигателя для нормальной работы достаточно вращать золотник от коленвала двигателя со скоростью, вдвое меньшей скорости вращения коленвала.

Механизм работает следующим образом. После окончания фазы всасывания золотник повернется так, что отверстие в головке цилиндра и в переходном узле окажется закрытым сферической поверхностью 15 ступени большего диаметра. Пока золотник закрывает отверстие головки цилиндра двигателя происходит сжатие топливной смеси поршнем 26 и ее воспламенение, в результате чего давление газов в камере сгорания 18 цилиндра достигает наибольшего значения. Золотниковый распределительный механизм, выполненный указанным образом, позволяет золотнику «самоустановится» при сборке, передать усилия, возникающие в камере сгорания цилиндра двигателя, через пару радиальных сферических двухрядных шарикоподшипников и П-образную силовую конструкцию на цилиндр двигателя. Главное достоинство предлагаемой конструкции — обеспечение разгрузки корпуса, который будет оставаться герметичным постоянно.

Условия охлаждения цилиндра двигателя (в том числе и ребрами 19) не ухудшаются.

Предлагаемый золотниковый распределительный механизм надежно обеспечивает нормальное газораспределение двигателя, практически не ограничивает среднюю скорость движения поршней в цилиндрах и позволяет максимально форсировать двигатель по оборотам и мощности. Это обстоятельство является особенно важным для бесшатунных двигателей внутреннего сгорания.

Изложенные сведения о заявленном изобретении, охарактеризованном в независимом пункте формулы, свидетельствуют о возможности его осуществления с помощью описанных в заявке и известных средств и методов. Следовательно, заявленное устройство соответствует условию промышленной применимости.

Источники информации 1. — Авторское свидетельство СССР 956822 за 1979 г., МПК F 01 L 7/00.

2. — Патент Германии 2508381 за 1990 г., МПК F 01 L 7/02 (прототип).

1. Золотниковый распределительный механизм, содержащий составной корпус с герметизирующим элементом по плоскости разъема, размещаемый на головке цилиндра двигателя, укрепленный при помощи П-образной силовой конструкции, и золотник с двумя выполненными в его теле несоединяемыми друг с другом каналами, поочередно совмещаемыми с объемом камеры сгорания цилиндра двигателя, приводимый во вращение от коленвала двигателя, отличающийся тем, что золотник выполнен ступенчатой формы, соединен ступенями меньшего диаметра с П-образной силовой конструкцией и с корпусом с возможностью перемещения в момент установки на головке цилиндра двигателя по двум степеням свободы, корпус укреплен неподвижно в отверстии, выполненном в головке цилиндра двигателя с опорой на дно головки цилиндра со стороны камеры сгорания цилиндра двигателя при помощи переходного узла, и застопорен от вращающего момента золотника неподвижным соединением с П-образной силовой конструкцией, при этом взаимодействующие друг с другом поверхности золотника и корпуса выполнены герметизирующими несоединяемые друг с другом каналы золотника.

2. Золотниковый механизм по п.1, отличающийся тем, что соединение золотника с П-образной силовой конструкцией выполнено в виде радиального сферического двухрядного шарикоподшипника, а поверхность, взаимодействующая с соответствующей поверхностью корпуса выполнена сферической.

3. Золотниковый механизм по п.1 или 2, отличающийся тем, что на радиальном сферическом двухрядном шарикоподшипнике установлена крышка, охватывающая наружную обойму подшипника, в консолях которой установлены шпильки для крепления золотникового механизма к головке цилиндра двигателя, при этом крышка соединена неподвижно накладками, взаимодействующими с корпусом золотника, образуя П-образную силовую конструкцию.

4. Золотниковый механизм по п.1 или 2, отличающийся тем, что на внутренней поверхности корпуса, взаимодействующей с золотником, нанесен слой пористого хрома, а соответствующая поверхность золотника полирована.

5. Золотниковый механизм по п.1, отличающийся тем, что переходный узел выполнен в виде кольца с наружной резьбой и выступом, обращенным к продольной оси кольца, а на выступе размещена прокладка из мягкого металла, помещенная в соответствующую канавку вокруг осевого отверстия, повторяющего форму сечения канала на выходе из тела золотника.

Оценка статьи:

Загрузка...