МЕХАНИЗМ ИЗМЕНЕНИЯ ФАЗ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2002 года по МПК F01L1/34 F02D13/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания.

Известен механизм регулирования фаз газораспределения четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (авт. св. 1629574, кл. МКИ F 01 L 1/34 ), который содержит кулачок, закрепленный на кулачковом валу двигателя, коромысло с плечом, передающее движение от кулачка к стержню клапана, регулировочный элемент, закрепленный на оси, параллельной оси кулачка, гидравлический элемент, смещающее устройство.

Недостатком данной конструкции является невозможность обеспечения оптимального закона перемещения клапана (перемещение - скорость - ускорение) при изменении фаз газораспределения, так как при постоянном профиле кулачка, оптимальном для определенной частоты вращения коленчатого вала, изменяется профиль контактирующей с ним поверхности коромысла и, следовательно, изменяется заданный закон движения клапана.

Известен механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания с изменяемыми фазами (авт. св. 1634809, кл. МКИ F 01 L 1/34), принятый за прототип. Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания содержит тарельчатый клапан с пружинами и толкателем, распределительный вал с двумя кулачками, обеспечивающими различные фазы газораспределения, и управляющую штангу с приводом.

Недостатком данного механизма является то, что при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания изменение фаз газораспределения осуществляется путем принудительного соединения между собой двух кулачков распределительного вала, что приводит к удару между элементами зацепления кулачков. В связи с этим уменьшается надежность и долговечность механизма.

Предлагаемым изобретением решается задача - повышение надежности и долговечности механизма газораспределения.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в создании механизма газораспределения, в котором
- обеспечиваются оптимальные фазы газораспределения в различных диапазонах частот вращения коленчатого вала двигателя при допустимых нагрузках в механизме газораспределения;
- исключаются ударные нагрузки в механизме газораспределения двигателя при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Указанный технический результат достигается тем, что в механизме изменения фаз газораспределения четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, содержащем распределительный вал с двумя или более кулачками, гидравлические толкатели, на каждый из которых воздействует кулачок, опору клапана, передающую движение от толкателей на клапан, управляющую штангу, соединенную каналами с гидравлическими толкателями, положение которой зависит от режима работы двигателя, каждый кулачок имеет свой профиль, обеспечивающий максимальное наполнение и очистку цилиндра двигателя в различных диапазонах частот вращения коленчатого вала, оптимальный закон изменения ускорений деталей в механизме газораспределения, изменение фаз газораспределения производится управляющей штангой при безударном изменении режима работы, обеспечивая работу только одного толкателя.

По сравнению с прототипом заявленное техническое решение имеет следующие отличительные признаки:
- каждый кулачок имеет свой профиль, обеспечивающий максимальное наполнение и очистку цилиндра двигателя в различных диапазонах частот вращения коленчатого вала, оптимальный закон изменения ускорений деталей в механизме газораспределения;
- изменение фаз газораспределения производится управляющей штангой при безударном изменении режима работы, обеспечивая работу только одного толкателя.

Вышеизложенные признаки позволяют
- обеспечить оптимальные фазы газораспределения в различных диапазонах частот вращения коленчатого вала двигателя при допустимых нагрузках в механизме газораспределения;
- исключить ударные нагрузки в механизме газораспределения двигателя при изменении частот вращения коленчатого вала двигателя, вследствие чего повышается надежность и долговечность механизма газораспределения.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает "новизной" и "изобретательским уровнем".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен механизм изменения фаз газораспределения четырехтактного двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 - разрез А-А.

Механизм изменения фаз газораспределения содержит тарельчатый клапан 1 с пружинами 2 и опорой клапана 3, управляемый через гидравлические толкатели двумя кулачками 4 и 5 распределительного вала 6, управляющую штангу 7. Профиль каждого из кулачков 4 и 5 рассчитан на безударную работу газораспределительного механизма и обеспечивает наиболее качественную очистку и наполнение цилиндра двигателя в различных диапазонах частоты вращения коленчатого вала. Гидравлический толкатель содержит корпус толкателя 8, плунжер 9, пружину плунжера 10, опору плунжера 11, клапан одностороннего действия 12 с поджимной пружиной 13. Полость К, Л гидравлических толкателей постоянно заполнена маслом, подаваемым под давлением из системы смазки двигателя. Через отверстия Б во внутрь плунжера 9 гидравлического толкателя поступает масло. Для обеспечения оптимального режима работы механизма газораспределения полости К, Л гидравлических толкателей имеют попеременную связь с системой смазки двигателя через каналы С, Д. Сливные отверстия Г и Е соответственно полостей К и Л обеспечивают жесткую связь кулачков 4 и 5 с гидравлическими толкателями и тарельчатым клапаном 1 путем перекрытия их управляющей штангой 7.

Механизм работает следующим образом. Полость К, Л гидравлических толкателей постоянно заполнена маслом, подаваемым под давлением из системы смазки двигателя. Масло поступает через отверстия Б во внутрь плунжера 9 гидравлического толкателя, открывая своим давлением клапан одностороннего действия 12, выбирая зазоры в приводе клапана. Когда кулачок 4 или 5 начинает давить через опору плунжера 11 на плунжер 9, клапан одностороннего действия 12 закрывается, создавая тем самым жесткую связь между тарельчатым клапаном 1, кулачком 4 или 5, опорой плунжера 11 и корпусом 8 гидравлического толкателя. Происходит открытие тарельчатого клапана 1. Чтобы кулачки 4 и 5 распределительного вала 6 работали поочередно в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя и обеспечивали оптимальный режим работы тарельчатого клапана 1 необходимо, чтобы полости К, Л гидравлических толкателей имели попеременную связь с системой смазки двигателя через каналы С, Д.

При работе двигателя внутреннего сгорания в одном из диапазонов частот вращения управляющая штанга 7 перекрывает сливное отверстие Г полости К, тем самым обеспечивая жесткую связь кулачка 4 с гидравлическим толкателем и тарельчатым клапаном 1, одновременно открывая сливное отверстие Е полости Л, из которого масло через канал Д сливается в систему смазки двигателя, тем самым нарушая жесткую связь кулачка 5 гидравлического толкателя и тарельчатого клапана 1. Плунжер 9 через опору плунжера 11, перемещаясь под действием кулачка 5, не передает усилие на корпус 8 гидравлического толкателя и, следовательно, диаграмма оптимальных фаз газораспределения двигателя внутреннего сгорания в данном диапазоне частоты определяется работой кулачка 4.

При изменении частоты вращения по команде со специального устройства при помощи управляющей штанги 7 перекрываются сливное отверстие Е и канал Д, открываются сливное отверстие Г и канал С, при этом нарушается жесткая связь гидравлического толкателя с кулачком 4 и восстанавливается жесткая связь с кулачком 5. С этого момента диаграмма фаз газораспределения двигателя внутреннего сгорания определяется работой кулачка 5, имеющего оптимальный профиль в другом диапазоне вращения коленчатого вала двигателя.

Благодаря переменной работе кулачков 4 и 5 при безударном их переключении обеспечивается оптимальный режим работы клапана, повышается надежность и долговечность механизма в целом.

Возможен вариант исполнения механизма с тремя кулачками и более, которые обеспечивают открытие клапана на низких, средних и высоких частотах вращения коленчатого вала двигателя.

Использование: в машиностроении, а именно в двигателях внутреннего сгорания. Сущность изобретения: механизм изменения фаз газораспределения содержит распределительный вал 6 с кулачками 4 и 5, гидравлические толкатели, на каждый из которых воздействует кулачок 4 или 5, опору клапана 3, передающую движение от толкателей на клапан 1, управляющую штангу 7, соединенную каналами С, Д с гидравлическими толкателями, положение которой зависит от режима работы двигателя. Каждый кулачок 4 или 5 имеет свой профиль, обеспечивающий максимальное наполнение и очистку цилиндра двигателя в различных диапазонах частот вращения вала 6, оптимальный закон изменения ускорений деталей в механизме газораспределения, при этом изменение фаз газораспределения производится управляющей штангой 7 при безударном изменении режима работы, обеспечивая работу только одного толкателя. 2 ил.

Механизм изменения фаз газораспределения четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, содержащий распределительный вал с двумя или более кулачками, гидравлические толкатели, на каждый из которых воздействует кулачок, опору клапана, передающую движение от толкателей на клапан, управляющую штангу, соединенную каналами с гидравлическими толкателями, положение которой зависит от режима работы двигателя, отличающийся тем, что каждый кулачок имеет свой профиль, обеспечивающий максимальное наполнение и очистку цилиндра двигателя в различных диапазонах частот вращения коленчатого вала, оптимальный закон изменения ускорений деталей в механизме газораспределения, при этом изменение фаз газораспределения производится управляющей штангой при безударном изменении режима работы, обеспечивая работу только одного толкателя.