МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2007 года по МПК F02D13/02 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к механизмам газораспределения двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известен механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, в котором конические кулачки распределительного вала воздействуют на качающиеся тарелки клапанов. Осевое смещение распределительного вала приводит к воздействию различных контактных профилей на тарелку клапана в зависимости от режима работы двигателя (Журнал «Автотехника», март 1991 г., стр.14-16) [1].

Известен механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, принятый за прототип, где для каждой группы из двух клапанов имеются три кулачка и три рычага привода клапанов. Центральный рычаг привода не действует непосредственно на клапаны, а может жестко зацепляться с двумя другими рычагами путем смещения поршенька, скользящего по цилиндрическому отверстию, общему для всех трех рычагов привода. При режиме работы ниже 5300 об/мин - центральный рычаг привода в холостом положении, а работают два наружных рычага, воздействующие на клапаны в соответствии с определенной программой и определенным подъемом кулачка. При режиме работы от 5300 до 6000 об/мин поршенек блокирует центральный рычаг, что приводит в движение клапаны с большим подъемом кулачка и диаграммой открытия и закрытия, отличной от подъема наружных кулачков [1, стр.15].

Наличие поршенька, скользящего по цилиндрическому отверстию, общему для всех трех рычагов привода, требует высокой точности изготовления механизма, а при износе деталей, неизбежном при эксплуатации, выходу механизма из строя вследствие возникновения несоосности отверстий рычагов привода, по которым скользит поршенек. Кроме того, этот механизм-прототип работает только в двух режимах работы двигателя - ниже 5300 об/мин и от 5300 до 6000 об/мин. Все это определяет невысокую эффективность механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания, принятого за прототип.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эффективности механизма газораспределения внутреннего сгорания: в повышении надежности работы механизма газораспределения, улучшении технологичности изготовления механизма и обеспечении плавного бесступенчатого изменения диаграммы фаз газораспределения в соответствии с определенной величиной подъема клапанов для снижения токсичности и повышения коэффициента наполнения во всем диапазоне оборотов двигателя.

Технический результат достигается тем, что в механизме газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащем кулачок, клапан цилиндра головки блока цилиндров, контактирующий с кулачком, рычаг привода клапана, регулировочный болт теплового зазора в приводе клапана, новым является то, что он дополнительно содержит качалку с осью вращения, закрепленной в головке блока цилиндров, один конец качалки шарнирно соединен с рычагом привода клапана, а другой конец выполнен с контактом в регулировочный болт теплового зазора в приводе клапана, и подвижный упор, выполненный с возможностью фиксации положений качалки и рычага привода клапана для регулировки газораспределения.

Для обеспечения безударной работы механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания качалка имеет возвратную пружину, обеспечивающую копирование рычагом привода клапана профиля кулачка при угловом перемещении качалки вокруг оси вращения.

Сущность изобретения поясняется на Фиг.1 и 2, где:

Фиг.1 - Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания.

Фиг.2 - Схема работы механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания.

Здесь:

1 - рычаг привода клапана; 2 - качалка; 3 - ось вращения рычага привода клапана; 4 - ось вращения качалки, закрепленная в головке блока цилиндров; 5 - болт регулировочный теплового зазора в приводе клапана; 6 - стакан возвратной пружины; 7 - возвратная пружина; 8 - подвижный упор механизма регулирования угловых положений качалки; 9 - механизм регулирования угловых положений качалки 2; 10 - кулачок; 11 - клапан цилиндра; 12 - головка блока цилиндров.

Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания содержит рычаг 1 привода клапана 11 цилиндра головки 12 блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, шарнирно соединенный с качалкой 2 через ось 3 вращения рычага привода клапана. Качалка 2 вращается вокруг оси 4, закрепленной в головке 12 блока цилиндров. Один конец (хвостовик) качалки 2 с одной стороны упирается в регулировочный болт 5 теплового зазора в приводе клапана, а с другой контактирует со стаканом 6 возвратной пружины 7, закрепленной в головке 12 блока цилиндров. Стакан 6 упирается в подвижный упор 8 механизма 9 регулирования различных угловых положений качалки 2 и рычага 1 привода клапана. Кулачок 10 распределительного вала проводит открытие и закрытие клапана 11.

Устройство работает следующим образом.

При работе двигателя с максимальной мощностью подвижный упор 8 механизма 9 находится в крайнем нижнем положении и фиксирует качалку 2 по регулировочному болту 5. Кулачок 10 распределительного вала через рычаг 1 привода клапана производит открытие и закрытие клапана 11 на максимальную величину подъема - Фиг.2а.

При работе двигателя на частичных режимах подвижный упор 8 перемещается механизмом 9 на величину, соответствующую оптимальной диаграмме открытия и закрытия клапана для данного режима работы двигателя. Для обеспечения безударной работы механизма возвратная пружина 7 обеспечивает копирование рычагом 1 привода клапана профиля кулачка 10 при угловом перемещении качалки 2 вокруг оси вращения 4 - Фиг.2б.

Для регулирования мощности двигателя внутреннего сгорания путем отключения цилиндров механизм газораспределения позволяет исключить открытие и закрытие клапана 11 следующим образом. Подвижный упор 8 выводится механизмом 9 регулирования угловых положений качалки 2 из контакта со стаканом 6 возвратной пружиной 7, при этом конец рычага 1 привода, связанный с качалкой 2, совершает совместно с ней угловые перемещения под воздействием кулачка 10. Конец рычага 1 привода, опирающийся на стержень клапана 11, в связи со свободным перемещением качалки 2 вокруг оси 4 не оказывает воздействия на клапан 11 - (Фиг.2в).

Плавное бесступенчатое изменение диаграммы фаз газораспределения в соответствии с определенной величиной подъема клапанов во всем диапазоне оборотов двигателя позволит, изменяя интенсивность дозарядки и выталкивания заряда в цилиндре двигателя, увеличить к.п.д. цикла, уменьшить расход топлива и токсичность ДВС, а при регулировании мощности путем отключения цилиндров обеспечит сохранение механического к.п.д. и повышение индикаторного к.п.д. за счет работы двигателя при меньшем дросселировании.

Механизм газораспределения ДВС содержит рычаг привода клапана, шарнирно соединенный с качалкой через ось вращения рычага привода клапана. Качалка вращается вокруг оси, закрепленной в головке блока цилиндров. Один конец (хвостовик) качалки с одной стороны упирается в регулировочный болт теплового зазора в приводе клапана, а с другой контактирует со стаканом возвратной пружины, закрепленной в головке блока цилиндров. Стакан упирается в подвижный упор механизма регулирования различных угловых положений качалки. Кулачок распределительного вала проводит открытие и закрытие клапана. Изобретение обеспечивает плавное бесступенчатое изменение фаз газораспределения в соответствии с определенной величиной подъема клапанов для снижения токсичности и повышения коэффициента наполнения во всем диапазоне оборотов двигателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий кулачок, клапан цилиндра головки блока цилиндров, контактирующий с кулачком рычаг привода клапана, регулировочный болт теплового зазора в приводе клапана, отличающийся тем, что он дополнительно содержит качалку с осью вращения, закрепленной в головке блока цилиндров, один конец качалки шарнирно соединен с рычагом привода клапана, а другой конец выполнен с контактом в регулировочный болт теплового зазора в приводе клапана, и подвижный упор, выполненный с возможностью фиксации положений качалки и рычага привода клапана для регулировки газораспределения.2. Механизм газораспределения по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения безударной работы качалка имеет возвратную пружину, обеспечивающую копирование рычагом привода клапана профиля кулачка при угловом перемещении качалки вокруг оси.