МЕХАНИЗМ ПЛАВНОГО ИЗМЕНЕНИЯ ВЫСОТЫ ПОДЪЕМА КЛАПАНА Российский патент 2008 года по МПК F01L31/24 

Изобретение относится к машиностроению и может применяться в двигателях внутреннего сгорания, в частности - механизмах газораспределения двигателей, когда требуется получить возвратно-вращательное или возвратно-поступательное движение ведомого звена по заданному закону.

Из Европейской заявки №0292185, кл. F01L 33/22, опубл. 1988 г. известен толкатель кулачкового механизма привода клапана ДВС, снабженный цилиндрической направляющей и рабочей поверхностью с периферийной и средней частями.

Известно устройство толкателя кулачкового механизма привода клапана двигателя внутреннего сгорания (патент РФ №2257479, МПК 7 F01L 1/14, 2004.02.16), снабженного цилиндрической направляющей и рабочей поверхностью с периферийной и средней частями, периферийная часть рабочей поверхности выполнена в виде усеченного конуса с углом при вершине от 140° до 170°, а средняя часть - плоской, при этом периферийная часть рабочей поверхности скруглена в месте перехода к плоской средней части.

К недостаткам описанных конструкций необходимо отнести невозможность регулирования количества притока свежего воздуха, что связано с невозможностью регулирования высоты подъема клапана.

На малых и средних оборотах коленчатого вала двигателя используется меньше мощности двигателя, а для этого необходимо меньшее количество притока свежего воздуха. Необходимо всегда поддерживать соотношение воздуха и горючей смеси = 14,6:1 на всех оборотах двигателя.

Задачей заявляемого изобретения является повышение экономических показателей двигателя внутреннего сгорания на малых и средних оборотах коленчатого вала за счет обеспечения возможности плавного изменения высоты подъема клапана механизма газораспределения.

Указанная задача решается механизмом плавного изменения высоты подъема клапана, состоящим из кулачка и толкателя, отличающимся тем, что механизм содержит штангу, шарнирно соединенную с толкателем (или рокером), между штангой и толкателем установлен упругий элемент, верхний и нижний упоры, нижний упор соединен через переходник с клапаном, два ролика, шарнирно закрепленные на штанге, контактирующие с верхним и нижним упорами соответственно, рабочая поверхность нижнего упора при закрытом клапане составляет с продольной осью штанги угол α, где 0°<α<90°, верхний конец верхнего упора шарнирно закреплен в головке блока двигателя, а нижний конец установлен с возможностью поворота.

Упругий элемент может быть выполнен, например, в виде торсионной пружины и расположен между штангой и головкой блока двигателя.

На фиг.1 и 2 представлен общий вид механизма плавного изменения подъема клапана в двух положениях, на фиг.3 представлено схематическое изображение механизма плавного изменения подъема клапана.

Механизм плавного изменения высоты подъема клапана (см. фиг.3) содержит штангу 1, соединенную через шарнир 2 с толкателем 3 (или рокером), который находится в контакте с кулачком 4, между штангой 1 и толкателем 3 установлен упругий элемент 5, механизм содержит также нижний упор 6, соединенный через переходник 7 с клапаном 8, оснащенным клапанной пружиной 9, верхний упор 10 и ролики 11, шарнирно закрепленные на штанге 1.

Упругий элемент 5, установленный между штангой 1 и толкателем 3, служит для возвращения механизма в исходное положение.

Вместо роликов 11 могут быть использованы тела скольжения.

Рабочие поверхности верхнего 10 и нижнего 6 упоров могут быть выполнены плоскими, в виде дуги или кривых, в зависимости от требуемого закона движения клапана.

Рабочая поверхность нижнего упора 6 составляет угол α с продольной осью штанги 1, величина угла α задается при проектировании исходя из положения закрытого клапана и удовлетворяет условию 0°<α<90°.

Чем ближе величина угла α к крайним значениям, тем больше величины сил, перекашивающих толкатель 3 и нижний упор 6.

Верхний конец верхнего упора 10 шарнирно закреплен в головке блока двигателя (на фиг.3 не показана), а нижний конец установлен с возможностью поворота.

Диапазон поворота нижнего конца верхнего упора 10 колеблется от положения параллельности рабочей поверхности верхнего упора 10 с осью стержня клапана 8 до положения параллельности с рабочей поверхностью нижнего упора 6.

Механизм плавного изменения высоты подъема клапана работает следующим образом (см. фиг.3).

При взаимодействии кулачка 4 и толкателя 3 (или рокера) толкатель 3 движется по направлению отпирания клапана 8. Движение передается через штангу 1, нижний ролик 11 на нижний упор 6, дальше через переходник 7 на клапан 8. При этом верхний ролик 11 упирается в верхний упор 10.

Случай 1. Если рабочая поверхность верхнего упора 10 параллельна оси стержня клапана 8 (см. фиг.1), тогда расстояние перемещения толкателя 3 будет равно расстоянию перемещения клапана 8 (см. фиг.3). Происходит отпирание клапана 8.

При дальнейшем повороте кулачка 4 под действием клапанной пружины 9 клапан 8 через переходник 7 и нижний упор 6 перемещает нижний ролик 11, а вместе с ним штангу 1 и толкатель 3 в исходное положение. При этом верхний ролик 11 упирается в верхний упор 10.

Случай 2. Если рабочая поверхность верхнего упора 10 будет параллельна рабочей поверхности нижнего упора 6, тогда при движении толкателя 3 по направлению отпирания клапана 8 нижний ролик 11, упираясь в нижний упор 6, из-за сопротивления клапанной пружины 9 начнет двигаться по рабочей поверхности нижнего упора 6 в сторону наклона рабочей поверхности (вниз), штанга 1 начнет поворачиваться вокруг оси шарнира 2, упираясь через верхний ролик 11 в верхний упор 10. В этом случае отпирание клапана 8 будет равно нулю.

Возвратное движение толкателя 3 будет обеспечивать упругий элемент 5. Причем штанга 1 имеет ограничение вращения в обратную сторону так, чтобы нижний ролик 11 не выходил за пределы рабочей поверхности нижнего упора 6.

В любых других промежуточных случаях (см. фиг.2) высота подъема клапана 8 будет зависеть от расположения рабочей поверхности верхнего упора 10 относительно рабочей поверхности нижнего упора 6. Возвратное движение толкателя 3 будет обеспечивать клапанная пружина 9 и упругий элемент 5.

Расположение рабочей поверхности верхнего упора 10 относительно рабочей поверхности нижнего упора 6 задается устройством управления работой двигателя в зависимости от расположения педали акселератора, скорости вращения коленчатого вала и нагрузки, передаваемой на двигатель.

Таким образом, механизм плавного изменения высоты подъема клапана обеспечивает возможность подачи меньшего количества притока свежего воздуха в камеру сгорания двигателя, что позволяет снижать мощность двигателя на малых и средних оборотах и обеспечивать соотношение воздуха и горючей смеси = 14,6:1 на всех оборотах двигателя.

Устройство просто в изготовлении, не требует сложных разработок.

Механизм может быть реализован промышленным способом.

Механизм повышает КПД двигателя на средних и малых оборотах коленчатого вала.

Изобретение относится к машиностроению и может применяться в ДОС, когда требуется получить возвратно-вращательное или возвратно-поступательное движение ведомого звена по заданному закону. Механизм содержит кулачок, толкатель, штангу, шарнирно соединенную с толкателем (или рокером), между штангой и толкателем установлен упругий элемент, верхний и нижний упоры, нижний упор соединен через переходник с клапаном, два ролика, шарнирно закрепленные на штанге, контактирующие с верхним и нижним упором соответственно, рабочая поверхность нижнего упора при закрытом клапане составляет с продольной осью штанги угол α, где 0°<α<90°, верхний конец верхнего упора шарнирно закреплен в головке блока двигателя, а нижний конец установлен с возможностью поворота. Изобретение позволяет повысить экономические показатели двигателя на малых и средних оборотах коленчатого вала. 3 ил.

Механизм плавного изменения высоты подъема клапана, состоящий из кулачка и толкателя, отличающийся тем, что механизм содержит штангу, шарнирно соединенную с толкателем, между штангой и толкателем установлен упругий элемент, верхний и нижний упоры, нижний упор соединен через переходник с клапаном, два ролика, шарнирно закрепленные на штанге, контактирующие с верхним и нижним упорами соответственно, рабочая поверхность нижнего упора при закрытом клапане составляет с продольной осью штанги угол α, где 0°<α<90°, верхний конец верхнего упора шарнирно закреплен в головке блока двигателя, а нижний конец установлен с возможностью поворота.