ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, СНАБЖЕННЫЙ СИСТЕМОЙ ИЗМЕНЕНИЯ ОТКРЫТИЯ КЛАПАНОВ, И ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, СНАБЖЕННОЕ ТАКИМ ДВИГАТЕЛЕМ Российский патент 2012 года по МПК F01L1/34 F01L13/06 F02D13/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, снабженному множеством камер сгорания с обеспечением изменения открытия клапанов камер с помощью исполнительного механизма, и, в частности, к двигателю внутреннего сгорания, предназначенному для декомпрессионного торможения.

Уровень техники

Системы торможения с помощью декомпрессии в двигателях внутреннего сгорания известны, в частности, в поршневых двигателях, таких как дизельные двигатели, используемые для транспортировки тяжелых грузов. В таких двигателях декомпрессионное торможение обеспечивает достижение очень высоких удельных мощностей торможения, особенно в совокупности с наддувом, осуществляемым устройством турбонаддува с изменяемой геометрией.

Известно, что в таких системах предусматривается во время торможения дополнительное открытие выпускного клапана цилиндра для исключения расширения воздуха в цилиндре после хода сжатия, что уменьшало бы эффективность торможения.

Для выполнения таких систем использовались различные типы устройств, включая устройства, изменяющие точку опоры рычага, который может быть качающимся рычагом или эксцентриком, для обеспечения приведения его в действие с помощью частей профиля кулачка кулачкового вала, обычно неактивных вследствие наличия большого зазора, вызываемого такими частями профиля.

Согласно ЕР 0543210 качающиеся рычаги должны быть снабжены эксцентриковыми втулками, установленными на оси качающегося рычага. Гидравлический исполнительный механизм при необходимости поворачивает втулку, смещая тем самым центр вращения качающегося рычага.

В других системах предусматриваются различные кулачки с различными избирательно приводимыми в действие рычагами, однако они являются очень сложными системами.

Для обеспечения простоты конструкции и эффективной стоимости желательно использовать один единственный исполнительный механизм для всех цилиндров. Кроме того, позиционирование исполнительного механизма является критичным для конструкции двигателя, и предпочтительно иметь подходящее расположение, т.е. снаружи крышки двигателя. Это делает также менее критичными условия, например, относительно температуры и вибраций, в которых действует исполнительный механизм. Кроме того, ограничения размеров исполнительного механизма становятся менее жесткими при подходящем выборе его местоположения. Все это способствует или облегчает использование различных типов исполнительных механизмов, например пневматических исполнительных механизмов.

Сущность изобретения

Указанные выше проблемы решены согласно данному изобретению с помощью эндотермического двигателя, содержащего:

множество камер сгорания, каждая из которых снабжена, по меньшей мере, одним клапаном и одним рычагом, выполненным с возможностью обеспечения открытия клапана;

кулачковый вал с множеством кулачков, выполненных с возможностью управления рычагами;

головку цилиндров, имеющую опорную ось, на которой установлено с возможностью поворота и эксцентрично множество втулок, на каждую из которых опирается с возможностью поворота один из рычагов;

исполнительный механизм, выполненный с возможностью обеспечения поворота втулок на заданный угол;

который характеризуется тем, что втулки выполнены за одно целое друг с другом относительно поворота вокруг опорной оси с помощью пластины, жестко соединенной с ними, по меньшей мере, в направлении поворота.

Поворот втулок осуществляется так, что смещается ось поворота указанных рычагов с изменением зазора в цепи кулачок-рычаг-клапан, так что приводится или не приводится в действие часть кулачка относительно открытия клапана.

Согласно одному варианту выполнения изобретения клапаны представляют собой выпускные клапаны, и части кулачка выполнены с возможностью обеспечения дополнительного открытия клапана для декомпрессионного торможения.

Исполнительный механизм может быть подходящим образом соединен с пластиной или с одной из втулок.

Согласно предпочтительному варианту выполнения пластина имеет форму сектора цилиндрической поверхности, имеющей ось симметрии, совпадающую с осью поворота втулок. Согласно одному конкретному варианту выполнения она содержит ряд перекрывающих друг друга листов, имеющих форму сектора цилиндрической поверхности, имеющей ось симметрии, совпадающую с осью поворота втулок, которая предпочтительно является осью симметрии опорной оси. Рычаг может также управлять более чем одним клапаном, например, если двигатель имеет четыре клапана на цилиндр и поэтому два выпускных клапана.

Предмет изобретения содержится, в частности, в прилагаемой формуле изобретения.

Краткое описание чертежей

Ниже приводится подробное описание приведенных лишь в качестве примера вариантов выполнения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг.1 представляет разрез в плоскости, перпендикулярной опорной оси части головки цилиндров, согласно данному изобретению, с наложением двух положений исполнительного механизма и, следовательно, втулок;

Фиг.2 представляет разрез, согласно фиг.1, на виде с противоположной стороны;

Фиг.3 представляет разрез головки цилиндров в плоскости, параллельной плоскости фиг.1, в точке крепления опорной оси;

Фиг.4 и 5 представляют опорную эксцентриковую втулку рычагов на виде спереди на фиг.5 и на фиг.4 в разрезе в плоскости IV на фиг.5;

Фиг.6-8 представляют соединительную пластину эксцентриковых втулок, соответственно, на виде сверху, в разрезе в плоскости VII на фиг.6 и деталь, заключенную в кружок А на фиг.7;

Фиг.9 представляет два конструкционных элемента эксцентриковой втулки на виде спереди.

Подробное описание варианта выполнения

На фиг.1 и 2 показана головка цилиндров дизельного двигателя, имеющего множество расположенных в ряд цилиндров, например шесть. Каждый цилиндр снабжен впускным и выпускным клапанами, на которые воздействуют рычаги, в данном случае качающиеся рычаги, управляемые кулачками, расположенными подходящим образом на кулачковом валу 1. Рычаги, которые управляют выпускными клапанами, опираются с возможностью поворота на эксцентриковые втулки, которые в свою очередь опираются с возможностью поворота на опорную ось 2. Поворот на подходящий угол втулки обеспечивает смещение оси поворота рычага с изменением зазора, что позволяет приводить или не приводить в действие части кулачка, относящиеся к экстренному открытию выпускных клапанов, необходимому для декомпрессионного торможения, аналогично указанному в ЕР 0543210. Двигатель согласно данному изобретению отличается в отношении системы управления поворотом втулок. На фиг.4 и 5 показана основная втулка 16, снабженная цилиндрической частью 3, предназначенной для введения в отверстие одного из рычагов с целью его опоры и имеющей эксцентриковое отверстие 4 для размещения с возможностью поворота опорной оси. Опорная ось может быть закреплена известным образом на головке цилиндров, например, с помощью сквозных болтов (позиция 17 на фиг.3). Один конец втулки имеет структуру 5 передачи движения. Показана ее ножка 6, предназначенная для походящего соединения с исполнительным механизмом, показанным ниже, и гребень 7, выполненный с возможностью соединения с пластиной, соединенной с другими опорными втулками рычагов с помощью пластины для передачи поворота, вызываемого исполнительным механизмом. На фиг.1 и 2 показано, что исполнительный механизм 8, который может быть обычным мембранным пневматическим исполнительным механизмом, имеет поршень 9, конец которого выполнен с возможностью соединения, например, с помощью соединительного стержня 10, с ножкой 6 основной втулки. При приведении в действие исполнительного механизма поршень 9 выдвигается для того, чтобы вызывать поворот втулки из положения P в положение P', за счет чего при заданном эксцентриситете цилиндрической части 3 обеспечивается требуемое перемещение рычага 11. Форма соединительного стержня 10 в данном примере позволяет располагать исполнительный механизм в показанном положении без создания помех кулачковому валу 1.

Втулки, соответствующие рычагам других цилиндров, установлены аналогичным образом на опорной оси 2. Пластина 12 цилиндрической формы, коаксиальная опорной оси 2, соединена с гребнем 7 втулки, например, с помощью болтов 13. Другие втулки имеют форму, аналогичную форме основной втулки, но, наиболее предпочтительно, без ножки для соединения с исполнительным механизмом, и соединены с пластиной 12 аналогично основной втулке. Таким образом, поворот всех втулок происходит одновременно, обеспечивая декомпрессионное торможение всех цилиндров. Пластина 12 проходит параллельно опорной оси и кулачковому валу. Согласно предпочтительному варианту выполнения она содержит ряд наложенных друг на друга листов 14, имеющих снова форму сектора цилиндрической поверхности и расположенных коаксиально. Они скреплены с помощью болтов 13 и с помощью крепежной втулки 15 (см. фиг.8), которые расположены между листами 14 и болтом для исключения их соприкосновения, при этом листы могут быть предусмотрены в подходящем количестве и с подходящей толщиной. В показанном примере используются четыре листа с толщиной 2 мм каждый. Например, толщина может изменяться от 0,5 до 3 мм в зависимости от необходимости. Форма пластины 12 обеспечивает хорошую жесткость в направлении поворота втулок, что обеспечивает точность перемещения с минимальной жесткостью к изгибу. Это предотвращает образование вследствие небольших неточностей размеров механических напряжений, которые могут вызывать трение между втулками и осью, препятствуя их перемещению. Размеры и кривизна различных листов должны обеспечивать наложение друг на друга. На фиг.6-8 схематично показана пластина 12. Используются защитные кольца 15 для размещения болтов 13, прикрепляющих втулки к различным рычагам.

Согласно предпочтительному варианту выполнения основная втулка, соединенная с исполнительным механизмом, соответствует цилиндру, расположенному центрально относительно нескольких расположенных в ряд цилиндров, например в случае шести расположенных в ряд цилиндров, основная втулка соответствует третьему или четвертому цилиндру; понятно, что это позволяет уменьшить действие деформации пластины при передаче поворотного перемещения с обеспечением высокой точности. Однако при необходимости, например, за счет особых проблем с размерами, всегда возможно другое расположение исполнительного механизма. Рычаги и втулки могут занимать все пространство опорной оси между двумя местами крепления опорной оси головки цилиндров для предотвращения осевого сдвига.

Втулки могут быть изготовлены известным образом. Они могут быть изготовлены из одной части или нескольких частей. Например, на фиг.9 показаны два элемента втулки 16', не основной втулки; можно видеть, что часть 5', с которой соединяется пластина, имеет внутреннее зубчатое зацепление 20, выполненное с возможностью введения в наружное зубчатое зацепление 21 цилиндрической части 3'. Основная втулка может быть выполнена аналогичным образом.

Выше было приведено подробное описание случая, в котором изменение открытия выпускных клапанов для декомпрессионного торможения возможно за счет воздействия на соответствующие рычаги, в то время как открытие впускных клапанов является неизменным. Рычаги управления впускными клапанами могут опираться с возможностью поворота непосредственно на опорную ось. В этом случае изобретение предпочтительно применимо к двигателю с наддувом. При соответствующих изменениях можно использовать указанные выше идеи для изменения открытия, при необходимости, впускных клапанов или же для изменения открытия выпускных клапанов в применениях, отличных от декомпрессионного торможения.

Преимущества данного изобретения включают возможность изменения открытия клапанов всех цилиндров с помощью единственного исполнительного механизма, который может быть расположен также снаружи крышки головки цилиндров, например на ней. Изобретение относится также к транспортному средству, снабженному описанным выше двигателем.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с устройством для декомпрессионного торможения. Эндотермический двигатель содержит множество камер сгорания, каждая из которых снабжена, по меньшей мере, одним клапаном и рычагом (11), выполненным с возможностью обеспечения открытия клапана. Кулачковый вал (1) имеет множество кулачков, выполненных с возможностью управления рычагами. Головка цилиндров имеет опорную ось (2), на которой эксцентрично установлены с возможностью поворота множество втулок (16), на каждую из которых опирается с возможностью поворота один из рычагов. Исполнительный механизм (8) выполнен с возможностью обеспечения поворота втулок на заданный угол. Втулки (16) выполнены за одно целое друг с другом для поворота вокруг опорной оси с помощью пластины (12), жестко соединенной, по меньшей мере, в направлении поворота. Пластина (12) имеет форму сектора цилиндрической поверхности с осью симметрии, коаксиальной опорной оси. Технический результат заключается в предотвращении образования механических напряжений, вызывающих трение между втулками и осью. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Эндотермический двигатель, содержащий:
множество камер сгорания, каждая из которых снабжена, по меньшей мере, одним клапаном и рычагом (11), выполненным с возможностью обеспечения открытия клапана;
кулачковый вал (1) с множеством кулачков, выполненных с возможностью управления рычагами; головку цилиндров, имеющую опорную ось (2), на которой установлено с возможностью поворота и эксцентрично множество втулок (16, 16'), на каждую из которых опирается с возможностью поворота один из рычагов;
исполнительный механизм (8), выполненный с возможностью обеспечения поворота втулок на заданный угол;
при этом втулки выполнены за одно целое друг с другом для поворота вокруг опорной оси с помощью пластины (12), жестко соединенной, по меньшей мере, в направлении поворота, причем пластина (12) имеет форму сектора цилиндрической поверхности с осью симметрии, коаксиальной опорной оси.

2. Двигатель по п.1, в котором поворот втулок (16, 16') осуществляется так, что смещается ось поворота рычагов с изменением зазора в цепи кулачок-рычаг-клапан, так что приводится или не приводится в действие часть кулачка относительно открытия клапана.

3. Двигатель по п.2, в котором клапаны представляют собой выпускные клапаны, а часть кулачка выполнена с возможностью обеспечения дополнительного открытия клапана для декомпрессионного торможения.

4. Двигатель по п.1, в котором используется наддув.

5. Двигатель по п.1, в котором несколько камер сгорания расположено в ряд, а исполнительный механизм (8) соединен с одной из втулок (16, 16'), называемой основной втулкой (16), соответствующей камере сгорания в центральном положении в ряду.

6. Двигатель по п.1, в котором пластина (12) содержит ряд перекрывающих друг друга листов (14), имеющих форму сектора цилиндрической поверхности.

7. Двигатель по п.1, в котором исполнительный механизм (8) расположен снаружи крышки, которая закрывает головку цилиндров двигателя.

8. Двигатель по п.1, в котором исполнительный механизм (8) представляет собой механизм пневматического типа.

9. Транспортное средство, снабженное двигателем по п.1.