УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИВЕДЕНИЯ В ДЕЙСТВИЕ ДВУХ НАГРУЖЕННЫХ КЛАПАННЫМ МОСТОМ ВЫПУСКНЫХ КЛАПАНОВ КЛАПАННОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2018 года по МПК F01L1/18 F01L1/26 F01L13/06 

Данное изобретение относится к устройству для приведения в действие двух нагруженных клапанным мостом выпускных клапанов клапанного двигателя внутреннего сгорания для автомобилей согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Например, благодаря US 2010/319657 A1 известно увеличение тормозного действия двигателя внутреннего сгорания в режиме принудительного холостого хода вследствие того, что при помощи подпорного клапана в линии отработанного газа на обратный напор отработанного газа накладывается декомпрессионное воздействие (EVB или Exhaust valve brake), при котором в режиме торможения, по меньшей мере, один выпускной клапан на цилиндр двигателя внутреннего сгорания удерживается открытым в промежуточном положении. Это происходит в клапанном механизме двигателя внутреннего сгорания при помощи нагруженного гидравликой цилиндрово-поршневого блока в силовом потоке между приводным кулачком распределительного вала и нагружающим выпускной клапан элементом приведения в действие или качающимся рычагом. Кроме того, в элементе приведения в действие расположен второй цилиндрово-поршневой блок, который действует как известный сам по себе, гидравлический элемент регулировки зазора в клапане (HVA).

Кроме того, благодаря DE 102008061412 A1 известно соответствующее устройство, в котором при помощи клапанного моста приводятся в действие два выпускных клапана на цилиндр двигателя внутреннего сгорания, причем выпускной клапан удерживается открытым в режиме торможения двигателем при помощи двух нагруженных гидравликой цилиндрово-поршневых блоков в сочетании с неподвижной контропорой. К тому же предусмотрен гидравлический элемент регулировки зазора в клапане (HVA), который (элемент) в обычном режиме работы двигателя обеспечивает приведение в действие клапанов без зазора.

Задача изобретения состоит в усовершенствовании конструктивно простыми средствами родового устройства таким образом, что как в обычном режиме работы, так и в режиме торможения двигателем или EVB может достигаться надежный при эксплуатации и безотказный клапанный механизм предпочтительно в сочетании с HVA.

Решение этой задачи получается с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования и варианты осуществления изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Согласно изобретению предлагается то, что на поршни обоих цилиндрово-поршневых блоков (называемых далее кратко KZE) без опоры на клапанный мост воздействует пружина, действующая в функции EVB в установочном направлении. Оказалось, что благодаря этой конструктивно простой мере наряду с экономией второй пружины для KZE2 в динамичном процессе приведения в действие клапана в функции EVB могут реализовываться более быстрое время на реакции и более точное функционирование перепускного, соответственно, отводящего канала во взаимодействии с неподвижной контропорой. Не нагруженный пружиной клапанный мост создает условия для меньшего холостого (пустого) движения в системе, более быстрого закрытия отводящего канала и как следствие из этого для более незначительного износа конструктивных элементов. Кроме того, при использовании включенного в клапанный механизм гидравлического элемента регулировки зазора в клапане (HVA) получается то преимущество, что упомянутая установочная пружина не воздействует через клапанный мост против предусмотренной известным способом в HVA установочной пружины и поэтому не может противодействовать отсутствию зазора в клапанном механизме, соответственно, делает возможным устойчивое приведение в действие клапанов без зазора.

Наиболее простым в технологическом плане образом цилиндровые пространства первого KZE1 и второго KZE2 могут быть соединены друг с другом при помощи выемки, соответственно, проточки в клапанном мосту, через которую проходит насквозь с опорой на поршни пружина, выполненная в виде винтовой нажимной пружины.

Помимо этого, поршни первого KZE1 и второго KZE2 посредством делающих возможным установочное движение ограничительных упоров могут быть направлены в соответствующих цилиндровых проточках, таким образом, могут выходить только по определенным установочным ходам, которые с одной стороны исключают недопустимый клапанный зазор в режиме работы EVB, а с другой стороны устанавливают целевое взаимодействие с регулирующей отводящий канал контропорой, для того чтобы обеспечить надежный переход из режима работы EVB снова в режим внутреннего сгорания.

Кроме того, для этого в цилиндре первого KZE1 может быть расположен напорный перепускной канал, который открыт при вдвинутом поршне (режим внутреннего сгорания) и закрыт при выдвинутом поршне (режим торможения). Наконец в силовом потоке между кулачком распределительного вала и клапанным мостом может быть предусмотрен гидравлический элемент (HVA) регулировки зазора в клапане, как было указано уже выше. HVA может быть помещен в клапанном мосту, в приводящем этот клапанный мост в действие качающемся рычаге или на другом месте в силовом потоке между приводным кулачком распределительного вала и выпускными клапанами. При этом особенно предпочтительно цилиндрово-поршневые блоки KZE1 и KZE2, а также HVA могут быть совместно обеспечены напорным маслом от циркуляционной системы смазки под давлением двигателя внутреннего сгорания, причем в подающем трубопроводе к цилиндрово-поршневым блокам KZE1, KZE2 и в HVA расположен соответственно один поддерживающий напор обратный клапан.

Пример осуществления изобретения далее разъяснен более подробно в деталях. На схематичных чертежах:

Фиг.1 показывает частичный поперечный разрез через головку цилиндра клапанного поршневого двигателя внутреннего сгорания для автомобилей с двумя выпускными клапанами на каждый цилиндр, которые приведены в действие кулачком распределительного вала двигателя внутреннего сгорания при помощи состоящего из двух частей качающегося рычага и клапанного моста, причем в клапанный механизм встроены два цилиндрово-поршневых блока для осуществления функции EVB и один цилиндрово-поршневой блок в качестве HVA элемента;

Фиг.2 показывает на увеличенном изображении клапанный мост согласно Фиг.1 с обоими встроенными цилиндрово-поршневыми блоками KZE1 и KZE2 и с общей установочной винтовой нажимной пружиной;

Фиг.3а-3с показывают функционирование первого KZE1 и второго KZE2 в обычном режиме внутреннего сгорания; и

Фиг.4а-4с показывают функционирование первого KZE1 и второго KZE2 в режиме работы EVB двигателя внутреннего сгорания.

На Фиг.1 изображена, только насколько это требуется для понимания данного изобретения, головка 1 цилиндра клапанного четырехтактного поршневого двигателя внутреннего сгорания (дизельного двигателя), в которой (головке) наряду с невидимыми впускными клапанами введены с возможностью перемещения два выпускных клапана 2, 3 (изображены только стержни клапанов). Не отмечены пружины клапанов, которые известным образом удерживают клапаны 2, 3 в закрытом состоянии.

Воздействующий на выпускные клапаны 2, 3 клапанный механизм состоит из приводного кулачка 4 распределительного вала двигателя 1 внутреннего сгорания, качающегося рычага 6, который расположен на неподвижной оси 5 качающегося рычага, и клапанного моста 7, который перекрывает и нагружает оба выпускных клапана 2, 3.

Функционально двуплечий качающийся рычаг 6 выполнен из двух частей: кулачкового рычага 6а и воздействующего на клапанный мост 7 приводного (исполнительного) рычага 6b, которые (рычаги) выступают с обеих сторон из опоры на оси 5 качающегося рычага.

Кулачковый рычаг 6а расположен на приводном рычаге 6b при помощи отдельной оси 8 качания и имеет установленный с возможностью вращения на оси 9 ролик 10, который приходит во вращение на кулачке 4 для приведения в действие качающегося рычага 6.

Между кулачковым рычагом 6а и приводным рычагом 6b, находясь за пределами оси 8 качания, расположен гидравлический элемент 11 (HVA) регулировки зазора в клапане, который (элемент) состоит известным способом из нагруженного гидравликой цилиндрово-поршневого блока с встроенной установочной пружиной и обратного клапана, и который удерживает без зазора клапанный механизм посредством установочного расстояния s.

Приводной рычаг 6b качающегося рычага 6 нагружает клапанный мост 7 на расположенном между обоими выпускными клапанами 2, 3 месте при помощи регулировочного винта 12 (с контргайкой) и установленной на нем в виде сферы соединительной чаши 13.

Кроме того, над клапанным мостом 7 предусмотрена неподвижная контропора 14, которая взаимодействует с клапанным мостом 7, и функция которой разъясняется дополнительно.

Внутри клапанного моста 7 расположены два цилиндрово-поршневых блока KZE1 и KZE2 (фиг.2), которые имеют два соосно выровненных поршня 15, 16, которые в каждом случае введены с возможностью перемещения в цилиндровые проточки 17, 18, и которые ограничивают соответствующие цилиндровые пространства внутри клапанного моста 7.

На своих внешних периферийных поверхностях поршни 15, 16 снабжены осепараллельными выемками 15а, 16а, которые в сочетании с проходящими поперек них, неподвижными пальцами 19 образуют определенные пределы выдвижения для поршней 15, 16.

Расположенные соответственно под поршнями 15, 16, образованные цилиндровые пространства соединены друг с другом при помощи осепараллельной проточки 20, причем в эту проточку 20 вставлена проходящая насквозь установочная винтовая нажимная пружина 21, которая нагружает наружу оба поршня 15, 16, не опираясь однако на клапанный мост 7. Таким образом, пружина 21 внутри клапанного моста 7 при измененных положениях поршней с разным предварительным натяжением действует на поршни 15, 16, что разъясняется еще более подробно при помощи Фиг.3 и 4.

Кроме того, цилиндровые пространства под поршнями 15, 16 присоединены к циркуляционной системе смазки под давлением двигателя внутреннего сгорания посредством центрального подающего отверстия 22, причем в подающее отверстие 22 вставлен обратный клапан 23. Подающее отверстие 22 с одной стороны герметично закрыто при помощи винта 24, а с другой стороны через поперечный канал 25 выходит в соединительную чашу 13 и присоединено к циркуляционной системе смазки под давлением двигателя внутреннего сгорания посредством не изображенных далее каналов в соединительной чаше 13, регулировочном винте 12, качающемся рычаге 6 и, наконец, посредством оси 5 качающегося рычага. Подразумевается то, что в качающемся рычаге 6 также предусмотрены дальнейшие каналы для смазки подвижных частей клапанного механизма и для обеспечения напорным маслом элемента 11 регулировки зазора в клапане (HVA).

В поршне 16 второго KZE2 предусмотрено отводящее отверстие 16b определенного поперечного сечения, которое (сечение) взаимодействует с контропорой 14, и которое заканчивается в расположенном под ним, общим цилиндровым пространстве первого и второго KZE1, KZE2; если поршень 16 прилегает к контропоре 14, то отводящее отверстие 16b закрыто.

Кроме того, в поршне 15 первого KZE1 и в соответствующей цилиндровой стенке 7а клапанного моста 7 предусмотрены перепускные каналы 15b, 7b определенного поперечного сечения, которые при вдвинутом поршне 15 расположены на прямой линии на одной оси и таким образом могут уменьшать открытое наружу давление из подающего трубопровода 22. Однако альтернативно может также допускаться вдвигание поршня 16 второго KZE2, если клапанный мост 7 передвигается наверх по направлению к контропоре 14; последнее может потребоваться, если верхняя мертвая точка клапанного моста смещается наверх приблизительно на 0,4-0,8 мм за счет теплового расширения клапанов и увеличивающегося износа на фаске клапанов. При выдвинутом поршне 15 перепускные каналы 15b, 7b смещены друг относительно друга или закрыты.

Функционирование клапанного механизма или клапанного моста 7 разъяснено более подробно при помощи Фиг.3а-3с и 4а-4с. Верхнее положение клапанного моста 7 обозначено пунктирной линией OT (ролик 10 качающегося рычага 6 на основной окружности кулачка) и пунктирной линией UT (наибольший, конструктивный ход клапана).

В обычном режиме работы двигателя (режим внутреннего сгорания) клапанный мост 7 воздействует на выпускные клапаны 2, 3 согласно Фиг.3а-3с. При этом элемент 11 (HVA) может надежно выравнивать клапанный зазор в клапанном механизме, так как усилие установочной пружины 21, как было уже изложено выше, не может оказывать на (не изображенную) установочную пружину элемента 11 (HVA) противодействующее усилие через клапанный мост 7, или это усилие установочной пружины 21 приходится только на поршни 15, 16.

При движении вверх клапанного моста 7 поршень 16 второго KZE2 незадолго до положения OT прислоняется к контропоре 14, вследствие чего отводящее отверстие 16b закрывается. Между прикладыванием поршня 16 в положении OT клапанного моста 7 (Фиг.3а и 3с) напорное масло может выводиться из цилиндровых пространств первого KZE1 и второго KZE2 через перепускные каналы 15b, 7b. Так как в обычном режиме работы двигателя клапанные прыжки (или открытие выпускного клапана 2 благодаря обратному напору отработанного газа) не встречаются, поршень 15 первого KZE1 не выдвигается, и перепускные каналы 15b, 7b открыты в течение длительного времени (см. Фиг.3b с клапанным мостом 7 в положении UT).

В режиме торможения двигателем (Фиг.4а-4с) при помощи выпускного клапана 2, который приподнят определенный образом благодаря выпущенному обратному напору отработанного газа в системе выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания, в положении OT клапанного моста 7 (Фиг.4а) расстояние между клапанным мостом 7 и контропорой 14 выравнивается посредством поршня 16 второго KZE2, или отводящее отверстие 16b удерживается в закрытом состоянии.

Как только выпускной клапан 2 открывается благодаря обратному напору отработанного газа (Фиг.4b), поршень 15 первого KZE1 передвигается вслед за ним, выравнивая посредством усилия установочной пружины 21 увеличивающийся клапанный зазор, так что перепускные каналы 15b, 7b больше не находятся на одной прямой и вследствие этого закрыты. В то же время масло засасывается в цилиндровые пространства под поршнями 15, 16, пока благодаря минимальному обратному колебанию выпускного клапана 2 не закрывается обратный клапан 23.

Вследствие этого в клапанном мосту 7 между поршнями 15, 16 создается давление масла, и выпускной клапан 2 удерживается в открытом состоянии.

Как только качающийся рычаг 6 приводит в действие (ход выпуска) клапанный мост 7 (Фиг.4с), поршень 16 второго KZE2 отделяется от контропоры 14, и отводящее отверстие 16b освобождается. Вследствие этого масло может удаляться из цилиндровых пространств, и поршень 15 первого KZE1 может снова вдвигаться.

После этого перепускные каналы 15b, 7b первого KZE1 снова находятся на одной прямой линии, и выпускной клапан 2 может снова закрываться без противодействия от верхнего поршня 16 второго KZE2. Это обеспечивает надежный переход от режима торможения к обычному режиму работы двигателя или режиму внутреннего сгорания.

Описанная на Фиг.3а-3с и 4а-4с последовательность действий клапанного моста 7 повторяется с каждым проходом кулачка 4 распределительного вала двигателя внутреннего сгорания, в зависимости от обычного режима работы двигателя (Фиг.3) или режима торможения двигателем (фиг.4), и обеспечивает тем самым надежный при эксплуатации клапанный механизм без зазора при приведении в действие выпускного клапана.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1 головка цилиндра

2 выпускной клапан

3 выпускной клапан

4 кулачок

5 ось качающегося рычага

6 качающийся рычаг

6а кулачковый рычаг

6b приводной рычаг

7 клапанный мост

7а цилиндровая стенка

7b перепускной канал

8 ось качания

9 ось

10 ролик

11 гидравлический элемент HVA регулировки зазора в клапане

12 регулировочный винт

13 соединительная чаша

14 контропора

15 поршень цилиндрово-поршневого блока KZE1

15а выемка

15b перепускной канал

16 поршень цилиндрово-поршневого блока KZE2

16а выемка

16b отводящее отверстие

17 цилиндровая проточка

18 цилиндровая проточка

19 палец

20 проточка

21 установочная пружина

22 подающее отверстие

23 шариковый обратный клапан

24 винт

25 поперечный канал

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания для автомобилей. В устройстве для приведения в действие нагруженных клапанным мостом (7) выпускных клапанов (2), (3) двигателя в силовой поток между кулачком приводного распределительного вала и одним из выпускных клапанов (2), (3) включен первый нагруженный гидравликой цилиндрово-поршневой блок (KZE1). В устройстве имеется второй соосного цилиндрово-поршневй блок (KZE2). С помощью цилиндрово-поршневого блока (KZE1) при открывающемся посредством противодавления отработанного газа выпускном клапане может производиться регулировка зазора в клапанном механизме для поддержания в открытом состоянии выпускного клапана. С помощью второго соосного цилиндрово-поршневого блока (KZE2), взаимодействующего с неподвижной контропорой, регулируется перепускной канал (7b) из камер нагнетания обоих цилиндрово-поршневых блоков (KZE1, KZE2). Поршень (15) первого цилиндрово-поршневого блока (KZE1) подпружинен в установочном направлении при помощи пружины (21). Пружина (21) воздействует на поршни (15), (16) обоих цилиндрово-поршневых блоков (KZE1), (KZE2) без опоры в клапанном мосте (7). Раскрыто приводимое в движение двигателем внутреннего сгорания транспортное средство, в частности автомобиль промышленного назначения. Технический результат заключается в повышении надежности эксплуатации устройства и в отсутствии зазора в клапанном механизме. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для приведения в действие нагруженных клапанным мостом выпускных клапанов (2, 3) клапанного двигателя внутреннего сгорания для автомобилей, у которого в силовой поток между кулачком (4) приводного распределительного вала и одним из выпускных клапанов (2, 3) включен первый нагруженный гидравликой цилиндрово-поршневой блок (KZE1), с помощью которого при открывающемся посредством противодавления отработанного газа выпускном клапане может производиться регулировка зазора в клапанном механизме для поддержания в открытом состоянии выпускного клапана и с помощью второго соосного цилиндрово-поршневого блока (KZE2), который во взаимодействии с неподвижной контропорой (14) регулирует перепускной канал (7b) из камер нагнетания обоих цилиндрово-поршневых блоков (KZE1, KZE2), причем поршень (15) первого цилиндрово-поршневого блока (KZE1) подпружинен в установочном направлении при помощи пружины (21), отличающееся тем, что пружина (21) воздействует на поршни (15, 16) обоих цилиндрово-поршневых блоков (KZE1, KZE2) без опоры в клапанном мосте (7).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что цилиндровые пространства цилиндрово-поршневого блока (KZE1) и цилиндрово-поршневого блока (KZE2) соединены друг с другом при помощи выемки или проточки (20) в клапанном мосту (7), через которую проходит насквозь с опорой только на поршни (15, 16) пружина (21), выполненная предпочтительно в виде винтовой нажимной пружины.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что поршни (15, 16) первого цилиндрово-поршневого блока (KZE1) и второго цилиндрово-поршневого блока (KZE2) посредством делающих возможным установочное движение ограничительных упоров (15а, 16а, 19) направлены в соответствующих цилиндровых высверленных отверстиях (17, 18).

4. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в цилиндровой стенке (7а) и в поршне (15) первого цилиндрово-поршневого блока (KZE1) предусмотрены напорные перепускные каналы (15b, 7b), которые открыты при вдвинутом поршне (15) (режим работы двигателя) и закрыты при выдвинутом поршне (режим торможения).

5. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в силовом потоке между кулачком (4) распределительного вала и клапанным мостом (7) предусмотрен гидравлический элемент (11) регулировки зазора в клапане.

6. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в силовом потоке между кулачком (4) распределительного вала и клапанным мостом (7) предусмотрен гидравлический элемент (11) регулировки зазора в клапане, причем цилиндрово-поршневые блоки (KZE1, KZE2), а также гидравлический элемент (11) регулировки зазора в клапане совместно обеспечены напорным маслом от циркуляционной системы смазки под давлением двигателя внутреннего сгорания, причем в подающем трубопроводе (22) к цилиндрово-поршневым блокам (KZE1, KZE2) и в гидравлическом элементе (11) регулировки зазора в клапане расположен соответственно один поддерживающий напор обратный клапан (23).

7. Приводимое в движение двигателем внутреннего сгорания транспортное средство, в частности автомобиль промышленного назначения, с устройством по любому из пп. 1-6.