ПРИВОД ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА ДВС Российский патент 2018 года по МПК F01L1/34 F02D13/02 

Известен привод газораспределительного механизма ДВС, показанный на рис. Стр. 34 и описанный в кн.: Автомобили Lada Kalina. Эксплуатация, обслуживание, ремонт. Иллюстрированное практическое Ф18 пособие. - М.: ООО Мир Автокниг, 2008, 232 с. Такой привод газораспределительного механизма ДВС состоит из коленчатого вала, головки блока цилиндров, в которой расположены распределительный вал впускных клапанов приводимых в движение звездочками цепной передачи. Несмотря на свою эффективность использования такому приводу присущ очень важный недостаток. Известно, что процессы циркуляции газов в двигателе и содержание вредных веществ в отработавших газах в значительной степени зависит от моментов открывания и закрывания клапанов. Фазы работы впускных клапанов, например, имеют решающее значение для объема поступающей в цилиндр топливовоздушной смеси и поэтому изменение фаз открытия впускных клапанов является важным моментом с целью улучшения мощностных характеристик ДВС и уменьшения токсичности отработавших газов. Поэтому видно, что представленный выше ДВС автомобиля Lada Kalina уже сегодня не отвечает таким требованиям, так как не имеет устройства, предназначенного для изменения фаз открытия впускных клапанов.

Известен также привод газораспределительного механизма ДВС, показанный на стр. 122 и рис. 5.22 кн.: Л.Ю. Желтухин, А.Н. Гаврилов, Л.М. Петров. Skoda Oktavia Tour: Руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту. - М.: ООО ИДТР, 2011. - 344 с. Конструкция такого привода газораспределительного механизма двигателя 1,8Т в целом аналогична вышеописанной в аналоге, однако существенным ее отличием является установка на нем устройства, изменяющего фазы открытия впускных клапанов в определенных условиях эксплуатации автомобиля, причем такое техническое решение позволяет улучшить мощностные характеристики ДВС и уменьшить токсичность отработавших газов. Анализ такой конструкции показывает, что она имеет достаточно сложную конструкцию за счет использования гидропривода с электрическим управлением, которая размещена в регуляторе положения распределительного вала. Следовательно наличие такой системы в практике недостаточно надежно.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции устройства, изменяющего фазы открытия впускных клапанов, и повышение тем самым надежности всего газораспределительного механизма ДВС в целом.

Поставленная цель достигается тем, что на распределительном валу выпускных клапанов закреплено коническое колесо взаимосвязанное с ответным коническим колесом также жестко закрепленным на валу центробежного регулятора, муфта которого снабжена рамкой шарнирно связанной с трехпрофильным кулачком подвижно установленным в головке блока цилиндров и взаимодействующим с подпружиненным квадратного сечения стержнем подвижно расположенным во втулке подобного сечения жестко закрепленной в головке блока цилиндров и присоединенным к диску выполненному из диамагнитного материала снабженному на своей торцевой поверхности прямоугольными выступами изготовленными из постоянных магнитов примыкающих с зазором к магнитопроводящим выступам жестко закрепленным на торцевой поверхности звездочки распределительного вала впускных клапанов, причем последняя с помощью плоских пружин связана со ступицей жестко установленной на распределительном валу впускных клапанов.

На фиг. 1 показан общий вид принципиальной кинематической схемы привода газораспределительного механизма ДВС; на фиг. 2 - звездочка распределительного вала, вид с торца; и на фиг. 3 - ее крышка, вид с торца.

Привод газораспределительного механизма ДВС состоит из звездочки 1 закрепленной на коленчатом валу 2 ДВС, которая с помощи цепи 3 связана со звездочкой 4 установленной на распределительном валу 5 выпускных клапанов. На этом же валу 5 закреплена звездочка 6 связанная с помощью цепи 7 с звездочкой 8 распределительного вала 9 впускных клапанов. Распределительный вал 5 выпускных клапанов снабжен коническим колесом 10, контактирующим с коническим колесом 11, жестко закрепленном на валу центробежного регулятора 12, муфта 13 которого соединена с рамкой 14, соединенной с помощью шарнира 15 с трехпрофильным кулачком 16, шарнирно установленного на головке блока цилиндров 17 при помощи пальца 18. Трехпрофильный кулачок 16 контактирует с квадратного сечения стержнем 19, расположенного в подобного сечения втулки 20, жестко закрепленной на головке блока цилиндров 17. К квадратному сечения стержню 19 жестко присоединен диск 21, выполненный из диамагнитного материала и снабженный прямоугольными выступами 22, выполненными из постоянных магнитов. Квадратного сечения стержень 19 подпружинен пружиной сжатия 23 относительно втулки 20, а на звездочке 8 закреплена крышка 24, снабженная прямоугольными выступами 25, выполненными из магнитопроводящего материала. На распределительном валу 9 впускных клапанов жестко закреплена ступица 26, связанная посредством плоских пружин 27 с звездочкой распределительного вала 9 впускных клапанов.

Работает привод газораспределительного механизма ДВС следующим образом. Предположим, что показанная на фиг. 1 кинематическая схема привода соответствует средней частоте вращения коленчатого вала 2, при этом центробежный регулятор удерживает своей рамкой 14 трехпрофильный кулачок 16 так, что зазор δ между прямоугольными выступами 22, выполненных из постоянных магнитов, является значительным по величине, и это исключает возможность влияния магнитного поля, создаваемого последними, на прямоугольной формы выступы 25, выполненные на крышке 24 звездочки 8. И поэтому звездочка 8 не может быть «приторможена» относительно распределительного вала 9 впускных клапанов. Будем теперь считать, что частота вращения коленчатого вала 2 возросла до какого-то максимального значения и тогда под действием центробежных сил центробежный регулятор 12 займет новое положение за счет радиального перемещения его конструкционных элементов по стрелкам А. Такое движение вызовет линейное перемещение муфты 13 и ее рамки 14 по стрелке В, а вот так как последняя связана с трехпрофильным кулачком 16, то и он получит угловой поворот относительно своего пальца 18 по стрелке С (см. фиг. 1). В итоге стержень 19, переместившись по стрелке Е, значительно снизит зазор δ и тогда за счет магнитного поля, создаваемого прямоугольными выступами 22, выполненных из постоянных магнитов, звездочка 8, упруго деформируя плоские пружины 27, повернется на угол α по стрелке F (фиг. 2), что создаст условие по запаздыванию закрытия впускных клапанов, приводимых в действие за счет вращения распределительного вала 9. После снижения оборотов коленчатого вала 2 трехпрофильный кулачок 16 возвращается в исходное положение, показанное на фиг. 1, а под действием ранее сжатой пружины 23, квадратного сечения стержень 19 совместно с диском 21, двигаясь в направлении, обратном стрелке Е, увеличивает зазор δ до величины прекращения действия магнитного поля на прямоугольные выступы 25 крышки 24 звездочки 8 (фиг. 3). Предположим теперь, что обороты коленчатого вала 2 снизились до какого-то минимума, т.е. двигатель стал работать в режиме холостого хода. В этом случае конструкционные элементы центробежного регулятора 12 перемещаются в направлении, обратном стрелке А, и тогда муфта 13 совместно с рамкой 14 движется в направлении, обратном стрелке В, и поворачивают трехпрофильный кулачок 16 в направлении, обратном стрелке С, что в итоге последний, взаимодействуя со стержнем 19, перемещает его по стрелке Е, приводя в движение диск 21, и он, значительно уменьшив зазор δ своим магнитным полем, создаваемым прямоугольными выступами 22, обеспечивает угловой поворот звездочки 8 в направлении стрелки F, создав условие опережения закрывания впускных клапанов ДВС. Далее описанные процессы могут повторяться неоднократно.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как оно имеет более простую и надежную конструкцию в части обеспечения устойчивой работы ДВС при средних, высоких и низких оборотах его коленчатого вала.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Привод газораспределительного механизма ДВС состоит из распределительного вала (5) выпускных клапанов, распределительного вала (9) впускных клапанов и звездочек (6) и (8) с цепной передачей (7). На распределительном валу (5) выпускных клапанов закреплено коническое колесо (10), взаимосвязанное с ответным колесом (11), жестко закрепленным на валу центробежного регулятора (12). Муфта (13) центробежного регулятора (12) снабжена рамкой (14), шарнирно связанной с трехпрофильным кулачком (16), подвижно установленным в головке блока (17) цилиндров. Трехпрофильный кулачок (16) взаимодействует с подпружиненным стержнем (19) квадратного сечения. Стержень (19) подвижно расположен во втулке (20) подобного сечения, жестко закрепленной в головке блока (17) цилиндров. Стержень (19) присоединен к диску (21), выполненному из диамагнитного материала. Диск (21) снабжен на своей торцевой поверхности прямоугольными выступами (22), изготовленными из постоянных магнитов, примыкающих с зазором к магнитопроводящим выступам (25), жестко закрепленным на торцевой поверхности звездочки (8) распределительного вала (9) впускных клапанов. Звездочка (8) с помощью плоских пружин связана со ступицей, жестко установленной на распределительном валу (9) впускных клапанов. Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства, изменяющего фазы открытия впускных клапанов и в повышении надежности газораспределительного механизма ДВС. 3 ил.

Привод газораспределительного механизма ДВС, состоящий из распределительного вала выпускных клапанов, распределительного вала впускных клапанов и звездочек с цепной передачей, отличающийся тем, что на распределительном валу выпускных клапанов закреплено коническое колесо, взаимосвязанное с ответным коническим колесом, также жестко закрепленным на валу центробежного регулятора, муфта которого снабжена рамкой, шарнирно связанной с трехпрофильным кулачком, подвижно установленным в головке блока цилиндров и взаимодействующим с подпружиненным квадратного сечения стержнем, подвижно расположенным во втулке подобного сечения, жестко закрепленной в головке блока цилиндров, и присоединенным к диску, выполненному из диамагнитного материала, снабженному на своей торцевой поверхности прямоугольными выступами, изготовленными из постоянных магнитов, примыкающих с зазором к магнитопроводящим выступам, жестко закрепленным на торцевой поверхности звездочки распределительного вала впускных клапанов, причем последняя с помощью плоских пружин связана со ступицей, жестко установленной на распределительном валу впускных клапанов.