Распределительный вал с кулачковыми выступами, выполненными индивидуально Российский патент 2019 года по МПК F01L1/02 F01L1/08 F02B67/06 

Настоящее изобретение относится к распределительному валу для двигателя, содержащему содержит один или несколько кулачков, выполненных индивидуально с целью оптимизации профиля высоты подъема соответствующих клапанов двигателя, и, более конкретно, но не исключительно, настоящее изобретение относится к одному или нескольким кулачкам, выполненным для оптимизации времени активации и/или высоты подъема соответствующих клапанов двигателя.

Уровень техники

Современные двигатели внутреннего сгорания содержат впускные и выпускные клапаны, активация которых осуществляется кулачковыми выступами распределительного вала, соединенного с синхронным приводом, например, ременным приводом или цепным приводом, соединенным с распределительным валом с возможностью вращения. Обычно приведение впускных клапанов и выпускных клапанов осуществляется отдельными распределительными валами, и это означает, что синхронный привод содержит приводной элемент, например, шкив или цепную шестерню, соединенную с коленчатым валом, и дополнительные приводные элементы, соединенные с соответствующими распределительными валами. Соответственно, приводные элементы выполнены с возможностью передачи нагрузки крутящего момента между коленчатым валом, распределительным валом и приводным ремнем/цепью. Синхронный привод может быть также выполнен с возможностью приведения одного или нескольких вспомогательных устройств двигателя, например, водяной помпы и/или нагнетателя, и может быть оборудован натяжным устройством для учета флуктуаций натяжения ремня.

Из-за все более жестких требований к максимизации выдаваемой мощности и топливной экономичности желательно уменьшить передачу колебаний нагрузки крутящего момента, возникающих на распределительном вале и коленчатом вале, на приводной ремень/цепь и какие-либо другие устройства, соединенные с синхронным приводом. Для достижения этой цели синхронный привод может содержать один или несколько некруглых приводных элементов, например, некруглых шкивов и/или цепных шестерен. Некруглые приводные элементы могут быть использованы для уравновешивания колебаний нагрузки крутящего момента и минимизации флуктуаций натяжения ремня/цепи.

Раскрытие изобретения

В соответствии с аспектом настоящего изобретения, предложен распределительный вал для двигателя. Распределительный вал выполнен с возможностью приведения во вращение посредством синхронного привода, соединенного с коленчатым валом двигателя. Синхронный привод содержит некруглый приводной элемент, выполненный для уравновешивания флуктуаций, например, колебаний, крутящего момента, передаваемого синхронному приводу, например, периодических колебаний нагрузки крутящего момента, передаваемого синхронному приводу коленчатым валом и/или распределительным валом. Распределительный вал содержит множество кулачковых выступов, каждый из которых выполнен с возможностью активации клапана соответствующего цилиндра двигателя. Конфигурацию каждого из кулачковых выступов, например, фазовый угол каждого из кулачковых выступов и/или профиль кулачка каждого из кулачковых выступов, выбирают независимо для компенсирования изменения профиля высоты подъема соответствующих клапанов, обусловленного некруглыми приводными элементами. Конфигурация каждого из кулачковых выступов может быть выбрана независимо для оптимизации профиля высоты подъема соответствующих клапанов, например, для увеличения выдаваемой двигателем мощности, улучшения топливной экономичности двигателя и/или для снижения выбросов отработавших газов двигателя.

Распределительный вал может содержать один или несколько кулачковых выступов, жестко соединенных с распределительным валом, например, один или несколько кулачковых выступов, которые не имеют возможности вращения и/или перемещения относительно оси вращения распределительного вала.

Некруглый приводной элемент может содержать один или несколько выступов, проходящих радиально от оси вращения некруглого приводного элемента. Профиль некруглого приводного элемента может быть осесимметричным по отношению к оси вращения некруглого приводного элемента, например, каждый из выступов кулачков может проходить радиально от оси вращения некруглого приводного элемента на равные расстояния. Профиль некруглого приводного элемента может быть асимметричным относительно оси вращения некруглого приводного элемента, например, каждый из выступов может проходить радиально от оси вращения некруглого приводного элемента на различное расстояние. Некруглый приводной элемент, например, выступы некруглого приводного элемента, могут вызывать периодические флуктуации скорости вращения распределительного вала относительно коленчатого вала. Скорость вращения распределительного вала может быть не постоянно пропорциональной скорости вращения коленчатого вала. Профиль и/или эксцентриситет некруглого приводного элемента могут обуславливать степень, в которой скорость вращения распределительного вала может быть не постоянно пропорциональной скорости вращения коленчатого вала. Распределительный вал, например, выступы распределительного вала, могут быть выполнены так, чтобы гарантировать, что профили высоты подъема клапанов соответствуют по фазам газораспределения коленчатому валу, системе зажигания двигателя, и/или системе впрыска топлива двигателя.

Фазовый угол каждого из кулачковых выступов может быть выбран независимо для корректирования отклонения соответствующих профилей подъема клапанов, обусловленного степенью непропорциональности между скоростями вращения распределительного вала и коленчатого вала. Профиль каждого из выступов кулачков может быть выбран независимо для корректирования отклонения соответствующих профилей подъема клапанов, обусловленного степенью непропорциональности между скоростями вращения распределительного вала и коленчатого вала. Фазовый угол каждого из кулачковых выступов может быть независимо смещен на величину отклонения между углом распределительного вала, приводимого некруглым приводным элементом, и углом распределительного вала, приводимого круглым приводным элементом. Например, фазовый угол каждого из кулачковых выступов может быть независимо смещен для компенсации величины непропорциональности между скоростями вращения распределительного вала и коленчатого вала на различных этапах цикла двигателя, например, в течение двух полных оборотов коленчатого вала четырехтактного двигателя.

Кулачковые выступы распределительного вала могут быть распределены вокруг оси вращения распределительного вала со смещением на различные углы один относительно другого. Каждый из кулачковых выступов может быть не симметричным относительно оси, проходящей через верхнюю точку выступа кулачка и центр вращения выступа кулачка, например, кулачковый выступ может быть скошен относительно оси, проходящей через верхнюю точку кулачкового выступа и центр вращения кулачкового выступа.

Синхронный привод может содержать множество некруглых приводных элементов. Синхронный привод может содержать некруглый приводной элемент коленчатого вала. Некруглый приводной элемент коленчатого вала может быть соединен с коленчатым валом, например, прикреплен к нему. Некруглый приводной элемент коленчатого вала может быть выполнен с возможностью передачи нагрузки крутящего момента от коленчатого вала синхронному приводу. Синхронный привод может содержать некруглый приводной. элемент распределительного вала. Некруглый приводной элемент распределительного вала может быть соединен с распределительным валом, например, прикреплен к нему. Некруглый приводной элемент распределительного вала может быть соединен с распределительным валом одним или несколькими промежуточными приводными элементами. Некруглый приводной элемент распределительного вала может быть соединен с распределительным валом посредством системы изменения фаз кулачкового распределения ИФКР (VCT), предусмотренной между некруглым приводным элементом распределительного вала и распределительным валом. Некруглый приводной элемент распределительного вала может быть выполнен с возможностью передачи нагрузки крутящего момента от синхронного привода распределительному валу. Синхронный привод может содержать ременный привод или цепной привод, например, ременный или цепной привод, выполненный с возможностью зацепления с некруглыми приводными элементами.

Клапан цилиндра может быть впускным клапаном, например, впускным клапаном, выполненным с возможностью управления потоком газа и/или паров из впускного коллектора двигателя в цилиндр двигателя. Клапан цилиндра может быть выпускным клапаном, например, выпускным клапаном, выполненным с возможностью управления потоком газа и/или паров из цилиндра двигателя в выпускной коллектор двигателя.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предложен двигатель, содержащий распределительный вал, который выполнен с возможностью приведения во вращение посредством синхронного привода, соединенного с коленчатым валом двигателя. Синхронный привод содержит один или несколько некруглых приводных элементов, выполненных для уравновешивания флуктуаций крутящего момента, передаваемого синхронному приводу. Распределительный вал содержит множество кулачковых выступов, каждый, из которых выполнен с возможностью активации клапана соответствующего цилиндра двигателя. Конфигурацию каждого из выступов кулачков, например, фазовый угол каждого из выступов кулачков и/или профиль кулачка каждого из выступов кулачков, выбирают независимо для противодействия изменению профиля высоты подъема соответствующих клапанов, обусловленному одним или несколькими некруглыми приводными элементами.

Для исключения излишних двойных трудозатрат и повторения текста в описании некоторые признаки раскрыты только в отношении нескольких аспектов или вариантов осуществления настоящего изобретения. Однако, следует понимать, что, при наличии технической возможности, признаки, раскрытые в отношении какого-либо аспекта или варианта осуществления настоящего изобретения, могут также быть использованы с любым другим аспектом или вариантом осуществления настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания настоящего изобретения и для того, чтобы более четко показать, как оно может быть реализовано, ниже для примера сделаны ссылки на прилагаемые чертежи, среди которых:

Фиг. 1 является схематическим представлением синхронного привода для двигателя, первого и второго распределительных валов двигателя, и коленчатого вала двигателя;

Фиг. 2a изображает графическое представление взаимоотношения углового положения коленчатого вала и углового положения первого и второго распределительных валов, приводимых синхронным приводом, содержащим круглые приводные элементы;

Фиг. 2b изображает графическое представление взаимоотношения углового положения коленчатого вала и углового положения первого и второго распределительных валов, приводимых синхронным приводом, содержащим некруглый приводной элемент;

Фиг. 2с изображает графическое представление взаимоотношения углового положения коленчатого вала и углового положения первого и второго распределительных валов, приводимых синхронным приводом, содержащим некруглый приводной элемент распределительного вала;

Фиг. с 3а по 3е являются схематическим представлением синхронного привода, содержащего некруглый приводной элемент коленчатого вала и два некруглых элемента распределительных валов, в различных интервалах в течение цикла двигателя;

Фиг. 4 изображает распределительный вал в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 5 изображает вид с торца первого, второго и третьего выступа кулачка на распределительном валу по настоящему изобретению; и

Фиг. 6 изображает кулачковый выступ и смещенный кулачковый выступ.

Подробное описание изобретения

Фиг. 1 является упрощенным чертежом синхронного привода 101 для двигателя, содержащего два распределительных вала 103, например, двигателя с двумя распределительными валами с верхним расположением ДРВВ (DOHC). Однако, распределительный вал 103 по настоящему изобретению может быть установлен в двигателе любого подходящего типа, например, верхнеклапанном ВК (OHV) двигателе, или двигателе с одним распределительным валом с верхним расположением ОРВВ (SOHC).

Синхронный привод 101 содержит приводной элемент 105 коленчатого вала, соединенный с коленчатым валом 107 двигателя, два приводных элемента 109 распределительных валов, каждый из которых соединен с соответствующим распределительным валом 103, и удлиненный приводной элемент 111, например, ремень или цепь, выполненный с возможностью соединения приводного элемента 105 коленчатого вала с приводными элементами 109 распределительных валов. Синхронный привод 101 может дополнительно содержать натяжное устройство 113, выполненное с возможностью поддержания и/или регулирования натяжения удлиненного приводного элемента 111. Синхронный привод 101 выполнен с возможностью соединения коленчатого вала 107 двигателя с распределительными валами 103 двигателя с возможностью вращения, таким образом, что коленчатый вал 107 может обеспечивать крутящий момент для приведения распределительных валов 103.

В примере, показанном на фиг. 1, приводной элемент 105 коленчатого вала и каждый из приводных элементов 109 распределительных валов содержит зубчатое колесо, содержащее множество зубцов, выполненных с возможностью зацепления с удлиненным приводным элементом 111, который может быть зубчатым ремнем. В силу конструкции двигателя ДРВВ (DOHC) каждый из приводных элементов 109 распределительных валов содержит в два раза больше зубьев, чем приводной элемент 105 коленчатого вала. Таким образом, передаточное отношение приводных элементов 109 распределительных валов обеспечивает их вращение в среднем со вдвое меньшей скоростью по сравнению с приводным элементом 105 коленчатого вала. Поэтому во время работы двигателя скорость вращения распределительных валов 103 в среднем соответствует половине скорости вращения коленчатого вала 107. Фиг. 2а изображает угловое положение (θ_CAM) распределительных валов 103 по отношению к угловому положению (θ_CK) коленчатого вала 107, и показывает, что вращение распределительного вала 103 постоянно пропорционально вращению коленчатого вала 107 в случае синхронного привода 101, содержащего круглые приводные элементы 105, 109. В данном описании, если не указано другое, угловое положение 0° или 180° соответствует вертикальному положению, и угловое положение 90° или 270° соответствует горизонтальному положению.

В примере, показанном на фиг. 1, один из распределительных валов 103а выполнен с возможностью активации впускных клапанов цилиндров двигателя, и другой распределительный вал 103b выполнен с возможностью активации выпускных клапанов цилиндров двигателя. В контексте настоящего изобретения термины «впускной клапан» и «выпускной клапан» относятся к клапанам, используемым для управления фазами газораспределения и величиной потока газа и/или паров из впускного коллектора в цилиндр и из цилиндра в выпускной коллектор, соответственно. Для краткости нижеследующее описание сосредоточено на работе впускного распределительного вала 103а. Однако, следует понимать, что описанная реализация и принцип работы настоящего изобретения в равной степени применимо к выпускному распределительному валу 103b, или, по существу, любому распределительному валу двигателя.

В примере, показанном на фиг. 1, распределительный вал 103а содержит три кулачковых выступа 115, каждый из которых выполнен с возможностью активации впускного клапана соответствующего цилиндра двигателя, например, трехцилиндрового двигателя. Кулачковые выступы 115 равномерно разнесены вокруг оси вращения распределительного вала 103а, с тем чтобы обеспечить правильность фаз активации каждого впускного клапана, например, кулачковые выступы 115 могут быть смещены вокруг оси вращения распределительного вала 103а на 0°, 120° и 240°. Однако, настоящее изобретение в равной степени может быть применено для двигателя, содержащего любое подходящее количество цилиндров, и распределительный вал 103а может содержать любое подходящее количество кулачковых выступов 115. В одном из примеров распределительный вал 103а может содержать четыре кулачковых выступа 115, каждый из которых выполнен с возможностью активации впускного клапана соответствующего цилиндра четырехцилиндрового двигателя. В другом примере распределительный вал 103а может содержать четыре пары кулачковых выступов 115, каждый из которых выполнена с возможностью активации пары впускных клапанов соответствующих цилиндров четырехцилиндрового двигателя.

Синхронный привод 101 может быть оснащен одним или несколькими некруглыми приводными элементами, например, некруглым приводным элементом 105 коленчатого вала и/или некруглым приводным элементом 109 распределительного вала. Некруглые приводные элементы могут быть выполнены с возможностью уравновешивания флуктуаций натяжения ремня, вызываемых крутильными колебаниями, которые передаются синхронному приводу 101. Например, периодические флуктуации крутящего момента могут передаваться на синхронный привод 101 при приложении и снятии скручивающего усилия на коленчатый вал 107 в процессе работы двигателя. Например, каждый раз, когда в цилиндре двигателя происходит воспламенение, на коленчатый вал 107 воздействует крутящий момент, и крутильные колебания передаются на приводной элемент 105 коленчатого вала, и, в свою очередь, на остальные элементы синхронного привода 101, при воспламенении в каждом из цилиндров двигателя.

В одном из примеров двигателя, содержащего три цилиндра, приводной элемент 105 коленчатого вала может быть зубчатым колесом с тремя выступами, выполненным с возможностью компенсирования периодических флуктуаций крутящего момента, передаваемых на синхронный привод 101 при приложении и снятии скручивающего усилия на коленчатый вал 107 в процессе работы двигателя. Приводной элемент 105 коленчатого вала в виде зубчатого колеса с тремя выступами может иметь некруглый профиль, содержащий три выступа, равномерно разнесенных вдоль окружности зубчатого колеса, например, каждый выступ может быть расположен таким образом, чтобы компенсировать периодическое увеличение крутящего момента, передаваемого приводному элементу 105 коленчатого вала при воспламенении в соответствующем цилиндре двигателя, достигая, таким образом, минимальной флуктуации натяжения ремня синхронного привода 101. Благодаря тому, что привод ремня 111 осуществляется некруглым приводным элементом 105 коленчатого вала, угловая скорость распределительного вала 103а не постоянно пропорциональна угловой скорости коленчатого вала 107, например, угловая скорость распределительного вала 103а может периодически увеличиваться и/или уменьшаться в течение каждого оборота коленчатого вала 107 из-за непостоянного радиуса приводного элемента 105 коленчатого вала с тремя выступами. При описании некруглого, например, нецилиндрического, зубчатого приводного элемента 105, 109, термин «некруглый» или «нецилиндрический» относится к дуге, образованной верхними точками или основаниями зубьев.

Фиг. 2b изображает угловое положение (θ_CAM) распределительного вала 103а по отношению к угловому положению (θ_CK) коленчатого вала 107 в случае приведения распределительного вала 103а некруглым приводным элементом 105 коленчатого вала. На фиг. 2b видно, что угловое положение распределительных валов 103 по отношению к коленчатому валу 107 не является постоянно пропорциональным, как в случае синхронного привода 101, содержащего круглые приводные элементы, как показаны на фиг. 2а. Поскольку угловая скорость некруглого приводного элемента 105 коленчатого вала, и, как следствие, в свою очередь, ремня 111 и распределительного вала 103а, периодически увеличивается и уменьшается для компенсирования флуктуаций крутящего момента, профили высоты поднятия одного или нескольких впускных клапанов могут быть некорректными.

Фиг. 2b показывает, что для любой точки в течение цикла двигателя, то есть двух оборотов коленчатого вала, угловое положение распределительного вала 103а может быть смещено вперед или назад относительно коленчатого вала 107 на угол Δθ_CAM. Например, в то время как впускной клапан первого цилиндра может быть корректно синхронизирован с положением коленчатого вала 107, впускной клапан второго и/или третьего цилиндров могут быть не синхронизированы корректно в результате периодических флуктуаций угловой скорости некруглого приводного элемента 105 коленчатого вала. Дополнительно, или в качестве альтернативы, на степень открытия и/или закрытия клапана в течение события поднятия клапана могут оказывать влияние периодические флуктуации угловой скорости некруглого приводного элемента 105 коленчатого вала.

Работы кулачковых выступов 115 может также способствовать флуктуации крутящего момента. Аналогичным приводному элементу 105 коленчатого вала образом, каждый из приводных элементов 109 распределительных валов может быть зубчатым колесом с тремя выступами, которое может быть выполнено с возможностью компенсирования флуктуаций натяжения ремня, вызванных воздействием каждого из кулачковых выступов 115 на впускные клапаны соответствующих цилиндров. Приводной элемент 109 распределительного вала с тремя выступами может иметь некруглый профиль, содержащий три выступа, равномерно разнесенных вдоль окружности зубчатого колеса, например, высшие точки выступов могут быть расположены под углом 0°, 120° и 240° вокруг оси вращения приводного элемента 109 распределительного вала. Таким образом, каждый выступ может быть расположен относительно распределительного вала 103а приблизительно в таком же угловом положении, что и каждый из кулачковых выступов 115. Каждый из приводных элементов 109 распределительных валов с тремя выступами может быть выполнен с возможностью компенсирования периодического скручивающего усилия сопротивления, вызываемого воздействием каждого из кулачковых выступов 115 на впускные клапаны, что позволяет минимизировать флуктуации натяжения ремня синхронного привода 101. Благодаря тому, что привод распределительного вала 103а осуществляется некруглым приводным элементом 109 распределительного вала, угловая скорость распределительного вала 103а не постоянно пропорциональна угловой скорости коленчатого вала 107. Например, угловая скорость распределительного вала 103а может периодически увеличиваться и/или уменьшаться в течение каждого оборота коленчатого вала 107 из-за непостоянного радиуса приводного элемента 109 распределительного вала с тремя выступами.

Фиг. 2 с изображает угловое положение (θ_CAM) распределительного вала 103а по отношению к угловому положению (θ_CK) коленчатого вала 107 в случае приведения распределительного вала 103а некруглым приводным элементом 109 распределительного вала. Фиг. 2с показывает, что для любой точки в течение цикла двигателя, то есть одного оборота коленчатого вала, угловое положение распределительного вала 103а может быть смещено вперед или назад относительно коленчатого вала 107 на угол Δθ_CAM.

В другом примере синхронный привод 101 может содержать некруглый приводной элемент 105 коленчатого вала в дополнение к одному или нескольким некруглым приводным элементам 109 распределительного вала. В таком примере зависимость между угловым положением распределительного вала 103 и угловым положением коленчатого вала 107 может отличаться от примеров, показанных на фиг. 2b и 2с, поскольку зависимость между угловым положением распределительного вала 103а и коленчатым валом 107 может быть обусловлена конфигурацией как приводного элемента 105 коленчатого вала, так и одного или нескольких некруглых приводных элементов 109 распределительных валов. В таб. 1 и на фиг. 3 представлен пример того, как зависимость углового положения (θ_CAM) распределительного вала 103а по отношению к угловому положению (θ_CK) коленчатого вала 107 может отличаться от примеров для синхронного привода 101, содержащего: I) круглый приводной элемент 105 коленчатого вала и круглые приводные элементы 109 распределительных валов; и II) некруглый приводной элемент 105 коленчатого вала и некруглые приводные элементы 109 распределительных валов.

Из фиг. с 2а по 2с следует, что для синхронного привода 101 с некруглыми приводными элементами 105, 109 коленчатого вала и/или распределительных валов угол (θ_CAM) распределительного вала 103а является функцией угла (θ_CK) коленчатого вала 107, т.е. θ_CAM=f(θ_CK), причем функция f(x) зависит от степени, в которой приводные элементы 105, 109 коленчатого вала и/или распределительных валов отклоняются от круглой формы. Как результат, смещение (Δθ_CAM) углового положения распределительного вала 103а относительно распределительного вала синхронного привода с круглыми приводными элементами, например, представленного на фиг. 2, может быть представлено в виде:

Δθ_CAM=f(θ_CK)-(θ_CK/2)

В другом примере выступы некруглого приводного элемента 105 коленчатого вала и/или выступы некруглых приводных элементов 109 распределительных валов могут быть распределены вдоль окружности зубчатого колеса неравномерно, например, высшая точка каждого из выступов приводного элемента 109 распределительного вала может быть расположена в любом подходящем положении, совпадающем, или приблизительно совпадающем, с наибольшим значением флуктуаций нагрузки крутящего момента, приложенного к синхронному приводу 101. Дополнительно, или в качестве альтернативы, каждый из выступов некруглого приводного элемента 105 коленчатого вала и/или выступы некруглых приводных элементов 109 распределительных валов могут проходить на различные расстояния от оси вращения приводных элементов 105, 109, таким образом, что каждый из выступов приводных элементов 105, 109 выполнен с возможностью компенсирования различной величины флуктуаций нагрузки крутящего момента, приложенного к синхронному приводу 101. Например, приводной элемент 109 распределительного вала может быть выполнен с возможностью компенсирования периодического скручивающего усилия, которое вызывает распределительный вал 103, содержащий кулачковые выступы 115 с различными профилями кулачковых выступов, и/или распределительный вал 103, содержащий дополнительные кулачковые выступы, выполненные с возможностью приведения вспомогательных устройств, например, топливного насоса.

Фиг. 4 изображает распределительный вал 203 в соответствии с примером настоящего изобретения. Распределительный вал 203 содержит первый кулачковый выступ 215а, второй кулачковый выступ 215b и третий кулачковый выступ 215с, каждый из которых выполнен с возможностью активации клапана соответствующего цилиндра двигателя. В примере фиг. 4 каждый из кулачковых выступов 215а, 215b, 215с выполнен интегрально, например, цельно, с распределительным валом 203, таким образом, что кулачковые выступы 215а, 215b, 215с не имеют возможности движения, например, вращения и/или перемещения, относительно оси вращения распределительного вала 203. Однако, в альтернативных вариантах, один или несколько из кулачковых выступов 215а, 215b, 215с может быть изготовлен отдельно от распределительного вала 203, и впоследствии закреплен, например, закреплен с возможностью движения или неподвижно, на распределительном валу 203. В одном из примеров распределительный вал может являться частью системы изменения фаз газораспределения ИФГ (VVT) и/или системы деактивации клапанов. В примере, показанном на фиг. 4, кулачковые выступы 215а, 215b, 215с имеют профили 217а, 217b, 217с кулачка и фазовые углы 6а, 6b, 6с. Профиль 217а, 217b, 217с кулачка каждого из кулачковых выступов 215а, 215b, 215с может быть задан радиальным удалением поверхности кулачка от оси вращения кулачкового выступа 215а, 215b, 215с в функции угла, с заданием, таким образом, формы кулачкового выступа 215а, 215b, 215с, например, формы поперечного сечения в осевом направлении. Фазовый угол θа, θb, θс кулачкового выступа 215а, 215b, 215с может быть задан как угол между базовым углом, например, вертикальным положением (0°) и головкой/высшей точкой кулачкового выступа 215а, 215b, 215с, измеренным вокруг оси вращения кулачкового выступа 215а, 215b, 215с, с заданием, таким образом, углового положения высшей точки кулачкового выступа 215а, 215b, 215с относительно оси распределительного вала 103а.

Фиг. 5 является видом с торца кулачковых выступов 215а, 215b, 215с, и показывает профили 217а, 217b, 217с кулачка и фазовые углы θа, θb, θс каждого из кулачковых выступов 215а, 215b, 215с. В примере фиг. 5 фазовый угол θа, θb, θс каждого из кулачковых выступов 215а, 215b, 215с выбирают независимо для компенсирования изменения профиля высоты подъема соответствующих клапанов, обусловленного некруглыми приводными элементами 105, 109. Фазовый угол θb второго кулачкового выступа 215b выбирают независимо для компенсирования изменения профиля высоты подъема клапана, обусловленного некруглыми приводными элементами 105, 109. Более конкретно, фазовый угол θb второго кулачкового выступа 215b выбирают независимо, то есть корректируют относительно стандартного фазового угла (120°) для более раннего события поднятия впускного клапана второго цилиндра двигателя для компенсирования некорректности времени активации впускного клапана второго цилиндра, обусловленного некруглыми приводными элементами 105, 109. Таким образом, распределительный вал 203 имеет меньшее расстояние между первым кулачковым выступом 215а и вторым кулачковым выступом 215b. Например:

Δθ_{CAM, 120}=f(240)-(240/2)

Аналогичным второму кулачковому выступу 215b образом, фазовый угол θс третьего кулачкового выступа 215с выбирают независимо для компенсирования изменения профиля высоты подъема клапана, обусловленного некруглыми приводными элементами 105, 109. Более конкретно, фазовый угол θс второго кулачкового выступа 215с выбирают независимо, то есть корректируют относительно стандартного фазового угла (240°) для более позднего события поднятия впускного клапана третьего цилиндра двигателя для компенсирования некорректности времени активации впускного клапана третьего цилиндра, обусловленного некруглыми приводными элементами 105, 109. Таким образом, распределительный вал 203 имеет большее расстояние между вторым кулачковым выступом 215b и третьим кулачковым выступом 215с. Например:

Δθ_{CAM, 240}=f(480)-(480/2)

Как видно на фиг. 5, изменение фазового угла Δθb, Δθc второго и третьего кулачковых выступов 215b, 215с равно -5° и +5°, соответственно. Однако, изменение фазового угла Δθb, Δθс второго и третьего кулачковых выступов 215b, 215с может быть равно любой подходящей величине угла для компенсирования изменения времени активации клапана, обусловленного некруглыми приводными элементами 105, 109. Несмотря на то, что в приведенном примере фазовый угол 0а первого кулачкового выступа 215а составляет 0°, в другом примере фазовый угол θа может быть выбран независимо аналогичным образом в зависимости от конфигурации некруглых приводных элементов 105, 109 коленчатого вала и/или распределительного вала.

Так же, как головка/высшая точка кулачкового выступа 215а, 215b, 215с может быть смещена как описано выше, аналогичным образом могут быть смещены точки на профиле 217а, 217b, 217с кулачка до и/или после высшей точки. Например, как видно на фиг. 6, точка профиля 217а, 217b, 217с кулачка, при которой клапан открывается наполовину, может быть смещена посредством определения угла поворота коленчатого вала, при котором клапан наполовину открыт, и применения той же функции, то есть

Δθ_{CAM, half open}=f(θ_{CK, half open})-θ_{СК, half open}/2

Таким образом, для любой точки х, y, z профиля кулачка может быть найдена соответствующая точка х', y', z' смещенного профиля 217а, 217b, 217с кулачка.

В другом примере профиль 217а, 217b, 217с кулачка каждого из кулачковых выступов 215а, 215b, 215с может быть выбран независимо для компенсирования изменения профиля высоты подъема соответствующих клапанов. Например, каждый из профилей 217а, 217b, 217с кулачка может быть выбран независимо для увеличения и/или уменьшения степени, в которой открываются клапаны соответствующих цилиндров, в зависимости от конфигурации некруглого приводного элемента 109 распределительного вала. Таким образом, каждый из профилей 217а, 217b, 217с кулачка и фазовых углов θа, θb, θс может быть выбран отдельно в зависимости от конфигурации некруглых приводных элементов 105, 109.

Настоящее изобретение предлагает распределительный вал 203 с возможностью независимой оптимизации профиля подъема как впускных, так и выпускных клапанов соответствующих цилиндров двигателя. Кроме того, сами по себе некруглые приводные элементы 105, 109 независимо выполнены с возможностью снижения колебаний крутящего момента, передаваемых от коленчатого вала 107 и распределительного вала 103 ремню/цепи синхронного привода 101 с целью увеличения выходной мощности и увеличения топливной экономичности двигателя. Соответственно, настоящее изобретение предлагает распределительный вал 203 с возможностью корректирования отклонения соответствующих профилей подъема клапанов, обусловленного степенью непропорциональности между скоростями вращения распределительного вала и коленчатого вала. Как результат, распределительный вал 203 способствует дополнительному увеличению выходной мощности и топливной экономичности двигателя, использующего синхронный привод 101 с одним или несколькими некруглыми приводными элементами 105, 109.

Специалисту в данной области техники должно быть ясно, что, хотя изобретение было описано в качестве примера со ссылкой на один или несколько примеров, оно не ограничено раскрытыми примерами, и альтернативные примеры могут быть разработаны без отступления от объема изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Распределительный вал (103) для двигателя приводится во вращение синхронным приводом (101), соединенным с коленчатым валом (107) двигателя. Синхронный привод (101) содержит один или несколько некруглых приводных элементов (105), (109), выполненных с возможностью компенсирования флуктуаций крутящего момента. Распределительный вал (103) содержит кулачковые выступы (115), каждый из которых выполнен с возможностью активации клапана соответствующего цилиндра двигателя. Фазовый угол каждого из кулачковых выступов (115) и/или профиль каждого из кулачковых выступов (115) выбирают независимо для компенсирования изменения профиля высоты подъема соответствующих клапанов, обусловленного одним или несколькими некруглыми приводными элементами (105), (109). Раскрыт двигатель, содержащий распределительный вал. Технический результат заключается в уменьшении передачи колебаний нагрузки крутящего момента, возникающих на распределительном и коленчатом валах, на приводные устройства, соединенные с синхронным приводом. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 табл., 12 ил.

1. Распределительный вал для двигателя, выполненный с возможностью приведения во вращение посредством синхронного привода, соединенного с коленчатым валом двигателя, причем синхронный привод содержит один или несколько некруглых приводных элементов, выполненных с возможностью компенсирования флуктуаций крутящего момента, причем распределительный вал содержит множество кулачковых выступов, каждый из которых выполнен с возможностью активации клапана соответствующего цилиндра двигателя, отличающийся тем, что фазовый угол каждого из кулачковых выступов и/или профиль каждого из кулачковых выступов выбран независимо для компенсирования изменения профиля высоты подъема соответствующих клапанов, обусловленного одним или несколькими некруглыми приводными элементами.

2. Распределительный вал по п. 1, отличающийся тем, что некруглый приводной элемент соединен с коленчатым валом и выполнен с возможностью передачи нагрузки крутящего момента от коленчатого вала синхронному приводу.

3. Распределительный вал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что некруглый приводной элемент соединен с распределительным валом и выполнен с возможностью передачи нагрузки крутящего момента от синхронного привода коленчатому валу.

4. Распределительный вал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что некруглый приводной элемент является причиной возникновения периодических флуктуаций скорости вращения распределительного вала относительно коленчатого вала.

5. Распределительный вал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что некруглый приводной элемент выполнен с возможностью компенсирования флуктуаций крутящего момента сопротивления, передаваемого синхронному приводу распределительным валом.

6. Распределительный вал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что некруглый приводной элемент имеет профиль, асимметричный относительно оси вращения некруглого приводного элемента.

7. Распределительный вал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что профиль распределительного вала асимметричен относительно оси вращения распределительного вала.

8. Распределительный вал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что упомянутый клапан цилиндра представляет собой впускной клапан или выпускной клапан.

9. Распределительный вал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что синхронный привод представляет собой ременной привод или цепной привод.

10. Распределительный вал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что каждый из кулачковых выступов жестко закреплен на распределительном валу.

11. Распределительный вал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что фазовый угол каждого из кулачковых выступов смещен на величину отклонения между углом распределительного вала, приводимого некруглым приводным элементом, и углом распределительного вала, приводимого круглыми приводными элементами.

12. Двигатель, содержащий распределительный вал, выполненный по любому из предшествующих пунктов.