ИЗМЕНЯЕМЫЙ КЛАПАННЫЙ ПРИВОД С ТОРМОЗНЫМИ КУЛАЧКАМИ Российский патент 2021 года по МПК F01L13/06 F02D13/04 

Изобретение относится к изменяемому клапанному приводу для двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, в частности, транспортного средства промышленного назначения. Кроме того, изобретение относится к транспортному средству, в частности, транспортному средству промышленного назначения, с изменяемым клапанным приводом.

Управляемые клапанами двигатели внутреннего сгорания имеют один или несколько управляемых впускных и выпускных клапанов для каждого цилиндра. Изменяемое управление клапанами обеспечивает возможность гибкого управления клапанами. За счет этого работа двигателя может быть согласована, например, со специальными состояниями нагрузки. Пример изменяемого клапанного привода раскрыт в WO 2004/0836611 А1.

Кроме того, известно, что двигатель внутреннего сгорания транспортного средства можно также применять для торможения. Так называемое торможение двигателем может, например, уменьшать или предотвращать нежелательное ускорение при движении по горам. Такие устройства для торможения двигателем пригодны для большой длительности торможения и длительных торможений и при этом защищают, в частности, собственно тормоза транспортного средства от перегрева. Это особенно применимо к транспортным средствам промышленного назначения, которые могут иметь большой вес. Способ управления действием торможения двигателем управляемого клапанами двигателя внутреннего сгорания раскрыт в DE 10 2013 019 183 А1.

В основу изобретения положена задача создания устройства для управления двигателем внутреннего сгорания, которое обеспечивает возможность торможения двигателем внутреннего сгорания. В частности, в основе изобретения лежит задача разработки благоприятной относительно конструктивного пространства конструкции.

Задача решается с помощью изменяемого клапанного привода, согласно независимому пункту формулы изобретения. Предпочтительные модификации указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Изменяемый клапанный привод для двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, в частности транспортного средства промышленного назначения, имеет первый выпускной клапан. Дополнительно к этому, клапанный привод имеет кулачковый вал и кулачковую опору. Кулачковая опора расположена без возможности проворачивания и с возможностью осевого сдвига между первым осевым положением и вторым осевым положением на кулачковом валу. Кулачковая опора имеет первый кулачок и второй кулачок. Первый кулачок и второй кулачок расположены со смещением в продольном направлении кулачкового вала. Кроме того, клапанный привод имеет первый передаточный механизм. В первом осевом положении кулачковой опоры передаточный механизм находится в активном соединении между первым кулачком и первым выпускным клапаном. Во втором осевом положении кулачковой опоры передаточный механизм находится в активном соединении между вторым кулачком и первым выпускным клапаном. Первый кулачок предназначен для нормальной работы двигателя внутреннего сгорания, при которой первый кулачок удерживает открытым первый выпускной клапан в такте выпуска. Второй кулачок предназначен для работы двигателя внутреннего сгорания в режиме торможения двигателем, в котором второй кулачок сначала удерживает закрытым первый выпускной клапан в такте сжатия и/или в такте выпуска, а перед достижением верхней мертвой точки движения поршня двигателя внутреннего сгорания открывает первый выпускной клапан.

Интеграция второго кулачка в качестве тормозного кулачка в изменяемый клапанный привод обеспечивает возможность гибкого и быстрого на реакцию управления торможением двигателем во время работы двигателя внутреннего сгорания. Если первый выпускной клапан с помощью второго кулачка открывается в конце такта сжатия и/или в конце такта выпуска, то перед этим поршень выполняет работу сжатия, которая притормаживает коленчатый вал. За счет открывания первого выпускного клапана в конце соответствующего такта в зоне верхней мертвой точки, сжатый воздух выталкивается в выхлопную систему. Если выпускной клапан открывается как в конце такта сжатия, так и в конце такта выпуска в зоне верхней мертвой точки, то эта декомпрессия может происходить дважды во время одного цикла. За счет этого эффективного и быстро реагирующего вида торможения двигателем можно отказаться от других тормозных приспособлений двигателя внутреннего сгорания, таких как, например, заслонка торможения двигателем, дроссельная заслонки наддувочного воздуха, и других длительных тормозов, например, тормоза-замедлителя.

Понятно, что во время нахождения второго кулачка в зацеплении с первым передаточным механизмом, впускной клапан или клапаны открываются и далее лишь во время такта впуска. Однако не происходит впуска топлива и воспламенения смеси.

Первый кулачок и второй кулачок могут иметь различный контур кулачка, и/или могут быть расположены со смещением относительно друг друга в окружном направлении кулачковой опоры.

В одном примере выполнения кулачковая опора имеет третий кулачок, который выполнен как первый кулачок, и свободный от кулачков участок. Первый кулачок, второй кулачок, третий кулачок и свободный от кулачков участок расположены со смещением в продольном направлении кулачкового вала. В частности, первый кулачок граничит со вторым кулачком, а третий кулачок - со свободным от кулачков участком.

Интегрирование третьего кулачка и свободного от кулачков участка обеспечивает возможность другого приведения в действие второго выпускного клапана в режиме торможения, чем первого выпускного клапана. В противоположность этому, в нормальном режиме второй выпускной клапан может приводиться в действие, как и первый выпускной клапан, поскольку третий кулачок и первый кулачок сформированы одинаково.

Свободный от кулачков участок называется также нулевым кулачком. Свободный от кулачков участок имеет цилиндрическую боковую поверхность без возвышений для приведения в действие передаточного механизма.

Предпочтительно, клапанный привод имеет второй выпускной клапан, который предпочтительно согласован с тем же цилиндром, что и первый выпускной клапан, и второй передаточный механизм. Второй передаточный механизм в первом осевом положении кулачковой опоры находится в активном соединении между третьим кулачком и вторым выпускным клапаном. Во втором осевом положении кулачковой опоры второй передаточный механизм удерживает второй выпускной клапан на основании выполнения свободного от кулачков участка закрытым. При этом свободный от кулачков участок может быть в зацеплении или вне зацепления со вторым передаточным механизмом.

Понятно, что второй передаточный механизма во втором осевом положении кулачковой опоры не находится в активном соединении ни с каким другим кулачком кулачковой опоры.

Это выполнение имеет то преимущество, что лишь первый выпускной клапан применяется для режима торможения. Второй выпускной клапан, когда первый выпускной клапан применяется для режима торможения, остается закрытым во время всего цикла. Таким образом, могут быть уменьшены нагрузки на изменяемый клапанный привод. В частности, при открывании выпускного клапана с преодолением давления в цилиндре возникают большие напряжения на единицу поверхности между кулачком и контактной поверхностью передаточного механизма. В вариантах выполнения, в которых оба выпускных клапана приводятся в действие во время режима торможения, изменяемый клапанный привод должен быть выполнен, соответственно, более устойчивым.

В альтернативном примере выполнения клапанный привод имеет дополнительно второй выпускной клапан, который согласован, в частности, с тем же цилиндром, что и первый выпускной клапан. Первый передаточный механизм в первом осевом положении кулачковой опоры дополнительно находится в активном соединении между первым кулачком и вторым выпускным клапаном, и во втором осевом положении находится дополнительно в активном соединении между вторым кулачком и вторым выпускным клапаном.

Первый кулачок и третий кулачок могут иметь одинаковый контур кулачка, и/или расположены в окружном направлении кулачковой опоры (соосно) друг относительно друга.

Этот вариант выполнения имеет то преимущество, что для режима торможения применяются оба выпускных клапана. Оба выпускных клапана приводятся в действие с помощью одного и того же передаточного механизма и одних и тех же кулачков.

В одном варианте выполнения кулачковая опора имеет первую дорожку зацепления для осевого сдвига кулачковой опоры в первом направлении. Первая дорожка зацепления проходит, в частности, по спирали.

Первая дорожка зацепления предназначена для осевого сдвига кулачковой опоры в зацепление с первым исполнительным элементом, например, из первого осевого положения во второе осевое положение или из второго осевого положения в первое осевое положение.

В особенно предпочтительном примере выполнения первая дорожка зацепления расположена на свободном от кулачков участке. Другими словами, первая дорожка зацепления проходит в нулевом кулачке.

Такое выполнение обеспечивает то преимущество, что свободный от кулачков участок может применяться, с одной стороны, для осевого сдвига. С другой стороны, свободный от кулачков участок обеспечивает невозможность открывания второго выпускного клапана в режиме торможения двигателем. За счет интегрирования функций может быть уменьшено конструктивное пространство для кулачковой опоры.

В другом варианте выполнения первая дорожка зацепления и/или свободный от кулачков участок расположен между первым кулачком и третьим кулачком или на конце кулачковой опоры.

Расположение кулачков, свободного от кулачков участка и первой дорожки зацепления можно гибко согласовывать с соответствующими требованиями.

В одном варианте выполнения кулачковая опора имеет вторую дорожку зацепления для осевого сдвига кулачковой опоры во втором направлении, которое противоположно первому направлению. Вторая дорожка зацепления расположена между первым кулачком и третьим кулачком или на конце кулачковой опоры. Вторая дорожка зацепления может проходить, в частности, спирально.

Вторая дорожка зацепления предназначена для осевого сдвига кулачковой опоры в зацепление с исполнительным элементом, например, из первого осевого положения во второе осевое положение или из второго с одной стороны, в первое осевое положение.

Первая и вторая дорожка зацепления обеспечивают возможность надежного сдвига кулачковой опоры.

В другом варианте выполнения изменяемый клапанный привод имеет первый исполнительный элемент, который предназначен для избирательного вхождения в зацепление с первой дорожкой зацепления для сдвига кулачковой опоры в первом направлении. В качестве альтернативы или дополнительно, изменяемый клапанный привод имеет второй исполнительный элемент, который предназначен для избирательного вхождения в зацепление со второй дорожкой зацепления для сдвига кулачковой опоры во втором направлении.

Предпочтительно, кулачковый вал имеет стопорное приспособление с эластично предварительно напряженным элементом, который в первом осевом положении кулачковой опоры входит в первую выемку кулачковой опоры, а во втором осевом положении кулачковой опоры входит во вторую выемку кулачковой опоры.

Стопорное приспособление имеет то преимущество, что кулачковая опора может быть закреплена в перовом и втором осевом положении. Таким образом, кулачковая опора не может быть непреднамеренно сдвинута в продольном направлении кулачкового вала.

В другом примере выполнения первый передаточный механизм и/или второй передаточный механизма выполнен в виде рычага, в частности, качающегося рычага или поводка или толкателя.

Поводок может применяться, например, при лежащем вверху кулачковом валу. Качающийся рычаг можно применять, например, при лежащем внизу кулачковом валу.

В другом варианте выполнения кулачковый вал расположен в виде лежащего вверху кулачкового вала или лежащего внизу кулачкового вала. В качестве альтернативы или дополнительно, кулачковый вал является частью двойной системы кулачковых валов, которая дополнительно имеет другой кулачковый вал для приведения в действие по меньшей мере одного впускного клапана.

В другом варианте выполнения кулачковый вал может иметь для выпускного клапана или выпускных клапанов и/или для другого кулачкового вала для впускного клапана или впускных клапанов регулятор фазы. Регулятор фазы предназначен для регулирования угла поворота кулачкового вала относительно угла поворота коленчатого вала. Таким образом, регулятор фазы может обеспечивать возможность регулирования времени управления для соответствующего клапана. Регулятор фазы может быть выполнен, например, в виде гидравлического регулятора фазы, в частности, в виде поворотного гидродвигателя. Такой вариант выполнения имеет то преимущество, что дополнительно повышается гибкость системы за счет комбинации со сдвигаемой кулачковой опорой.

Предпочтительно, второй кулачок выполнен так, что первый выпускной клапан открывается между 100° KW и 60° KW перед достижением верхней мертвой точки. Таким образом, сначала может выполняться достаточное сжатие, и дополнительно к этому остается достаточно времени для направления сжатого воздуха в выхлопную систему.

Понятно, что указанное сокращение «KW» относится к углу поворота коленчатого вала.

В качестве альтернативы или дополнительно, первый выпускной клапан после открывания в такте выпуска закрывается в диапазоне между верхней мертвой точкой и 30° KW после верхней мертвой точки. Следовательно, в такте всасывания впускаемый воздух может проходить через открытые впускные клапаны в цилиндр. Таким образом, согласование управления впускными клапанами в режиме торможения не требуется.

Дополнительно или в качестве альтернативы, первый выпускной клапан после открывания в такте сжатия закрывается в диапазоне между нижней мертвой точкой и 30° KW после нижней мертвой точки. Другими словами, первый выпускной клапан в режиме торможения двигателем открыт во время такта расширения. Таким образом, воздух проходит из выхлопной системы обратно в цилиндр, который в следующем такте снова сжимается с использованием работы сжатия.

В другом варианте выполнения второй кулачок выполнен так, что первый выпускной клапан после открывания в такте сжатия открывается с большим ходом клапана, чем после открывания в такте выпуска.

В качестве альтернативы или дополнительно, второй кулачок выполнен так, что первый выпускной клапан открывается с меньшим ходом клапана, чем при первом кулачке.

Наличие многоступенчатых ходов клапанов, которые меньше чем ходы клапанов во время нормальной работы, уменьшает нагрузку клапанного привода. В частности, при открывании выпускного клапана с преодолением давления в цилиндре, клапанный привод сильно нагружается.

Для вариантов выполнения, в которых второй кулачок применяется также для приведения в действие второго выпускного клапана, справедливы выкладки относительно действия первого кулачка на первый выпускной клапан также для второго выпускного клапана.

Для вариантов выполнения, в которых третий кулачок применяется для приведения в действие второго выпускного клапана, справедливы выкладки относительно действия первого кулачка на первый выпускной клапан также для третьего кулачка и второго выпускного клапана.

Кроме того, изобретение относится к транспортному средству, в частности транспортному средству промышленного назначения, имеющему раскрытый здесь изменяемый клапанный привод.

Указанные выше предпочтительные варианты выполнения и признаки изобретения можно любым образом комбинировать друг с другом. Другие подробности и преимущества изобретения следуют из приведенного ниже описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - пример выполнения изменяемого клапанного привода, в перспективе;

фиг.2 - пример выполнения изменяемого клапанного привода, в другой перспективе;

фиг.3 - кулачковый вал примера выполнения изменяемого клапанного привода, на виде сверху;

фиг.4 - продольный разрез кулачкового вала вдоль линии А-А на фиг.3;

фиг.5 - пример графика управления клапанами изменяемого клапанного привода;

фиг.6А - первый поперечный разрез кулачкового вала по линии В-В на фиг.4;

фиг.6В - второй поперечный разрез кулачкового вала по линии С-С на фиг.4.

На фиг.1 и 2 показан изменяемый клапанный привод 10. Изменяемый клапанный привод 10 имеет кулачковый вал 12 и кулачковую опору 14. Дополнительно к этому, изменяемый клапанный привод 10 имеет первый и второй передаточный механизм 16 и 18, а также первый и второй выпускной клапан 20 и 22. Кроме того, изменяемый клапанный привод 10 имеет первый исполнительный элемент 24 и второй исполнительный элемент 26.

Кулачковый вал 12 выполнен в виде выходного кулачкового вала, который приводит в действие выпускные клапаны 20 и 22. Кулачковый вал 12 является частью двойной системы кулачковых валов (не изображена), которая имеет дополнительно впускной кулачковый вал (не изображен) для приведения в действие одного или нескольких впускных клапанов. Кулачковый вал 12 вместе с впускным коленчатым валом выполнен в виде лежащего вверху кулачкового вала. Таким образом, кулачковый вал 12 и впускной кулачковый вал образуют так называемую систему DOHC (double overhead camshaft - двойной расположенный сверху кулачковый вал). В качестве альтернативного решения, кулачковый вал 12 может образовывать так называемую систему SOHC (single overhead camshaft - одинарный расположенный сверху кулачковый вал). В других вариантах выполнения кулачковый вал 12 может быть выполнен также в виде лежащего внизу кулачкового вала.

На кулачковом валу 12 расположена без возможности проворачивания кулачковая опора 14. Кулачковая опора 14 расположена дополнительно с возможностью осевого сдвига вдоль продольной оси кулачкового вала 12. Кулачковая опора 14 установлена с возможностью осевого сдвига между первым упором 28 и вторым упором 30.

Ниже приводится описание кулачковой опоры 14 со ссылками на фиг. 1-4. Кулачковая опора имеет три кулачка 32, 34 и 36, которые смещены относительно друг друга в продольном направлении кулачковой опоры 14 и кулачкового вала 12. Первый кулачок 32 расположен на первом конце кулачковой опоры 14 и предназначен для нормальной работы, как будет подробно пояснено ниже. Второй кулачок 34 расположен с примыканием к первому кулачку 32 и предназначен для режима торможения двигателем, как также будет подробно пояснено ниже. Третий кулачок 36 расположен на расстоянии от второго кулачка 34 и на втором конце кулачковой опоры 14. Третий кулачок 36 предназначен для нормальной работы. Третий кулачок 36 имеет одинаковую с первым кулачком 32 форму.

Дополнительно к этому, кулачковая опора 14 имеет первый свободный от кулачков участок 38 и второй свободный от кулачков участок 40. Первый свободный от кулачков участок 38 расположен на втором конце кулачковой опоры 14. Второй свободный от кулачков участок 40 расположен между вторым кулачком 34 и третьим кулачком 36. На первом свободном от кулачков участке 38 проходит спирально первая дорожка 42 зацепления (переключательная кулиса) вокруг продольной оси кулачковой опоры 14. На втором свободном от кулачков участке 40 проходит спирально вторая дорожка 44 зацепления (переключательная кулиса) вокруг продольной оси кулачковой опоры 14.

Для сдвига кулачковой опоры 14 между упорами 28 и 30, исполнительные элементы 24 и 26 (см. фиг.1 и 2) могут входить выдвижными элементами (не изображены) избирательно в дорожки 42, 44 зацепления. А именно, первый исполнительный элемент 24 может избирательно входить в первую дорожку 42 зацепления для сдвига кулачковой опоры 14 из одного осевого положения в другое осевое положение. В первом осевом положении кулачковая опора 14 прилегает ко второму упору 30. Во втором осевом положении кулачковая опора 14 прилегает к первому упору 28. На фиг.1-4 кулачковая опора 14 показана в первом осевом положении. Второй исполнительный элемент 26 может в свою очередь избирательно входить во вторую дорожку 44 зацепления. В этом случае кулачковая опора 14 сдвигается из первого осевого положения во второе осевое положение.

Сдвиг вызывается тем, что выдвинутый элемент соответствующего исполнительного элемента 24, 26 является неподвижным относительно осевого направления кулачкового вала 12. Следовательно, сдвигается сдвигаемая кулачковая опора 14 на основании спиральной формы дорожек 42, 44 зацепления в продольном направлении кулачкового вала 12, когда выдвинутый элемент входит в соответствующую дорожку 42, 44 зацепления. В конце процесса сдвига сдвигаемый элемент соответствующего исполнительного элемента 24, 26 перемещается от соответствующей дорожки 42, 44 зацепления противоположно направлению выдвигания и тем самым вдвигается. Сдвигаемый элемент соответствующего исполнительного элемента 24, 26 выходит из зацепления с соответствующей дорожкой 42, 44 зацепления.

Первый передаточный механизм 16 и второй передаточный механизм 18 (см. фиг.1 и 2) представляют соединение между кулачковой опорой 14 и выпускными клапанами 20, 22. Первый выпускной клапан 20 приводится в действие (открывается), когда первый кулачок 32 или второй кулачок 34 отжимает вниз первый передаточный механизм 16. Второй выпускной клапан 22 приводится в действие (открывается), когда третий кулачок 36 отжимает вниз второй передаточный механизм 18.

Если кулачковая опора 14 находится в первом осевом положении (как показано на фиг.1-4), то первый передаточный механизм 16 находится в соединении между первым кулачком 32 и первым выпускным клапаном 20. Другими словами, первый передаточный механизм 16 в первом осевом положении кулачковой опоры 14 не находится в соединении между вторым кулачком 34 и первым выпускным клапаном 20. Первый выпускной клапан 20 приводится в действие в соответствии с контуром первого кулачка 32. Во втором осевом положении кулачковой опоры 14 первый передаточный механизм 16 находится в соединении между вторым кулачком 34 и первым выпускным клапаном 20. Первый выпускной клапан 20 приводится в действие в соответствии с контуром второго кулачка 34.

В первом осевом положении кулачковой опоры 14 второй передаточный механизм 18 находится в активном соединении между третьим кулачком 36 и вторым выпускным клапаном 22. Второй выпускной клапан 22 приводится в действие в соответствии с контуром третьего кулачка 36. Во втором осевом положении кулачковой опоры 14 второй передаточный механизм 18 не приводит в действие второй выпускной клапан 22. Во втором осевом положении кулачковой опоры 14 контактная зона 18А второго передаточного механизма 18 лежит в том же осевом положении относительно кулачкового вала 12, что и первый свободный от кулачков участок 38. Первый свободный от кулачков участок 38 не имеет возвышения для приведения в действие второго передаточного механизма 18. Если кулачковая опора 14 находится во втором осевом положении, то второй выпускной клапан 22 не приводится в действие.

Таким образом, первый свободный от кулачков участок 38 имеет две функции. С одной стороны, на первом свободном от кулачков участке 38 размещена первая дорожка 42 зацепления. С другой стороны, первый свободный от кулачков участок 38 служит для обеспечения невозможности приведения в действие второго выпускного клапана 22 во втором осевом положении кулачковой опоры 14. Эта интеграция функций предпочтительно с точки зрения использования конструктивного пространства.

В показанном варианте выполнения первый передаточный механизм 16 и второй передаточный механизм 18 выполнены каждый в виде поводка. В других вариантах выполнения передаточные механизмы 16 и 18 могут быть выполнены в виде поворотных рычагов или толкателей. В некоторых вариантах выполнения передаточные механизмы 16 и 18 могут иметь повторители кулачка, например, в виде вращающихся роликов.

На фиг.4 показано стопорное приспособление 46. Стопорное приспособление 46 имеет эластичный элемент 48 и запирающее тело 50. Эластичный элемент 48 расположен в глухом отверстии кулачкового вала 12. Эластичный элемент 48 прижимает запирающее тело 50 к кулачковой опоре 14. На внутренней окружной поверхности кулачковой опоры 14 расположены первая и вторая выемка 52 и 54. Для стопорения кулачковой опоры 14 запирающее тело 50 вдавливается в первую выемку 52, когда кулачковая опора 14 находится в первом осевом положении. Во втором осевом положении кулачковой опоры 14 запирающее тело 50 вдавливается во вторую выемку 54.

Ниже приводится описание со ссылками на фиг.5 управления первым выпускным клапаном 20, а также его влияния на давление в цилиндре. На фиг.5 показан полный четырехтактный цикл, состоящий из сжатия, расширения, выпуска и всасывания.

Кривая А показывает ход изменения давления в цилиндре, когда второй кулачок 34 находится в соединении с первым выпускным клапаном 20. Другими словами, кривая А показывает ход изменения давления в цилиндре во время торможения двигателем. Кривая В показывает изменение хода первого выпускного клапана 20, когда первый кулачок 32 находится в соединении с первым выпускным клапаном 20 (т.е. во время нормальной работы). Третья кривая С показывает изменение хода впускного клапана как во время нормальной работы, так и в режиме торможения двигателем. Кривая D показывает изменение хода первого выпускного клапана 20, когда второй кулачок 34 находится в соединении с первым выпускным клапаном 20.

Кривая В показывает, что выпускной клапан при нормальной работе во время такта выпуска открыт. Кривая С показывает, что впускной клапан при нормальной работе и в режиме торможения во время такта всасывания (такта впуска) открыт.

Кривая D показывает, что выпускной клапан в конце такта сжатия в зоне верхней мертвой точки примерно при 60° KW - 100° KW перед верхней мертвой точкой слегка открывается. У верхней мертвой точки выпускной клапан открывается дальше и закрывается в конце такта расширения приблизительно у нижней мертвой точки. Открывание выпускного клапана в конце такта сжатия приводит к тому, что сжатый воздух в цилиндре выталкивается через открытый выпускной клапан в систему выхлопа с помощью двигающегося к верхней мертвой точке поршня. Проделанная перед этим работа сжатия тормозит коленчатый вал и тем самым двигатель внутреннего сгорания. Давление в цилиндре сначала повышается в такте сжатия, однако затем падает вследствие открывания выпускного клапана уже перед верхней мертвой точкой (см. кривую А). Открытый выпускной клапан во время такта расширения приводит к тому, что воздух из системы выхлопа всасывается обратно в цилиндр. В конце такта расширения цилиндр по существу заполнен воздухом из системы выхлопа.

Дополнительно к этому, кривая D показывает, что выпускной клапан после достижения нижней мертвой точки в конце такта расширения сначала остается закрытым. В конце такта выпуска выпускной клапан открывается в зоне верхней мертвой точки. Открывание происходит снова примерно при 60° KW - 100° KW перед верхней мертвой точкой. Закрытый выпускной клапан во время первого отрезка такта выпуска приводит к тому, что всасываемый в такте расширения воздух сжимается с выполнением работы. Давление в цилиндре увеличивается (кривая А). Проделанная работа тормозит коленчатый вал и тем самым двигатель внутреннего сгорания. Открывание выпускного клапана в конце такта выпуска приводит к тому, что воздух выталкивается через открытый выпускной клапан в систему выхлопа. В такте всасывания цилиндр снова заполняется воздухом через открытый впускной клапан или клапаны (кривая С). Цикл начинается снова.

Как указывалось выше, за счет использования второго кулачка для управления выпускным клапаном происходит дважды сжатие с последующей декомпрессией, так что обеспечивается действие торможения двигателем.

При сравнении кривых В и D видно, что ход выпускного клапана в режиме торможения (кривая D) меньше, чем в нормальном режиме (кривая В). Дополнительно к этому, ход при открывании выпускного клапана является двухступенчатым в такте сжатия и расширения. Это приводит к тому, что нагрузка изменяемого клапанного привода в режиме торможения уменьшается, поскольку за счет открывания выпускного клапана с преодолением давления в цилиндре могут возникать высокие нагрузки на клапанном приводе.

На фиг.6А показан поперечный разрез через второй кулачок 34. На фиг.6В показан поперечный разрез через первый кулачок 32.

Второй кулачок 34 предназначен для достижения кривой D на фиг.5. Для этого второй кулачок 34 имеет, в частности, первое возвышение 34А, второе возвышение 34В и третье возвышение 34С. Первое, второе и третье возвышение 34А-34С расположены со смещением в окружном направлении вокруг второго кулачка 34. Первое возвышение 34А приводит к открыванию выпускного клапана в конце такта сжатия. Второе возвышение 34В, которое проходит, исходя из первого возвышения 34А, приводит к большему открыванию выпускного клапана во время такта расширения. Третье возвышение 34С приводит к открыванию выпускного клапана в конце такта выпуска.

Первое возвышение 34А имеет наименьшую высоту возвышений 34А-34С, измеренную в радиальном направлении кулачкового вала 12. Второе возвышение 34В имеет наибольшую высоту возвышений 34А-34С, измеренную в радиальном направлении кулачкового вала 12. Третье возвышение 34С меньше второго возвышения 34В и больше первого возвышения 34А. Различная высота возвышений 34А-34С приводит к соответствующим различным ходам клапанов (см. фиг. 5).

Первое, второе и третье возвышение 34А-34С расположены со смещением в окружном направлении относительно возвышения 32А первого кулачка 32. Первый кулачок 32 предназначен для получения кривой В из фиг.5. Возвышение 32А первого кулачка 32 приводит к открыванию выпускного клапана во время такта выпуска. Возвышение 32А, при измерении в радиальном направлении кулачкового вала 12, выше возвышений 34А-34С. Ход клапана за счет возвышения 32А больше, чем за счет возвышений 34А-34С.

Дополнительно к этому, на фиг.6В показано стопорное приспособление 46 с эластичным элементом 48, запирающим телом 50 и первой выемкой 52.

Изобретение не ограничивается указанными выше предпочтительными примерами выполнения. Возможно множество вариантов и модификаций, в которых также используется идея изобретения и которые поэтому входят в объем защиты. В частности, изобретение претендует на защиту предмета и признаков зависимых пунктов формулы изобретения, независимо от подчиненности пунктов формулы изобретения.

Перечень позиций

10 Изменяемый клапанный привод

12 Кулачковый вал

14 Кулачковая опора

16 Первый передаточный механизм (первый поводок)

18 Второй передаточный механизм (второй поводок)

20 Первый выпускной клапан

22 Второй выпускной клапан

24 Первый исполнительный элемент

26 Второй исполнительный элемент

28 Первый упор

30 Второй упор

32 Первый кулачок

34 Второй кулачок

36 Третий кулачок

38 Первый свободный от кулачков участок

40 Второй свободный от кулачков участок

42 Первая дорожка зацепления

44 Вторая дорожка зацепления

46 Стопорное приспособление

48 Эластичный элемент

50 Запирающее тело

52 Первая выемка

54 Вторая выемка

А Давление в цилиндре

В Кривая управления выпускным клапаном в нормальном режиме

С Кривая управления впускным клапаном

D Кривая управления выпускным клапаном в режиме торможения

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств. Изменяемый клапанный привод (10) для двигателя внутреннего сгорания имеет выпускной клапан (20), кулачковый вал (12) и кулачковую опору (14). Кулачковая опора (14) расположена на кулачковом валу (12) без возможности проворачивания и с возможностью осевого сдвига между первым осевым положением и вторым осевым положением. Имеется первый кулачок (32) и второй кулачок (34). Первый кулачок (32) и второй кулачок (34) расположены со смещением в продольном направлении кулачкового вала (12). Имеется первый передаточный механизм (16), который в первом осевом положении кулачковой опоры (14) находится в активном соединении между первым кулачком (32) и первым выпускным клапаном (20), и во втором осевом положении кулачковой опоры (14) находится в активном соединении между вторым кулачком (34) и первым выпускным клапаном (20). Первый кулачок (32) предназначен для нормального режима работы двигателя внутреннего сгорания, при котором первый кулачок (32) удерживает открытым первый выпускной клапан (20) в такте выпуска. Второй кулачок (34) предназначен для работы двигателя внутреннего сгорания в режиме торможения двигателем, в котором второй кулачок (34) удерживает первый выпускной клапан (20) в такте сжатия и/или в такте выпуска сначала закрытым, а перед достижением верхней мертвой точки движения поршня открывает первый выпускной клапан (20). Раскрыто транспортное средство, имеющее изменяемый клапанный привод. Технический результат заключается в возможности снижении времени на реакцию управления торможением двигателем во время работы двигателя внутреннего сгорания. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Изменяемый клапанный привод (10) для двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, в частности транспортного средства промышленного назначения, имеющий

первый выпускной клапан (20);

кулачковый вал (12);

кулачковую опору (14), которая расположена на кулачковом валу (12) без возможности проворачивания и с возможностью осевого сдвига между первым осевым положением и вторым осевым положением и имеет первый кулачок (32) и второй кулачок (34), при этом первый кулачок (32) и второй кулачок (34) расположены со смещением в продольном направлении кулачкового вала (12); и

первый передаточный механизм (16), который в первом осевом положении кулачковой опоры (14) находится в активном соединении между первым кулачком (32) и первым выпускным клапаном (20), и во втором осевом положении кулачковой опоры (14) находится в активном соединении между вторым кулачком (34) и первым выпускным клапаном (20);

при этом первый кулачок (32) предназначен для нормального режима работы двигателя внутреннего сгорания, при котором первый кулачок (32) удерживает открытым первый выпускной клапан (20) в такте выпуска; и

второй кулачок (34) предназначен для работы двигателя внутреннего сгорания в режиме торможения двигателем, в котором второй кулачок (34) удерживает первый выпускной клапан (20) в такте сжатия и/или в такте выпуска сначала закрытым, а перед достижением верхней мертвой точки движения поршня открывает первый выпускной клапан (20).

2. Изменяемый клапанный привод (10) по п.1, в котором кулачковая опора (14) имеет третий кулачок (36), который выполнен как первый кулачок (32), и свободный от кулачков участок (38), при этом первый кулачок (32), второй кулачок (34), третий кулачок (36) и свободный от кулачков участок (38) расположены со смещением в продольном направлении кулачкового вала (12), при этом первый кулачок (32), в частности, граничит со вторым кулачком (34), а третий кулачок (36), в частности, со свободным от кулачков участком (38).

3. Изменяемый клапанный привод по п.2, дополнительно имеющий

второй выпускной клапан (22), который предпочтительно согласован с тем же цилиндром, что и первый выпускной клапан (20), и

второй передаточный механизм (18), который в первом осевом положении кулачковой опоры (14) находится в активном соединении между третьим кулачком (36) и вторым выпускным клапаном (22), и во втором осевом положении кулачковой опоры (14) удерживает второй выпускной клапан (22) на основании выполнения свободного от кулачков участка (38) закрытым.

4. Изменяемый клапанный привод (10) по п.1, дополнительно имеющий

второй выпускной клапан (22), который предпочтительно согласован с тем же цилиндром, что и первый выпускной клапан (20), при этом первый передаточный механизм (16) в первом осевом положении кулачковой опоры (14) дополнительно находится в активном соединении между первым кулачком (32) и вторым выпускным клапаном (22), и во втором осевом положении находится дополнительно в активном соединении между вторым кулачком (34) и вторым выпускным клапаном (22).

5. Изменяемый клапанный привод (10) по любому из пп.1-4, в котором кулачковая опора (14) имеет первую, проходящую, в частности, спирально дорожку (42) зацепления для осевого сдвига кулачковой опоры (14) в первом направлении.

6. Изменяемый клапанный привод (10) по п.5, в котором первая дорожка (42) зацепления расположена на свободном от кулачков участке (38).

7. Изменяемый клапанный привод (10) по п.5 или 6, в котором первая дорожка (42) зацепления и/или свободный от кулачков участок (38) расположен между первым кулачком (32) и третьим кулачком (36) или на конце кулачковой опоры (14).

8. Изменяемый клапанный привод (10) по любому из пп.5-7, в котором кулачковая опора (14) имеет вторую, проходящую, в частности, спирально дорожку (44) зацепления для осевого сдвига кулачковой опоры (14) во втором направлении, которое противоположно первому направлению, при этом вторая дорожка (44) зацепления расположена между первым кулачком (32) и третьим кулачком (3) или на конце кулачковой опоры (14).

9. Изменяемый клапанный привод (10) по любому из пп.5-8, дополнительно имеющий

первый исполнительный элемент (24), который предназначен для избирательного вхождения в зацепление с первой дорожкой (42) зацепления для сдвига кулачковой опоры (14) в первом направлении; и/или

второй исполнительный элемент (26), который предназначен для избирательного вхождения в зацепление со второй дорожкой (44) зацепления для сдвига кулачковой опоры (14) во втором направлении.

10. Изменяемый клапанный привод (10) по любому из пп.1-9, в котором кулачковый вал (12) имеет стопорное приспособление (46) с эластично предварительно напряженным элементом (50), который в первом осевом положении кулачковой опоры (14) входит в первую выемку (52) в кулачковой опоре (14), а во втором осевом положении кулачковой опоры (14) входит во вторую выемку (54) в кулачковой опоре (14).

11. Изменяемый клапанный привод (10) по любому из пп.1-10, в котором первый передаточный механизм (16) и/или второй передаточный механизма (18) выполнен в виде рычага, в частности, качающегося рычага или поводка или толкателя.

12. Изменяемый клапанный привод (10) по любому из пп.1-11, в котором

кулачковый вал (12) расположен в виде лежащего вверху кулачкового вала или лежащего внизу кулачкового вала; и/или

кулачковый вал (12) является частью двойной системы кулачковых валов, которая дополнительно имеет другой кулачковый вал для приведения в действие по меньшей мере одного впускного клапана.

13. Изменяемый клапанный привод (10) по любому из пп.1-12, в котором второй кулачок (34) выполнен так, что

первый выпускной клапан (20) открыт между 100° KW и 60° KW перед достижением верхней мертвой точки; и/или

первый выпускной клапан (20) закрыт после открывания в такте выпуска в диапазоне между верхней мертвой точкой и 30° KW после верхней мертвой точки; и/или

первый выпускной клапан (20) закрыт после открывания в такте сжатия в диапазоне между нижней мертвой точкой и 30° KW после нижней мертвой точки.

14. Изменяемый клапанный привод (10) по любому из пп.1-13, в котором второй кулачок (34) выполнен так, что:

первый выпускной клапан (20) после открывания в такте сжатия открывается с большим ходом клапана, чем после открывания в такте выпуска; и/или

первый выпускной клапан (20) открывается с меньшим ходом клапана, чем при первом кулачке (32).

15. Транспортное средство, в частности транспортное средство промышленного назначения, имеющее изменяемый клапанный привод (10) по любому из пп.1-14.