Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания с регулируемыми фазами Советский патент 1990 года по МПК F02D13/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, и может быть использовано в механизмах газораспределения.

Цель изобретения -уменьшение износа трущихся пар в механизме газораспределения.

На фиг. 1 схематично изображен механизм газораспределения; на фиг. 2-4 - разрезы А-А, Б-Б и В-В на фиг. 1, соответственно; на фиг. 5 - механизм вертикального перемещения опоры рычага- толкателя; на фиг. 6 - схема работы механизма; на фиг. 7 - второй вариант механизма с повышенной жесткостью; на фиг. 8 - разрез Г-Г на фиг. 7; на фиг. 9 - схема изменения фаз газораспределения при вертикальном перемещении опоры рычага-толкателя;-на фиг. 10 - циклограмма работы клапанов одного цилиндра; на фиг. 11 - схема механизма с симметричным расположением .механизмов впускных и выпускных клапанов.

Механизм газораспределения содержит эксцентрик 1 (фиг. 1), выполненный заодно с распределительным валом 2, который свободно вращается в отверстии шатуна 3. Нижний правый конец шатуна 3 скреплен шарнирно 4 с ползуном 5 с возможностью свободного проворота до упора в поверхности друг друга. В ползун 5 намертво вставлены два цилиндрических стержня 6, свободные концы которых входят в отверстия на конце рычага-толкателя 7. Этот же конец рычага-толкателя 7 является опорным и установлен на шаровую регулируемую опору 8, которая находится между стержнями 6 (фиг. 2-3), причем осевые линии отверстий рычага-толкателя 7, в которые входят стержни 6, проходят через центр вращения рычага-толкателя 7. Стержни 6 закреплены в ползуне 5 так, что их оси перпендикулярны поверхности упора ползуна 5. Стержни 6 свободно перемещаются в осевом направлении в отверстиях рычага-толкателя 7. Противоположный конец рычага-толкателя 7 своей нижней поверхностью взаимодействует с клапаном 9, верхней поверхностью

упирается в ограничитель 10. На клапан 9 надета пружина 11. Шаровая опора 8 выполнена с возможностью вертикального перемещения, для чего предусмотрен специальный механизм (фиг. 5). Нижняя

часть опоры 8 помещается в отверстии корпуса блока цилиндров 12 и свободно перемещается в осевом направлении. В нижней части опоры 8 имеется наклонное сквозное отверстие, в котором помещается специальный стержень 13, скользящий в нем и скрепленный с обеих сторон цилиндрами 14, 15, которые помещаются в отверстиях, оси которых перпендикулярны оси опоры 8. Цилиндры 14, 15 имеют возможность осевого

перемещения в этих отверстиях. Цилиндр 14 имеет петлю 16, скрепленную шарниром 17 с шатуном 18. Шатун 18 охватывает эксцентрик 19, который свободно вращается в нем и сделан заодно с регулировочным валом 20.

Устройство работает следующим образом.

Эксцентрик 1 (фиг. 1} вращается вместе с распределительным валом 2. Центр эксцентрика 1 движется по окружности радиуса R (фиг. 6). При движении центра эксцентрика из положения а 1 в положение а 2, а затем в положения аЗ, а 4, а5 шарнир 4 двигается по отрезку прямой соответственнб из положения в1 в положения в2, вЗ, в4, в5. В этом же направлении движется и ползун 5 со стержнями 6 (фиг. 1), которые свободно выдвигаются из отверстия рычага- толкателя 7. В этот момент происходит про0 ворот шатуна 3 вокруг шарнира 4 относительно ползуна 5. Рычаг-толкатель 7 в это время упирается верхней поверхностью в ограничитель 10 и остается неподвижным, а вместе с ним и клапан 9. При

достижении центра эксцентрика положения а5 (фиг. 6) происходит контакт упорных поверхностей шатуна 3 и ползуна 5. Положение а5 определяется, как лежащее на одной прямой с положением а1 и центром враще- ния рычага-толкателя 7 (на фиг. 6 отмечен точкой D). При контакте упорных поверхностей шатуна 3 и ползуна 5 дальнейший про- ворот их в одну из сторон относительно друг друга становится невозможным и при на- правлении силы, стремящейся повернуть шатун 3 относительно ползуна 5 в эту сторону, т.е. система шатун 3 - ползун 5 представляет собой жесткий рычаг. Именно это и происходит при движении центра эксцен- трика из положения а5 в положение аб и затем а7. Положение а7 определяется, как точка касания касательной, проведенной из точки D в окружности радиуса R. При прохождении центра эксцентрика положений а5, аб, а7 рычаг шатун 3 - ползун 5 производит качательное движение на угол у вокруг точки D и одновременное осевое перемещение, равное разности расстояний a5D и a7D. Качательное движение рычага шатун 3ползун 5 передается рычагу-толкателю 7, который давит нижней поверхностью на клапаны 9 (фиг. 1) и открывает его. Угол качания рычага-толкателя 7 равен у. Нижнее положение конца рычага-толкателя 7 на фиг. б обозначено точкой с7. При движении центра эксцентрика из положения с7 в положение с8 и затем в с1 происходит обратный ход рычага-толкателя 7 под действием пружины 11 (фиг. 1), надетой на клапан 9. При этом движении шатун 3 и ползун 5 также находятся в контакте упорными поверх- ностями и представляют жесткую конструкцию, так как сила, стремящаяся повернуть ползун 5 относительно шатуна 3, поддерживает этот контакт, который в свою очередь, препятствует мгновенному закрыванию клапана 9. При достижении центра эксцентрика положения а1 происходит полный цикл работы механизма. Удар, возника- ющий при контакте упорных поверхностей шатуна 3 и ползуна 5, направлен перпендикулярно этим поверхностям и параллельно осям стержней б. Рычаг-толкатель 7, а следовательно, и клапан 9 этот удар восприни- мают.

Для получения более высокой жесткости рычага шатун 3 - ползун 5 может быть применена несколько другая конструкция механизма. Стержни 6 конструкции отсутст- вуют. Ползун 5 (фиг. 7) непосредственно контактирует с рычагом-толкателем 7 при помощи двух пластин с пазами, в которые свободно входят прямоугольные выступы

по краям опорной части рычага-толкателя 7. Оси этих выступов проходят через ось вращения рычага-толкателя 7. Сопротивление пластин изгибающему моменту, возникающему в механизме в процессе работы, значительно выше, чем сопротивление цилиндрических стержней. На фиг. 6 угол /5-угол холостого хода, за время проворота на этот угол распределительного зала клапан неподвижен; угол ai-угол, при котором клапан открывается, угол ац- угол, при котором клапан закрывается (а + С& - угол рабочего хода). Как видно из схемы cti az , времена открывания и закрывания клапана не равны. Если распределительный вал вращается в сторону, обратную показанной на схеме, то угол а угол закрывания, а угол cti угол открывания клапана.

Угол холостого хода/5определяется положениями А1 и А5, которые, как уже говорилось, расположены на одной прямой с центром вращения рычага-толкателя 7 (точка D, фиг. 9) Расположение А1 и А5 определяется положением точки D относительно точки О - центра вращения эксцентрика, углом у -угол между осью рычага-толкателя 7 и осью стержня (для конкретного механизма величина постоянная), углом гр - угол между осью стержня 6 и горизонталью. Точка С определяет положение точки контакта поверхности рычага-толкателя 7 с ограничителем 10 (фиг.1). Как видно из схемы (фиг 9), при вертикальном перемещении центра D изменяется расстояние DO, меня- ется угол 1/J, так как ограничитель 10 (фиг. 1) препятствует перемещению конца рычага- толкателя 7. Точка С получает некоторое осевое перемещение, которое ввиду его незначительности не учитывается. Вследствие всех этих изменений значение угла холостого хода / также меняется. Как видно из

схемы (фиг. 9) Д соответственно меняются значения углов а и as, так как ч #1 +«2 +/3 360°. Следовательно, при вертикальном перемещении центра вращения рычага-толкателя 7 происходит изменение фаз газораспределения механизма Что касается значения угла качания у рычага-толкателя, который определяет ход клапана, то оно практически не меняется. Угол у определяется, как угол между нижней касательной, проведенной из точки D к окружности радиуса R вращения центра эксцентрика, и прямой DA1, А5. При подьеме точки D расстояние DO уменьшается, а значение угла / возрастает. При возрастании угла/3 значение угла у уменьшается, но одновременно при уменьшении расстояния DO (L L1 )

угол у возрастает. В итоге значение угла Xпрактически не меняется.

Конструктивно вертикальное переме- фение опоры 8 происходит следующим образом (фиг 5).

При провороте регулировочного вала 20 Поворачивается эксцентрик 19, который толкает шатун 18. Последний, в свою оче- Ьедь, давит на цилиндр 14, который начи- н ает двигаться в сторону опоры 8 и одновре- менно начинает перемещать наклонный стержень 13, поверхность которого представляет собой клин и приподнимает опору О на некоторую величину. При обратном вращении регулировочного вала 20 все эле- менты двигаются в обратную сторону, а опо- 8 опускается. Проворот регулировочного цала 20 может осуществляться от ручного привода непосредственно оператором или 6т специального двигателя, например шаго- , работающего в автоматическом режиме с обратной связью от частоты вращения Коленчатого вала двигателя.

Обычно фазы газораспределения впуск- Ного и выпускного клапанов симметричны (фиг. 10). Следовательно, если, используя предлагаемый механизм, расположить механизмы впускных и выпускных клапанов йимметрично по разные стороны от распределительного вала, то один эксцентрик с надетыми на него двумя шатунами сможет Задавать закон движения как для впускного, так и для выпускного клапанов одного ци- Линдра (фиг. 11). Тем самым упрощается изготовление распределительного вала. При такой схеме расположения механизмов легко осуществляется раздельное регулирование фаз газораспределения впускных и выпускных клапанов.

Формула изобретения

1.Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания с регулируемыми, фазами, содержащий эксцентриковый распределительный вал, шатун, рычаг-толкатель, установленный в голове блока на регулируемой шаровой опоре, тарельчатый клапан с пружиной и ограничитель, причем шатун кинематически связан с рычагом-толкателем, отличающийся тем, что, с целью уменьшения износа трущихся пар, кинематическая связь шатуна с рычагом- толкателем осуществляется при помощи ползуна, один конец которого шарнирно закреплен на шатуне и снабжен упором, а другой закреплен на рычаге-толкателе с возможностью осевого перемещения.

2.Механизм по п. 1, отличающий- с я тем, что ползун связан с рычагом-толкателем при помощи двух цилиндрических стержней.

3.Механизм поп. 1, отличающий- с я тем. что ползун связан с рычагом-толкателем при помощи двух пластин с пазами, в которые свободно входят прямоугольные выступы, расположенные по краям опорного конца рычага, оси которых проходят через центр шаровой опоры.

Изобретение относится к двигателестроению и позволяет уменьшить износ трущихся пар в механизме газораспределения двигателей. Оно содержит распределительный вал 2, расположенный в головке цилиндров над клапанами и снабженный эксцентриками 1, взаимодействующими через шарнирный сегмент с рычагами 7, у каждого из которых один конец взаимодействует нижней поверхностью с клапаном 9, другой закреплен на регулируемой шаровой опоре 8. Шатун 3 скреплен с ползуном 5 шарниром 4, позволяющим им вращаться до упора друг в друга. В нижней части ползуна 5 имеются два стержня 6, свободно входящие в отверстия, выполненные на опорном конце рычага, оси которых проходят через ось вращения рычага 7 и перпендикулярны упорной поверхности ползуна 5. Опора 8 выполнена с возможностью вертикального перемещения, что дает возможность плавного оперативного изменения фаз газораспределения механизма. Для упрощения конструкции распределительного вала 2 механизмы впускных и выпускных клапанов располагаются симметрично относительно вертикальной оси, проходящей через центр вращения распределительного вала. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

В-В

А-А

Фиг.2

Фиг.З

Фиг.4

a

M

Cfe III

rsa «a

AI

Фиг, 7

U9ut.t

/

Впуск

Выпуск

Фиг, 10

Фаг. ff