Кулачок для привода клапана двигателя внутреннего сгорания с регулируемым механизмом газораспределения Советский патент 1992 года по МПК F01L1/08 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в механизме газораспределения ДВС с переменными фазами и ходом клапанов, автоматически изменяемыми в зависимости от оборотов двигателя.

Более широкое распространение получили механизмы с фиксированными фазами газораспределения, т.е. с определенными моментом и продолжительностью открытия впускных и выпускных клапанов, приводом для которых является распределительный вал с дисковыми или цилиндрическими кулачками, имеющими профиль рабочей поверхности, изменяющийся в радиальном направлении.

Известен кулачок для привода клапана механизма газораспределения, снабженный рабочей поверхностью и затылочной поверхностью, у которого рабочая поверхность выполнена эллиптической. Такая поверхность позволяет увеличить площадь проходного сечения клапана, что при заданной продолжительности цикла движения клапана дает возможность получить его время-сечение больше, а ускорение меньше, а следовательно, более плавное движение кулачка.

Однако фиксированные фазы газораспределения не дают возможности полного использования резервов литровой мощности двигателя, его тяговых качеств, вследствие чего растет выброс токсичных веществ в атмосферу.

Известен механизм газораспределения, имеющий сферический толкатель и распределительный вал. снабженный кулачком, рабочая поверхность которого имеет переменный по длине профипь в виде конуса, а затылочная поверхность выполнена цилиндрической. При этом кулачок распределительного вала выполнен шире, чем сферический толкатель. При изменении оборотов коленчатого вала двигателя центробежный регулятор перемещает распреде- лительный вал в осевом направлении, подводя в зону контакта участки кулачка, которым соответствуют разные фазы газораспределения и ход клапанов.

Недостаток известного технического решения состоит в том, что контакт между конусной поверхностью кулачка и сферической поверхностью толкателя является то(Л

С

xj

СО 00

о ю

ON

оэ

чечным, что вызывает высокие контактные напряжения, а следовательно, большие местные нагрузки и быстрое изнашивание пары кулачок-толкатель, что в конечном счете выводит из строя весь механизм газораспределения.

Целью изобретения является повышение срока службы кулачка путем снижения контактных напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в кулачке, содержащем затылочную цилиндрическую поверхность и рабочую поверхность с переменным по длине профилем, рабочая поверхность выполнена коноидной со смещенной центральной осью.

На фиг. 1 показан кулачок, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку.

Кулачок для привода клапана механизма газораспределения ДВС с переменными фазами и ходом клапанов, изменяемыми в зависимости от оборотов двигателя, содержит затылочную цилиндрическую поверхность 1 и рабочую поверхность 2 с переменным по длине профилем 3, выполненным в виде коноида со смещенной центральной осью, как показано на фиг. 2. В результате такого смещения получены линии в - с и а - d сопряжения цилиндрической и коноидной поверхностей. Точки а и в, d и с характеризуют начало и конец открытия или закрытия клапанов через сферические толкатели и находятся соответственно в сечении 1-1, соответствующем минимальным оборотам двигателя, и в сечении 11-11, соответствующем максимальным оборотам двигателя. Кмин - минимальный радиус коноида (сечение. 1-1), Ямакс - максимальный радиус коноида (сечение II - II ), RO - радиус затылочной цилиндрической поверхности кулачка, RX - радиус профиля коноидной поверхности 3, Ну- радиус сферической поверхности толкателя. Точка 0 по всей длине кулачка находится на одной и той же оси всего распределительного вала. Точки Oi в сечениях 1-1 и II - II смещены по углу поворота вала в соответствии с порядком работы цилиндров в двигателе, как у обычных двигателей. Zi и Z2 - высота подьема кулачка, соответственно для минимальных и мак- симальных оборотов двигателя. Она выбирается в зависимости от необходимого времени-сечения клапана. Кривая х-у - линия контакта коноидной поверхности кулачка со сферической поверхностью толкателя.

При вращении центробежного регулятора (не показан) под действием грузов рас- пределительный вал перемещается в осевом направлении, при этом кулачок, поворачиваясь, также движется в осевом направлении. Переменный профиль кулачка как в радиальном, так и в осевом направлении, позволяет автоматически регулировать фазы газораспределения и величину

хода клапанов в зависимости от оборотов двигателя. Таким образом, выполнение кулачка с переменной по длине коноидной поверхностью позволяет в паре кулачок- толкатель получить линейный контакт по

всей рабочей поверхности кулачка.

Хотя изготовление предлагаемого кулачка с переменным вдоль оси коноидным профилем и является сложной технологической задачей, связанной с обработкой его

поверхности на специальном оборудовании по копиру, в конечном счете появляется возмбжность создания работоспособного механизма газораспределения ДВС с переменными фазами и ходом клапанов, автоматически изменяемыми в зависимости от оборотов двигателя.

Применение предлагаемого кулачка с переменным вдоль оси коноидным профилем позволяет существенно изменить величину крутящего момента во всем диапазоне оборотов коленчатого вала; уменьшить потери на впуске, а также удельный расход топлива и выброс токсичных веществ в виде СО и углеводородов; повысить пусковые качества у дизелей, улучшить характеристики холостого хода.

В целом применение предлагаемого

кулачка позволит увеличить крутящий на низких скоростных режимах, снизить расход топлива у бензинового двигателя на 4-15%.

Формула изобретения

Кулачок для привода клапана двигателя внутреннего сгорания с регулируемым механизмом газораспределения, содержащий затылочную цилиндрическую поверхность и рабочую поверхность с переменным по длине профилем, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы путем снижения контактных напряжений, рабочая поверхность выполнена коноидной со смещенной центральной осью.

Фиг.1

Фиг 2

Сущность изобретения: рабочая поверхность кулачка выполнена коноидной со смещенной центральной осью, благодаря чему удается снизить напряжения в контакте кулачка с толкателем и тем самым повысить срок службы узла. 2 ил.