ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Советский патент 1972 года по МПК F01L1/02 

Изобретение относится к области двигателестроения.

Известны газораспределительные механизмы для двигателя внутреннего сгорания, содержащие вращающийся вал, кинематически связанный при помощи по меньшей мере одного шатуна с качающимся приводным рычагом, установленным на оси и снабженным кулачковой поверхностью, действующей па клапан, например, выхлопной или впускной, и устройство регулирования фаз распределения.

Цель изобретения - обеспечение увеличения диапазона изменения хода и углов опережения и запаздывания открытия клапанов.

Для достижения этой цели в предлагаемом газораспределительном механизме между кулачковой поверхностью и клапаном установлен качающийся промежуточный рычаг, размещенный на оси и имеющий контактные поверхности, выполненные на разном расстоянии от его оси. Кулачковая поверхиость приводного рычага имеет участок, выполненный по дуге окружности с центром, совпадающим с осью приводного рычага.

С целью изменения величины хода клапана в зависимости от режима работы двигателя в предложенном механизме ось промежуточного рычага выполнена подвижной относительно

оси приводного рычага или с возможностью поворота вокруг нее на кронштейне, установленном на оси приводного рычага. Ось прО ежуточного рычага кинематически связана с устройством регулирования.

Устройство регулирования выполнено с гидравлическим сервоприводом, подключенным к системе смазки, а в подвода масла к сервоприводу установлен регулирующий клапан, кинематически связаииый с установленными на двигателе центробежным регулятором и анероидной коробкой, подключенной к всасывающему трубопроводу двигателя. Корпус сервопривода выполнен за одно целое с

кронштейном промежуточного рычага, а поршень сервопривода имеет реактивиую опору на головке цилиндров.

Приводной и промежуточные рычаги могут поворачиваться в противоположных направлениях, а контактная поверХЕЮсть промежуточного рычага, взаимодействующая с клапаном, выполнена по дуге окружности с центром, совпадающим с осью вращения приводного рычага.

Кронштейны по меньшей мере двух промежуточных рычагов впускного и выхлопного клапанов имеют общий гидравлический сервопривод, опорная поверхность поршня которого выполнена трапецеидальной, а кронштейны имеют упоры на боковые стороны опорной поверхности. Кроме того, предложенный механизм отличается от известных тем, что в кинематическую связь впускного н выхлопного клананов с валом между шатунами и приводными рычагами включены тяги и коромысла, имеющие обшую ось, расположенную в кронштейне. Последний установлен поворотно на одной из осей приводных рычагов н связан с сервонрнводо.м устройства регулирования. На фнг. 1 изображен предложеппый газораспределительный механизм для двигателя внутреннего сгорания, разрез; на фиг. 2 - часть механизма (увеличена); на фиг. 3 - схема гидравлического устройства регулирования фаз распределения; на фиг. 4 - графики изменения высоты подъема, скорости и ускорения клананов по углу поворота врапхаюпдегося вала механнзма при различных фазах распределения; на фиг. 5 - газораспределительный механизм, вариант; на фнг. 6 - гидравлическое устройство регулирования фаз распределения газораспределительного механизма, изображенного на фиг. 5 (вариант); на фиг. 7 - графики изменения высоты подъема скорости и ускорения клананов по углу поворота враш;ающегося вала механнзма, изображенного на фиг. о, при двух крайних положениях устройства регулирования фаз распределения; на фиг. 8 - газораспределительный механизм (вариант). Газораспределительный механизм для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания / имеет впускной 2 и выхлониой 3 клапаны, расположенные в головке 4 цилиидра 5 в виде буквы V соответственно во впускном 6 н выхлопном 7 каналах. Клапаны 2 и 5 выполнены тарельчатыми, а на концах стержней 8 установлены накладкн 9. Клапаны 2 и 5 перемешиваются в положение закрытия при помощи пружин W. Газораспределительный механизм содержит расноложенные в головке 4 распределительные враш,аюшиеся валы // (показанные пунктиром), имеюп|ие эксцентрики 12, каждый из которых служит для нрнвода одного клапана. Скорость врашения валов 11 для четырехтактного двнгателя равна половиие скорости вращения вала двигателя. Каждый эксцентрик 12 соединен с головкой 13 шатуна 14. Последний связан при помощи пальца 15 с качающимся приводным рычагом 16, установленным с возможностью вращення на оси 17. Рычаги 16 на плече, нротивоноложном пальцу 15, сиабжеиы кулачковыми иоверхностями 18, имеющими участки 19, концентрнчиые оси 17 и приводные участки 20, форма которых определяет закон перемещения клапанов 2 и 3. Кулачковая новерхность 18 рычагов 16 действует на верхнюю контактную поверхность 21 качающегося промежуточного рычага 22, размещенного одним концом на оси 23 с возмолсностью вращения. На другом конце рычага 22 имеется контактная поверхность 24, профиль которой очерчеи по дуге окружности. Эта новерхность взаимодействует с накладкой 9 клананов. Ось 23 установлена на кронщтейне 25 (см. фиг. 3), который может поворачиваться вокруг оси 17. Каждый кронштейн 25 имеет цилиндрическое отверстие 26, в котором установлен поршень 27 сервопривода гидравлического устройства регулирования. Выступ 23 поршня Бзанмодействует с унором 29 головки 4. Рабочая камера 30 сервонрнвода сообщается через отверстне 31 с трубопроводом 32, по которому подводится масло нод давлением от насоса 33 системы смазки двигателя. Расход и/или давление масла регулируются клапаном о4 в зависимости от оборотов и нагрузкн двигателя и, следовательно, от крутящего момента. Параллельно трубопроводу 32 перед клапапом подключен второй трубопровод 35 с дросселем 36. Трубопровод 35 подает масло в центробежный регулятор 37. Последний обеспечивает изменение давления масла перед клапаном 34. Положение клапана 34 в зависимости от нагрузки двигателя регулируется анероидной коробкой 38, соединенной с впускным трубопроводом 39 (показан схематично). Движение кулачковой поверхности 18, обеспечивающей требуемое перемещение клапанов, осуществляется при помощи привода, образованного эксцентриком 12, шатуном 14 н нриводным рычагом 16. Вследствие этого отрицательные ускорения уменьшаются и более строго вынолняется закон перемещения клапанов. Расположепие поверхностей 21 и 24 промежуточного рычага 22 на разных плечах обеснечивает требуемую величину хода клапанов 2 и 5 при небольщнх размерах приводного рычага 16. Угловые скорости рычагов 16 и 22 при всех их поворотах направлены в противоположные стороны, что обеспечивает уменьшение габаритов мехаиизма. Так как ось 23 устаиовлена на поворотном кронштейне 25, то она имеет возможность перемещаться но дуге окружности с центром, совпадающим с центром оси 17. В результате, обеспечивается требуемое изменение фаз и хода клапанов. При смещении оси 23 к унору 29 уменьшается величина хода клаиана (см. фнг. 2), так как участок 19 начииает контактировать с коитактной новерхностью 21 при более позднем угловом положении вала //, и следовательно, концевая часть участка 19 не используется. Па фнг. 1 н 2 сплошной липией показано ноложение мехаиизма ирн максимальной величине хода клапа 1а, а штрих-пунктирной - при мииимальиой. Если центр кривизны коитактной поверхности 24 рычага 22 (нри закрытом положении кланапов 2 или 5) совпадает с центром оси 17, то ноложение оси 23 не влияет на величину

Компенсацию зазоров в механизме при тепловом расширении можно обеспечить смещением центра кривизны поверхности в какуюлибо сторону от центра оси 17.

В газораспределительном механизме использовано малое отношение длины шатуна 14 к радиусу кривошипа вала //. Это обеспечивает подъем клапана на участке поворота кривошипного механизма, образованного валом 11 и шатуном 14, вблизи верхней мертвой точки, т. е. с наибольшими угловыми ускорениями рычага 16. Закрывается же клапан при наименьших угловых ускорениях рычага 16. вследствие чего повышается возможность безударной посадки клапана на седло.

Выхлопной и впускной клапаны и устройства регулирования фаз для них имеют независимые приводы. Устройство регулирования выполняется не только гидравлическим. Оно может быть механическим, нневматическим или электрическим и действует в зависимости от скорости и нагрузки двигателя.

Графики изменения высоты подъема, скорости и ускорения клапанов мехатшзма, изображенного на фиг. 1 и 2, в зависимости от угла поворота вала 11 показывают, что абсолютные значения скорости и ускорения при открытии клапана больше, чем при его закрытии. Этим обеспечивается также повышение надежности работы механизма и уменьшение уровня шума.

Кривые I и II показывают ход клапана соответственно при максимальном и минимальном открытии; кривые III и IV - скорость подъема клапана соответственно при максимальном и минимальном открытии; кривые V и VI - ускорение клапана соответственно при максимальном и минимальном открытии.

Газораспределительный механизм (см. фиг. 5 и 6) имеет один врашающийся вал 11 для привода впускных 2 и выхлопных 3 клапанов. Вал // расположен в блоке цилиндров 5. Эксцентрики 12 по два на каждый цилиндр соединены при помощи длинных шатунов 14 с приводными рычагами 16, расположенными соответственно на двух осях 17. установленных в головке 4 на опорах 40. Последние соединены с головкой 4 при помощи винтов 41.

Рычаги 16 имеют кулачковую поверхность 18 на том же плече, на котором расположен палец 15.

Кронштейны 25 рычагов 22 поворотно установлены на оси 17 и снабжены упорами 42, которые контактируют с боковыми сторонами 43 трапецеидального поршня 44 гидравлического сервопривода (см. фиг. 6). Поршеиь 44 расположен в отверстии 45 корпуса 46 сервопривода устройства регулирования. Рабочая камера 47 герметизируется поверхностью головки 4.

Питание рабочей камеры 47 осуществляется по трубопроводу 32, а работа устройства регулирования аналогична работе устройства, изображенного на фиг. 3.

При этом регулирование обеспечивается одновременно для впускного 2 и выхлопного 3 клапанов.

Для обеспечения различных за1;онов регулирования фаз впускного 2 и выхлопного 3 клапанов можно применять упоры 42 неодина)(овой длины, а также разные наклоны боковых сторон 43 поршня 44.

Как видно из графиков (см. фиг. 7), ускорения и скорости открытия и закрытия клапаиов почти одинаковы вследствне применения в механизме шатунов 14 большой длины.

Газораспределительный механиз-л (см. фиг. 8) устанавливается на четырехтактном двигателе с V-образным расположением клапанов и oдни вращающимся распределительным валом //, размещенным в блоке цилиндров 5.

Вал // связан при помощи длинных шатунов 14 и пальцев 48 с коромыслами 49, которые установлены на общей оси 50. Концы коромысел 49 при помощи пальцев 51 и тяг 52 связаны с пальцами 15 приводных рычагов /6. Ось 50 установлена на кронштейне 53, который размещен с возможностью вращения на оси 17. Упоры оси 50 опираются на поршень сервопривода и выполнен наприкгер, как показано на фиг. 3.

При перемещении оси 50 с помощью сервопривода изменяется длина кинематической связи между валом 11 ъ рычагами 16, т. е. эффективная длина шатунов 14 и тяг 52.

Происходит угловое смещение приводных рычагов 16, вследствие чего обеспечивается одновременное изменеиие фаз и высоты подъема клапанов 2 и 3.

Для независимого регулирования впускных и выхлопных клапанов коромысла 49 соответствующих клапанов должны располагаться на отдельных осях 50, имеющих раздельные приводы.

Так как в газораспределительном механизме (см. фиг. 8) шатуны выполнены с большим отношением длины к радиусу кривошипа, то графики изменения высоты подъема, скорости и ускорения клапанов по углу поворота этого механизма соответствуют графикам, показанным на фиг. 7.

50

Предмет изобретения

1. Газораспределительный механизм для двигателя внутреннего сгорания, содержащий вращающийся вал, кинематически связанный

при помощи по меньшей мере одного шатуна с качающимся приводным рычагом, установленным на оси и снабженным кулачковой поверхностью, действующей на клапан, например выхлопной или впускной, и зстройство

регулирования фаз распределения, отличающийся тем, что, с целью обеспечения увеличения диапазона изменения хода и углов опережения и запаздывания открытия клапанов, между кулачковой поверхностью и клапаном

чаг, размещенный на оси и имеющий контактные новерхности.

2.Механизм по и. 1, отличающийся тем, что контактные поверхности нромежуточного рычага выполнены на разном расстоянии от его оси.

3.Механизм но н. 1, отличающийся тем, что кулачковая новерхность нриводного рычага имеет участок, вынолненныи но дуге окружности с центром, совпадающим с осью нриводного рычага.

4.Механизм по нп. 1-3, отличающийся тем, что, с целью изменения величины хода клапана в зависимости от режима работы двигателя, ось нромежуточного рычага вынолнена подвижной относительно оси приводного рычага и кинематически связана с устройством регулирования.

5.Механизм по н. 4, отличающийся телг, что ось промежуточного рычага выполнена с воз1можностью новорота вокруг оси приводного рычага.

6.Механизм по н. 3, отличающийся тем, что ось нриводпого рычага выполнена с воз.можностью перемещения но дуге окружности с центром, совнадающнм с осью промежуточного рычага.

7.М1еханизм по п. 5. отличающийся тем, что ось промежуточпого рычага размещена на кронщтейне, установленном с возможностью поворота вокруг оси приводпого рычага.

8.Механизм по п. 4, отличающийся тем, что устройство регулирования вынолнено с гидравлическим сервоприводом.

9.Механизм по п. 8, отличающийся тем, что сервопривод подключен к системе смазки и его корпус выполнен за одно целое с кронщтейном, а порщень сервонривода имеет реактивную онору на головке цилиндров.

10.Мехагпшм но пп. 8 н 9, отличающийся

тем, что в линии подвода масла к сервоприводу установлеп регулирующий клапан, кипематически связанный с устаповле)П1ыми на двигателе пептробежпым регулятором и анероидной коробкой, подключенной к всасывающему трубопроводу двигателя.

11. Механизм по пп. 5-7, отличающийся тем, что приводной и промежуточр1ый рычаги выполнены е возможностью новорота в противоположных направлениях.

12.Механизм но пп. 2, 4, 5, 7 и 11, отличающийся тем, что контактная новерхность промежуточного рычага, взаимодействующая с клапаном, вынолнена но дуге окружности.

13. Механизм но п. 12, отличающийся тем, что цептр дуги окружности контактной поверхностн промежуточного рычага совпадает с осью вращения приводного рычага.

14.Механизм но п, 8, отличающийся тем, что кронщтейны по меньщей глере двух промежЗТочных рычагов впускного н выхлопного клананов нмеют общий гидравличеекий сервопривод.

15.Механизм но п. 14, отличающийся тем, что опорная поверхность порщня сервопривода выполпена трапецеидальной, а кронщтейпы промежуточных рычагов имеют упоры на боковые стороны опорной поверхности.

16.Механизм по пн. 1-3, отличающийся тем, что, с целью обеспечепия регулирования

одповременно впускного и выхлопного клапанов, в кинематическую связь последних с валом между щатунами и приводными рычагами включены тяги и коромысла, установленные на общей оси.

17.Л1еханизм по п. 16, отличающийся тем, что оеь коромысла расноложепа в кропштейпе, установленном поворотно на одной из осей приводных рычагов и связанном с сервоприводом устройства регзлировапия. W 18

...

15

15

1

/J Открытие За рыгщ/е ,Ш - 30 Угол поборота дала

5 25 23 Ц2 23 15

./ -----А л-L

42 43

fS

17

/г

39

JuKfitiimue OmKpoimui;

1 i C T ,|.

JJ I.M

52 50 51 5t VS 4S 52 53 f5 16

15

V,

Риг 7

I