RU2173393C2

RU2173393C2 - Internal combustion engine valve timing gear

Info

Publication number: RU2173393C2
Application number: RU99122420/06A
Authority: RU
Inventors: М.И. Фесина; А.В. Соколов
Original assignee: Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ"
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2001-09-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: proposed invention can be used in designing of valve timing gears of internal combustion engines with direct drive of valves. Valve timing gear has at least one valve 2 with fasteners 3 of spring device 4, camshaft 5 and tappet 6 in form of cup providing uninterrupted kinematic coupling between end face of valve stem and cam 8 of camshaft. All these devices are mounted on cylinder head 1. additional damping element 10 with high loss factor is installed between end face of valve stem and bottom 9 of tappet. Damping element 10 is made of pressed metal porous gauze material. EFFECT: reduced noise of valve timing gear, improved operations, increased service life. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, и может быть использовано при проектировании механизмов газораспределения двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с непосредственным приводом клапанов. The invention relates to mechanical engineering, in particular engine manufacturing, and can be used in the design of gas distribution mechanisms of internal combustion engines (ICE) with direct valve drive.

В настоящее время резко возросшие требования к акустическим качествам автомобилей предопределили необходимость создания низкошумных конструкций двигателей, в которых одним из наиболее интенсивных источников шума и высокочастотных вибраций является газораспределительный механизм (ГРМ). Currently, sharply increased requirements for the acoustic qualities of automobiles have determined the need to create low-noise engine designs in which the gas distribution mechanism (GRM) is one of the most intense sources of noise and high-frequency vibrations.

ГРМ обеспечивает впуск в камеры сгорания цилиндров ДВС свежих порций горючей смеси и выпуск из них в окружающую среду продуктов сгорания - отработавших газов. Эти процессы осуществляются в соответствии с принятым для конкретного двигателя порядком работы данного числа цилиндров с заданными фазами газораспределения, определяющими оптимальные условия наполнения и очистки цилиндров во всем эксплуатационном рабочем диапазоне двигателя. Наиболее широкое применение получили ГРМ на базе концепции привода клапана с промежуточным одноплечим рычагом и с прямолинейно движущимся толкателем (непосредственным приводом клапанов). В таком техническом решении речь идет о ГРМ с непосредственным приводом клапанов, когда кулачок распределительного вала воздействует на перемещения клапана непосредственно через толкатель с регулировочной шайбой для установки оптимальных зазоров в сочленениях узла. Такие приводы широко известны из патентной литературы, см. заявку Германии N 4129637, МПК F 01 L 1/02, 1993; заявку Японии (JP)A N 62-174510, МПК F 01 L 1/14, 1987; заявку Японии (JP)B N 3-41645, МПК F 01 L 1/12, 1991; заявки ЕПВ(ЕР) A1 N 0515772, МПК F 01 L 3/10, 1992; 0520861, МПК F 01 L 1/14, 1992; 0523691, МПК F 01 L 1/14, 1993. The timing ensures the intake into the combustion chamber of the internal combustion engine cylinders of fresh portions of the combustible mixture and the release of the combustion products, exhaust gases, into the environment. These processes are carried out in accordance with the operating procedure adopted for a particular engine for a given number of cylinders with predetermined gas distribution phases that determine the optimal conditions for filling and cleaning cylinders in the entire operational operating range of the engine. The most widely used are timing on the basis of the concept of a valve drive with an intermediate one-arm lever and with a linearly moving pusher (direct valve drive). This technical solution is about a timing belt with a direct valve drive, when the camshaft cam acts on the valve movements directly through the pusher with an adjusting washer to set the optimal clearances in the joints of the assembly. Such drives are widely known from the patent literature, see German application N 4129637, IPC F 01 L 1/02, 1993; Japan Application (JP) A N 62-174510, IPC F 01 L 1/14, 1987; Japan Application (JP) B N 3-41645, IPC F 01 L 1/12, 1991; applications EPO (EP) A1 N 0515772, IPC F 01 L 3/10, 1992; 0520861, IPC F 01 L 1/14, 1992; 0523691, IPC F 01 L 1/14, 1993.

В отличие от широко распространенного в двигателестроении привода ГРМ, когда рабочая поверхность кулачка распредвала воздействует на торец клапана через дополнительную промежуточную деталь (элемент кинематической цепи) - коромысло или рычаг, непосредственный привод обеспечивает более жесткую, с меньшим числом промежуточных элементов и надежную в работе кинематическую и динамическую связь между кулачком и клапаном, что позволяет также уменьшить уровень вибраций и шума от взаимодействующих деталей привода. В частности, анализ результатов сравнительных испытаний ГРМ двигателя ВАЗ-2105 (с рычажным приводом клапанов) и ГРМ двигателя ВАЗ-2108 (с непосредственным приводом клапанов) показывает, что общие уровни шума, излучаемого ГРМ ДВС ВАЗ-2108 на 4...12 дБА ниже значения уровней двигателя ВАЗ-2105, см. "Автомобилестроение", экспресс-информация, N 10, 1987, филиал ЦНИИТЭИавтопрома, Тольятти, с. 13-18. В частности, недостаточная устойчивость рычага клапана, установленного на шаровой опоре и торце клапана, позволяет ему в процессе работы совершать поперечные колебания, отрицательно влияющие на акустические качества ГРМ. Unlike the widespread timing drive, when the working surface of the cam cam acts on the end of the valve through an additional intermediate part (element of the kinematic chain) - rocker or lever, the direct drive provides a more rigid, with fewer intermediate elements and reliable in operation kinematic and dynamic connection between the cam and the valve, which also reduces the level of vibration and noise from the interacting parts of the actuator. In particular, the analysis of the results of comparative tests of the timing of the VAZ-2105 engine (with lever valve drive) and the timing of the VAZ-2108 engine (with direct valve drive) shows that the total noise levels emitted from the timing of the VAZ-2108 ICE by 4 ... 12 dBA below the values of the levels of the VAZ-2105 engine, see "Automotive", express information, N 10, 1987, a branch of TsNIITEIavtoproma, Togliatti, p. 13-18. In particular, the insufficient stability of the valve lever mounted on the ball joint and the valve end allows it to perform transverse vibrations during operation that adversely affect the acoustic qualities of the timing.

В качестве прототипа принято устройство механизма газораспределения двигателя ВАЗ-2108, см. В.А. Вершигора и др. "Автомобиль ВАЗ-2108", М., ДОСААФ СССР, 1986, с. 42-57, рис. 16. As a prototype, a device for the gas distribution mechanism of the VAZ-2108 engine was adopted, see V.A. Vershigora et al. "Car VAZ-2108", M., DOSAAF USSR, 1986, p. 42-57, Fig. 16.

Рассматриваемый ГРМ с непосредственным приводом, с прямолинейно движущимся толкателем, смонтирован в головке цилиндров ДВС и, в частности, содержит впускные и выпускные клапаны, стержни которых возвратно-поступательно перемещаются в направляющих втулках, пружины клапанов с деталями их крепления и толкатели, возвратно-поступательно перемещающиеся в направляющих отверстиях головки цилиндров. Толкатели снабжены регулировочными шайбами, являющимися промежуточным элементом кинематической связи между кулачком распредвала и непосредственно толкателем. Последние находятся в контакте с кулачками вращающегося распределительного вала, привод которого осуществляется бесконечным зубчатым ремнем, кинематически связанным с приводным шкивом коленчатого вала ДВС. The considered timing with direct drive, with a linearly moving pusher, is mounted in the cylinder head of the internal combustion engine and, in particular, contains inlet and outlet valves, the rods of which are reciprocatingly moving in the guide bushings, valve springs with mounting parts and pushers, which are reciprocatingly moving in the guide holes of the cylinder head. The pushers are equipped with adjusting washers, which are an intermediate element of the kinematic connection between the cam cam and the pusher itself. The latter are in contact with the cams of a rotating camshaft, the drive of which is carried out by an endless toothed belt kinematically connected with the drive pulley of the ICE crankshaft.

Несмотря на преимущества, которыми непосредственный привод ГРМ с прямолинейно движущимся толкателем обладает по сравнению с приводом, имеющим промежуточный качающийся рычаг привода клапанов, его акустические свойства, в соответствии с ужесточением норм по охране окружающей среды от акустического загрязнения, могут быть и далее улучшены. Проблема заключается в том, что жесткая кинематическая цепь: тарелка клапана (входящая непосредственно в камеру сгорания), его седло, направляющая втулка (в которой стержень клапана совершает направленное возвратно-поступательное движение), торец клапана, толкатель и кулачок распределительного вала, также жестко смонтированного на головке цилиндров, является хорошим проводником потока вибраций, который возбуждается в результате осуществляемого в камере сгорания рабочего процесса, в основном, как вследствие процессов набегания и сбегания участков кулачка, так и в процессах посадки и подъема клапана (тарелки) в седло. Вибрации, генерируемые в зонах перечисленных элементов привода передаются через тело головки цилиндров на примыкающие к ней внешние корпусные детали двигателя, которые вследствие этого подвергаются соответствующему вибрационному возбуждению, возбуждают прилегающую к своим внешним поверхностям окружающую воздушную среду и преобразуются в звуковую энергию (энергию излучаемых упругих волн в частотном диапазоне 20...20000 Гц), что в конечном счете приводит к формированию соответствующего акустического качества двигателя и автомобиля в целом. Наиболее интенсивно при этом излучают шум тонкостенные, динамически подвижные, с низкой изгибной жесткостью и развитой поверхностью излучения крышки и панели, например кожух ограждения привода ГРМ, крышка головки цилиндров и др. Ситуация по интенсификации динамического возбуждения усугубляется и неизбежным наличием зазоров (технологических, тепловых, эксплуатационных) в кинематической цепи элементов привода ГРМ, которые изначально имеются и дополнительно увеличиваются в процессе эксплуатации привода, в результате механического износа его элементов и возникновении перекосов в установке элементов привода, которые усиливают развитие динамических ударных процессов в ГРМ. В этом случае это приводит к прогрессивному износу элементов ГРМ, их повышенному шуму и, в ряде случаев, значительному нарушению нормальной эксплуатации, диагностируемому как дефект. Despite the advantages that a direct timing drive with a rectilinearly moving pusher has compared to an actuator having an intermediate swinging lever of the valve drive, its acoustic properties, in accordance with the tightening of environmental protection standards from acoustic pollution, can be further improved. The problem is that there is a rigid kinematic chain: a valve disc (entering directly into the combustion chamber), its seat, a guide sleeve (in which the valve stem performs directional reciprocating motion), the valve end, the cam follower and cam cam, are also rigidly mounted on the cylinder head, it is a good conductor of the vibration flow, which is excited as a result of the working process carried out in the combustion chamber, mainly as a result of run-up and run-off processes ny areas of a cam, and in the processes of landing and lifting the valve (plate) in the saddle. The vibrations generated in the zones of the listed drive elements are transmitted through the body of the cylinder head to the external engine parts adjacent to it, which consequently undergo appropriate vibrational excitation, excite the surrounding air environment adjacent to their external surfaces and convert into sound energy (the energy of radiated elastic waves in frequency range of 20 ... 20,000 Hz), which ultimately leads to the formation of the corresponding acoustic quality of the engine and car in whole ohm At the same time, thin-walled, dynamically movable noise with low bending stiffness and a developed radiation surface of the cover and panel emit noise most intensively, for example, the timing drive guard cover, cylinder head cover, etc. The situation with intensification of dynamic excitation is aggravated by the inevitable presence of gaps (technological, thermal, operational) in the kinematic chain of the timing drive elements that are initially present and additionally increase during the operation of the drive, as a result of mechanical wear sa its elements and distortions occur in the installation of the actuator elements that enhance the development of dynamic impact processes in the SRM. In this case, this leads to progressive wear of the timing elements, their increased noise and, in some cases, a significant violation of normal operation, diagnosed as a defect.

Задача изобретения предполагает снижение шума привода ГРМ, улучшение условий его работы и увеличение долговечности в эксплуатации. The objective of the invention involves reducing the noise of the timing drive, improving its working conditions and increasing the durability in operation.

Решение технической задачи заключается в преднамеренном введении в неразрывную кинематическую цепь элементов привода ГРМ дополнительного демпфирующего элемента с высоким коэффициентом потерь, позволяющего с одной стороны сохранить неразрывность кинематической цепи элементов привода, а с другой - в значительной степени ослабить (прервать) замкнутый циркулирующий поток вибрационной энергии в зонах, сосредоточенных в непосредственной близости от источников непосредственного динамического возбуждения (седло клапана - тарелка клапана и опорная поверхность толкателя во взаимодействии со стержнем клапана). The solution to the technical problem lies in the deliberate introduction of an additional damping element with a high loss coefficient into the inextricable kinematic chain of the timing drive elements, which allows on the one hand to preserve the continuity of the kinematic chain of the drive elements, and on the other, to significantly weaken (interrupt) the closed circulating flow of vibrational energy in areas concentrated in close proximity to sources of direct dynamic excitation (valve seat - valve disc and the supporting surface of the pusher in cooperation with the valve stem).

Сущность изобретения заключается в том, что в известном механизме газораспределения с непосредственным приводом клапанов двигателя внутреннего сгорания, содержащем смонтированные на головке цилиндров, по крайней мере, один газораспределительный клапан с элементами крепления упругого пружинного устройства, направляющие втулки стержней клапанов, кулачковый распределительный вал и имеющий форму перевернутого стакана толкатель, обеспечивающий неразрывную кинематическую связь между свободным торцом стержня клапана и кулачком распределительного вала, между торцом стержня клапана и дном (опорной поверхностью) внутренней полости толкателя установлен дополнительный демпфирующий элемент с высоким коэффициентом потерь, выполненный из металлического прессованного пористого сетчатого материала. Поверхность демпфирующего элемента, контактирующая с торцом клапана, может иметь сферическую форму, с центром сферы, лежащим по оси клапана. Возможен вариант изготовления футеровки внутренней полости толкателя клапана в виде единой детали из высокодемпфирующего упомянутого выше материала, сопрягаемой с внутренней поверхностью толкателя клапана (как по опорной, так и цилиндрической поверхности толкателя). The essence of the invention lies in the fact that in the known gas distribution mechanism with a direct drive of valves of an internal combustion engine, comprising at least one gas distribution valve with fastening elements of an elastic spring device mounted on the cylinder head, guide bushings of valve rods, cam camshaft and shaped inverted cup pusher providing an inextricable kinematic connection between the free end of the valve stem and the cam cam elitelnogo shaft, between the end of the valve stem and the bottom (support surface) of the inner cavity of the pusher is an additional damping element having a high loss factor, formed from a metallic porous compacted mesh material. The surface of the damping element in contact with the end face of the valve may have a spherical shape, with the center of the sphere lying along the axis of the valve. It is possible to manufacture a lining of the internal cavity of the valve follower in the form of a single part from the highly damping material mentioned above, mating with the internal surface of the valve follower (both along the supporting and cylindrical surfaces of the follower).

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где на фиг. 1 показан привод ГРМ ДВС: на фиг. 2 показан вариант выполнения демпфирующего элемента в виде плоского диска; на фиг. 3 показан вариант выполнения демпфирующего элемента со сферической контактной поверхностью; на фиг. 4 показан стакан толкателя с внутренним встроенным (запрессованным) футерующим элементом из металлического, пористого прессованного сетчатого материала. The invention is illustrated in the drawings, where in FIG. 1 shows the timing engine of an internal combustion engine: in FIG. 2 shows an embodiment of a damping element in the form of a flat disk; in FIG. 3 shows an embodiment of a damping element with a spherical contact surface; in FIG. 4 shows a pusher cup with an internal built-in (pressed-in) lining element made of a metallic, porous pressed mesh material.

Рассматриваемый привод механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания содержит, фиг. 1, смонтированные на головке цилиндров 1, по крайней мере, один газораспределительный клапан 2 с элементами крепления 3 пружинного устройства 4, кулачковый распределительный вал 5 и имеющий форму стакана толкатель 6, обеспечивающий неразрывную кинематическую связь между торцом 7 стержня клапана 2 и кулачком 8 распределительного вала 5. Между торцом 7 стержня клапана 2 и дном 9 толкателя 6 установлен дополнительный демпфирующий элемент с высоким коэффициентом потерь 10, выполненный из металлического прессованного пористого сетчатого материала. Поверхность демпфирующего элемента 10, контактирующая с торцом 7 стержня клапана 2, может иметь сферическую форму, как это показано на фиг. 3, с центром "Ц" сферы, лежащей по оси О-О стержня клапана 2. Возможет вариант, когда внутри корпуса толкателя соосно размещена футеровка в виде единой детали 11 из высокодемпфирующего упомянутого выше материала, как это показано на фиг. 4. Деталь 11 имеет форму, аналогичную форме стакана толкателя, плотно прилегает к его внутренним стенкам и дну и имеет гарантированный зазор с пружинным устройством. The considered valve timing of the internal combustion engine contains, FIG. 1, mounted on the cylinder head 1, at least one gas distribution valve 2 with fasteners 3 of the spring device 4, a camshaft 5 and a cup-shaped pusher 6, providing an inextricable kinematic connection between the end face 7 of the valve stem 2 and the camshaft cam 8 5. Between the end 7 of the valve stem 2 and the bottom 9 of the pusher 6, an additional damping element with a high loss factor 10 is installed, made of pressed metal porous mesh material. The surface of the damping element 10 in contact with the end face 7 of the valve stem 2 may have a spherical shape, as shown in FIG. 3, with the center “C” of the sphere lying on the O-O axis of the valve stem 2. It is possible that a lining in the form of a single part 11 made of the highly damping material mentioned above is coaxially placed inside the pusher body, as shown in FIG. 4. Part 11 has a shape similar to the shape of the pusher cup, fits snugly to its inner walls and bottom, and has a guaranteed clearance with the spring device.

Дополнительно на фиг. 1 показаны камера сгорания 12, направляющая втулка 13 и регулировочная шайба 14. Additionally, in FIG. 1 shows a combustion chamber 12, a guide sleeve 13 and an adjusting washer 14.

Работает привод обычным образом. The drive operates in the usual way.

В процессе вращения распределительного (кулачкового) вала рабочая поверхность толкателя с одной стороны находится в динамическом взаимодействии со скользящей контактирующей поверхностью кулачка распредвала, а с другой - в динамическом взаимодействии с опорной поверхностью торца стержня клапана. Вследствие конкретных инерционных упругомассовых характеристик сопрягаемых деталей механизма, наличия эксплуатационных и тепловых зазоров, упругих деформаций в зонах контактирования, отклонений геометрических форм профиля кулачка, некруглости отверстий втулок клапанов и толкателей, частичных несоосностей отверстий втулок и отверстий толкателей с перемещаемыми в них стержнями клапанов и толкателями клапанов, а также вследствие возникающих в структуре головки цилиндров статических, динамических и тепловых деформаций, усугубляющих дополнительные искажения геометрических форм и размеров сопрягаемых движущихся элементов в составе ГРМ, возникают интенсивные динамические процессы, обуславливающие генерирование интенсивных вибраций и шума, характеризующих виброакустическое качество ГРМ и двигателя в целом. В наибольшей степени генерируемые механизмом вибрации и шум определяются конкретным профилем кулачка в зоне (момент) закрытия клапана, смещением клапана относительно его седла в момент посадки, зазорами в направляющих втулках клапанов, зазорами в отверстиях под толкатели, характеристиками внешнего трения при контактном взаимодействии толкателя и кулачка, площадью поверхности клапанной крышки и эффективностью ее виброизоляции от структуры головки цилиндров, условиями смазки кулачковой пары, величинами зазоров между кулачками и регулировочными шайбами. During the rotation of the camshaft (cam) shaft, the working surface of the pusher on the one hand is in dynamic interaction with the sliding contacting surface of the cam cam, and on the other, in dynamic interaction with the supporting surface of the end face of the valve stem. Due to the specific inertial elastic-mass characteristics of the mating parts of the mechanism, the presence of operational and thermal gaps, elastic deformations in the contact zones, deviations of the geometrical shapes of the cam profile, non-circularity of the holes of the valve bushings and pushers, partial misalignment of the holes of the bushings and pusher holes with valve rods and pushers as well as due to static, dynamic and thermal deformations arising in the cylinder head structure, aggravating additional distortions of the geometric shapes and sizes of the mating moving elements in the timing, intense dynamic processes occur, causing the generation of intense vibrations and noise, characterizing the vibro-acoustic quality of the timing and the engine as a whole. To the greatest extent, the vibrations and noise generated by the mechanism are determined by the specific cam profile in the valve closing zone (moment), valve displacement relative to its seat at the moment of landing, clearances in valve guide bushings, clearances in pusher holes, external friction characteristics during contact interaction between the cam follower and cam , the surface area of the valve cover and the effectiveness of its vibration isolation from the structure of the cylinder head, lubrication conditions of the cam pair, clearances between the cams and the adjustments with washers.

В основе изобретения заложена идея конструктивного выполнения демпфирующего элемента из материала, обладающего определенными физико-механическими свойствами, что и позволяет решить обозначенную выше техническую проблему. The basis of the invention is the idea of constructive execution of the damping element from a material having certain physical and mechanical properties, which allows us to solve the technical problem outlined above.

Исходным материалом для изготовления предлагаемых шумовибродемпфирующих элементов является проволочная металлическая сетка, укладываемая в несколько слоев (размеры ячеек, диаметр и материал проволоки подбирается в соответствии с конкретными конструктивными особенностями узла) и обрабатываемая прессованием в вакууме до получения монолитной структуры, которая является тем не менее частично газопроницаемой и которая обеспечивает реализацию шумовибродемпфирующих процессов за счет сухого трения между контактными поверхностями деформируемых волокон в процессе изгибных микродеформаций структуры в целом. В процессе такого деформационного трения происходит преобразование виброакустической колебательной энергии в тепловую, что в конечном счете приводит к снижению шума и вибраций двигателя. The starting material for the manufacture of the proposed noise-damping elements is a metal wire mesh laid in several layers (mesh sizes, wire diameter and material are selected in accordance with the specific design features of the assembly) and processed by pressing in vacuum to obtain a monolithic structure, which is nevertheless partially gas-permeable and which ensures the implementation of noise vibration damping processes due to dry friction between the contact surfaces of the def renormalizable fibers during bending microstrain structure as a whole. In the process of such deformation friction, the vibrational vibrational energy is converted into thermal energy, which ultimately leads to a decrease in engine noise and vibration.

За счет введения в зону действия непосредственного динамического источника возбуждения двигателя - механической системы распределительный вал - газораспределительный клапан высокоэффективного приемника и преобразователя вибрационного и шумового возбуждения, энергия этого возбуждения эффективно преобразуется в тепловую энергию структурой демпфирующего элемента 10 или 11, за счет возникновения в микропористой волокнистой структуре материала названных элементов сдвиговых деформаций и трения между волокнами структуры. Передача динамического возбуждения к внешним тонкостенным структурам корпусных деталей ДВС, являющихся основными источниками его шумового излучения, существенно ослабляется. Due to the introduction of a direct dynamic source of engine excitation - a mechanical system - a camshaft - gas distribution valve of a highly efficient receiver and a vibration and noise excitation transducer into the effective zone, the energy of this excitation is effectively converted into thermal energy by the structure of a damping element 10 or 11, due to the occurrence of a microporous fibrous structure material of the named elements of shear deformations and friction between the fibers of the structure. The transmission of dynamic excitation to external thin-walled structures of the hull parts of the internal combustion engine, which are the main sources of its noise radiation, is significantly attenuated.

В процессе действия преимущественно вертикальных (вдоль оси O-O) нагрузок на демпфирующие элементы 10 и 11 из металлического пористого сетчатого материала со стороны торца 7 стержня клапана 2 и кулачка 8 распредвала 5, прессованная сетчатая структура этих элементов по своей толщине и поверхности будет деформироваться в различной степени, что будет в свою очередь вызывать относительные сдвиговые микродеформации одного сетчатого (волокнистого) слоя относительно другого. Как известно, процесс сдвиговых деформаций слоев (волокон) вибродемпфирующих материалов характеризуется наиболее эффективным рассеиванием вибрационной энергии путем ее преобразования в тепловую в процессе трения между соприкасающимися волокнами и слоями. Таким образом, "успокоение" вибрирующего узла привода механизма газораспределения осуществляется без жесткой, с относительно высокой вибропередачей, связки на стенки головки 1 цилиндров двигателя, со значительным преобразованием этой вибрационной энергии в тепловую в самой волокнистой структуре виброшумодемпфирующих элементов 10 и 11. During the action of mainly vertical (along the OO axis) loads on the damping elements 10 and 11 of a porous metal mesh material from the end face 7 of the valve stem 2 and cam 8 of the camshaft 5, the pressed mesh structure of these elements will deform to different degrees in thickness and surface , which in turn will cause relative shear microdeformations of one mesh (fibrous) layer relative to another. As is known, the process of shear deformations of layers (fibers) of vibration-damping materials is characterized by the most efficient dispersion of vibrational energy by converting it into heat during friction between contacting fibers and layers. Thus, the “calming” of the vibrating drive unit of the gas distribution mechanism is carried out without a rigid, relatively high vibration transmission ligament on the walls of the cylinder head 1 of the engine, with a significant conversion of this vibrational energy into thermal energy in the fibrous structure of the vibration-damping elements 10 and 11.

При работе ГРМ, в процессе выборки зазоров в сочленениях деталей механизма, посадки и открытия клапана, набегания и сбегания участка рабочего профиля кулачка с регулировочной шайбы, возникают ударные процессы и импульсные динамические нагрузки на сочлененные детали привода, что и является пространственно распределенным многоточечным источником динамического возбуждения структуры головки цилиндров и, в особенности, ее присоединительной тонкостенной оболочки - клапанной крышки, являющейся вследствие этого наиболее мощным источником шумового излучения ГРМ. Таким образом, воспринимаемые тонкостенной динамически податливой структурой клапанной крышки вибрации от осуществления рабочих процессов кинематического и динамического взаимодействия деталей ГРМ, преобразуются в интенсивные изгибные деформации стенок этой крышки, как оболочки возбуждающей прилегающую к ней воздушную среду, в виде генерирования упругих звуковых волн, распространяемых в этой воздушной среде, т.е. излучаемого шума. When the timing is working, during the selection of gaps in the joints of the mechanism parts, valve seating and opening, run-in and run-off of the cam working profile section from the adjusting washer, shock processes and pulsed dynamic loads occur on the articulated drive parts, which is a spatially distributed multipoint source of dynamic excitation the structure of the cylinder head and, in particular, its connecting thin-walled shell - the valve cover, which is therefore the most powerful source Minds Timing radiation. Thus, the vibrations perceived by the thin-walled dynamically pliable structure of the valve cover from the implementation of the kinematic and dynamic interaction of the timing parts are converted into intense bending deformations of the walls of this cover, as a shell exciting the surrounding air environment, in the form of generating elastic sound waves propagated in this air environment i.e. radiated noise.

Особо следует отметить неблагоприятное действие зазоров (технологических, износных, температурных, между прямолинейно возвратно-поступательно движущимся толкателем клапана и соответствующим направляющим отверстием в головке цилиндров, а также между стержнем клапана и направляющей втулкой. Из-за наличия зазоров и действующих сил и моментов появляются соответствующие перекосы осей движущихся (толкателей, клапанов) и направляющих (отверстий, втулок) элементов привода, что в свою очередь вызывает появление соответствующих опрокидывающих моментов, отрицательно сказывающихся на акустических показателях, механических потерях, износах и в конечном итоге - надежности и долговечности ГРМ. Of particular note is the adverse effect of gaps (technological, wear, temperature, between a linearly reciprocating moving cam follower and the corresponding guide hole in the cylinder head, as well as between the valve stem and the guide sleeve. Due to the presence of gaps and acting forces and moments, corresponding distortions of the axes of the moving (pushers, valves) and guides (holes, bushings) of the drive elements, which in turn causes the appearance of corresponding tilting x moments adversely affecting acoustic performance, mechanical losses, wear and ultimately - reliability and durability timing.

Введение высокодемпфирующего динамически податливого звена в зону контакта торца клапана и донышка толкателя позволяет частично компенсировать углы перекоса осей толкателя и направляющего отверстия, уменьшит, таким образом, величину опрокидывающего момента, вызывающего отрицательное воздействие на функционирование ГРМ, а также существенным образом сдемпфировать ударные вибрационные процессы при выборке зазоров в сочленении "торец клапана - донышко толкателя", при передаче виброимпульсов как от зоны "набегающего-сбегающего" кулачка распредвала, так и зоны посадки клапана в седло. Т.о. обеспечивается разрыв (ослабление) замкнутой циркулирующей передачи вибрационной энергии по кинематической цепочке сочлененных деталей привода ГРМ. The introduction of a highly damping dynamically compliant link into the contact zone of the valve end and the bottom of the pusher makes it possible to partially compensate for the skew angles of the axes of the pusher and the guide hole, thereby reducing the value of the overturning moment causing a negative effect on the timing, as well as significantly damping shock vibration processes during sampling gaps in the joint "valve end - the bottom of the pusher", when transmitting vibration pulses as from the zone of the "on-and-off" cam camshaft and valve seat zones. T.O. provides a break (attenuation) of the closed circulating transmission of vibrational energy along the kinematic chain of articulated parts of the timing drive.

В податливом демпфирующем элементе происходит локальная компенсация перекоса торца клапана и перекоса контактной зоны донышка толкателя с ослаблением опрокидывающего момента, а также преобразование (рассеивание) энергии механических деформаций демпфирующей вставки в тепловую энергию за счет внутреннего трения волокнистой структуры пористого сетчатого материала. In a compliant damping element, local compensation of the distortion of the end face of the valve and the distortion of the contact zone of the pusher bottom with the weakening of the tipping moment occurs, as well as the conversion (dissipation) of the energy of mechanical deformation of the damping insert into thermal energy due to internal friction of the fibrous structure of the porous mesh material.

Выполнение контактной зоны демпфирующего элемента сферической формы позволяет одновременно управлять как его упругодемпфирующими свойствами, так и ослаблением перекосов осей контактирующих элементов (клапана и толкателя). The implementation of the contact zone of the damping element of a spherical shape allows you to simultaneously control both its elastic-damping properties and the weakening of the distortions of the axes of the contacting elements (valve and pusher).

Достоинством предлагаемых демпфирующих элементов 10 и 11 является еще и то, что материал, из которого они изготовлены, полностью сохраняет свои вибродемпфирующие характеристики в процессе длительной высокотемпературной эксплуатации, в среде масляного тумана и картерных газов. Кроме того, их наличие также не влияет отрицательно на процесс теплоотвода (теплопередачи) для обеспечения эффективного охлаждения ДВС. Изменение температурного состояния двигателя от момента холодного запуска и до момента нагрева до рабочей температуры практически не вызывает изменения жесткостных, изолирующих и демпфирующих характеристик, как это, например, имеет место в полимерных материалах, что, таком образом, позволяет оптимизировать эти характеристики практически вне зависимости от температуры. The advantage of the proposed damping elements 10 and 11 is the fact that the material from which they are made completely retains its vibration-damping characteristics during prolonged high-temperature operation, in an environment of oil mist and crankcase gases. In addition, their presence also does not negatively affect the process of heat removal (heat transfer) to ensure effective cooling of the internal combustion engine. A change in the temperature state of the engine from the moment of cold start to the moment of heating to operating temperature practically does not cause changes in stiffness, insulating and damping characteristics, as, for example, takes place in polymeric materials, which, therefore, allows optimizing these characteristics practically regardless of temperature.

Claims

1. The gas distribution mechanism of an internal combustion engine comprising at least one gas distribution valve with spring attachment elements mounted on a cylinder head, a cam camshaft and a cup-shaped pusher providing an inextricable kinematic connection between the end of the valve stem and the camshaft cam the fact that between the end of the valve stem and the bottom of the pusher is installed a damping element made of extruded metal Risto mesh material.

2. The mechanism according to claim 1, characterized in that the surface of the damping element in contact with the end face of the valve stem has a spherical shape, with the center of a sphere lying along the axis of the valve.

3. The mechanism according to claims 1 and 2, characterized in that the damping element is made in the form of a lining cup located inside the pusher body, coaxial with the latter, in close contact with its inner surface and with a guaranteed clearance with elements of the spring device.