RU2665560C1

RU2665560C1 - Ice gas distribution mechanism drive

Info

Publication number: RU2665560C1
Application number: RU2017119051A
Authority: RU
Inventors: Евгений Васильевич Сливинский; Виктор Алексеевич Корчагин; Сергей Юрьевич Радин
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2018-08-31

Abstract

FIELD: engines and pumps.SUBSTANCE: invention can be used in internal combustion engines (ICE). ICE gas-distributing mechanism drive consists of the exhaust valves camshaft (5), the inlet valves camshaft (9) and sprockets (6) and (8) with chain transmission (7). To the exhaust valves camshaft (5) conical wheel (10) is attached, which is interconnected with the rigidly fixed to the centrifugal regulator (12) shaft response wheel (11). Centrifugal regulator (12) clutch (13) is provided with the frame (14), pivotally connected to the movably mounted in the cylinder block (17) head three-profile cam (16). Three-profile cam (16) interacts with the square cross-section spring-loaded rod (19). Rod (19) is movably located in the similar cross-section bushing (20), rigidly fixed in the cylinder block (17) head. Rod (19) is connected to the disk (21) made of diamagnetic material. On its end surface the disk (21) is provided with rectangular projections (22) made of permanent magnets, adjacent with the gap to the magnetically conductive protrusions (25), rigidly attached to the intake valves camshaft (9) sprocket (8) end face. Sprocket (8) is connected to the hub by means of flat springs rigidly mounted on the intake valves camshaft (9).EFFECT: technical result consists in the device design simplification, changing the intake valves opening phases and in increase in the ICE gas-distribution mechanism reliability.1 cl, 3 dwg

Description

Известен привод газораспределительного механизма ДВС, показанный на рис. Стр. 34 и описанный в кн.: Автомобили Lada Kalina. Эксплуатация, обслуживание, ремонт. Иллюстрированное практическое Ф18 пособие. - М.: ООО Мир Автокниг, 2008, 232 с. Такой привод газораспределительного механизма ДВС состоит из коленчатого вала, головки блока цилиндров, в которой расположены распределительный вал впускных клапанов приводимых в движение звездочками цепной передачи. Несмотря на свою эффективность использования такому приводу присущ очень важный недостаток. Известно, что процессы циркуляции газов в двигателе и содержание вредных веществ в отработавших газах в значительной степени зависит от моментов открывания и закрывания клапанов. Фазы работы впускных клапанов, например, имеют решающее значение для объема поступающей в цилиндр топливовоздушной смеси и поэтому изменение фаз открытия впускных клапанов является важным моментом с целью улучшения мощностных характеристик ДВС и уменьшения токсичности отработавших газов. Поэтому видно, что представленный выше ДВС автомобиля Lada Kalina уже сегодня не отвечает таким требованиям, так как не имеет устройства, предназначенного для изменения фаз открытия впускных клапанов.Known drive gas distribution mechanism of the internal combustion engine, shown in Fig. Page 34 and described in the book: Automobiles Lada Kalina. Operation, maintenance, repair. Illustrated practical F18 manual. - M .: Mir Avtoknig LLC, 2008, 232 p. Such an engine timing mechanism drive consists of a crankshaft, a cylinder head, in which a camshaft of inlet valves driven by chain sprockets is located. Despite its efficient use, such a drive has a very important drawback. It is known that the processes of gas circulation in the engine and the content of harmful substances in the exhaust gas largely depend on the moments of opening and closing the valves. The phases of operation of the intake valves, for example, are crucial for the volume of the air-fuel mixture entering the cylinder, and therefore, the change in the phases of opening the intake valves is an important point in order to improve the power characteristics of the internal combustion engine and reduce the toxicity of exhaust gases. Therefore, it is clear that the ICE of the Lada Kalina car presented above already does not meet such requirements, since it does not have a device designed to change the phases of opening the intake valves.

Известен также привод газораспределительного механизма ДВС, показанный на стр. 122 и рис. 5.22 кн.: Л.Ю. Желтухин, А.Н. Гаврилов, Л.М. Петров. Skoda Oktavia Tour: Руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту. - М.: ООО ИДТР, 2011. - 344 с. Конструкция такого привода газораспределительного механизма двигателя 1,8Т в целом аналогична вышеописанной в аналоге, однако существенным ее отличием является установка на нем устройства, изменяющего фазы открытия впускных клапанов в определенных условиях эксплуатации автомобиля, причем такое техническое решение позволяет улучшить мощностные характеристики ДВС и уменьшить токсичность отработавших газов. Анализ такой конструкции показывает, что она имеет достаточно сложную конструкцию за счет использования гидропривода с электрическим управлением, которая размещена в регуляторе положения распределительного вала. Следовательно наличие такой системы в практике недостаточно надежно.The drive of the gas distribution mechanism of the internal combustion engine is also known, shown on page 122 and fig. 5.22 book .: L.Yu. Zheltukhin, A.N. Gavrilov, L.M. Petrov. Skoda Oktavia Tour: Operation, Maintenance and Repair Manual. - M .: IDTR LLC, 2011 .-- 344 p. The design of such a drive mechanism of the gas distribution mechanism of the 1.8T engine is generally similar to that described in the analogue, however, its significant difference is the installation on it of a device that changes the phase of opening the intake valves in certain vehicle operating conditions, and this technical solution allows to improve the power characteristics of the internal combustion engine and reduce the toxicity of exhaust gases. Analysis of this design shows that it has a rather complex structure through the use of an electrically controlled hydraulic actuator, which is located in the camshaft position adjuster. Therefore, the presence of such a system in practice is not reliable enough.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции устройства, изменяющего фазы открытия впускных клапанов, и повышение тем самым надежности всего газораспределительного механизма ДВС в целом.Therefore, the aim of the invention is to simplify the design of a device that changes the phase of opening of the intake valves, and thereby increase the reliability of the entire gas distribution mechanism of the internal combustion engine as a whole.

Поставленная цель достигается тем, что на распределительном валу выпускных клапанов закреплено коническое колесо взаимосвязанное с ответным коническим колесом также жестко закрепленным на валу центробежного регулятора, муфта которого снабжена рамкой шарнирно связанной с трехпрофильным кулачком подвижно установленным в головке блока цилиндров и взаимодействующим с подпружиненным квадратного сечения стержнем подвижно расположенным во втулке подобного сечения жестко закрепленной в головке блока цилиндров и присоединенным к диску выполненному из диамагнитного материала снабженному на своей торцевой поверхности прямоугольными выступами изготовленными из постоянных магнитов примыкающих с зазором к магнитопроводящим выступам жестко закрепленным на торцевой поверхности звездочки распределительного вала впускных клапанов, причем последняя с помощью плоских пружин связана со ступицей жестко установленной на распределительном валу впускных клапанов.This goal is achieved by the fact that on the camshaft of the exhaust valves a conical wheel is fixed, interconnected with a counter-conical wheel also rigidly fixed on the shaft of the centrifugal regulator, the coupling of which is equipped with a frame pivotally connected to a three-profile cam movably mounted in the cylinder head and interacting with the spring-loaded square cross-section rod located in a sleeve of a similar section rigidly fixed in the cylinder head and attached to the disk Making a of the diamagnetic material provided with, at its end face with rectangular protrusions made of permanent magnets with a gap adjacent to the magnetically conductive protrusions rigidly attached to the end surface of the sprocket of the inlet camshaft, the latter via flat springs are rigidly connected with the hub mounted on the camshaft of the inlet valves.

На фиг. 1 показан общий вид принципиальной кинематической схемы привода газораспределительного механизма ДВС; на фиг. 2 - звездочка распределительного вала, вид с торца; и на фиг. 3 - ее крышка, вид с торца.In FIG. 1 shows a general view of the basic kinematic diagram of the engine timing engine drive; in FIG. 2 - camshaft sprocket, end view; and in FIG. 3 - its cover, end view.

Привод газораспределительного механизма ДВС состоит из звездочки 1 закрепленной на коленчатом валу 2 ДВС, которая с помощи цепи 3 связана со звездочкой 4 установленной на распределительном валу 5 выпускных клапанов. На этом же валу 5 закреплена звездочка 6 связанная с помощью цепи 7 с звездочкой 8 распределительного вала 9 впускных клапанов. Распределительный вал 5 выпускных клапанов снабжен коническим колесом 10, контактирующим с коническим колесом 11, жестко закрепленном на валу центробежного регулятора 12, муфта 13 которого соединена с рамкой 14, соединенной с помощью шарнира 15 с трехпрофильным кулачком 16, шарнирно установленного на головке блока цилиндров 17 при помощи пальца 18. Трехпрофильный кулачок 16 контактирует с квадратного сечения стержнем 19, расположенного в подобного сечения втулки 20, жестко закрепленной на головке блока цилиндров 17. К квадратному сечения стержню 19 жестко присоединен диск 21, выполненный из диамагнитного материала и снабженный прямоугольными выступами 22, выполненными из постоянных магнитов. Квадратного сечения стержень 19 подпружинен пружиной сжатия 23 относительно втулки 20, а на звездочке 8 закреплена крышка 24, снабженная прямоугольными выступами 25, выполненными из магнитопроводящего материала. На распределительном валу 9 впускных клапанов жестко закреплена ступица 26, связанная посредством плоских пружин 27 с звездочкой распределительного вала 9 впускных клапанов.The gas distribution mechanism of the internal combustion engine consists of an asterisk 1 mounted on the crankshaft 2 of the internal combustion engine, which is connected via a chain 3 to the asterisk 4 mounted on the camshaft 5 of the exhaust valves. On the same shaft 5, an asterisk 6 is fixed, connected by a chain 7 to the asterisk 8 of the intake camshaft 9. The camshaft 5 of the exhaust valves is equipped with a bevel wheel 10 in contact with the bevel wheel 11, rigidly mounted on the shaft of the centrifugal regulator 12, the clutch 13 of which is connected to the frame 14, connected by a hinge 15 with a three-profile cam 16, pivotally mounted on the cylinder head 17 when the help of the finger 18. The three-profile cam 16 is in contact with the square section of the rod 19 located in a similar section of the sleeve 20, rigidly mounted on the cylinder head 17. To the square section of the rod 19 g JCOMM attached disc 21 made of a diamagnetic material and provided with rectangular projections 22 made of permanent magnets. The square cross-section of the rod 19 is spring-loaded with a compression spring 23 relative to the sleeve 20, and on the sprocket 8 a cover 24 is fixed, provided with rectangular protrusions 25 made of a magnetically conductive material. On the camshaft 9 of the intake valves, a hub 26 is rigidly fixed, connected by flat springs 27 to the camshaft sprocket 9 of the intake valves.

Работает привод газораспределительного механизма ДВС следующим образом. Предположим, что показанная на фиг. 1 кинематическая схема привода соответствует средней частоте вращения коленчатого вала 2, при этом центробежный регулятор удерживает своей рамкой 14 трехпрофильный кулачок 16 так, что зазор δ между прямоугольными выступами 22, выполненных из постоянных магнитов, является значительным по величине, и это исключает возможность влияния магнитного поля, создаваемого последними, на прямоугольной формы выступы 25, выполненные на крышке 24 звездочки 8. И поэтому звездочка 8 не может быть «приторможена» относительно распределительного вала 9 впускных клапанов. Будем теперь считать, что частота вращения коленчатого вала 2 возросла до какого-то максимального значения и тогда под действием центробежных сил центробежный регулятор 12 займет новое положение за счет радиального перемещения его конструкционных элементов по стрелкам А. Такое движение вызовет линейное перемещение муфты 13 и ее рамки 14 по стрелке В, а вот так как последняя связана с трехпрофильным кулачком 16, то и он получит угловой поворот относительно своего пальца 18 по стрелке С (см. фиг. 1). В итоге стержень 19, переместившись по стрелке Е, значительно снизит зазор δ и тогда за счет магнитного поля, создаваемого прямоугольными выступами 22, выполненных из постоянных магнитов, звездочка 8, упруго деформируя плоские пружины 27, повернется на угол α по стрелке F (фиг. 2), что создаст условие по запаздыванию закрытия впускных клапанов, приводимых в действие за счет вращения распределительного вала 9. После снижения оборотов коленчатого вала 2 трехпрофильный кулачок 16 возвращается в исходное положение, показанное на фиг. 1, а под действием ранее сжатой пружины 23, квадратного сечения стержень 19 совместно с диском 21, двигаясь в направлении, обратном стрелке Е, увеличивает зазор δ до величины прекращения действия магнитного поля на прямоугольные выступы 25 крышки 24 звездочки 8 (фиг. 3). Предположим теперь, что обороты коленчатого вала 2 снизились до какого-то минимума, т.е. двигатель стал работать в режиме холостого хода. В этом случае конструкционные элементы центробежного регулятора 12 перемещаются в направлении, обратном стрелке А, и тогда муфта 13 совместно с рамкой 14 движется в направлении, обратном стрелке В, и поворачивают трехпрофильный кулачок 16 в направлении, обратном стрелке С, что в итоге последний, взаимодействуя со стержнем 19, перемещает его по стрелке Е, приводя в движение диск 21, и он, значительно уменьшив зазор δ своим магнитным полем, создаваемым прямоугольными выступами 22, обеспечивает угловой поворот звездочки 8 в направлении стрелки F, создав условие опережения закрывания впускных клапанов ДВС. Далее описанные процессы могут повторяться неоднократно.The gas distribution mechanism of the internal combustion engine operates as follows. Assume that shown in FIG. 1, the kinematic diagram of the drive corresponds to the average rotational speed of the crankshaft 2, while the centrifugal regulator holds the three-profile cam 16 with its frame 14 so that the gap δ between the rectangular protrusions 22 made of permanent magnets is significant in magnitude, and this eliminates the possibility of a magnetic field created last, on a rectangular shape, the protrusions 25, made on the cover 24 of the sprocket 8. And therefore, the sprocket 8 cannot be "braked" relative to the intake camshaft 9 valves. We will now assume that the rotational speed of the crankshaft 2 has increased to some maximum value, and then under the action of centrifugal forces, the centrifugal controller 12 will take a new position due to the radial movement of its structural elements along the arrows A. Such a movement will cause a linear movement of the coupling 13 and its frame 14 along arrow B, but since the latter is connected with a three-profile cam 16, he will also receive an angular rotation relative to his finger 18 along arrow C (see Fig. 1). As a result, the rod 19, moving along the arrow E, will significantly reduce the gap δ, and then due to the magnetic field created by the rectangular protrusions 22 made of permanent magnets, the sprocket 8, elastically deforming the flat springs 27, will rotate through the angle α along the arrow F (Fig. 2), which will create a condition for the delay in closing the intake valves, driven by the rotation of the camshaft 9. After reducing the speed of the crankshaft 2, the three-profile cam 16 returns to its original position shown in FIG. 1, and under the action of a previously compressed spring 23, square cross-section, the rod 19 together with the disk 21, moving in the direction opposite to the arrow E, increases the gap δ to the extent of termination of the magnetic field on the rectangular protrusions 25 of the cover 24 of the sprocket 8 (Fig. 3). Suppose now that the revolutions of the crankshaft 2 have decreased to some minimum, i.e. the engine began to idle. In this case, the structural elements of the centrifugal regulator 12 are moved in the direction opposite to arrow A, and then the clutch 13 together with the frame 14 moves in the direction opposite to arrow B and the three-profile cam 16 is rotated in the direction opposite to arrow C, which ultimately interacts with the rod 19, moves it along the arrow E, driving the disk 21, and he, significantly reducing the gap δ with his magnetic field created by the rectangular protrusions 22, provides an angular rotation of the sprocket 8 in the direction of the arrow F, creating Av condition for advancing the closing of the intake valves of the internal combustion engine. Further, the processes described may be repeated repeatedly.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как оно имеет более простую и надежную конструкцию в части обеспечения устойчивой работы ДВС при средних, высоких и низких оборотах его коленчатого вала.The technical and economic advantage of the proposed technical solution in comparison with the known ones is obvious, since it has a simpler and more reliable design in terms of ensuring the stable operation of the internal combustion engine at medium, high and low speeds of its crankshaft.

Claims

ICE gas distribution mechanism consisting of exhaust camshaft, intake camshaft and chain sprockets, characterized in that a conical wheel is fixed to the exhaust camshaft, interconnected with a mating conical wheel, also rigidly fixed to the shaft of the centrifugal regulator, coupling which is equipped with a frame pivotally connected to a three-profile cam, movably mounted in the cylinder head and interacting with a square-shaped rod, movably located in a sleeve of a similar section, rigidly fixed in the cylinder head and attached to a disk made of diamagnetic material, equipped on its end surface with rectangular protrusions made of permanent magnets adjacent to the magnetically conducting protrusions with a gap, rigidly fixed on the end surface of the intake camshaft sprocket, the latter using flat springs connected to the hub, renewed on the intake camshaft.