SU355815A1 - Газораспределительный механизм для двигателя внутреннего сгорания - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области двигателестроени .

Известны газораспределительные механизмы дл  двигател  внутреннего сгорани , содержащие вращающийс  вал, кинематически св занный при помощи по меньшей мере одного шатуна с качающимс  приводным рычагом, установленным на оси и снабженным кулачковой поверхностью, действующей па клапан, например , выхлопной или впускной, и устройство регулировани  фаз распределени .

Цель изобретени  - обеспечение увеличени  диапазона изменени  хода и углов опережени  и запаздывани  открыти  клапанов.

Дл  достижени  этой цели в предлагаемом газораспределительном механизме между кулачковой поверхностью и клапаном установлен качающийс  промежуточный рычаг, размещенный на оси и имеющий контактные поверхности , выполненные на разном рассто нии от его оси. Кулачкова  поверхиость приводного рычага имеет участок, выполненный по дуге окружности с центром, совпадающим с осью приводного рычага.

С целью изменени  величины хода клапана в зависимости от режима работы двигател  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 св зана с устройством регулировани .

Устройство регулировани  выполнено с гидравлическим сервоприводом, подключенным к системе смазки, а в подвода масла к сервоприводу установлен регулирующий клапан , кинематически св заииый с установленными на двигателе центробежным регул тором и анероидной коробкой, подключенной к всасывающему трубопроводу двигател . Корпус сервопривода выполнен за одно целое с

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

Приводной и промежуточные рычаги могут поворачиватьс  в противоположных направлени х , а контактна  поверХЕЮсть промежуточного рычага, взаимодействующа  с клапаном, выполнена по дуге окружности с центром, совпадающим с осью вращени  приводного рычага .

Кронштейны по меньшей мере двух промежуточных рычагов впускного и выхлопного клапанов имеют общий гидравлический сервопривод , опорна  поверхность поршн  которого выполнена трапецеидальной, а кронштейны имеют упоры на боковые стороны опорной поверхности . Кроме того, предложенный механизм отличаетс  от известных тем, что в кинематическую св зь впускного н выхлопного клананов с валом между шатунами и приводными рычагами включены т ги и коромысла, имеющие обшую ось, расположенную в кронштейне. Последний установлен поворотно на одной из осей приводных рычагов н св зан с сервонрнводо.м устройства регулировани . На фнг. 1 изображен предложеппый газораспределительный механизм дл  двигател  внутреннего сгорани , разрез; на фиг. 2 - часть механизма (увеличена); на фиг. 3 - схема гидравлического устройства регулировани  фаз распределени ; на фиг. 4 - графики изменени  высоты подъема, скорости и ускорени  клананов по углу поворота врапхаюпдегос  вала механнзма при различных фазах распределени ; на фиг. 5 - газораспределительный механизм, вариант; на фнг. 6 - гидравлическое устройство регулировани  фаз распределени  газораспределительного механизма, изображенного на фиг. 5 (вариант); на фиг. 7 - графики изменени  высоты подъема скорости и ускорени  клананов по углу поворота враш;ающегос  вала механнзма, изображенного на фиг. о, при двух крайних положени х устройства регулировани  фаз распределени ; на фиг. 8 - газораспределительный механизм (вариант). Газораспределительный механизм дл  четырехтактного двигател  внутреннего сгорани  / 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 перемешиваютс  в положение закрыти  при помощи пружин W. Газораспределительный механизм содержит расноложенные в головке 4 распределительные враш,аюшиес  валы // (показанные пунктиром ), имеюп|ие эксцентрики 12, каждый из которых служит дл  нрнвода одного клапана. Скорость врашени  валов 11 дл  четырехтактного двнгател  равна половиие скорости вращени  вала двигател . Каждый эксцентрик 12 соединен с головкой 13 шатуна 14. Последний св зан при помощи пальца 15 с качающимс  приводным рычагом 16, установленным с возможностью вращенн  на оси 17. Рычаги 16 на плече, нротивоноложном пальцу 15, сиабжеиы кулачковыми иоверхност ми 18, имеющими участки 19, концентрнчиые оси 17 и приводные участки 20, форма которых определ ет закон перемещени  клапанов 2 и 3. Кулачкова  новерхность 18 рычагов 16 действует на верхнюю контактную поверхность 21 качающегос  промежуточного рычага 22, размещенного одним концом на оси 23 с возмолсностью вращени . На другом конце рычага 22 имеетс  контактна  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 поворачиватьс  вокруг оси 17. Каждый кронштейн 25 имеет цилиндрическое отверстие 26, в котором установлен поршень 27 сервопривода гидравлического устройства регулировани . Выступ 23 поршн  Бзанмодействует с унором 29 головки 4. Рабоча  камера 30 сервонрнвода сообщаетс  через отверстне 31 с трубопроводом 32, по которому подводитс  масло нод давлением от насоса 33 системы смазки двигател . Расход и/или давление масла регулируютс  клапаном о4 в зависимости от оборотов и нагрузкн двигател  и, следовательно, от крут щего момента . Параллельно трубопроводу 32 перед клапапом подключен второй трубопровод 35 с дросселем 36. Трубопровод 35 подает масло в центробежный регул тор 37. Последний обеспечивает изменение давлени  масла перед клапаном 34. Положение клапана 34 в зависимости от нагрузки двигател  регулируетс  анероидной коробкой 38, соединенной с впускным трубопроводом 39 (показан схематично). Движение кулачковой поверхности 18, обеспечивающей требуемое перемещение клапанов, осуществл етс  при помощи привода, образованного эксцентриком 12, шатуном 14 н нриводным рычагом 16. Вследствие этого отрицательные ускорени  уменьшаютс  и более строго вынолн етс  закон перемещени  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 перемещатьс  но дуге окружности с центром, совпадающим с центром оси 17. В результате, обеспечиваетс  требуемое изменение фаз и хода клапанов. При смещении оси 23 к унору 29 уменьшаетс  величина хода клаиана (см. фнг. 2), так как участок 19 начииает контактировать с коитактной новерхностью 21 при более позднем угловом положении вала //, и следовательно, концева  часть участка 19 не используетс . 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 вли ет 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 ускорени ми рычага 16. Закрываетс  же клапан при наименьших угловых ускорени х рычага 16. вследствие чего повышаетс  возможность безударной посадки клапана на седло.

Выхлопной и впускной клапаны и устройства регулировани  фаз дл  них имеют независимые приводы. Устройство регулировани  выполн етс  не только гидравлическим. Оно может быть механическим, нневматическим или электрическим и действует в зависимости от скорости и нагрузки двигател .

Графики изменени  высоты подъема, скорости и ускорени  клапанов мехатшзма, изображенного на фиг. 1 и 2, в зависимости от угла поворота вала 11 показывают, что абсолютные значени  скорости и ускорени  при открытии клапана больше, чем при его закрытии. Этим обеспечиваетс  также повышение надежности работы механизма и уменьшение уровн  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 врашающийс  вал 11 дл  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 ос х 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 поршн  44 гидравлического сервопривода (см. фиг. 6). Поршеиь 44 расположен в отверстии 45 корпуса 46 сервопривода устройства регулировани . Рабоча  камера 47 герметизируетс  поверхностью головки 4.

Питание рабочей камеры 47 осуществл етс  по трубопроводу 32, а работа устройства регулировани  аналогична работе устройства, изображенного на фиг. 3.

При этом регулирование обеспечиваетс  одновременно дл  впускного 2 и выхлопного 3 клапанов.

Дл  обеспечени  различных за1;онов регулировани  фаз впускного 2 и выхлопного 3 клапанов можно примен ть упоры 42 неодина )(овой длины, а также разные наклоны боковых сторон 43 поршн  44.

Как видно из графиков (см. фиг. 7), ускорени  и скорости открыти  и закрыти  клапаиов почти одинаковы вследствне применени  в механизме шатунов 14 большой длины.

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

Вал // св зан 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 т г 52 св заны с пальцами 15 приводных рычагов /6. Ось 50 установлена на кронштейне 53, который размещен с возможностью вращени  на оси 17. Упоры оси 50 опираютс  на поршень сервопривода и выполнен наприкгер, как показано на фиг. 3.

При перемещении оси 50 с помощью сервопривода измен етс  длина кинематической св зи между валом 11 ъ рычагами 16, т. е. эффективна  длина шатунов 14 и т г 52.

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

Дл  независимого регулировани  впускных и выхлопных клапанов коромысла 49 соответствующих клапанов должны располагатьс  на отдельных ос х 50, имеющих раздельные приводы .

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

50

Предмет изобретени 

Claims (17)

1. Газораспределительный механизм дл  двигател  внутреннего сгорани , содержащий вращающийс  вал, кинематически св занный

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

регулировани  фаз распределени , отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  увеличени  диапазона изменени  хода и углов опережени  и запаздывани  открыти  клапанов, между кулачковой поверхностью и клапаном

чаг, размещенный на оси и имеющий контактные новерхности.

2.Механизм по и. 1, отличающийс  тем, что контактные поверхности нромежуточного рычага выполнены на разном рассто нии от его оси.

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

4.Механизм по нп. 1-3, отличающийс  тем, что, с целью изменени  величины хода клапана в зависимости от режима работы двигател , ось нромежуточного рычага вынолнена подвижной относительно оси приводного рычага и кинематически св зана с устройством регулировани .

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

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

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

8.Механизм по п. 4, отличающийс  тем, что устройство регулировани  вынолнено с гидравлическим сервоприводом.

9.Механизм по п. 8, отличающийс  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, отличающийс 

тем, что в линии подвода масла к сервоприводу установлеп регулирующий клапан, кипематически св занный с устаповле)П1ыми на двигателе пептробежпым регул тором и анероидной коробкой, подключенной к всасывающему трубопроводу двигател .

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

12.Механизм но пп. 2, 4, 5, 7 и 11, отличающийс  тем, что контактна  новерхность промежуточного рычага, взаимодействующа  с клапаном, вынолнена но дуге окружности.

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

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

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

16.Механизм по пн. 1-3, отличающийс  тем, что, с целью обеспечепи  регулировани 

одповременно впускного и выхлопного клапанов , в кинематическую св зь последних с валом между щатунами и приводными рычагами включены т ги и коромысла, установленные на общей оси.

17.Л1еханизм по п. 16, отличающийс  тем, что оеь коромысла расноложепа в кропштейпе, установленном поворотно на одной из осей приводных рычагов и св занном с сервоприводом устройства регзлировапи . 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