Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания с регулируемыми фазами

 

Изобретение относится к двигателестроению и позволяет уменьшить износ трущихся пар в механизме газораспределения двигателей. Оно содержит распределительный вал 2, расположенный в головке цилиндров над клапанами и снабженный эксцентриками 1, взаимодействующими через шарнирный сегмент с рычагами 7, у каждого из которых один конец взаимодействует нижней поверхностью с клапаном 9, другой закреплен на регулируемой шаровой опоре 8. Шатун 3 скреплен с ползуном 5 шарниром 4, позволяющим им вращаться до упора друг в друга. В нижней части ползуна 5 имеются два стержня 6, свободно входящие в отверстия, выполненные на опорном конце рычага, оси которых проходят через ось вращения рычага 7 и перпендикулярны упорной поверхности ползуна 5. Опора 8 выполнена с возможностью вертикального перемещения, что дает возможность плавного оперативного изменения фаз газораспределения механизма. Для упрощения конструкции распределительного вала 2 механизмы впускных и выпускных клапанов располагаются симметрично относительно вертикальной оси, проходящей через центр вращения распределительного вала. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 02 D 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4308588/25-06 (22) 23.09.87 (46) 30.06.90. Бюл. ЬВ 24

: (71) Казахский политехнический институт

AM. В.И. Ленина (72) К,С. Иванов и Е.С. Аскаров (53) 621,43-38(088.8) (56) Заявка ФРГ 236891, кл. Е 02 D 13/02. опублик. 1975. Ы 1574872 А1 (54) МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С

РЕГУЛИРУЕМЫМИ ФАЗАМИ (57) Изобретение относится к двигателестроению и позволяет уменьшить износ трущихся пар в механизме газораспределения двигателей. Оно содержит распределительный вал 2, расположенный в головке цилиндров над клапанами и снабженный

1574872

15

25

40

1 эксцентриками 1, взаимодействующими че рез шарнирный сегмент с рычагами 7, у каждого из которых один конец взаимодействует нижней поверхностью с клапаном 9, другой закреплен на регулируемой шаровой опоре 8,Шатун 3 скреплен с ползуном 5 шарниром

4,позволяющим им вращаться до упора друг в друга. В нижней части ползуна 5 имеются два стержня 6, свободно входящие в отвер:стия, выполненные на опорном конце рычага, оси которых проходят через ось вращения рычага 7 и перпендикулярны ! !

Изобретение относится к машиностро, :ению, в частности двигателестроению, и может быть использовано в механизмах

;газораспределения.

Цель изобретения — уменьшение износа, трущихся пар в механизме газораспределения.

На фиг. 1 схематично изображен механизм газораспределения; на фиг. 2-4 — разрезы А-А, Б Б и В В на фиг, 1, соответственно; на фиг. 5 — механизм вер тикального перемещения опоры рычага толкателя; на фиг. 6 — схема работы механизма; на фиг. 7 — второй вариант механизма с повышенной жесткостью; на фиг, 8 — разрез Г-Г на фиг. 7; на фиг. 9 — схема изменения фаз газораспределения при вертикальном перемещении опоры рычага-толкателя;. на фиг. 10 — циклограмма работы клапанов одного цилиндра; на фиг, 11 — схе. ма механизма с симметричным расположением механизмов впускных и выпускных клапанов, Механизм газораспределения содержит эксцентрик 1 (фиг. 1), выполненный заодно с распределительным валом 2, который свободно вращается в отверстии шатуна 3. Нижний правый конец шатуна 3 скреплен шарнирно 4 с ползуном 5 с возможностью свободного проворота до упора в поверхности друг друга. В ползун 5 намертво вставлены два цилиндрических стержня

6, свободные концы которых входят в отверстия на конце рычага-толкателя 7. Этот же конец рычага-толкателя 7 является опорным и установлен на шаровую регулируемую опору 8, которая находится между стержнями 6 (фиг. 2-3), причем осевые линии отверстий рычага-толкателя 7, в которые входят стержни 6, проходят через центр вращения рычага-толкателя 7. Стержни 6 закреплены в ползуне 5 так, что их оси перпендикулярны поверхности упора ползуна 5. Стержни 6 свободно перемещаются в осевом направупорной поверхности ползуна 5. Опора 8 выполнена с возможностью вертикального перемещения, что дает возможность плавного оперативного изменения фаэ газораспределения механизма. Для упрощения конструкции распределительного вала 2 механизмы впускных и выпускных клапанов располагаются симметрично относительно вертикальной оси, проходящей через центр вращения распределительного вала, 2 з,п, ф-лы, 11 ил. лении в отверстиях рычага-толкателя 7. Противоположный конец рычага-толкателя 7 своей нижней поверхностью взаимодействует с клапаном 9, верхней поверхностью упирается в ограничитель 10. На клапан 9 надета пружина 11, Шаровая опора 8 выполнена с воэможностью вертикального перемещения, для чего предусмотрен специальный механизм (фиг. 5). Нижняя часть опоры 8 помещается в отверстии корпуса блока цилиндров 12 и свободно перемещается в осевом направлении. В нижней части опоры 8 имеется наклонное сквозное отверстие, в котором помещается специальный стержень 13, скользящий в нем и скрепленный с обеих сторон цилиндрами 14, 15, которые помещаются в отверстиях, оси которых перпендикулярны оси опоры 8. Цилиндры 14, 15 имеют. возможность осевоге перемещения в этих отверстиях, Цилиндр

14 имеет петлю 16, скрепленную шарниром

17 с шатуном 18..Шатун 18 охватывает эксцентрик 19, который свободно вращается в нем и сделан заодно с регулировочным валом 20.

Устройство работает следующим образом.

Эксцентрик 1 (фиг. 1) вращается вместе с распределительным валом 2. Центр эксцентрика 1 движется по окружности радиуса Я (фиг. 6), При движении центра эксцентрика из положения а 1 в положение а 2, а затем в положения аЗ, а 4, а5 шарнир

4 двигается по отрезку прямой соответственнб из положения в1 в положения в2, в3, в4, в5. В этом же направлении движется и ползун 5 со стержнями 6 (фиг. 1), которые свободно выдвигаются из отверстия рычагатолкателя 7. В этот момент происходит проворот шатуна 3 вокруг шарнира 4 относительно ползуна 5. Рычаг-толкатель 7 в это время упирается верхней поверхностью в ограничитель 10 и остается неподвижным, а вместе с ним и клапан 9. При

1574872

45

55 достижении центра эксцентрика положения а5 (фиг. 6) происходит контакт упорных поверхностей шатуна 3 и ползуна 5. Положение а5 определяется, как лежащее на одной . прямой с положением а1 и центром вращения рычага-толкателя 7 (на фиг. 6 отмечен точкой 0), При контакте упорных поверхностей шатуна 3 и ползуна 5 дальнейший проворот их в одну из сторон относительно друг друга становится невозможным и при направлении силы, стремящейся повернуть шатун 3 относительно ползуна 5 в эту сторону, т.е,. система шатун 3 — ползун 5 представляет собой жесткий рычаг. Именно это и происходит при движении центра эксцентрика из положения а5 в положение а6 и затем. а7. Положение а7 определяется, как точка касания касательной, проведенной из точки 0 в окружности радиуса R. При прохождении центра эксцентрика положений а5, а6, а7 рычаг шатун 3 — ползун 5 производит качательное движение на угол у вокруг точки D и одновременное осевое перемещение, равное разности расстояний а50 и a70.

Качательное движение рычага шатун 3— ползун 5 передается рычагу-толкателю 7, который давит нижней поверхностью на клапаны 9 (фиг. 1) и открывает его. Угол качания рычага-толкателя 7 равен у, Нижнее положение конца рычага-толкателя 7 на фиг. 6 обозначено точкой с7. При движении центра эксцентрика из положения с7 в положение с8 и затем в с1 происходит обратный ход рычага-толкателя 7 под действием пружины 11 (фиг. 1), надетой на клапан 9.

При этом движении шатун 3 и ползун 5 также находятся в контакте упорными поверхностями и представляют жесткую .конструкцию, так как сила, стремящаяся повернуть ползун 5 относительно шатуна 3, поддерживает этот контакт, который в свою очередь, препятствует мгновенному закрыванию клапана 9. При достижении центра эксцентрика положения а1 происходит полный цикл работы механизма. Удар, возникающий при контакте упорных поверхностей шатуна 3 и ползуна 5, направлен перпендикулярно этим поверхностям и параллельно осям стержней 6. Рычаг-толкатель 7, а следовательно, и клапан 9 этот удар воспринимают, Для получения более высокой жесткости рычага шатун 3 — ползун 5 может быть применена несколько другая конструкция механизма. Стержни 6 конструкции отсутствуют. Ползун 5 (фиг. 7) непосредственно контактирует с рычагом-толкателем 7 при помощи двух пластин с пазами, в которые свободно входят прямоугольные выступы по краям опорной части рычага-толкателя 7.

Оси этих выступов проходят через ось вращения рычага-толкателя 7. Сопротивление пластин изгибающему моменту, возникающему в механизме в процессе работы, значительно выше, чем сопротивление цилиндрических стержней. На фиг. 6 угол

Р-угол холостого хода, за время проворота на этот угол распределительного вала клапан неподвижен; угол а1 — угол, при котором клапан открывается, угол а - угол, при котором клапан закрывается (а + а2 — угол рабочего хода). Как видно из схемы а1 >а, времена открывания и закрывания клапана не равны, Если распределительный вал вращается в сторону, обратную показанной на схеме, то угол а — угол закрывания, а угол а — угол отк ры ван ия клапана.

Угол холостого ходафопределяется положениями А1 и А5, которые, как уже говорилось, расположены на одной прямой с центром вращения рычага-толкателя 7 (точка D, фиг. 9). Расположение А1 и А5 определяется положением точки 0 относительно

25 точки Π— центра вращения эксцентрика, углом p — угол между осью рычага-толкателя 7 и осью стержня (для конкретного механизма величина постоянная), углом ф — угол между осью стержня 6 и горизонталью, Точка С определяет положение точки контакта поверхности рычага-толкателя 7 с ограничителем 10 (фиг.1). Как видно из схемы (фиг, 9), при вертикальном перемещении центра Dизмен,яется расстояние DO, меняется угол ф так как ограничитель 10 (фиг, 1) препятствует перемещению конца рычагатолкателя 7. Точка С получает некоторое осевое перемещение, которое ввиду его незначительности не учитывается. Вследствие всех этих изменений значение угла холостого хода,в также меняется. Как видно из схемы (фиг. 9) Р >Р, соответственно меняются значения углов а1 иа2, так как а1 + а2 +,8= 360, Следовательно, при вертикальном перемещении центра вращения рычага-толкателя 7 происходит изменение фаз газораспределения механизма. 4то ка- сается значения угла качания у рычага-толкателя, который определяет ход клапана, то оно практически не меняется. Угол у апределяется, как угол между нижней касательной,. проведенной из точки 0 к окружности радиуса R вращения центра эксцентрика, и прямой 0А1, А5. При подьеме точки D pacстояние DO уменьшается, а значение угла

j3 вBоoз3р а сcтTа еeтT, При возрастании угла Р значение угла у уменьшается, но одновременно при уменьшении расстояния DO (L> L )

1574872 угол у возрастает. 8 итоге значение угла

) практически не меняется, Конструктивно вертикальное перемещение опоры 8 происходит следующим образом (фиг-5), При провороте регулировочного вала ZO поворачивается эксцентрик 19, который толкает шатун 18. Последний, в свою очередь, давит на цилиндр 14, который начиает двигаться в сторону опоры 8 и одновре-! енно начинает перемещать .наклонный стержень 13, поверхность которого пред1 ставляет собой клин и приподнимает опору

8 на некоторую величину. При обратном вращении регулировочного вала 20 все элементы двигаются в обратную сторону, à опора 8 опускается, Проворот регулировочного вала 20 может осуществляться от ручного привода непосредственно оператором или от специального двигатепя, например шагонаго, работающего в автоматическом режиме с обратной связью от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Обычно фазы газораспределения впускного и выпускного клапанов симметричны (фиг. 10). Следовательно, если, используя предлагаемый механизм, расположить механизмы впускных и выпускных клапанов симметрично по разные стороны от распределительного вала, то один зксцентрик с надетыми на него двумя шатунами сможет

Задавать закон движения как для впускного, так и для выпускного клапанов одного цилиндра (фиг, 11). Тем самым упрощается изготовление распределительного вала. При такой схеме расположения механизмов легко осуществляется раздельное регулирование фаз газораспределения впускных и

5 выпускных клапанов.

Формула изобретения

1, Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания с регулируемы1D ми фазами, содержащий эксцентриковый распределительный вал, шатун, рычаг-толкатель, .установленный в голове блока на регулируемой шаровой опоре, тарельчатый клапан с пружиной и ограничитель, причем

15 шатун кинематически связан с рычагом-толкателем, отличающийся тем,что,с целью уменьшения износа трущихся пар, кинематическая связь шатуна с рычагомталкателем осуществляется при помощи

20 ползуна, один конец которого шарнирно закреплен на шатуне и снабжен упором, а другой закреплен на рычаге-топ катепе с возможностью осевого перемещения.

2. Механизм по и. 1, о т л и ч а ю щ и й25 с я тем, что ползун связан с рычагом-толкателем при помощи двух цилиндрических стержней.

3. Механизм по и. 1, о т и и ч а ю щ и йс я тем, что ползун связан с рычагом-толка30 телем при помощи двух пластин с пазами, в которые свободно входят прямоугольные выступы, расположенные по краям опорного конца рычага, оси которых проходят через центр шаровой опоры.

1574872

1574872 г-г

1574В72

Фиг. 10

Составитель К.Агафонов

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Л.Пэтай

Редактор M.Êåëåìåø

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1770 Тираж 439 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская xa6Ä 4/5