Устройство автоматического регулирования двигателя внутреннего сгорания, механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания
Использование: в устройствах автоматического регулирования ДВС, в частности в устройствах для одновременного автоматического регулирования топливоподачи и фаз газораспределения. Сущность изобретения: устройство автоматического регулирования ДВС содержит корпус (К) 1, в котором размещен орган регулирования механизма газораспределения, выполненный в виде тяги с шипами, взаимодействующей с центробежным регулятором 2 и кинематически связанной с органом дозирования топливоподачи 19 посредством рычажного механизма 18, состоящего из подпружиненных одноплечего рычага 22 и промежуточного двуплечего рычага 23. Механизм газораспределения ДВС содержит К1, в котором размещены распределительные органы (РО) 41, орган регулирования фаз газораспределения, выполненный в виде одноплечих рычагов (ОР) 43, установленных на осях 44, которые снабжены устройством изменения их положения, выполненным в виде поворотных относительно оси распределительного вала (РВ) 40 кронштейнов 38, при этом поверхность 45 свободных концов ОР 43, взаимодействующая с РО 41, выполнена по радиусу, центр которого в положении касания ОР 43 с затылочной частью 47 кулачков 42 расположен на оси вращения РВ 40. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к технике автоматического регулирования двигателей внутреннего сгорания, в частности к устройствам для одновременного автоматического регулирования топливоподачи и фаз газораспределения. Известно устройство автоматического регулирования механизма распределения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с изменяемыми фазами, содержащее центробежный регулятор с гидроусилителем, поршень которого установлен на конце распределительного вала, установленного в корпусе с возможностью продольного перемещения и взаимодействующего посредством кулачков с распределительными органами одного назначения, при этом другой конец распределительного вала связан посредством винтового шлицевого соединения с зафиксированной от осевого перемещения шестерней, что позволяет изменять фазы распределения путем углового смещения кулачков распределительного вала относительно распределительных органов. Описанное решение принято за прототип для устройства автоматического регулирования ДВС с впрыском топлива насос-форсунками. Недостаток известного устройства заключается в его низкой функциональной возможности. т.к. оно регулирует распределительные органы одного назначения, например впускные клапаны механизма газораспределения. Для регулирования же выпускных клапанов необходимо второе такое же устройство. Указанное устройство не может регулировать одновременно различные системы двигателя. Известен механизм распределения ДВС с изменяемыми фазами, содержащий распределительные органы в виде подпружиненных клапанов, коромысла, имеющие пяту с радиусной поверхностью для опоры верхнего конца штанги, установленной в направляющей поворотной втулке со сферической опорой, при этом нижний конец штанги установлен в сферическом гнезде одноплечего рычага, взаимодействующего с кулачком распределительного вала и связанного осью, имеющей возможность качания по дуге относительно неподвижного центра, с устройством смещения рычагов. Направляющая втулка, кроме этого, снабжена возвратным пружинным устройством. Описанное решение принято за прототип для механизма распределения ДВС с изменяемыми фазами. Недостатки известного механизма заключаются в том, что он сложен по конструкции из-за наличия направляющей поворотной втулки со сферической опорой, снабженной возвратным пружинным устройством, а также в том, что он недостаточно надежен в работе из-за того, что радиусная поверхность пяты коромысла не обеспечивает абсолютно постоянного теплового зазора в приводе клапана, что особенно сказывается при больших углах смещения одноплечего рычага, а это, в свою очередь, ограничивает возможности изменения фаз в узких пределах. Кроме этого, у данного механизма недостаточные функциональные возможности, так, например, он не может быть применен в ДВС с верхним распределительным валом. Целью изобретения, касающегося устройства автоматического регулирования двигателя внутреннего сгорания, является расширение функциональных возможностей. Указанная цель достигается тем, что устройство автоматического регулирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус, в котором размещены органы регулирования механизма газораспределения с кулачковым распределительным валом и клапанами цилиндров, орган дозирования топливоподачи и связанный с ним центробежный регулятор, установленный в корпусе с возможностью взаимодействия с органом регулирования механизма газораспределения, снабжено подпружиненными одноплечим рычагом и промежуточным двуплечим рычагом, одно плечо которого снабжено роликом, а другое кинематически связано с органом дозирования топливоподачи. В корпусе соосно распределительному валу выполнена цилиндрическая расточка, орган регулирования механизма газораспределения выполнен в виде тяги с шинами, связанной с валиком управления муфты с профильной поверхностью, установленной на тяге с возможностью взаимодействия с роликом промежуточного двуплечего рычага, размещенных в цилиндрической расточке корпуса и охватывающих кулачки распределительного вала поворотных кронштейнов с втулками, при этом в каждой втулке выполнен профильный паз, в котором размещен соответствующий шип тяги, а между каждым кулачком распределительного вала и соответствующим ему клапаном размещен свободный конец одноплечего рычага, ось поворота которого закреплена на соответствующем поворотном кронштейне. Связь муфты с валиком управления выполнена в виде зафиксированной от осевого перемещения относительно муфты оси, которая образует с валиком шлицевое соединение, а с тягой винтовую передачу. Кроме того, в корпусе выполнены пазы для свободного прохода шипов тяги. Снабжение устройства рычажным передаточным механизмом, выполненным в виде подпружиненных одноплечего рычага и промежуточного двуплечего рычага, кинематически связанного с органом дозирования топливоподачи и связанного описанным выше образом с органом регулирования механизма газораспределения, выполненным в виде тяги с шипами, соединенной с гидроусилителем центробежного регулятора, позволяет расширить функциональные возможности устройства, т. к. один регулятор обеспечивает автоматическое регулирование фаз газораспределения и изменение цикловой подачи топлива в зависимости от оборотов двигателя на любых нагрузочных режимах его работы. Кроме того, устройство обеспечивает необходимое увеличение цикловой подачи топлива на пусковых режимах двигателя, а также при временной нагрузке. Такие широкие функциональные возможности устройства автоматического регулирования двигателя внутреннего сгорания стали возможны благодаря использованию в устройстве оригинальной конструкции механизма газораспределения с изменяемыми фазами. Целью изобретения, касающегося механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания, является повышение надежности работы. Указанная цель достигается тем, что в механизме газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус, в котором размещены распределительные органы, распределительный вал с кулачками и орган регулирования фаз газораспределения, выполненный в виде одноплечих рычагов, установленных на осях, которые снабжены устройством изменения их положения, при этом свободные концы одноплечих рычагов размещены между кулачками распределительного вала и соответствующими им распределительными органами, устройство изменения положения осей одноплечих рычагов выполнено в виде поворотных относительно оси распределительного вала кронштейнов, при этом оси одноплечих рычагов закреплены на кронштейнах, а поверхность свободных концов одноплечих рычагов, взаимодействующая с распределительными органами, выполнена по радиусу, центр которого в положении касания одноплечих рычагов с затылочной частью кулачков расположен на оси вращения распределительного вала. Поворотные кронштейны снабжены жестко соединенными с ними втулками, которые размещены в цилиндрических расточках, выполненных в корпусе соосно распределительному валу. На радиусных поверхностях одноплечих рычагов выполнены пазы, а распределительные органы снабжены траверсами со сферическим углублением, в котором установлен шар с выступающей частью, размещенной в пазу. Выполнение устройства изменения положения осей одноплечих рычагов в виде поворотных относительно оси распределительного вала кронштейнов наряду с выполнением поверхности свободных концов одноплечих рычагов, взаимодействующей с распределительными органами по радиусу, центр которого в положении касания одноплечих рычагов с затылочной частью кулачков расположен на оси вращения распределительного вала, позволяет повысить надежность работы, т.к. описанная выше совокупность признаков обеспечивает постоянный тепловой зазор в механизме газораспределения при изменении фаз распределения в любых пределах, что улучшает условия работы тарелки клапана, а именно, снижаются ударные нагрузки и улучшается ее тепловое состояние. В варианте выполнения механизма, где на радиусных поверхностях одноплечих рычагов выполнены пазы, повышается надежность и долговечность, а также снижаются механические потери. Кроме того, при выполнении механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания описанным выше образом упрощается конструкция механизма, т.к. в приводе распределительных органов отсутствуют такие детали, как коромысла, штанги и направляющие поворотные втулки со сферической опорой и с возвратным пружинным устройством, а вследствие этого повышается надежность и долговечность за счет уменьшения инерционных нагрузок в механизме. Других решений со сходными признаками не обнаружено. На фиг. 1 изображено устройство автоматического регулирования с механизмом газораспределения двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 то же (разрез А-А на фиг. 1); на фиг. 3 то же (разрез Б-Б на фиг. 1): на фиг. 4 - механизм газораспределения ДВС с нижним расположением распределительного вала. Устройство автоматического регулирования ДВС с механизмом газораспределения с изменяемыми фазами содержит размещенный в корпусе 1 узел центробежного регулятора с гидроусилителем 2, содержащий две муфты 3, 4, размещенные в шестерне 5, которая установлена в корпусе 1 и зафиксирована от осевого перемещения. Муфта 3 выполнена в виде поршня гидроусилителя и связана с шестерней 5 с возможностью осевого перемещения, для чего в шестерне 5 выполнены пазы 6, в которых размещены штифты 7, установленные в поршне 3. Муфта 4 установлена в шестерне 5 посредством шлицевого соединения 8 с возможностью осевого перемещения в пределах хода h подпружиненного клапана 9, с которым она соединена. Гидроусилитель представляет собой две полости 10, 11, разделенные поршнем 3 и соединенные каналом 12, в котором установлен клапан 9. Полость 11 соединена каналом 13 с системой смазки ДВС. Устройство содержит также тягу 14 с шипами 15, установленную в корпусе 1 с возможностью продольного перемещения, для чего в корпусе 1 выполнены пазы 16, в которых размещены шипы 15. Тяга 14 связана с поршнем 3, а в центре ее выполнено отверстие 17, выходящее в полость 10. Кроме того, устройство содержит рычажный передаточный механизм 18, связывающий рейки 19 насос-форсунки 20 с тягой 14. Связанные с возможностью взаимного перемещения болтом 21 основной 22 и промежуточный 23 рычаги механизма 18 соединены с корпусом 1 соответственно основной пружиной 24 и пружиной обогатителя 25. Рычаги 22 и 23 установлены на оси 26 с возможностью взаимодействия плеча 27 с рейками 19, причем промежуточный рычаг 23 зафиксирован на оси 26 неподвижно и взаимодействует посредством ролика 28 с муфтой 29, установленной на тяге 14 с возможностью фиксированного осевого перемещения и связанной с валиком управления 30. Муфта 29 связана с валиком управления 30 посредством оси 31, зафиксированной от осевого перемещения относительно муфты 29 шайбой 32 и образующей шлицевое соединение 33 с валиком управления 30 и винтовую передачу 34 с тягой 14. Основной рычаг 22 установлен на оси 26 с возможностью поворота, ограниченного жестким упором 35. На промежуточном рычаге 23 установлен корректор 36 подачи топлива. подпружиненный шток 37 которого упирается в основной рычаг 22. Тяга 14 связана с устройством изменения положения 38 органа регулирования фаз газораспределения посредством шипов 15, размещенных в профилированных пазах 39 устройства 38, выполненного в виде поворотных кронштейнов с втулками, установленных в соосных распределительному валу 40 расточках корпуса 1. Необходимо отметить, что пазы 39 выполняются на основании выявленной закономерности при определении оптимальных фаз распределения на отдельных режимах работы ДВС, при этом оптимальные фазы в двигателе будут заданы формой и расположением пазов 39. Механизм распределения ДВС с изменяемыми фазами содержит распределительные органы 41, например, в виде впускных и выпускных клапанов, распределительный вал 40 с кулачками 42, взаимодействующими с органами регулирования фаз газораспределения, выполненными в виде одноплечих рычагов 43. Рычаги 43 связаны осью 44, имеющей возможность качания по дуге а-а относительно неподвижного центра "о", с устройством 38. При этом поверхность 45 одноплечих рычагов 43, взаимодействующая с распределительными органами 41 непосредственно или с промежуточными звеньями, например с толкателями 46 (фиг. 4), выполнена по радиусу R, центр которого при взаимодействии одноплечих рычагов 43 с затылочной частью 47 кулачков 42 и центр дуги а-а качания оси 44 рычагов 43 расположены на оси вращения распределительного вала 40. Поверхность 45 снабжена пазом 48 (фиг. 1), а траверса 49 снабжена сферическим углублением 50, в котором установлен шар 51 с возможностью перемещения в пазу 48. Устройство автоматического регулирования ДВС, содержащее механизм распределения с изменяемыми фазами, работает следующим образом. Повышение или понижение оборотов двигателя сопровождаются расхождением или схождением муфт центробежного регулятора. Так, при повышении оборотов муфта 4, преодолевая усилие пружины клапана 9, перемещается и открывает клапан 9 гидроусилителя, вследствие чего полости 10, 11 сообщаются между собой. А так как площадь поршня 3, на которую воздействует давление масла со стороны полости 10, больше, чем со стороны полости 11, на величину площади торца тяги 14, то поршень 3 вместе с тягой 14 будет перемещаться в сторону полости 11 до тех пор, пока усилие муфты 4 регулятора будет больше усилия пружины клапана 9, т.е. до тех пор, пока клапан 9 будет открыт. При снижении оборотов двигателя усилие на муфте 4 отсутствует и клапан 9 под действием усилия пружины удерживается в закрытом положении. Давление масла в полости 10 падает и поршень 3 с тягой 14 перемещается в ее сторону, вытесняя из нее масло через отверстие 17, проходящее через центр тяги 14. Отверстие 17 размещено в центре тяги для того, чтобы обеспечить быстродействие механизма, так как в этом случае полость 10 во время работы двигателя постоянно заполнена маслом, которое удерживается в ней под действием центробежных сил. Шипы 15 тяги 14, перемещаясь в профилированных пазах 39 устройства 38, поворачивают устройство 38 относительно оси распределительного вала 40. Одноплечие рычаги 43 механизма распределения с изменяемыми фазами, связанные осью 44 с устройством 38, смещаются относительно кулачков 42 и происходит изменение фаз распределения. При этом тепловой зазор в механизме не изменяется за счет того, что поверхность 45 рычагов 43 выполнена по радиусу R, центр которого при взаимодействии рычагов 43 с затылочной частью 47 кулачков 42 и центр дуги а-а качания оси 44 рычагов 43 расположены на оси вращения распределительного вала 40. Кроме того, при смещении рычагов 43 происходит изменение величины подъема клапанов 41 за счет изменения соотношения плеч рычага 43, взаимодействующих соответственно с кулачком 42 и с распределительными органами 41 непосредственно или с промежуточными звеньями, например толкателем 46 (фиг. 4). Снабжение устройства автоматического регулирования ДВС рычажным передаточным механизмом 18 расширяет функциональные возможности устройства. Такое устройство, кроме автоматического регулирования фаз газораспределения и угла опережения впрыска топлива, изменяет цикловую подачу топлива при изменении числа оборотов двигателя на любых нагрузочных режимах его работы, обеспечивает необходимое увеличение цикловой подачи на пусковых режимах двигателя, а также при временной перегрузке. Рассмотрим действие этого механизма на различных режимах работы двигателя. Для пуска двигателя валиком управления 30 муфту 29 устанавливают до упора на максимальное число оборотов. При этом основная пружина 24 перемещает основной рычаг 22 до соприкосновения с головкой жесткого упора 35. Пружина обогатителя 25 автоматически перемещает промежуточный рычаг 23 и рейки 19 насос-форсунок в сторону увеличения цикловой подачи топлива. После пуска двигателя, когда число оборотов кулачкового вала 40 увеличится, тяга 14 под действием гидроусилителя центробежного регулятора 2 переместится и муфта 29 переместит промежуточный рычаг 23 и рейки 19 в сторону уменьшения цикловой подачи топлива. При максимальных холостых оборотах коленчатого вала двигателя наступает подвижное равновесие системы, когда рейки 19 занимают промежуточное положение, при котором обеспечивается цикловая подача топлива, соответствующая заданным максимальным числом оборотов двигателя. Подвижное равновесие обеспечивается узлом центробежного регулятора с гидроусилителем 2, работающего по принципу обратной связи. При этом шток 37 корректора 36, упираясь в основной рычаг 22, утопает и сжимает пружину. Основной 22 и промежуточный 23 рычаги прижаты друг к другу и работают как одно целое. Число оборотов распределительного вала 40 двигателя снижается по мере увеличения нагрузки от холостого хода до номинальной. При этом тяга 14 под действием гидроусилителя центробежного регулятора 2 переместится вместе с муфтой, давая возможность основной пружине 24 переместить рычаги 22, 23 и рейки 19 в сторону увеличения цикловой подачи топлива. При номинальном числе оборотов двигателя основной рычаг 22 вплотную подходит к головке жесткого упора 35. Устанавливается подвижное равновесие, обеспечиваемое узлом центробежного регулятора с гидроусилителем 2, и основной рычаг 22 касается жесткого упора 35, упираясь в него при увеличении нагрузки и отходя при ее уменьшении. Соответственно перемещением рычага изменяется цикловая подача топлива. С увеличением нагрузки (выше номинальной) число оборотов двигателя уменьшается и промежуточный рычаг 23, а значит, и рейки 19 насос-форсунок 20, под действием пружины корректора 36 перемещаются в сторону увеличения подачи топлива; обеспечивается увеличение крутящего момента двигателя и преодоление нагрузки. Для остановки двигателя валиком управления 30 муфта 29 перемещается относительно тяги 14 и перемещает рычаг 23 и рейки 19 в сторону уменьшения и выключения подачи топлива. Описанное устройство автоматического регулирования ДВС, содержащее механизм газораспределения с изменяемыми фазами, позволяет упростить конструкцию двигателя за счет расширения функциональных возможностей устройства. В данном устройстве одним регулятором регулируется угол опережения впрыска топлива, цикловая подача топлива в соответствии со скоростным режимом работы двигателя на любых нагрузочных режимах, а также регулируются фазы газораспределения, благодаря оригинальной конструкции механизма газораспределения с изменяемыми фазами. При этом сам механизм по сравнению с известными проще по конструкции, а также надежнее и долговечнее.
Формула изобретения
1. Устройство автоматического регулирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус, в котором размещены органы регулирования механизма газораспределения с кулачковым распределительным валом и клапанами цилиндров, орган дозирования топливоподачи и связанный с ним центробежный регулятор, установленный в корпусе с возможностью взаимодействия с органом регулирования механизма газораспределения, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено подпружиненными одноплечим рычагом и промежуточным двуплечим рычагом, одно плечо которого снабжено роликом, а другое кинематически связано с органом дозирования топливоподачи, в корпусе соосно с распределительным валом выполнена цилиндрическая расточка, орган регулирования механизма газораспределения выполнен в виде тяги с шипами связанной с валиком управления муфты с профильной поверхностью, установленной на тяге с возможностью взаимодействия с роликом промежуточного двуплечего рычага, размещенных в цилиндрической расточке корпуса и охватывающих кулачки распределительного вала поворотных кронштейнов с втулками, при этом в каждой втулке выполнен профильный паз, в котором размещен соответствующий шип тяги, а между каждым кулачком распределительного вала и соответствующим ему клапаном размещен свободный конец одноплечего рычага, ось поворота которого закреплена на соответствующем поворотном кронштейне. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что связь муфты с валиком управления выполнена в виде зафиксированной от осевого перемещения относительно муфты оси, которая образует с валиком шлицевое соединение, а с тягой винтовую передачу. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что в корпусе выполнены пазы для свободного прохода шипов тяги. 4. Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, в котором размещены распределительные органы, распределительный вал с кулачками и орган регулирования фаз газораспределения, выполненный в виде одноплечих рычагов, установленных на осях, которые снабжены устройством изменения их положения, при этом свободные концы одноплечих рычагов размещены между кулачками распределительного вала и соответствующими им распределительными органами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, устройство изменения положения осей одноплечих рычагов выполнено в виде поворотных относительно оси распределительного вала кронштейнов, а поверхность свободных концов одноплечих рычагов, взаимодействующая с распределительными органами, выполнена по радиусу, центр которого в положении касания одноплечих рычагов с затылочной частью кулачков расположен на оси вращения распределительного вала. 5. Механизм по п.4, отличающийся тем, что поворотные кронштейны снабжены жестко соединенными с ними втулками, которые размещены в цилиндрических расточках, выполненных в корпусе соосно с распределительным валом. 6. Механизм по п. 4, отличающийся тем, что на радиусных поверхностях одноплечих рычагов выполнены пазы, а распределительные органы снабжены траверсами со сферическим углублением, в котором установлен шар с выступающей частью, размещенной в пазу.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000
Извещение опубликовано: 20.10.2000
