Устройство для регулировки фаз газораспределения

 

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано на четырехтактных двигателях с приводом клапанов механизма газораспределения через коромысла. Оно позволяет повысить точность регулировки фаз газораспределения в различных условиях эксплуатации двигателя. Устройство состоит из корпуса, втулки, подпружиненного штока с запорным клапаном и дополнительным плунжером внутри, позволяющим открывать запорный клапан во время работы двигателя. Дополнительно в нем установлен управляющий винт, позволяющий осуществлять тонкую настройку механизма газораспределения. 1 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано на четырехтактных двигателях внутреннего сгорания (ДВС), в частности на двигателях с приводом клапанов через коромысла (ВАЗ 2101...07).

Известен гидравлический компенсатор зазора (патент России 2023172, F 01 L 1/24, БИ 21, 1994), состоящий из корпуса, подпружиненного штока и клапана с тормозным резиновым кольцом, образующего области высокого и низкого давления.

Данное устройство не имеет возможности плавной регулировки ФГР.

Известно устройство для изменения ФГР в процессе работы двигателя (Свидетельство на полезную модель N 5211 от 16 октября 1997 г.), состоящее из корпуса, втулки, подпружиненного штока с запорным клапаном и дополнительным дренажным отверстием, которое может быть перекрыто плавающей подпружиненной шайбой в различные моменты времени в зависимости от давления масла в магистрали смазки двигателя.

Недостатком этого устройства является необходимость установки первоначального положения плавающей шайбы с помощью регулировочных шайб для каждого клапана в отдельности, т.к. имеется большой разброс технологических допусков на изготовление деталей клапанного механизма. Все это приводит к увеличению трудоемкости сборки двигателей с такими устройствами, особенно в условиях конвейерного производства.

Известно устройство для регулировки ФГР (патент Великобритании N 2006373), состоящее из корпуса, втулки, подпружиненного штока с запорным клапаном и дополнительным плунжером внутри, позволяющим открывать запорный клапан во время работы двигателя.

Известное устройство также обладает недостатком однократной настройки и невозможностью изменения параметров в зависимости от сорта и вязкости масла, температурных режимов, износа масляного насоса и оптимизации работы двигателя в процессе эксплуатации.

Поставлена задача создать устройство для изменения ФГР с возможностью быстрой (без разборки устройства) настройки под вязкостные характеристики масла, температуру двигателя от запуска до прогрева (особенно в зимний период) и оптимальные режимы его работы, а так же при изменении диапазона давления масла (от износа масляного насоса и других деталей) с целью унификации и снижения трудоемкости установки данных устройств на двигатели.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройстве для регулировки ФГР, состоящем из корпуса, втулки, подпружиненного штока с запорным клапаном и дополнительным плунжером внутри, позволяющим открывать запорный клапан во время работы двигателя, согласно изобретению, дополнительно устанавливают управляющий винт.

Данное устройство представлено на чертеже.

Устройство для регулировки ФРГ состоит из втулки 1, которая установлена в корпус двигателя 2. Через эластичную герметизирующую прокладку 3 к корпусу двигателя 2 прижимается корпус 4 устройства для регулировки ФРГ за счет передачи усилия от втулки 1 через уплотнительное кольцо 5 и стопорную пластину 6. Внутри втулки 1 размещен шток 7 с напрессованной шаровой опорой 8 под рокер газораспределительного механизма (не показан). Внутри самого штока 7 установлен плунжер 9, который при неработающем двигателе прижимается тарированной пружиной 10 к уступу штока 7. Причем плунжер 9 может частично перекрывать своей нижней рабочей кромкой отверстие подвода масла в штоке 7. С помощью управляющего винта 11 с фаской через стаканчик 12 осуществляется подбор усилия поджатия тарированной пружины 10 как на неработающем двигателе, так и в процессе эксплуатации и в движении с помощью исполнительного механизма (схематично показан вращательным моментом), который, в свою очередь, может прецизионно регулироваться электронными элементами в зависимости от вязкости масла, температурных режимов, износа масляного насоса и оптимизации работы двигателя.

В начальном положении ось 13 удерживает запорный шарик 14 в открытом положении. Запорный шарик 14 поджимается к оси 13 и седлу клапана (при работе двигателя) на уступе штока 7 пружинкой 15, опирающейся на стаканчик 16, который в свою очередь прижимается к уступу штока 7 силовой пружиной 17. В совокупности запорный шарик 14, пружинка 15 и стаканчик 16 вместе образуют запорный клапан, хотя его конструкция может быть и любой другой.

Работа устройства для регулировки ФГР основана на изменении давления масла в системе смазки двигателя от 0,5 атм при запуске до 3..4.5 атм при максимальных оборотах коленчатого вала двигателя, а так же на изменении абсолютных скоростей движения механизмов.

Давление масла подводится от системы смазки распределительного вала через трубочки (не показаны) и отверстия в корпусе устройства 4. Далее, через отверстия во втулке 1 и штоке 7, масло подается во внутреннюю полость штока 7, которая при закрытом запорном шарике 14 разделяется на области высокого и низкого давления.

При неработающем двигателе запорный шарик 14 удерживается в открытом состоянии осью 13 плунжера 9 из-за разности усилий пружин 15 и 10, что обеспечивает свободный доступ маслу и удаление воздуха из полости высокого давления. При этом шток 7 садится на дно втулки 1 под действием возвратных пружин клапана ГРМ (не показаны), если соответствующий кулачок распределительного вала удерживает клапан ГРМ в открытом состоянии. Благодаря этому снижается усадка и увеличивается ресурс возвратных пружин ГРМ.

При запуске двигателя, когда клапаны ГРМ начинают совершать возвратно-поступательные движения, силовая пружина 17 все время поджимает шток 7 к рокеру ГРМ, тем самым обеспечивает беззазорную работу клапанного механизма. Давление масла в магистрали частично разгружает усилие прижатия к уступу штока 7 и запорному шарику 14 плунжера 9 тарированной пружиной 10.

Усилие возвратных пружин клапана ГРМ через плечо рокера передается на шаровую опору 8 штока 7. Преодолевая сопротивление силовой пружины 17 и гидравлических потерь на трение перетекающего масла из одной полости в другую, шток 7 начинает двигаться вниз. Выдавливаемое масло из области высокого давления создает на плунжер 9 гидравлический подпор, который с определенного момента времени (в совокупности с давлением масла в магистрали) начинает превышать усилие сжатой тарированной пружины 10. В результате плунжер 9 поднимается вверх, запорный шарик 14 перекрывает дренажное отверстие, движение вниз штока 7 останавливается, и клапан ГРМ совершает рабочий ход, но уже по "урезанной" на 0,5...1 мм развертке кулачка (податливость штока 7 составляет 1...2 мм), тем самым сужаются фазы газораспределения. Благодаря чему можно использовать распределительный вал с "широкими" фазами без каких-либо отрицательных последствий на экономичность и экологичность двигателя при небольших оборотах коленчатого вала.

Затем силовая пружина 17 и давление масла в магистрали снова понимают шток 7 и рокер ГРМ до первоначального положения, плунжер 9 своей осью 13 (а так же разность давлений в полостях штока) открывает запорный шарик 14, и масло заполняет увеличивающийся объем области высокого давления.

С ростом оборотов коленчатого вала двигателя увеличивается давление в системе смазки. В результате тарированная пружина 10 еще больше сжимается, плунжер 9 понимается и раньше освобождает запорный шарик 14. При этом утопание штока 7 плавно уменьшается, а ход клапана ГРМ возрастает, чем и достигается изменение фаз газораспределения, т.е. увеличение открытого состояния клапана ГРМ с ростом оборотов коленчатого вала двигателя.

При достижении оборотов и давления масла, близких к максимальным, плунжер 9 вообще перестает соприкасаться (через ось 13) с запорным шариком 14, который в этот момент постоянно находится в закрытом положении. Шток 7 стоит "жестко", и клапан ГРМ "отрабатывает" всю развертку кулачка. Таким образом достигается расширение ФРГ по оптимальному закону, увеличиваются мощность, крутящий момент и экономичность двигателя. Благодаря беззазорной работе ГРМ, его ресурс не снижается, однако ввиду гидравлической податливости исключена возможность "запирания" клапана ГРМ. Причем устройство самонастраивается после установки на двигатель под конкретные размеры деталей ГРМ, независимо от их относительного расширения и износа. Первоначальная регулировка достигается за счет поджатия тарированной пружины 10 управляющим винтом 11 при сборке самого устройства в зависимости от жесткости пружин 10 и 15, трения между втулкой 7 и плунжером 9 и других технологических допусков. Последующая настройка параметров устройства под изменившиеся характеристики эксплуатации и даже во время движения возможна без разборки самого устройства. Дополнительная смазка места контакта шаровой опоры 8 и рокера ГРМ маслом, просачивающимся через зазоры между плунжером 9 и штоком 7 и через фаску в управляющем винте 11, приводит к увеличению ресурса этой пары трения.

Формула изобретения

Устройство для регулировки фаз газораспределения, состоящее из корпуса, втулки, подпружиненного штока с запорным клапаном и дополнительным плунжером внутри, позволяющим открывать запорный клапан во время работы двигателя, отличающееся тем, что в штоке дополнительно установлен управляющий винт.

РИСУНКИ

Рисунок 1