Газораспределительный механизм двигателя внутреннего сгорания с гидравлическим приводом клапанов и гидравлическая система регулирования фаз газораспределения двигателя внутреннего сгорания с гидравлическим приводом клапанов

Изобретение относится к двигателестроению. Газораспределительный механизм содержит масляный насос, рабочие цилиндры привода клапанов, связанные с клапанами двигателя и с золотниковым распределительным механизмом, имеющим корпус, вал, ротор с каналами для прохода масла, верхнюю рамку со штуцерами масляных магистралей, нижнюю рамку со штуцерами подвода-отвода масла. Рамки зафиксированы в корпусе. Коленвал двигателя посредством ремня приводит во вращение через зубчатое колесо вал с находящимся на нем ротором. Вал имеет прямые и косые шлицы и винтовую нарезку и установлен в корпусе на подшипниках с возможностью вращения и осевого перемещения. Ротор имеет встречные косые шлицы в соединении с валом, зубчатое колесо соединено с валом посредством шлицевого соединения. Электродвигатель связан с валом посредством винтовой нарезки. Золотниковый распределительный механизм предусмотрен и в контуре привода впускных клапанов и в контуре привода выпускных клапанов. Изобретение позволяет упростить конструкцию и расширить возможности двигателя. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к гидравлическим системам управления клапанами газораспределения ДВС.

Известен газораспределительный механизм ДВС с гидравлическим приводом клапанов, содержащий масляный насос, рабочие цилиндры привода клапанов, связанные посредством толкателей с клапанами цилиндров двигателя, причем рабочие цилиндры привода клапанов соединены через масляные магистрали с золотниковым распределительным механизмом, имеющим корпус, ротор, масляные каналы, зубчатое колесо (патент СССР №1621816, МПК F 01 L 9/02, опубл. 1991).

Из этого же источника известна гидравлическая система регулирования фаз газораспределения газораспределительного механизма ДВС с гидравлическим приводом клапанов.

Известный газораспределительный механизм ДВС с гидравлическим приводом клапанов и гидравлической системой регулировки фаз имеет сложную конструкцию.

Задача изобретения - упрощение конструкции и расширение возможностей двигателя.

Поставленная задача решается тем, что в газораспределительном механизме ДВС с гидравлическим приводом клапанов, содержащем масляный насос, рабочие цилиндры привода клапанов, связанные посредством толкателей с клапанами цилиндров двигателя, причем рабочие цилиндры привода клапанов соединены через масляные магистрали с золотниковым распределительным механизмом, имеющим корпус, ротор, масляные каналы, зубчатое колесо, золотниковый распределительный механизм содержит вал, на который насажены верхняя рампа со штуцерами масляных магистралей и каналами масляных потоков, ротор с выполненными окнами для пропуска масла, нижняя рампа со штуцерами подвода-отвода масла и каналами масляных потоков, причем рампы зафиксированы в корпусе, при этом коленвал двигателя посредством ремня приводит во вращение через зубчатое колесо вал с находящимся на нем ротором.

Кроме того, каналы давления и разрежения в золотниковом механизме чередуются между собой.

Рабочие цилиндры привода клапанов выполнены двустороннего действия.

Поставленная задача достигается также тем, что гидравлическая система регулирования фаз газораспределения газораспределительного механизма ДВС с гидравлическим приводом клапанов, содержащим масляный насос, цилиндры привода клапанов, связанные посредством толкателей с клапанами цилиндров двигателя, причем рабочие цилиндры привода клапанов соединены через масляные магистрали с золотниковым распределительным механизмом, имеющим корпус, ротор, масляные каналы, зубчатое колесо, золотниковый распределительный механизм снабженный валом с прямыми и косыми шлицами и винтовой нарезкой, установленный в корпусе на подшипниках с возможностью вращения и осевого перемещения, ротор имеет встречные косые шлицы в соединении с валом, зубчатое колесо соединено с валом посредством шлицевого соединения и электродвигатель, связанный с валом посредством винтовой нарезки, при этом золотниковый распределительный механизм предусмотрен и в контуре привода впускных клапанов и в контуре привода выпускных клапанов. Масляный насос имеет электрический привод и изменяемую производительность.

Изобретение поясняется чертежами, где

на фиг.1 схематично показан газораспределительный механизм ДВС с гидравлическим приводом клапанов и с регулированием фаз,

на фиг.2 показан золотниковый распределительный механизм в сборе,

на фиг.3 - сечение по А-А фиг.2,

на фиг.4 - сечение по Б-Б фиг.2,

на фиг.5 - сечение по В-В фиг.2,

на фиг.6 - сечение по Г-Г фиг.2,

на фиг.7 - сечение по Д-Д фиг.2.

Газораспределительный механизм ДВС с гидравлическим приводом клапанов содержит рабочие цилиндры 1 привода клапанов, связанные посредством толкателей (не показано) с впускными 2 и выпускными клапанами 3 цилиндров двигателя.

Рабочие цилиндры впускных клапанов 2 соединены через масляные магистрали 4 с золотниковым распределительным механизмом 5, предусмотренным в контуре привода впускных клапанов.

Рабочие цилиндры выпускных клапанов 3 соединены через масляные магистрали 6 с золотниковым распределительным механизмом 7, предусмотренным в контуре привода выпускных клапанов.

Золотниковые распределительные механизмы 5 и 7 соединены соответственно масляными магистралями 8 и 9, имеющими датчики давления 10, с масляным насосом 11, снабженным электрическим приводом (электродвигатель), а также соединены посредством электрических цепей с блоком управления 12.

Насос 11 выполнен с изменяемой производительностью.

Рабочие цилиндры привода клапанов выполнены двустороннего действия. Замкнутый масляный контур системы позволяет использовать для их перемещения как нагнетательный контур масляного насоса, так и его контур разрежения. Поршень цилиндра совершает работу в обоих направлениях, перемещая толкатели клапанов. Для обеспечения плотного прилегания клапанов к седлам они подпружинены.

Насос 11 снабжен механизмом распределения давления между двумя контурами (на чертеже).

Каждый золотниковый распределительный механизм 5 (или 7) содержит корпус 13, в котором на подшипниках 14 установлен с возможностью вращения и осевого перемещения вал 15, имеющий прямые и косые шлицы, а также винтовую нарезку. На вал 15 насажены верхняя рампа 16 (рампа рабочих цилиндров) со штуцерами 17 масляных магистралей, верхняя проставка 18, ротор 19, нижняя проставка 20, нижняя масляная рампа 21 (рампа масляного насоса) со штуцерами 22 подвода-отвода масла. Рампы и проставки зафиксированы в корпусе.

Зубчатое колесо 23 соединено с валом 17 посредством шлицевого соединения. Также с валом 15 посредством винтовой нарезки связан электродвигатель 24 (зафиксированный от осевого перемещения).

Коленвал 25 двигателя посредством ремня 26 приводит во вращение через зубчатое колесо 23 вал 15 с находящимся на нем ротором 19.

В корпусе 13 размещен датчик 27 осевого положения вала 15.

Двигатель снабжен датчиком числа оборотов 28.

При запуске двигателя одновременно со стартером включается электродвигатель масляного насоса. Коленвал 25 двигателя посредством ремня 26 приводит во вращение через зубчатое колесо 23 вал 15 и находящийся на нем ротор 19 золотникового распределительного механизма (фиг.1, 2).

Поток масла от насоса 11 через каналы 29 элементов (рампы, проставки) золотникового механизма и окна 30 ротора в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя поступает в рабочие цилиндры 1, приводя в движение их поршни и связанные с ними клапаны 2 и 3.

При этом вал 15 вращает также якорь электродвигателя 24, который обесточен.

Высота подъема клапанов задается частотой вращения электродвигателя масляного насоса и его производительностью, а угол открытых клапанов - положением ротора 19 на валу 15.

Для изменения первого параметра необходимо изменить производительность масляного насоса, которая контролируется блоком управления 12 по сигналам датчиков 10 и 28.

Второй параметр изменяется по сигналу блока управления путем подачи импульса электрического тока определенной полярности и необходимой мощности на обмотки электродвигателя 24, вследствие чего происходит изменение угла положения якоря электродвигателя относительно вращающегося вала 15, что приводит к перемещению последнего по шлицам вдоль оси. Это перемещение, в свою очередь, влечет за собой изменение углового положения ротора 19 относительно оси вала. Осевое положение вала контролируется датчиком 27.

Подача электрического тока обратной полярности вызывает противоположные изменения в работе золотникового механизма.

Наличие в каждом контуре привода клапанов своего золотникового распределительного механизма обеспечит независимую работу впускных и выпускных клапанов.

Независимый рабочий ход гидроцилиндров обеспечивает механизм распределения давления масляного насоса 11, а независимый сдвиг фаз газораспределителя обеспечивается наличием двух контуров, независимых друг от друга. Это дает возможность сдвигать ротор 19 золотникового распределительного механизма контура привода выпускных клапанов на угол 22,5°, влечет за собой сдвиг фазы открытия-закрытия клапанов и перевод двигателя (при отключении подачи топлива) на работу в режиме торможения.

Распределительные золотниковые механизмы 5 и 7 работают следующим образом.

Масляный насос 11 создает давление и разрежение в каналах нижней рампы. Каналы давления и разряжения в золотниковом распределительном механизме чередуются между собой.

В системе, устанавливаемой на четырехтактный четырехцилиндровый восьмиклапанный двигатель, число каналов в каждом золотниковом механизме равно шестнадцати: восемь каналов нагнетания и столько же каналов разрежения (фиг.3). Нижняя проставка 20 (фиг.2) пропускает поток масла через шестнадцать симметричных каналов 29. Ротор 19 отсекает основную часть потока, открывая в каждый момент времени нужные каналы давления и разрежения в обоих направлениях для сообщения между нижней и верхней рамкой через окна 30. Ротор 19 имеет направляющие выступы косого шлицевого соединения, посредством каналов которых он взаимодействует с валом 15. Из каналов верхней рампы масло через штуцеры 17 подводится к полостям рабочих цилиндров (фиг.1 и 2). Число каналов равно восьми по числу полостей рабочих цилиндров 1.

Полости рабочих цилиндров имеют возможность сообщения друг с другом через канал с перепускным клапаном (не показано), срабатывающий при встрече клапанов с поршнями цилиндров двигателя в случае обрыва ремня.

Достоинство предлагаемой системы регулирования фаз заключается в отсутствии механической связи между распределительным валом и клапанами, в возможности управления фазами газораспределения и высотой поднятия клапанов, в возможности использования двигателя, управляемого данной системой, для торможения, а также в возможности произвольного размещения клапанов, не ограниченных механической связью, в головке блока цилиндров двигателя. Кроме того, электрическая цепь управления системы работает при напряжении бортовой сети автомобиля в 12 В.

1. Газораспределительный механизм двигателя внутреннего сгорания с гидравлическим приводом клапанов, содержащий масляный насос, рабочие цилиндры привода клапанов, связанные посредством толкателей с клапанами цилиндров двигателя, причем рабочие цилиндры привода клапанов соединены через масляные магистрали с золотниковым распределительным механизмом, имеющим корпус, ротор, масляные каналы, зубчатое колесо, отличающийся тем, что золотниковый распределительный механизм содержит вал, на который насажены верхняя рампа со штуцерами масляных магистралей и каналами масляных потоков, ротор с выполненными окнами для пропуска масла, нижняя рампа со штуцерами подвода-отвода масла и каналами масляных потоков, причем рампы зафиксированы в корпусе, при этом коленвал двигателя посредством ремня приводит во вращение через зубчатое колесо вал с находящимся на нем ротором.

2. Газораспределительный механизм по п.1, отличающийся тем, что каналы давления и разрежения чередуются между собой.

3. Газораспределительный механизм по п.1, отличающийся тем, что рабочие цилиндры привода клапанов выполнены двустороннего действия.

4. Гидравлическая система регулирования фаз газораспределения газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания с гидравлическим приводом клапанов по п.1, отличающаяся тем, что золотниковый распределительный механизм содержит вал, имеющий прямые и косые шлицы и винтовую нарезку и установленный в корпусе на подшипниках с возможностью осевого перемещения, ротор имеет встречные косые шлицы в соединении с валом, зубчатое колесо соединено с валом посредством шлицевого соединения, электродвигатель, связанный с валом посредством винтовой нарезки, при этом золотниковый распределительный механизм предусмотрен и в контуре привода впускных клапанов и в контуре привода выпускных клапанов.

5. Гидравлическая система по п.4, отличающаяся тем, что масляный насос имеет электрический привод и изменяемую производительность.