Система привода клапанов двигателя
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в механизмах газораспределения ДВС. Система привода содержит качающийся рычаг, который имеет часть, предназначенную для упора в кулачок, первый конец рычага связан с клапаном газораспределения двигателя, соединительный механизм, снабженный первым соединительным рычагом и вторым соединительным рычагом. Первый соединительный рычаг имеет первый соединительный участок, установленный с возможностью вращения на качающемся рычаге, и опорный участок на втором конце. Второй соединительный рычаг имеет второй соединительный участок, соединенный с качающимся рычагом, и подвижный участок, предназначенный для установки на подвижном валу. Система имеет средство привода для обеспечения смещения вала. Первый и второй соединительные участки расположены параллельно и соединены с возможностью относительного вращения на качающемся рычаге, и опорный участок второго соединительного рычага расположен ближе к клапану двигателя, чем опорный участок первого соединительного рычага. Это позволяет уменьшить размер системы привода клапанов и обеспечить возможность точного следования при открывании/закрывании, а также постоянно изменять величину подъема клапана двигателя при поддержании надежности и долговечности средства привода. 11 з.п. ф-лы, 21 ил.
Настоящее изобретение относится к системе привода клапанов двигателя, оборудованной механизмом регулируемого подъема клапанов, который постоянно изменяет величину подъема клапанов двигателя, а именно впускного клапана или выпускного клапана.
Система привода клапанов, в которой один конец штанги толкателя закреплен на одном конце качающегося рычага, имеющего часть упора клапана, которая примыкает к клапану двигателя на стороне другого конца, и соединительный механизм установлен между другим концом штанги толкателя и кулачком привода клапана для постоянного изменения величины подъема клапана двигателя, известна из японской патентной выложенной заявки № 8-74534 [1].
Однако в механизме привода клапанов, раскрытом в описанном выше патентном документе [1], требуется сравнительно большое пространство для размещения в нем соединительного механизма и штанги толкателя между кулачком привода клапана и качающимся рычагом, и поэтому система привода клапанов становится большой по размерам. Кроме того, сила привода со стороны кулачка привода клапана передается на качающийся рычаг через соединительный механизм и штангу толкателя, и поэтому трудно обеспечить точное следование качающегося рычага за кулачком привода клапана, а именно следование при операциях открывания и закрывания клапанов двигателя.
Таким образом, заявитель предложил в японской патентной выложенной заявки № 2004-36560 [2] систему привода клапанов двигателя, в которой участки одного конца первого и второго соединительных рычагов соединены с возможностью вращения на качающемся рычаге, и участки другого конца первого соединительного рычага установлены с возможностью вращения на корпусе двигателя, и участок другого конца второго соединительного рычага выполнен с возможностью смещения с помощью средства привода. В соответствии с системой привода клапанов возможно сделать систему привода клапанов компактной, и также возможно обеспечить отличную способность следования за кулачком привода клапана благодаря непосредственной передаче мощности от кулачка привода клапанов на качающийся рычаг.
Нагрузка, действующая на второй соединительный рычаг, больше, чем нагрузка, действующая на первый соединительный рычаг, но в системе привода клапанов, описанной выше, первый и второй соединительные рычаги, по существу, имеют равную длину. Это относительно увеличивает моменты нагрузки, действующие на второй соединительный рычаг. Желательно уменьшить моменты для повышения надежности и долговечности средства силового привода, которое перемещает подвижный вал.
Задачей настоящего изобретения является решение указанных выше проблем и создание системы привода клапанов двигателя, которая имеет компактные размеры, обеспечивает возможность точного следования при операции открывания или закрывания и улучшает надежность и долговечность средства силового привода.
Для решения указанной выше задачи, в соответствии с первым вариантом выполнения настоящего изобретения, предложена система привода клапанов двигателя, содержащая:
качающийся рычаг, который имеет часть упора кулачка, предназначенную для упора в кулачок привода клапана, и первый конец которого соединен функциональной связью с клапаном двигателя;
соединительный механизм, оборудованный первым соединительным рычагом, который имеет первый соединительный участок на первом конце, соединенный с возможностью вращения с качающимся рычагом, и имеет фиксированный опорный участок на втором конце, предназначенный для установки с возможностью вращения, в фиксированном положении на корпусе двигателя, а также вторым соединительным рычагом, который имеет второй соединительный участок на первом конце, соединенный с возможностью вращения с качающимся рычагом, и имеет подвижный опорный участок на втором конце, предназначенный для установки с возможностью вращения на подвижном валу, который выполнен смещаемым; и
средство привода, соединенное с подвижным валом и обеспечивающее возможность смещения подвижного вала, для постоянного изменения величины подъема клапана двигателя,
в которой первый и второй соединительные участки расположены параллельно и соединены с возможностью относительного поворота со вторым концом качающегося рычага, и подвижный опорный участок второго соединительного рычага расположен ближе к клапану двигателя, чем фиксированный опорный участок первого соединительного рычага.
В соответствии со вторым предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, в дополнение к первому варианту выполнения, участок полости, выполненный с возможностью установки в нем подвижного опорного участка, сформирован на первом соединительном рычаге таким образом, что прямая линия, соединяющая первые соединительные участки первого соединительного рычага с фланцем фиксированного опорного участка на стороне второго соединительного рычага, перекрывает часть подвижного опорного участка на виде сбоку, когда, по меньшей мере, подвижный опорный участок расположен в самой близкой точке к первому соединительному рычагу.
В соответствии с третьим предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, в дополнение ко второму предпочтительному варианту, первый соединительный рычаг выполнен, по существу, U-образной формы, с парой первых соединительных участков, между которыми с обеих сторон установлен качающийся рычаг, а также с фиксированным опорным участком и парой участков рычага, которые соединяют первые соединительные участки и фиксированный опорный участок, при этом, по меньшей мере, часть участка полости сформирована между двумя участками рычага.
В соответствии с четвертым предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, в дополнение ко второму или третьему предпочтительным вариантам, участок полости выполнен с возможностью установки, по меньшей мере, части подвижного вала.
В соответствии с пятым предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, в дополнение к первому варианту, на первом конце качающегося рычага расположена пара участков установки болтов, в которые завинчены регулировочные болты причем регулировочные болты, имеют регулируемые положения вперед/назад и примыкают к паре клапанов двигателя соответственно, при этом на качающемся рычаге установлено ребро между участками установки болтов, которое выступает от первого конца качающегося рычага до участка упора кулачка.
В соответствии с шестым предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, в дополнение к пятому предпочтительному варианту, первый соединительный рычаг выполнен, по существу, U-образной формы, с парой соединительных участков, между которыми с обеих сторон установлен качающийся рычаг, при этом фиксированный опорный участок установлен с возможностью вращения в фиксированном положении на корпусе двигателя, и парой участков рычага, которые соединяют соединительные участки и фиксированный опорный участок, причем второй соединительный рычаг выполнен плоской формы, для установки между двумя участками рычага в виде, ортогональном к прямой линии, которая соединяет оси вращения на противоположных концах первого соединительного рычага.
В соответствии с седьмым предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, в дополнение к пятому или шестому предпочтительным вариантам, первый конец первого соединительного рычага установлен с возможностью вращения на качающемся рычаге через шпильку, при этом ролик, выполняющий функцию участка упора в кулачок, установлен через шпильку, причем внешний фланец этой части качающегося рычага, которая расположена напротив распределительного вала, на котором установлен кулачок привода клапана, перекрывает внешний фланец первого конца первого соединительного рычага на виде сбоку, формируя дугообразную форму вокруг оси шпильки.
В соответствии с восьмым предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, в дополнение к пятому или шестому предпочтительным вариантам выполнения, система привода клапанов двигателя содержит кривошипно-шатунный элемент на противоположных концах соединительной пластины, где подвижный вал и шпиндель, ось которого параллельна подвижному валу, выступают из кривошипно-шатунного элемента, в котором шпиндель установлен с возможностью вращения в корпусе двигателя.
В соответствии с девятым предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, в дополнение к первому варианту, соединительные механизмы для соответствующих качающихся рычагов, для соответствующих впускных клапанов, которые выполнены в виде клапанов двигателя, имеют отличные друг от друга структуры.
В соответствии с десятым предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, в дополнение к девятому предпочтительному варианту, подвижный вал, который поддерживает подвижные опорные участки вторых соединительных рычагов соответствующих соединительных механизмов, установлен на общем кривошипно-шатунном элементе, который выполнен с возможностью вращения на корпусе двигателя.
В соответствии с одиннадцатым предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, в дополнение к первому варианту, держатель кулачка с опорным отверстием, в которое установлен с возможностью вращения участок цапфы распределительного вала, на котором может быть установлен кулачок привода клапана, расположен на корпусе двигателя, при этом отверстие подачи, внутренний конец которого соединен с каналом для масла, выполненным в распределительном валу для подачи смазки снаружи, сформировано на участке цапфы таким образом, что внешний конец отверстия подачи открывается на внешнем контуре участка цапфы, причем приемная канавка, соответствующая внешнему концу отверстия подачи, выполнена в, по меньшей мере, части внутреннего контура опорного отверстия, а соединительный канал выполнен в держателе кулачка, который соединяет сопло для масла с соответствующей канавкой, где сопло для масла расположено напротив определенных деталей клапана двигателя, качающегося рычага и соединительного механизма, при этом расположение и форма приемной канавки определены таким образом, что приемная канавка соединяется с внешним концом отверстия подачи в пределах определенного диапазона угла поворота распределительного вала.
В соответствии с двенадцатым предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, в дополнение к первому варианту, в верхней части фиксированного опорного участка первого соединительного рычага установлен маслосборник, который расположен над вторым соединительным рычагом, при этом маслосборник граничит с внешней окружностью вала качающегося рычага, который продолжается в фиксированный опорный участок для установки с возможностью вращения фиксированного опорного участка, при этом масляный канал, по которому подается смазка снаружи, сформирован в держателе кулачка, который установлен на корпусе двигателя, для удержания с возможностью вращения части цапфы распределительного вала, на котором установлен кулачок привода клапана, причем трубка подачи масла, по которой смазка поступает в маслосборник сверху, установлена с выдвижением так, что она связана с масляным каналом.
В соответствии с первым вариантом выполнения величину подъема клапана двигателя можно постоянно регулировать посредством постоянного смещения подвижной штанги, и первые концы первого и второго соединительных рычагов соединены с возможностью поворота непосредственно с качающимся рычагом. Это уменьшает пространство для размещения соединительных рычагов, что позволяет уменьшить размер системы привода клапанов, и обеспечивает соответствующее следование качающегося рычага за кулачком привода клапана, поскольку мощность от кулачка привода клапана непосредственно передается на участок упора кулачка качающегося рычага. Кроме того, поскольку подвижный опорный участок на втором конце второго соединительного рычага расположен ближе к клапану двигателя, чем фиксированный опорный участок на втором конце первого соединительного рычага, моменты силы реакции, прикладываемые к средству привода вторым соединительным рычагом, можно поддерживать на относительно небольшом уровне, с использованием принципа рычага, что позволяет уменьшить нагрузку, прикладываемую к средству привода, и, таким образом, способствует повышению надежности и долговечности средства привода.
В соответствии со вторым предпочтительным вариантом выполнения изобретения, поскольку подвижный опорный участок на втором конце второго соединительного рычага установлен в участке полости первого соединительного рычага, когда он приближается, по меньшей мере, к первому соединительному рычагу, возможно уменьшить размер системы привода клапанов посредством размещения первого и второго соединительных рычагов близко друг к другу, что позволяет увеличить величину переменного подъема клапанов двигателя посредством установки относительно большого значения величины смещения подвижного опорного участка.
В соответствии с третьим предпочтительным вариантом становится возможным расположить первый и второй соединительные рычаги ближе друг к другу при уменьшении веса и размера первого соединительного рычага и, таким образом, дополнительно уменьшить размер системы привода клапанов.
В соответствии с четвертым предпочтительным вариантом возможно разместить первый и второй соединительные рычаги еще ближе друг к другу, что позволяет дополнительно уменьшить размер системы привода клапанов.
В соответствии с пятым предпочтительным вариантом, качающийся рычаг оборудован ребром, которое выступает от конца качающегося рычага до участка упора кулачка, улучшая, таким образом, жесткость качающегося рычага.
В соответствии с шестым предпочтительным вариантом благодаря уменьшению толщины центрального участка первого соединительного рычага становится возможным уменьшить вес первого соединительного рычага, к которому приложена меньшая нагрузка, чем ко второму соединительному рычагу. Кроме того, при использовании второго соединительного рычага плоской формы, к которому прикладывается большая нагрузка, чем к первому соединительному рычагу, становится возможным уменьшить его вес при поддержании его жесткости.
При использовании компоновки в соответствии с седьмым предпочтительным вариантом можно соединить с возможностью вращения первый конец первого соединительного рычага с качающимся рычагом с компактным его расположением, исключая взаимную помеху между качающимся рычагом и распределительным валом первого соединительного рычага.
В соответствии с восьмым предпочтительным вариантом посредством поворота кривошипно-шатунного элемента на оси шпинделя становится возможным легко смещать подвижную штангу и упростить механизм смещения подвижной штанги с помощью средства силового привода.
В соответствии с девятым предпочтительным вариантом в двигателе, который имеет множество впускных клапанов для каждого цилиндра, обеспечивается возможность изменять характеристики управления множеством впускных клапанов, используя один механизм управления. Это обеспечивает возможность изменять величину подъема впускных клапанов, в частности в области малого подъема клапана, что позволяет подавать всасываемый воздух в камеру сгорания через смещенные положения и, таким образом, создавать вихревое движение во впускном потоке воздуха в цилиндре. Это очень эффективно повышает эффективность сгорания и снижает потребление топлива при малой нагрузке в области малой скорости двигателя при изменении величины подъема впускного клапана.
В соответствии с десятым предпочтительным вариантом обеспечивается возможность уменьшения размера системы привода клапанов, с перемещением вторых соединительных рычагов, состоящих из множества соединительных механизмов, с использованием общего кривошипно-шатунного элемента.
В соответствии с одиннадцатым предпочтительным вариантом, поскольку приемная канавка соединяется с отверстием подачи в определенном диапазоне углов поворота распределительного вала, обеспечивается возможность управления количеством и временем подачи смазки, подаваемой через сопло для масла, в соответствии с поворотом распределительного вала, и, таким образом, подавать соответствующее количество смазки на определенные детали системы привода клапанов.
В соответствии с двенадцатым предпочтительным вариантом, поскольку смазка, подаваемая по каналу для масла в трубку подачи масла, поступает в маслосборник, смазку можно надежно подавать в маслосборник. Кроме того, поскольку смазку подают из трубки подачи масла в маслосборник через воздух, становится возможным упростить конфигурацию без необходимости установки сложного канала подачи масла.
Изобретение поясняется чертежами, на которых:
фиг.1 - разрез части двигателя по линии 1-1, обозначенной на фиг.2;
фиг.2 - разрез по линии 2-2, обозначенной на фиг.1;
фиг.3 - разрез по линии 3-3, обозначенной на фиг.2;
фиг.4 - продольный разрез средства переменного подъема клапана;
фиг.5 - вид в перспективе с покомпонентным отображением деталей средства переменного подъема клапана;
фиг.6 - вид по стрелке 6, обозначенной на фиг.3;
фиг.7А - пояснительная схема, иллюстрирующая работу средства переменного подъема клапана, в состоянии высокого подъема клапана;
фиг.7В - пояснительная схема, иллюстрирующая работу средства переменного подъема клапана в состоянии низкого подъема клапана;
фиг.8 - схема, представляющая кривую подъема клапана для впускного клапана;
фиг.9 - вид с увеличением существенной части фиг.3;
фиг.10 - график, представляющий взаимозависимость между углом поворота рычага управления и углом поворота рычага датчика;
фиг.11 - вид в перспективе держателя впускного кулачка и область вокруг средства переменного подъема клапана;
фиг.12 - вид в перспективе с покомпонентным представлением деталей держателя и впускного распределительного вала со снятой крышкой;
фиг.13А - разрез по линии 13-13, обозначенной на фиг.12, в состоянии, в котором ролик находится в контакте с верхней частью кулачка привода клапана;
фиг.13В - вид-разрез по линии 13-13, обозначенной на фиг.12, в состоянии, в котором участок контакта ролика отклоняется от верхней части кулачка привода клапана;
фиг.14 - вид - продольный разрез держателя впускного кулачка и область вокруг средства переменного подъема клапана;
фиг.15 - вид в перспективе, представляющий часть по фиг.14;
фиг.16 - продольный разрез средства переменного подъема клапана;
фиг.17 - вид в перспективе средства переменного подъема клапана;
фиг.18 - схема, представляющая кривую подъема клапана для впускного клапана;
фиг.19 - вид с увеличением в продольном разрезе существенной части впускного клапана;
фиг.20А - часть по фиг.19 в состоянии, в котором угол седла клапана выполнен малым;
фиг.20В - часть по фиг.19 в состоянии, в котором угол седла клапана выполнен большим;
фиг.21 - принципиальная схема верхней части камеры сгорания.
Настоящее изобретение описано ниже на примере вариантов выполнения, со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Вариант выполнения 1
Первый вариант выполнения настоящего изобретения будет описан со ссылкой на фиг.1-13В. На фиг.1 показан корпус 10 двигателя линейного многоцилиндрового двигателя Е, который содержит внутри блок 12 цилиндров с отверстиями 11 для цилиндров, головку 14 цилиндров, соединенную с верхней стороной блока 12 цилиндров, и крышку 16 головки цилиндров, закрепленную на верхней стороне головки 14 цилиндров. Поршни 13 установлены с возможностью скользящего движения в отверстиях 11 цилиндров. Камера сгорания 15, обращенная к верхним частям поршней 13, сформирована между блоком 12 цилиндров и головкой 14 цилиндров.
В головке цилиндров 14 выполнены впускные каналы 17 и выпускные каналы 18, которые могут быть соединены с камерами 15 сгорания. Впускные каналы 17 открывают и закрывают посредством пары впускных клапанов 19, которые представляют собой клапаны двигателя, в то время как выпускные каналы 18 открывают и закрывают посредством пары выпускных клапанов 20. Каждый впускной клапан 19 содержит шток 19а, установленный с возможностью скольжения в направляющей 21 клапана, выполненной в головке 14 цилиндров, и подпружинен в направлении закрывания клапана посредством клапанной пружины 24, установленной между гнездом 22 для пружины, выполненным на верхнем конце штока 19а и гнездом 23 для пружины, упирающимся в головку 14 цилиндров. Каждый выпускной клапан 20 имеет шток 20а, установленный с возможностью скольжения в направляющей 25 клапанов, выполненной в головке 14 цилиндров, и подпружинен в направлении закрывания клапана посредством клапанной пружины 28, установленной между гнездом 26 для пружины, предусмотренном на верхнем конце штока 20а, и гнездом 27 для пружины, упирающимся в головку 14 цилиндров.
Как также показано на фиг.2, головка 14 цилиндров интегрально содержит держатель 44, удерживающие стенки 44а которого расположены с обеих сторон каждого цилиндра. Крышки 45 и 47 прочно закреплены на каждой удерживающей стенке 44а для формирования держателя 46 впускного кулачка и держателя 48 выпускного кулачка совместно. Вследствие этого впускной распределительный вал 31 установлен с возможностью вращения на держателях 46 впускного кулачка, а выпускной распределительный вал 32 установлен с возможностью вращения на держателях 48 выпускного кулачка. Привод впускных клапанов 19 осуществляют посредством впускного распределительного вала 31 через средство 33 переменного подъема клапанов, и привод выпускных клапанов 20 выполняют посредством выпускного распределительного вала 32 через средство 34 регулирования/подъема клапанов.
Средство 34 регулирования/подъема клапанов, которое приводит выпускные клапаны 20, хорошо известно и будет здесь описано только схематично. Пара низкоскоростных качающихся рычагов 36 и один высокоскоростной качающийся рычаг 37 установлены с возможностью вращения своими первыми концами на валу 35 выпускного качающегося рычага, который установлен посредством держателя 44. Ролики 38, установленные по оси в промежуточных частях пары низкоскоростных качающихся рычагов 36, упираются в два низкоскоростных кулачка 39, установленных на выпускном распределительном валу 32, при этом ролик 40, установленный по оси в промежуточной части высокоскоростного качающегося рычага 37, упирается в высокоскоростной кулачок 41, установленный на выпускном распределительном валу 32. Регулировочные болты 42, которые упираются в концы 20а штоков выпускных клапанов 20, завинчены во вторых концах низкоскоростных качающихся рычагов 36 таким образом, что обеспечивается возможность регулирования их положения вперед/назад.
Оба низкоскоростных качающихся рычага 36 и высокоскоростной качающийся рычаг 37 могут быть соединены и могут быть разъединены гидравлическим управлением. Когда двигатель Е работает на малой скорости, если оба низкоскоростных качающихся рычага 36 и высокоскоростной качающийся рычаг 37 разъединены, низкоскоростные качающиеся рычаги 36 приводятся в действие посредством пары соответствующих низкоскоростных кулачков 39 и следовательно, выпускные клапаны 20 открываются и закрываются с малым подъемом клапанов и с малым углом открытия. Когда двигатель Е работает с высокой скоростью, если оба низкоскоростных качающихся рычага 36 и высокоскоростной качающийся рычаг 37 соединены, высокоскоростной качающийся рычаг 37 приводится в действие посредством соответствующего высокоскоростного кулачка 41, и, следовательно, выпускные клапаны 20 открываются и закрываются с высоким подъемом клапанов и с большим углом открытия посредством низкоскоростных качающихся рычагов 36, соединенных с высокоскоростным качающимся рычагом 37. Таким образом, подъемом клапанов и моментами открывания/закрывания выпускных клапанов 20 управляют на двух уровнях посредством средства 34 регулирования/подъема клапанов.
Далее со ссылкой на фиг.3-фиг.6 описано средство 33 переменного подъема клапана. Средство 33 переменного подъема клапана содержит качающийся рычаг 63 и соединительный механизм 50. Соединительный механизм 50 содержит первый соединительный рычаг 61 и второй соединительный рычаг 62, расположенный ниже первого соединительного рычага 61.
Первый соединительный рычаг 61 выполнен, по существу, U-образной формы, и между парой первых соединительных участков 61а с обеих сторон установлен качающийся рычаг 63, с цилиндрическим фиксированным опорным участком 61b и парой участков 61с рычага, которые соединяют два первых соединительных участка 61а и фиксированный опорный участок 61b.
На первом конце качающегося рычага 63 расположена пара участков 63а установки болтов, в которые завинчены регулировочные болты 70, при этом регулировочные болты имеют регулируемые положения вперед/назад и упираются в верхние концы штоков 19а пары впускных клапанов 19 сверху. Второй конец качающегося рычага 63 выполнен приблизительно U-образной формы, которая открывается в направлении впускного распределительного вала 31. Ролик 65, выполняющий функцию участка упора в кулачок, находящийся в катящемся контакте с кулачком 69 привода клапана, который установлен на впускном распределительном валу 31, удерживается на оси посредством второго конца качающегося рычага 34 через верхнюю шпильку 64.
Кроме того, в верхней части качающегося рычага 63 выполнено ребро 63b между двумя участками 63а установки болта, которое выступает от первого конца качающегося рычага 34 до второго конца качающегося рычага 34, где установлен ролик 65.
Первые соединительные участки 61а на первом конце первого соединительного рычага 61 соединены с возможностью вращения со вторым концом качающегося рычага 63 через верхнюю шпильку 64. Внешний фланец этой части вторых концов качающегося рычага 63, которые расположены напротив впускного распределительного вала 31, перекрывает внешние фланцы первых соединительных участков 61а, 61а на первом конце первого соединительного рычага 61 в виде сбоку, образуя дугообразную форму вокруг оси верхней шпильки 64.
Второй соединительный рычаг 62 расположен под первым соединительным рычагом 61, формируя плоскую форму между участками 61с рычага первого соединительного рычага 61 в виде, ортогональном к прямой линии L1, которая соединяет оси вращения на противоположных концах первого соединительного рычага 61.
На первом конце второго соединительного рычага 62 установлен второй соединительный участок 62а, соединенный с возможностью вращения со вторым концом качающегося рычага 63 через нижнюю шпильку 66, которая расположена под верхней шпилькой 64. Первый конец качающегося рычага 63 соединен с парой впускных клапанов 19, и кулачок 69 привода клапанов, упирающийся в ролик 65, установлен на верхней части второго конца качающегося рычага 63. Кроме того, первые соединительные участки 61а первого конца первого соединительного рычага 61 и второй соединительный участок 62а на первом конце второго соединительного рычага 62, расположенного под первым соединительным рычагом 61, установлены параллельно по вертикали и соединены с возможностью вращения по отношению друг другу со вторым концом качающегося рычага 63.
Фиксированный опорный участок 61b на втором конце первого соединительного рычага 61 установлен с возможностью вращения на валу 67 качающегося рычага, который закреплен в держателе 44, установленном на корпусе 10 двигателя. Подвижный опорный участок 62b, установленный на втором конце второго соединительного рычага 62, установлен с возможностью вращения на подвижном валу 68а. Кроме того, второй соединительный рычаг 62 выполнен более коротким, чем первый соединительный рычаг 61, и подвижный опорный участок 62b второго конца второго соединительного рычага 62 расположен ближе к впускным клапанам 19, чем фиксированный опорный участок 61b второго конца первого соединительного рычага 61.
Подвижный вал 68а установлен на кривошипно-шатунном элементе 68, подвижный вал 68а и шпиндель 68с которого установлены на противоположных концах соединительной пластины 68b под прямым углом к соединительной пластине 68b и продолжается во взаимно противоположных направлениях, где соединительная пластина 68b расположена в плоскости, параллельной рабочей поверхности второго соединительного рычага 62. Шпиндель 68 с установлен с возможностью вращения в опорном отверстии 16а, выполненном в крышке головки 16 цилиндров корпуса двигателя 10.
Когда качающийся рычаг 63 находится в поднятом положении, показанном на фиг.4, то есть, когда впускные клапаны 19 находятся в закрытом состоянии, шпиндель 68 с кривошипно-шатунного элемента 68 устанавливается коаксиально с осью С нижней шпильки 66, которая удерживает с возможность поворота нижнюю часть качающегося рычага 63 (см. фиг.5). Поэтому, когда кривошипно-шатунный элемент 68 качается вокруг оси шпинделя 68с, подвижный опорный вал 68а движется по дуге А (см. фиг.4), с центром на шпинделе 68с.
В частности, участок 60 полости, в котором может быть установлен подвижный опорный участок 62b, сформирован на первом соединительном рычаге 61 таким образом, что прямая линия L2, связывающая два первых соединительных участка 61а первого соединительного рычага 61 с фланцем фиксированного опорного участка 61b, на стороне второго соединительного рычага 62, будет перекрывать часть подвижного опорного участка 62b на виде сбоку, когда, по меньшей мере, подвижный опорный участок 62b второго конца второго соединительного рычага 62 располагается в ближайшей точке к первому соединительному рычагу 61.
Участок 60 полости содержит отверстие 60а (см. фиг.2), сформированное между участками 61с рычага первого соединительного рычага 61 и может содержать подвижный опорный участок 62b и две выемки 60b, сформированные на нижних частях участков 61с рычага, в которые может устанавливаться, по меньшей мере, часть подвижного опорного вала 68а. Первый соединительный рычаг 61 имеет тыквообразную форму, на виде сбоку так, что в нем сформированы выемки 60b.
Шпиндель 68 с кривошипно-шатунного элемента 68 выступает через опорное отверстие 16а в крышке 16 головки цилиндров. Рычаг 71 управления закреплен на конце шпинделя 68с и приводится посредством двигателя 72 привода, установленного на внешней стенке головки 14 цилиндров, и выполняет функцию средства привода. То есть элемент 74 гайки зацеплен с резьбовым валом 73, который вращается посредством двигателя 72 привода, при этом первый конец соединительного звена 76 установлен с возможностью вращения на элементе 74 гайки через шпильку 75, и второй его конец соединен с рычагом 71 управления через две шпильки 77. Поэтому, когда включают двигатель 72 привода, элемент 74 гайки перемещается вдоль вращающегося резьбового вала 73, кривошипно-шатунный элемент 68 качается вокруг шпинделя 68с под действием рычага 71 управления, соединенного с элементом 74 гайки, через соединительное звено 76, и, следовательно, подвижный опорный вал 68а перемещается между положением, показанным на фиг.7А, и положением, показанным на фиг.7В.
Датчик 80 угла поворота, такой как кодер вращения, установлен на поверхности внешней стенки крышки 16 головки цилиндров, при этом первый конец рычага 81 датчика закреплен на кончике вала 80а датчика. На рычаге 71 управления выполнена направляющая канавка 82 так, что она продолжается линейно вдоль его длины, и шпилька 83, установленная на втором конце рычага 81 датчика, установлена с возможностью скольжения в направляющей канавке 82.
Резьбой вал 73, элемент 74 гайки, шпилька 75, соединительное звено 76, две шпильки 77, рычаг 71 управления, датчик 80 угла поворота, рычаг 81 датчика и шпилька 83 установлены на участки 14а и 16b стенки, выступающие на фланцах блока 14 цилиндров и крышки 16 головки цилиндров. Крышка 78, которая закрывает конечные стороны участков 14а и 16b стенки, закреплена на участках 14а и 16b стенки болтами 79.
В средстве 33 переменного подъема клапана, когда рычаг 71 управления поворачивают в направлении против часовой стрелки посредством двигателя 72 привода из положения, обозначенного непрерывной линией по фиг.3, кривошипно-шатунный элемент 68 (см. фиг.5), соединенный с рычагом 71 управления, поворачивается против часовой стрелки, и подвижный опорный вал 68а кривошипно-шатунного элемента поднимается, как показано на фиг.7А. Когда кулачок привода 69 клапана, установленный на впускном распределительном валу 31, толкает ролик 65 в этом состоянии, четырехзвенник, соединяющий вал 67 качающегося рычага, верхнюю шпильку 64, нижнюю шпильку 66 и подвижный опорный вал 68а, деформируется, в результате чего качающийся рычаг 63 наклоняется вниз из положения, показанного пунктирной линией, в положение, показанное сплошной линией, в результате чего регулировочные болты 70 толкают штоки 19а впускных клапанов 19, открывая, таким образом, впускные клапаны 19 с высоким подъемом клапана.
Когда рычаг 71 управления поворачивается в положение, показанное сплошной линией на фиг.3, посредством двигателя 72 привода, кривошипно-шатунный элемент 68, соединенный с рычагом 71 управления, поворачивается по направлению часовой стрелки, и подвижный опорный вал 68а кривошипно-шатунного элемента 68 опускается, как показано на фиг.7В. Когда кулачок 69 привода клапана, установленный на впускном распределительном валу 31, толкает ролик 65 в этом положении, четырехзвенник деформируется, в результате чего качающийся рычаг 63 наклоняется вниз из положения, показанного пунктирной линией, в положение, показанное сплошной линией, в результате чего регулировочные болты 70 толкают штоки 19а впускных клапанов 19, открывая, таким образом, впускные клапаны 19 с малой величиной подъема клапана.
На фиг.8 показана схема, представляющая кривую подъема клапана для впускного клапана 19. Угол открывания с высокой степенью подъема клапана, в соответствии с фиг.7А, будет таким же, как и угол открывания с малой величиной подъема клапана, в соответствии с фиг.7В, и при этом изменяется только величина подъема клапана. Таким образом, средство 33 переменного подъема клапана позволяет свободно изменять только величину подъема клапана, без изменения угла открывания впускных клапанов 19.
При изменении величины подъема клапанов для впускных клапанов 19, посредством наклона кривошипно-шатунного элемента 68 с использованием двигателя 72 привода, необходимо детектировать величину подъема клапана, то есть угол поворота шпинделя 68 с кривошипно-шатунного элемента 68, и передавать это значение по цепи обратной связи для использования при управлении двигателем 72 привода. По этой причине угол поворота шпинделя 68 с кривошипно-шатунного элемента 68 детектируют посредством датчика 80 угла поворота. Для простого детектирования угла поворота шпинделя 68 с кривошипно-шатунного элемента 68 датчик 80 угла поворота может быть соединен непосредственно со шпинделем 68с. Однако, поскольку эффективность впуска существенно изменяется даже при небольшом изменении величины подъема клапана в области малого подъема клапана, необходимо точно детектировать угол поворота шпинделя 68с кривошипно-шатунного элемента 68 и передавать его значение по цепи обратной связи для использования при управлении двигателем 72 привода. С другой стороны, в области высокой величины подъема клапана, поскольку эффективность впуска несущественно изменяется даже при некотором изменении величины подъема клапана, высокая точность не требуется для детектирования угла поворота.
Положение рычага 71 управления, обозначенное сплошной линией на фиг.9, соответствует области малого подъема клапана и положению рычага 71 управления, обозначенному пунктирной линией в направлении против часовой стрелки, от области малого подъема клапана, соответствует положению высокого подъема клапана. В области малого подъема клапана, поскольку шпилька 83 рычага 81 датчика, закрепленная на валу 80а датчика 80 угла поворота соединена со стороной конца (сторона, расположенная дальше от оси С) направляющей канавки 82 рычага 71 управления, даже небольшой наклон рычага 71 управления приводит к существенному наклону рычага 81 датчика. Это усиливает отношение угла поворота вала 80а датчика по отношению к углу поворота кривошипно-шатунного элемента 68, улучшая разрешающую способность датчика 80 угла поворота, позволяя, таким образом, с высокой точностью детектировать угол поворота кривошипно-шатунного элемента 68.
С другой стороны, в области высокого подъема клапана, в которой рычаг 71 управления наклонился в положение, обозначенное пунктирной линией, поскольку шпилька 83 рычага 81 датчика, закрепленная на валу 80а датчика 80 угла поворота, соединена со стороной основания (сторона, расположенная ближе к оси С) направляющей канавки 82 рычага 71 управления, даже большой наклон рычага 71 управления приводит к незначительному наклону рычага 81 датчика. Это уменьшает отношение угла поворота вала 80а датчика по отношению к углу поворота кривошипно-шатунного элемента 68, уменьшая точность детектирования угла поворота кривошипно-шатунного элемента 68 по сравнению со случаем малого подъема клапана.
Как ясно видно на фиг.10, когда угол поворота рычага 71 управления увеличивается от состояния малой величины подъема клапана до состояния большой величины подъема клапана, точность детектирования будет вначале высокой, поскольку скорость увеличения угла рычага 81 датчика будет высокой, но затем скорость увеличения угла постепенно падает, приводя к снижению точности детектирования.
Таким образом, без использования дорогостоящего датчика угла поворота с высокой точностью детектирования благодаря конструкции рычага 81 датчика 80 угла поворота, который соединен с направляющей канавкой 82 рычага 71 управления, стало возможным обеспечить высокую точность детектирования в состоянии низкого подъема клапана, в котором требуется высокая точность детектирования, что способствует уменьшению стоимости.
В такой компоновке, поскольку один конец (конец, расположенный ближе к шпинделю 68с) рычага 71 управления и один конец (конец, расположенный ближе к датчику 80 угла поворота) рычага 81 датчика расположены рядом друг с другом, и направляющая канавка 82 выполнена на конце рычага 71 управления, рычаг 81 датчика может быть выполнен компактным с уменьшенной длиной. В частности, формирование направляющей канавки 82 на конце рычага 71 управления уменьшает расстояние от оси С, также уменьшая величину перемещения в направлении внешней окружности направляющей канавки 82. Однако длина рычага 81 датчика при этом также уменьшается, обеспечивая достаточный угол поворота для рычага 81 датчика и, обеспечивая, таким образом, точность детектирования угла поворота датчика 80.
Как показано на фиг.11 и 12, опорное отверстие 86, в котором установлена с возможностью вращения часть 31а цапфы распределительного вала 31, сформировано между опорной стенкой 44а держателя 44 и крышкой 45, которые вместе составляют каждый держатель 46 впускного кулачка. Кроме того, масляный канал 87, предназначенный для подачи смазки, от внешнего источника подачи масла (не показан) сформирован коаксиально во впускном распределительном валу 31. Отверстие 88 подачи, внутренний конец которого соединен с масляным каналом 87, выполнено на участке 31а цапфы таким образом, что его внешний конец открывается на внешней поверхности части 31а цапфы.
В соответствии с данным вариантом выполнения приемная канавка 89, соответствующая внешнему концу отверстия 88 подачи, выполнена, по меньшей мере, частично на внутренней поверхности несущего отверстия 86, а именно на той части внутренней поверхности несущего отверстия 86, которая находится на стороне держателя 44. Приемная канавка 89, которая выполнена только частично на внутренней поверхности несущего отверстия 86, не оказывает отрицательного влияния на устойчивость к нагрузкам несущего отверстия 86 в отношении нагрузки, прикладываемой со стороны части 31а цапфы.
Соединительный канал 90, первый конец которого соединен с соответствующей канавкой 89, предусмотрен на каждом держателе 46 впускного кулачка. Крышка 45 прочно закреплена на опорной стенке 44а держателя 44 посредством пары болтов 92 и 93, расположенных с обеих сторон впускного распределительного вала 31. Отверстия 94 и 95 для болтов сформированы на опорной стенке 44а, и в них завинчены болты 92 и 93. Таким образом, в соответствии с данным вариантом выполнения соединительный канал 90 состоит из канавки 96, выполненной на верхней стороне опорной стенки 44а держателя 44, первый конец которой соединен с приемной канавкой 89 и зазором, сформированным между болтом 92 и отверстием 94 для болта. Масляное сопло 91 установлено на опорной стенке 44а каждого держателя 46 впускного кулачка и расположено напротив определенных деталей - штока 19а впускного клапана 19 и примыкающего участка регулировочных болтов 70, в соответствии с этим вариантом выполнения - за пределами впускного клапана 19, качающегося рычага 63 и соединительного механизма 50 и соединено с соединительным каналом 90.
Расположение и форма приемной канавки 89 определены таким образом, что приемная канавка 89 соединяется с внешним концом отверстия 88 подачи в пределах определенного диапазона угла поворота впускного распределительного вала 31. Определенный диапазон угла поворота впускного распределительного вала 31, например, представляет собой диапазон, в пределах которого высокая часть кулачка 69 привода клапана входит в контакт с роликом 65 качающегося рычага 63.
В частности, как показано на фиг.13А, только когда угол поворота впускного распределительного вала 31 находится в пределах диапазона θ1 и высокая часть кулачка 69 привода клапана находится в диапазоне, в котором она входит в контакт с роликом 65 качающегося рычага 63, масляный канал 87 соединяется с приемной канавкой 89 через отверстие 88 подачи, что обеспечивает возможность подачи смазки из соединительного канала 90 в масляное сопло 91.
Когда угол поворота впускного распределительного вала 31 находится в диапазоне θ2, который исключает диапазон θ1, отверстие 88 подачи отсоединяется от приемной канавки 89, в результате чего смазка из отверстия 88 подачи используется для смазки между частью 31а цапфы и несущим отверстием 86, и она не поступает в масляное сопло 91.
Далее описана работа первого варианта выполнения. В средстве 33 переменного подъема клапана, которое постоянно изменяет величину подъема впускных клапанов 19, два первых соединительных участка 61а и второй соединительный участок 62а, закрепленные на первых концах первого соединительного рычага 61 и второго соединительного рычага 62 соответственно, установлены параллельно и соединены с возможностью относительного поворота со вторым концом качающегося рычага 63, первый конец которого соединен с парой впускных клапанов 19. Фиксированный опорный участок 61b второго конца первого соединительного рычага 61 установлен с возможностью вращения посредством вала 67 качающегося рычага корпуса 10 двигателя. Подвижная опорная часть 62b на втором конце второго соединительного рычага 62 установлена с возможностью вращения на подвижном опорном валу 68а, который можно перемещать.
Таким образом, благодаря постоянному изменению положения подвижного опорного вала 68а возможно непрерывно изменять величину подъема впускных клапанов 19. Кроме того, поскольку первые концы первого и второго соединительных рычагов 61 и 62 соединены с возможностью вращения непосредственно с качающимся рычагом 63, становится возможным уменьшить место, требуемое для соединительных рычагов 61 и 62, и, таким образом, уменьшить размер системы привода клапанов. Кроме того, поскольку мощность передается непосредственно от кулачка 69 привода клапанов на ролик 65 качающегося рычага 63, обеспечивается точное следование кулачка 69 привода клапана. Кроме того, качающийся рычаг 63 и первый и второй соединительные рычаги 61 и 62 могут быть установлены приблизительно в одном месте вдоль оси впускного распределительного вала 31, обеспечивая возможность уменьшить размер системы привода клапана вдоль оси впускного распределительного вала 31.
Передний конец качающегося рычага 63 содержит пару участков 63а установки болтов, в которые закручены регулировочные болты 70, причем регулировочные болты 70 имеют регулируемые положения вперед/назад и примыкают к паре впускных клапанов 19 соответственно; и на качающемся рычаге 63 выполнено ребро 63b между участками 63а установки болтов, которое выступает от первого конца качающегося рычага 63 до места расположения ролика 65. Это увеличивает жесткость качающегося рычага 63.
Первый соединительный рычаг 61 содержит пару первых соединительных участков 61a, которые располагаются с обеих сторон качающегося рычага 63, фиксированный опорный участок 61b и пару участков 61с рычагов, которые соединяют первые соединительные участки 61a и фиксированный опорный участок 61b. Второй соединительный рычаг 62 выполнен плоской формы, между двумя участками 61с рычага в виде, ортогональном к прямой линии L1, которая соединяет оси вращения на противоположных концах первого соединительного рычага 61. Это обеспечивает возможность уменьшить вес и размер первого соединительного рычага 61, на который действует меньшая нагрузка, чем на второй соединительный рычаг 62, и уменьшить вес второго соединительного рычага 62, который подвергается большим нагрузкам, чем первый соединительный рычаг 61, при поддержании его жесткости.
Кроме того, участок 60 полости, в котором может быть установлен подвижный опорный участок 62b, сформирован на первом соединительном рычаге 61 таким образом, что прямая линия L2, соединяющая пару первых соединительных участков 61а первого соединительного рычага 61 с фланцем фиксированного опорного участка 61b на стороне второго соединительного рычага 62, перекрывает часть подвижного опорного участка 62b, в виде сбоку, когда, по меньшей мере, подвижный опорный участок 62b расположен в ближайшей точке к первому соединительному рычагу 61. Это позволяет уменьшить размер системы привода клапанов благодаря размещению первого и второго соединительных рычагов 61 и 62 близко друг к другу, обеспечивая возможность увеличить степень переменного подъема впускных клапанов 19 посредством относительного увеличения величины смещения подвижного опорного участка 62b. Кроме того, поскольку часть участка 60 полости сформирована между двумя участками 61с рычага, возможно расположить первый и второй соединительные рычаги 61 и 62 ближе друг к другу, дополнительно уменьшая размер системы привода клапанов. Кроме того, поскольку в участке 60 полости может быть размещена, по меньшей мере, часть подвижного вала 68а, обеспечивается возможность расположить первый и второй соединительные рычаги 61 и 62 еще ближе друг к другу и, таким образом, дополнительно уменьшить размер системы привода клапанов.
Первые соединительные участки 61а и второй соединительный участок 62а на первых концах первого и второго соединительных рычагов 61 и 62 расположены параллельно по вертикали и соединены с возможностью относительного вращения на втором конце качающегося рычага 63, первый конец которого соединен с парой впускных клапанов 19. Кроме того, второй соединительный рычаг 62 выполнен более коротким, чем первый соединительный рычаг 61, и подвижный опорный участок 62b на втором конце второго соединительного рычага 62 расположен ближе к впускным клапанам 19, чем фиксированный опорный участок 61b на втором конце первого соединительного рычага 61. Следовательно, моменты силы реакции, прикладываемые к рычагу 71 управления вторым соединительным рычагом 62 через подвижный вал 68а, могут поддерживаться на относительно низком уровне благодаря использованию принципа рычага, что позволяет уменьшить нагрузки, прикладываемые к рычагу 71 управления и двигателю 72 привода, способствуя, таким образом, повышению надежности и долговечности рычага 71 управления и двигателя 72 привода.
Два первых соединительных участка 61а на первом конце первого соединительного рычага 61 соединены с возможностью вращения с качающимся рычагом 63 через верхнюю шпильку 64, и ролик 65 установлен по оси на качающемся рычаге 63 посредством верхней шпильки 64. Поскольку верхний фланец этой части качающегося рычага 63, который расположен напротив впускного распределительного вала 31, перекрывает внешние фланцы двух первых соединительных участков 61а на первом конце первого соединительного рычага 61, в виде сбоку, образуя дугообразную форму вокруг оси верхней шпильки 64, становится возможным соединить с возможностью вращения первый конец первого соединительного рычага 61 с качающимся рычагом 63, используя компактную конфигурацию, исключая взаимные помехи между качающимся рычагом 63 и впускным распределительным валом 31 первого соединительного рычага 61.
Кроме того, средство 33 переменного подъема клапана содержит кривошипно-шатунный элемент 68 на противоположных концах соединительной пластины 68b, где подвижный вал 68а и шпиндель 68с, ось которого параллельна подвижному валу 68а, выступают из кривошипно-шатунного элемента 68, и шпиндель 68с установлен с возможностью вращения на крышке 16 головки корпуса 10 двигателя. Таким образом, при повороте кривошипно-шатунного элемента 68 на оси шпинделя 68с, становится возможным легко смещать подвижный вал 66а и упростить механизм смещения подвижного вала 68а двигателем 72 привода.
Отверстие 88 подачи, внутренний конец которого соединен с масляным каналом 87, выполнено на впускном распределительном валу 31 для подачи смазки снаружи. Оно расположено на участке 31а цапфы впускного распределительного вала 31 таким образом, что его внешний конец открывается на внешней поверхности участка 31а цапфы. Приемная канавка 89, соответствующая внешнему концу отверстия 88 подачи, выполнена, по меньшей мере, на части внутренней поверхности несущего отверстия 86 держателя 46 впускного кулачка. Соединительный канал 90 выполнен в каждом держателе 46 впускного кулачка для соединения приемной канавки 89 с масляным соплом 91, когда оно расположено напротив определенной части, - впускного клапана 19 и примыкающего участка качающегося рычага 63, в соответствии с данным вариантом выполнения среди впускного клапана 19, качающегося рычага 63 и соединительного механизма 50. Расположение и форму приемной канавки 89 определяют таким образом, чтобы приемная канавка 89 соединялась с внешним концом отверстия 88 подачи в пределах определенного диапазона 61 угла поворота впускного распределительного вала 31. Поскольку приемная канавка 89 соединяется с отверстием 88 подачи в пределах определенного конкретного 91 угла поворота впускного распределительного вала 31, обеспечивается возможность управления количеством и временем подачи смазки при вращении впускного распределительного вала 31 и, таким образом, подачи соответствующего количества смазки на определенные части системы привода клапана.
В частности, хотя в первом варианте выполнения, диапазон, в пределах которого высокий участок кулачка 69 привода клапана входит в контакт с роликом 65 качающегося рычага 63, установлен в определенном диапазоне θ1 угла поворота впускного распределительного вала 31, это не является ограничением, и диапазон может быть установлен любым соответствующим образом.
Вариант выполнения 2
Далее описан второй вариант выполнения настоящего изобретения со ссылкой на фиг.14-15. Маслосборник 98 установлен в верхней части фиксированного опорного участка 61b первого соединительного рычага 61, расположенного над вторым соединительным рычагом 62, причем маслосборник 98 граничит с внешней окружностью вала 67 качающегося рычага, который установлен на фиксированном опорном участке 61b с возможностью вращения 61b. Масляный канал 99, по которому подают смазку снаружи, выполнен в крышке 45 держателя 46 впускного кулачка, и трубка 100 подачи масла, по которой масло поступает в маслосборник 98 сверху, выступает из крышки 45 держателя 46 впускного кулачка для соединения с масляным каналом 99.
В соответствии со вторым вариантом выполнения смазка, подаваемая из масляного канала 99 в трубку 100 подачи масла, поступает в маслосборник 98, смазку можно надежно подавать в маслосборник 98, и смазка, собранная в маслосборнике 98, используется для смазки между валом 67 качающегося рычага и первым соединительным рычагом 61. Кроме того, поскольку смазку подают из трубки 100 подачи масла в маслосборник 98 через воздух, обеспечивается возможность упростить конфигурацию без необходимости установки сложного пути подачи масла.
В частности, путь, используемый для подачи смазки в трубку 100 подачи масла, не ограничивается одним путем в соответствии со вторым вариантом выполнения, описанным выше. Смазку можно подавать в трубку 100 подачи масла из масляного канала 87, выполненного во впускном распределительном валу 31, через отверстие 88 подачи и приемную канавку 89, и затем через масляный канал, сформированный в держателе 46 впускного кулачка, как и в случае первого варианта выполнения.
Вариант выполнения 3
Ниже описан третий вариант выполнения настоящего изобретения со ссылкой на фиг.16-21. Вначале, как показано на фиг.16 и 17, осуществляется привод пары впускных клапанов 19 посредством впускного распределительного вала 31 через средство 105 переменного подъема клапана, которое содержит пару качающихся рычагов 63А и 63 В, соответствующих впускным клапанам 19, и пару соединительных механизмов 50А и 50В, соответствующих качающимся рычагам 63А и 63В соответственно. Соединительный механизм 50А, соответствующий качающемуся рычагу 63А, содержит первый соединительный рычаг 61 и второй соединительный рычаг 62В, в то время как другой соединительный механизм 50В, соответствующий качающемуся рычагу 63В, включает в себя первый соединительный рычаг 61 и второй соединительный рычаг 62В. Первый соединительный рычаг 61 является общим для двух соединительных механизмов 50А и 50В.
Регулировочные болты 70 с регулируемым положением вперед/назад завинчены на первых концах двух качающихся рычагов 63А и 63В, при этом регулировочные болты 70 выполняют функцию участков, примыкающих к клапану, которые примыкают сверху к верхним концам штоков 19а впускных клапанов 19, соответствующих качающимся рычагам 63А и 63В. Ролик 65, выполняющий функцию примыкающего участка, установленный в катящемся контакте с кулачком 69 привода клапана, установленном на впускном распределительном валу 31, установлен по оси между вторыми концами двух качающихся рычагов 63А и 63В через верхнюю шпильку 64.
Первый соединительный рычаг 61 выполнен U-образной формы с парой первых соединительных участков 61a, установленных с обеих сторон от качающихся рычагов 63А и 63В, и первые соединительные участки 61а, 61а на первом конце первого соединительного рычага 61 установлены с возможностью вращения на втором конце качающихся рычагов 63А и 63В через верхнюю шпильку 64.
Второй соединительный участок 62Аа расположен на первом конце второго соединительного рычага 62А, расположенном под первым соединительным рычагом 61 и соединен с возможностью вращения со вторым концом качающегося рычага 63А ниже верхней шпильки 64 через нижнюю шпильку 66А. Второй соединительный участок 62Ва, установленный на первом конце второго соединительного рычага 62В и расположенный ниже первого соединительного рычага 61, установлен с возможностью вращения на втором конце качающегося рычага 63А под верхней шпилькой 64 посредством нижней шпильки 66В.
Фиксированный опорный участок 61b на втором конце первого соединительного рычага 61 установлен с возможностью вращения на валу 67 качающегося рычага. Подвижные опорные участки 62Аb и 62Bb на втором конце вторых соединительных рычагов 62А и 62В установлены с возможностью вращения на подвижном валу 68а кривошипно-шатунного элемента 68. Кроме того, вторые соединительные рычаги 62А и 62В выполнены более короткими, чем первый соединительный рычаг 61, и подвижные опорные участки 62Аb и 62Bb на вторых концах вторых соединительных рычагов 62А и 62В расположены ближе к впускным клапанам 19, чем фиксированный опорный участок 61b на втором конце первого соединительного рычага 61.
Участок 60 полости, выполненный с возможностью установки в нем подвижного опорного участка 62Аb и 62Bb, сформирован на первом соединительном рычаге 61 таким образом, что прямая линия L2, соединяющая пару первых соединительных участков 61а первого соединительного рычага 61 с фланцами вторых соединительных рычагов 62А и 62В фиксированного опорного участка 61b, перекрывает часть подвижных опорных участков 62Аb и 62 Bb в виде сбоку, когда, по меньшей мере, подвижные опорные участки 62Аb и 62Bb на вторых концах вторых соединительных рычагов 62А и 62В установлены в самой ближней точке к первому соединительному рычагу 61.
В частности, заданное различие OS установлено между положениями центров нижних шпилек 66А и 66В, которые соединяют с возможностью вращения первые концы вторых соединительных рычагов 62А и 62В со вторыми концами качающихся рычагов 63А и 63В. Следовательно, вторые соединительные рычаги 62А и 62В имеют разную длину. Таким образом, соединительные механизмы 50А и 50В соответствующих качающихся рычагов 63А и 63В, соответствующих впускных клапанов 19 имеют отличающуюся друг от друга форму.
Благодаря разной форме соединительных механизмов 50А и 50В местоположение центра верхней шпильки 64, которая соединяет первый соединительный рычаг 61 с качающимися рычагами 63А и 63В, является общим для соединительных механизмов 50А и 50В, но местоположения центров более нижних шпилек 66А и 66В, которые соединяют вторые соединительные рычаги 62А и 62В с качающимися рычагами 63А и 63В, отличаются друг от друга. Таким образом, два впускных клапана 19 имеют взаимно отличающиеся характеристики подъема, как обозначено сплошной линией и пунктирной линией на фиг.18. В результате этого возникает различие в степени открывания двух впускных клапанов 19. Различие степени открывания оказывает существенное влияние, в частности в области малого открывания, в результате чего происходит завихрение потока воздуха в камере 15 сгорания.
Хотя возможно увеличить различие степени открывания в области малого открывания и уменьшить различие степени открывания в области большого открывания посредством регулировки места установки нижних шпилек 66А и 66В на качающихся рычагах 63А и 63В, различие степени открывания двух впускных клапанов 19 оказывает относительно небольшой эффект в области высокой степени открывания и не приводит к падению мощности двигателя.
Различие степени открывания двух впускных клапанов 19 можно легко регулировать посредством регулировки положений вперед/назад регулировочных болтов 70, завинченных на качающихся рычагах 63А и 63B, и посредством изменения зазоров между штоками 19а впускных клапанов 19 и регулировочными болтами 70. Таким образом, небольшой зазор между штоком клапана и толкателем уменьшает ошибки механической связи между качающимися рычагами 63А и 63В и впускными клапанами 19, в результате чего происходит открывание в соответствии с величиной подъема кулачка 69 привода клапанов, в то время как большой зазор между штоком клапана и толкателем уменьшает вклад действия кулачка 69 привода клапана, при следовании качающегося рычага 63А и 63В во время тактов открывания впускных клапанов 19. Посредством степени открывания между впускными клапанами 19 на основе этого принципа становится возможным усилить эффект завихрения. Различие в величине зазора между штоком клапана и толкателем влияет на весь диапазон работы, но не приводит к падению выходной мощности двигателя, как описано выше, поскольку различие степени открывания имеет меньшее влияние, по мере ее увеличения.
Как показано на фиг.19, примыкающая к седлу 107 клапана поверхность участка 106 в форме зонтика впускного клапана 19 грибовидной формы, то есть поверхность 108 седла сформирована со скосом, чтобы получить заданный угол θ седла клапана, и, предпочтительно, угол θ седла клапана составляет 75 градусов или меньше, в то время как угол ϕ, сформированный поверхностью 108 седла и внешней поверхностью участка 106 в форме зонтика, составляет 30 градусов или больше. В частности, когда участок 106 в форме зонтика имеет изогнутые контуры, указанное выше условие удовлетворяется, если любая часть изогнутой поверхности имеет касательную (определенную, как прямая линия, соединяющая две точки на расстоянии 3 мм от верхней фаски участка 106 в форме зонтика) под углом 30 градусов или больше.
Поскольку эффективный зазор (b1<b2 на фиг.20А и на фиг.20В) для одинаковой величины подъема (a1=а2 на фиг.20А и на фиг.20В) уменьшается при уменьшении угла θ седла клапана, указанные выше установки используют для уменьшения изменений эффективной области открывания клапана для той же величины подъема клапана в области малого подъема впускных клапанов 19 (2 мм или меньше в случае автомобиля). Это позволяет уменьшить ошибки или вариации степени открывания впускных клапанов 19 с регулируемым подъемом клапана в области малого подъема в результате изменений температуры и ошибок производства. Кроме того, при управлении величиной впуска посредством управления величиной подъема клапана реакция, состоящая в изменении величины впуска на изменение величины подъема клапана в области малого подъема, не становится чрезмерной, что позволяет повысить стабильность без снижения точности. Кроме того, вертикальная скорость, с которой седло 107 клапана садится на верхнюю поверхность 108, падает при уменьшении угла θ седла клапана, и, таким образом, уменьшение угла θ седла клапана эффективно снижает шум.
Угол ϕ, сформированный поверхностью 108 седла и внешней поверхностью участка 106 в форме зонтика, постепенно увеличивается от нуля, всасываемый поток воздуха при этом вначале протекает вдоль контуров участка 106 в форме зонтика, но когда угол θ приближается к 30 градусам, всасываемый поток воздуха проявляет тенденцию частичного отделения от поверхности 108 гнезда, увеличивая сопротивление впуска. Когда этот угол превышает 30 градусов, всасываемый поток воздуха полностью отделяется от поверхности 108 седла, снижая сопротивление впуска.
И, наоборот, когда угол ϕ меньше, чем 30 градусов, хотя уменьшается сопротивление впуска, увеличивается объем участка 106 в форме зонтика, в результате чего увеличивается масса инерции впускных клапанов 19 и уменьшается эффективная площадь канала после поверхности 108 седла.
Конец впускного канала 17, открывающийся в камеру 15 сгорания, имеет участок (называемый защитой) 109, выступающий дальше в направлении внутренней поверхности впускного клапана 19, чем камера 15 сгорания. Если направляющая поверхность 110, которая способствует завихрению всасываемого потока воздуха, будет построена путем среза части защиты 109, как показано на фиг.21, становится возможным дополнительно улучшить эффект завихрения.
Настоящее изобретение не ограничивается описанными выше вариантами выполнения и позволяет выполнить различные конструктивные изменения без отхода от объема настоящего изобретения, определенного в приложенной формуле изобретения.
1. Система привода клапанов двигателя, содержащая качающийся рычаг (63, 63А, 63В), который имеет часть (65) упора кулачка, предназначенную для упора в кулачок (69) привода клапана, и первый конец которого соединен функциональной связью с клапаном (19) двигателя; соединительный механизм (50, 50А, 50В), оборудованный первым соединительным рычагом (61), который имеет первый соединительный участок (61а) на первом конце, установленный с возможностью вращения на качающемся рычаге (63, 63А, 63В), и имеет фиксированный опорный участок (61b) на втором конце, предназначенный для установки с возможностью вращения, в фиксированном положении на корпусе (10) двигателя, а также вторым соединительным рычагом (62, 62А, 62В), который имеет второй соединительный участок (62а, 62Аа, 62Ва) на первом конце, соединенный с возможностью вращения с качающимся рычагом (63, 63А, 63В), и имеет подвижный опорный участок (62b, 62Аb, 62Вb) на втором конце, предназначенный для установки с возможностью вращения на подвижном валу (68а), который выполнен смещаемым; и средство (72) привода, соединенное с подвижным валом (68а), и обеспечивающее возможность смещения подвижного вала (68а), для постоянного изменения величины подъема клапана (19) двигателя, отличающаяся тем, что первый и второй соединительные участки (61а, 62а) расположены параллельно и соединены с возможностью относительного поворота со вторым концом качающегося рычага (63, 63А, 63В), и подвижный опорный участок (62b, 62Аb, 62Вb) второго соединительного рычага (62, 62А, 62В) расположен ближе к клапану (19) двигателя, чем фиксированный опорный участок (61b) первого соединительного рычага (61).
2. Система привода по п.1, в которой участок (60) полости, выполненный с возможностью установки в нем подвижного опорного участка (62b, 62Аb, 62Вb), сформирован на первом соединительном рычаге (61) таким образом, что прямая линия (L2), соединяющая первые соединительные участки (61а) первого соединительного рычага (61) с фланцем фиксированного опорного участка (61b) на стороне второго соединительного рычага (62, 62А, 62В), перекрывает часть подвижного опорного участка (62b) на виде сбоку, когда, по меньшей мере, подвижный опорный участок (62b, 62Аb, 62Вb) расположен в самой близкой точке к первому соединительному рычагу (61).
3. Система привода по п.2, в которой первый соединительный рычаг (61) выполнен, по существу, U-образной формы, с парой первых соединительных участков (61а), между которыми с обеих сторон установлен качающийся рычаг (63, 63А, 63В), а также с фиксированным опорным участком (61b) и парой участков (61с) рычага, которые соединяют первые соединительные участки (61а) и фиксированный опорный участок (61b), при этом, по меньшей мере, часть участка (60) полости сформирована между двумя участками (61с) рычага.
4. Система привода по п.2 или 3, в которой участок (60) полости выполнен с возможностью установки, по меньшей мере, части подвижного вала (68а).
5. Система привода по п.1, в которой на первом конце качающегося рычага (63) расположена пара участков (63а) установки болтов, в которые завинчены регулировочные болты (70), причем регулировочные болты (70) имеют регулируемые положения вперед/назад, и примыкают к паре клапанов (19) двигателя, соответственно, при этом на качающемся рычаге (63) установлено ребро (63b) между участками (63а) установки болтов, которое выступает от первого конца качающегося рычага (63) до участка (65) упора кулачка.
6. Система привода по п.5, в которой первый соединительный рычаг (61) выполнен, по существу U-образной формой, с парой соединительных участков (61а), между которыми с обеих сторон установлен качающийся рычаг (63), при этом фиксированный опорный участок (61b) установлен с возможностью вращения в фиксированном положении на корпусе двигателя (10), и парой участков (61с) рычага, которые соединяют соединительные участки (61а) и фиксированный опорный участок (61b), причем второй соединительный рычаг (62) выполнен плоской формы, для установки между двумя участками (61с) рычага в виде, ортогональном к прямой линии (L1), которая соединяет оси вращения на противоположных концах первого соединительного рычага (61).
7. Система привода по п.5 или 6, в которой первый конец первого соединительного рычага (61) установлен с возможностью вращения на качающемся рычаге (63, 63А, 63В) через шпильку (64), при этом ролик (65), выполняющий функцию участка упора в кулачок установлен через шпильку (64), причем внешний фланец этой части качающегося рычага (63, 63А, 63В), которая расположена напротив распределительного вала (31), на котором установлен кулачок (69) привода клапана, перекрывает внешний фланец первого конца первого соединительного рычага (61) на виде сбоку, формируя дугообразную форму вокруг оси шпильки (64).
8. Система привода по п.5 или 6, содержащая кривошипно-шатунный элемент (68) на противоположных концах соединительной пластины (68b), где подвижный вал (68а) и шпиндель (68с), ось которого параллельна подвижному валу (68а), выступают из кривошипно-шатунного элемента (68), в котором шпиндель (68с) установлен с возможностью вращения в корпусе (10) двигателя.
9. Система привода по п.1, в которой соединительные механизмы (50А, 50В) соответствующих качающихся рычагов (63А и 63В), соответствующих впускных клапанов (19), имеют отличающуюся друг от друга форму.
10. Система привода по п.9, в которой подвижный вал (68а), поддерживающий подвижные опорные участки (62Аb, 62Вb) вторых соединительных рычагов (62А, 62В) соответствующих соединительных механизмов (50А, 50В), установлен на общем кривошипно-шатунном элементе (68), который выполнен с возможностью вращения на корпусе (10) двигателя.
11. Система привода по п.1, в которой держатель (46) кулачка с опорным отверстием (86), в которое установлен и удерживается с возможностью вращения участок (31а) цапфы распределительного вала (31), на котором может быть установлен кулачок (69) привода клапана, расположен на корпусе (10) двигателя, при этом отверстие (88) подачи, внутренний конец которого соединен с каналом (87) для масла, выполненным в распределительном валу (31) для подачи смазки снаружи, сформировано на участке (31а) цапфы таким образом, что внешний конец отверстия (88) подачи открывается на внешнем контуре участка (31а) цапфы, причем приемная канавка (89), соответствующая внешнему концу отверстия (88) подачи, выполнена в, по меньшей мере, части внутреннего контура опорного отверстия (86), а соединительный канал (90) выполнен в держателе (46) кулачка и соединяет сопло (91) для масла с соответствующей канавкой (89), где сопло (91) для масла расположено напротив определенных деталей клапана (19) двигателя, качающегося рычага (63, 63А, 63В) и соединительного механизма (50, 50А, 50В), при этом расположение и форма приемной канавки (89) определены таким образом, что приемная канавка (89) соединяется с внешним концом отверстия (88) подачи в пределах определенного диапазона угла поворота распределительного вала (31).
12. Система привода клапанов двигателя по п.1, в которой в верхней части фиксированного опорного участка (61b) первого соединительного рычага (61) установлен маслосборник (98), который расположен над вторым соединительным рычагом (62, 62А, 62В), при этом маслосборник (98) граничит с внешней окружностью вала (67) качающегося рычага, причем вал (67) продолжается в фиксированный опорный участок (61b) для установки с возможностью вращения фиксированного опорного участка (61b), при этом масляный канал (99), по которому подается смазка снаружи, сформирован в держателе (46) кулачка, который установлен на корпусе (10) двигателя, для удержания с возможностью вращения части (31а) цапфы распределительного вала (31), на котором установлен кулачок (69) привода клапана, причем трубка (100) подачи масла, по которой смазка поступает в маслосборник (98) сверху выполнена выступающей для соединения с масляным каналом (99).
Приоритет по пунктам:
25.12.2003 по пп.2-8;
26.12.2003 по пп.9 и 10;
05.01.2004 по пп.11 и 12.
