Газораспределительный механизм для двигателя внутреннего сгорания

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Соеетских

Социалистических

Республик

Зависимый от патента №

Заявлено 1 2.11.1970 (№ 1410117/24-6)

Приоритет 13.11.1969, № 50581-А 69, Италия

М. Кл. F Oll 1/32

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министрое

СССР

Опубликовано 16.Х.1972. Бюллетень ¹ 31

УДК, 621.43-344.1 (088. -. ) Дата опубликования описания 7.XII.1972

1- сзсою.а но! г!

Авторы изобретения

Иностранцы

Джиованни Торазза и Данте Джиакоза (Италия) Иностранная фирма

«Фиат Сосиета пер Азиони» (Италия) Заявитель

ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к области двигателестроения.

Известны газораспределительные механизмы для двигателя внутреннего сгорания, содержащие вращающийся вал, кинематически связанный при помощи по меньшей мере одного шатуна с качающимся приводным рычагом, установленным на оси и снабженным кулачковой поверхностью, действующей па клапан, например, выхлопной или впускной, и устройство регулирования фаз распределения.

Цель изобретения — обеспечение увеличения диапазона изменения хода и углов опережения и запаздывания открытия клапанов.

Для достижения этой цели в предлагаемом газораспределительном механизме между кулачковой поверхностью и клапаном установлен качающийся промежуточный рычаг, размещенный на оси и имеющий контактные поверхности, выполненные на разном расстоянии от его оси, Кулачковая поверхность приводного рычага имеет участок, выполненный по дуге окружности с центром, совпадающим с осью приводного рычага.

С целью изменения величины хода клапана в зависимости от ре?кима работы двигателя в предложенном механизме ось промежуточного рычага выполнена подвижной относительно осН приводного рычага плп с возможностью поворота вокруг пес на кронштейне, устаноьленном IIa оси приводного рычага. Ось промежуточного рычага кпнематически связана с

5 устройством регулирования.

Устройство регулирования выполнено с г!!дравличсским сервоприводом, подключсшп,l и к системе смазки, а в линии подвода масла к сервоприводу установлен регулирующий кла10 пан, кинематическп связанный с уcTQIloB, 1епными на двигателе центробежным регулятором и анероидной коробкой, подключснно"I к всасывающему трубопроводу двигателя. K,oðnyc сервопривода выполнен за одно целое с

15 кронштейном промежуточного рычага, а поршень сервопривода имеет реактивную опору на головке цилиндров.

Приводной и промежуточные рычаги могут поворачиваться в 111?QTHBQHQJlo?KHblx направле20 ниях, а контактная повеI?xtlocTb промежуточного рычага, взаимодействующая с клапаном, выполнена по дуге окружности с центром, совпадающим с осью вращения приводного рычага.

25 Кронштейны по меньшей мере двух промежуточных рычагов впускного и выхлопного клапанов имеют общин гидравлический сервопривод, опорная поверхность поршня которого выполнена трапецеидальной, а кронштейны имеют упоры на боковые стороны опорной поверхности.

Кроме того, предложенный механизм отличается от известных тем, что в кипематическую связь впускного и выхлопного клапанов с валом между шатунам(! и привод((ь((1!1(рычя! я ми включены тяги и коромысла, имеющие общую ось, расположенную в кронштейне. Последний установлен поворотно на одной из осей приводных рычагов и связан с сервоприводом устройства регулирования.

На фиг. «изобра.ксн предложенный газораспределительный механизм для двигателя внутреннего сгорания, разрез; па фиг. 2 — — часть механизма (увеличена); па фиг. 3 — схема гидравлического устройства регулирования фаз распределения; на фиг. 4 — графики изменения высоты подъема, скорости и ускорения клапанов по углу поворота вращающегося вала механизма при различных фазах распределения; на фиг. 5 — газораспределительный механизм, вариант; на фиг. б — гидравлическое устройство регулирования фаз распределения газораспределительного механизма, изображенного на фиг. 5 (вариант); на фиг. 7 — графики изменения высоты подъема скорости и ускорения клапанов по углу поворота вращающегося вала механизма, изображенного на фиг. О, при двух крайних положениях устройства регулирования фаз распределения; на фиг. 8 — газораспределительный механизм (вариант).

Газораспределительный механизм для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания 1 имеет впускной 2 и выхлопной 3 клапаны, расположенные в головке 4 цилиндра 5 в виде буквы V соответственно во впускном б и выхлопном 7 каналах. Клапаны 2 и 8 выполнены тарельчатыми, а на концах стержней 8 установлены накладки 9. Клапаны 2 и 3 перемешиваются в положение закрытия при помощи пружин 10.

« азораспределительпый механизм содержит расположенные в головке 4 распределительные вращающиеся валы !1 (показанные пунктиром), имею!цие эксцентрики 12, каждыи из которых служит для привода одного клапана.

Скорость вращения валов 11 для четырехтактного двигателя равна половине скорости ьращения вала двигателя. Каждый эксцентрик 12 соединен с головкой 18 шатуна 14. Последний связан при помощи пальца 15 с качающимся приводным рычагом 1б, установленным с возмо кностью вращения на оси 17. Рычаги 1б на плече, противоположном пальцу 15, снабжены кулачковыми поверхностями 18, имеющими участки 19, концентричные оси 17 и приводные участки 20, форма которых определяет закон перемещения клапанов 2 и 8.

Кулачковая поверхность 18 рычагов 1б действует на верхнюю контактную поверхность 21 качающегося промежуточного рычага 22, размещенного одним концом на оси 28 с воз (оН ностью вращения. На другом конце рычага 22

1О

65 имеется контактная поверхность 24, профиль которой очерчен по дуге окружности. Эта поверхность взаимодействует с накладкой 9 клапанов.

Ось 28 установлена на кронштейне 25 (см. фпг. 3), который может поворачиваться вокруг осН 17. Каждый кронштейн 25 имеет цилиндрическое отверстие 2б, в котором установлен поршень 27 сервопривода гидравлического устройства регулирования. Выступ 28 поршня взаимодействует с упором 29 головки 4.

Рабочая камера 30 сервопривода сообщаетс через отверстие 31 с трубопроводом 82, по которому подводится масло под давлением от насоса 88 системы смазки двигателя. Расход и/ил(! давление масла регулируются клапаном

4 в зависимости от оборотов и нагрузки двигателя и, следовательно, от крутящего момента.

Параллельно трубопроводу 32 перед клапаном подключен второй трубопровод 85 с дросселем 86. Трубопровод 85 подает масло в центробе кный регулятор 87. Последний обеспечивает изменение давления масла перед клапаном 84.

Положение клапана 84 в зависимости от нагрузки двигателя регулируется анероидной коробкой 88, соединенной с впускным трубопроводом 89 (показан схематично).

Движение кулачковой поверхности 18, обеспечивающей требуемое перемещение клапанов, осуществляется при помощи привода, образованного эксцентриком 12, шатуном 14 и приводным рычагом 1б. Вследствие этого отрицательные ускорения уменьшаются и более стро(о выполняется закон перемещения клапанов.

Расположение поверхностей 21 и 24 промежуточного рычага 22 на разных плечах обеспечивает требуемую величину хода клапанов

2 и 8 при небольших размерах приводного рычага 1б. Угловые скорости рычагов 1б и 22 при всех их поворотах направлены в противоположные стороны, что обеспечивает уменьшение габаритов механизма.

Так кяк ось 28 установлена на поворотном (.роцште(!1(с 25, то она имеет возможность перемещаться по дуге окружности с центром, совпадающим с центром осп 17. В результате, обеспечивается требуемое изменение фаз и ходя кла1!яl(ОВ. При смещении оси 23 к упору 29 уменьшается величина хода клапана (см. фиг. 2), так как участок 19 начинает контактировать с контактной поверхностью 21 при более позднем угловом положении вала 11, и следовательно, концевая часть участка 19 не используется.

««а фиг. 1 п 2 сплошной линией показано положение механизма при максимальной ве. (н illfIO(ХОДЯ клапана, Я IIITpHX-IIQIIKTHpHOH прп минимальной.

Если центр кривизны контактной поверхноcrH 24 рычага 22 (при закрытом положении клапанов 2 или 8) совпадает с центром оси 17, то положение оси 28 не влияет на величину зазор", в распределительном механизме.

355815

Компенсацию зазоров в механизме при тепловом расширении можно обеспечить смещением центра кривизны поверхности в какуюлибо сторону от центра оси 17.

В газораспределительном механизме использовано малое отношение длины шатуна 14 к радиусу кривошипа вала 11. Это обеспечивает подъем клапана на участке поворота кривошипного механиз»а, образованного валом 1! и шатуном 14, вблизи верхней мертвой точки, т. е. с наибольшими угловыми ускорениями рычага 16. Закрывается >ке клапан при наименьших угловых ускорениях рычага 16, вследствие чего повышается возможность безударной посадки клапана на седло.

Выхлопной и впускной клапаны и устройства регулирования фаз для пих имеют независимые приводы. Устройство регулирования выполняется не только гидравлическим. Оно может быть механическим, ппевматичес«им или электрическим и действует в зависимости от скорости и нагрузки двигателя.

Графики изменения высоты подьема, скорости и ускорения клапанов механизма, изображенного на фиг. 1 и 2, в зависимости от угла поворота вала 11 показывают, что абсолютные значения скорости и ускорения при открытии клапана больше, чем прн сго закрытии. Этим обеспечивается также повышение надежности работы механизма и уменьшение уровня шума.

Кривые 1 и II показывают ход клапана соответственно при максимальном и минимальном открытии; кривые III u IV — скорость подъема клапана соответственно при максимальном и минимальном открытии; кривые Ч и VI — ускорение клапана соответственно при максимальном и минимальном открытии.

Газораспределительный механизм (см. фиг. 5 и 6) имеет один вращающийся вал 11 для привода впускных2и выхлопных 3 клапанов. Вал 11 расположен в блоке цилиндров 5.

Эксцентрики 12 по два на каждый цилиндр соединены при помощи длинных шатунов 14 с приводными рычагами 16, расположенными соответственно на двух осях 17, установленных в головке 4 на опорах 40. Последние соединены с головкой 4 при помощи винтов 41.

Рычаги 16 имеют «улачковую поверхность

18 на том же плече, на которо» расположен палец 15.

Кронштейны 25 рычагов 22 поворотно установлены на оси 17 и снабжены упорами 42, которые контактируют с боковыми сторонами 48 трапецеидального поршня 44 гидравлического сервопривода (см. фпг. 6). Поршень 44 расположен в отверстии 45 «орпуса 46 сервопривода устройства регулирования. Рабочая камера

47 герметизируется погерхностью головки 4.

Питание рабочей камеры 47 осуществляется по трубопроводу 82, а работа устройства регулирования аналогична работе устройства, изображенного на фиг. 3.

Работа газораспределительного механизма, показанного на фиг. 5 и 6, аналогична работе механизма, изображенного на фиг. 1 — 3.

15 го г5

60 б5

При этом регулирование обеспечивается одновременно для впускного 2 и выхлопного 3 клапанов.

Для обеспечения различных законов регулирования фаз внус«ного 2 и выхлопного 3 клапанов мо>кно применять упоры 42 пеодина«овой длины. а та«>ке разные наклоны боковых сторон 43 поршня 44.

Как видно пз графиков (см. фиг, 7), ускорения и скорости открытия и закрытия клапаIIoB почти одинаковы вследствие применения в механизме шатунов 14 большой длины.

Газораспределительцый механизм (c». фиг. 8) устанавливается на четыре«та«тнс м двигателе с V-образным расположением «лапанов и одним вращающимся распределительным валом 11, размещенным в блоке Uèëiòäров 5.

Вал 11 связан при помощи длинных шатунов 14 и пальцев 48 с коромыслами 49, «оторые установлены на общей осп 50. Ко,щы «ооомысел 49 при помощи пальцев 51 и тяг 52 связаны с пальцами 15 прпвочных рычагов !6.

Ось 50 установлена на кронштейне 58, «оторый размещен с возможностью вращения на оси 17. Упоры оси 50 опираются на поршень сервопривода и выполнен например, «ак показано на фиг. 3.

При перемещении оси 50 с помощью сервопривода изменяется длина кинематической связи между валом 11 и рычагами 16, т. е. эффективная длина шатунов 14 и тяг 52.

Происходит угловое смещение приводных рычагов 16, вследствие чего обеспечивается одновременное изменение фаз и высоты подъема клапанов 2 и 8.

Для независимого регулирования впускных и выхлопных клапанов коромысла 49 соответствующих клапанов должны располагаться на отдельных осях 50, имеющих раздельные приводы.

Так как в газораспределительном механизме (см. фиг. 8) шатуны выполнены с большим отношением длины к радиусу кривошипа, то графики изменения высоты подъема, скорости и ускорения клапанов по углу поворота этого механизма соответствуют графикам, показанным на фиг. 7.

Предмет изобретения

1. Газораспределительный механизм для двигателя внутреннего сгорания, содержащий вращающийся вал, кинематически связанный при помощи по меньшей мере одного шатуна с качающимся приводным рычагом, установленным на оси и снабженным кулачковой поверхностью, lIåéñòBóþùåé на клапан, например выхлопной или впускной, и устройство регулирования фаз распределения, отличаюи(ийся тем, что, с целью обеспечения увеличения диапазона изменения хода и углов опережения и запаздывания открытия клапанов, между кулачковой поверхностью и клапаном установлен качающийся промежуточный ры355815 гаг, размещенный на оси и имеющий контактные поверхности.

2. Механизм по и. 1, отлггчаюгиийся тем, что контактные поверхности проме>куточного рычага выполнены на разном расстоянии от его оси.

3. Механизм по и. 1, от.гичающийся тем, что кулачковая поверхность приводного рычага имеет участок, выполненный по дуге окруж toсти с центром, совпадающим с осьго приводного рычага.

4. Механизм по пп. 1 — 3, or,ãè÷àþè èéñÿ тем, что, с целью изменения величины хода клапана в зависимости от режима работы двигателя, ось проме>куточпого рычага выполнена подвижной относительно оси приводного рычага и кинематически связана с устройством регулирования.

5. Механизм по и. 4, ог,гичаюигггггся тем, что ось промежуточного рычага выполнена с возможностью поворота вокруг оси приводного рычага.

6. Механизм lo п. 3, отличающийся тем, что ось приводного рычага выполнена с возможностью перемещения 110 дугс окру?KHocTH с центром, совпадающим с осью промежуточного рычага.

7. Механизм по п. 5. от;гггчпгогггийгся тем, что ось промежуточного рычага размещена на кронштейне, установленном с возмо>кпостью поворота вокруг оси приводного рычага.

8. Механизм по п. 4, отличающийся тем, что устройство регулирования выполнено с гидравлическим сервоприводом.

9. Механизм по п. 8, отличающийся тем, что сервопривод подключен к системе смазки и его корпус выполнен за одно целое с кронштейном, а поршень сервопривода имеет реактивную опору на головке цилиндров.

10. Механизм по пп. 8 и 9, отли гающийгс г тем, что в линии подвода масла к сервоприводу установлен регулирующий клапан, кинематически связанный с установленными на двигателе центробежным регулятором и анероидной коробкой, подключенной к всасывающему трубопроводу двигателя.

11. Механизм по пп. 5 — 7, отличающийся тем, что приводной и промежуточный рычаги выполнены с возможностью поворота и проти10 воположпых направлениях.

12. Механизм по пп. 2, 4, 5, 7 и 11, отличающийся тем, что контактная поверхность промежуточного рычага, взаимодействующая с клапаном, выполнена Ito дуге окружности.

15 13. Механизм по и, 12, ит.гичагощийся тем, что цснтр дуги окружности контактной поверхности проме>куточного рычага совпадает с осью вращения приводного рычага.

14. Механизм по п. 8, отли гающийся тем, 20 что кронштейны по лгеггьшси мере двух промежуточпых рычагов впускного и выхлопного клапанов имеют общий гидравлический ссрвопривод.

15. Механизм по п. 14, отличагощийся тем, 25 что опорная поверхность поршня сервопривода выполнена трапсцеидальной, а кронштейны промежуточных рычагов имеют упоры на боковые стороны опорной поверхности.

16. Механизм по пп. 1 — 3, отличающийся

30 тем, что, с цслью обеспечения регулирования одновременно впускного и выхлопного клапанов, в кинематическую связь последних с валом между шатунами и приводными рычагами включены тяги и коромысла, установлен35 ные на общей оси.

17. Механизм по п. 16, отличающийся тем, что ось коромысла расположена в кронштейне, установлегнгом IIQBopoTHo па одной из осей приводных рычагов и связанном с сервопри40 водом устройства регулирования.

355815 и;иа а0 Si аг 4949 Фд 5i Я fS Ю

Состапнтспь Л. Синай

Техред А. Камышиикова

Редактор Н. Вирко

Корректор О. Тюрина

Заказ 3835/!9 Изд. № 1607 Тираж 406 Подписное

ЦИИИПИ Комитета по делам нзойретеннй н открытий при Совете Л!инисгро.-, СССР

Л10скпп,/К-35 I а у нская нао, l. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2