Устройство для управления клапаном газораспределения двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: для управления фазами работы газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: на распределительном валу 1 двигателя размещены по два кулачка 2 и 3, контактирующих каждый со своим рокером 4 и 5. Рокеры разжаты между собой гидравлическими толкателями, причем один из рокеров кинематически связан с газораспределительным клапаном. В зависимости от положения управляющего золотника масло заполняет либо опоражнивает внутреннюю полость гидротолкателя, включая тем самым в работу первый или второй рокер, а, следовательно, обеспечивая работу газораспределительного клапана по профилю одного из кулачков. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к конструированию тепловых машин и предназначено для управления клапаном газораспределения, преимущественно двигателей внутреннего сгорания.

Известны устройства для управления клапаном газораспределения, содержащее сопряженный с кулачком распределительного вала толкатель, воздействующий при помощи коромысла на управляемый клапан (патент США N 2670595, кл. 60-13, 1954). Изменение фаз работы клапана осуществляется смещением оси толкателя вдоль профиля кулачка при помощи эксцентрикового вала и реечного механизма.

Известны также устройства для управления клапаном газораспределения, содержащие сопряженный с механизмом привода клапана и кулачком распределительного вала гидравлический толкатель, выполненный в виде плунжерной пары. Управление фазами газораспределения осуществляется поворотом гильзы при помощи зубчатой рейки, а плунжер снабжен спиральной канавкой.

Недостатком названных устройств является то, что при изменении фаз газораспределения увеличивается эффект дросселирования газа.

Известно устройство (прототип) для управления клапаном газораспределения двигателя внутреннего сгорания с регулированием фаз, содержащее распределительный вал с основным и дополнительным кулачками различного профиля, которые кинематически связаны с подпружиненным газораспределительным клапаном через гидравлические толкатели с подпружиненными плунжерами, установленными в гильзах и образующие надплунжерные полости, одна из которых сообщена через обратный клапан при помощи каналов с магистралью подвода и отвода управляющей жидкости, причем точки начала подъема толкателей смещены по углу поворота распределительного вала на величину, равную максимальному диапазону регулирования фаз двигателя.

Недостатком известного устройства является наличие как минимум двух гидравлических толкателей и необходимость их размещения в подкрышечном пространстве, что затрудняет компановку устройства на двигателе.

Цель изобретения упрощение конструкции за счет использования одного гидравлического толкателя, взаимодействующего с двумя рокерами.

Цель достигается тем, что устройство для управления клапаном газораспределения двигателя внутреннего сгорания с регулированием фаз, содержащее распределительный вал с основным и дополнительным кулачками различного профиля, гидравлический толкатель с подпружиненным плунжером, установленном в гильзе и имеющим возможность осевого перемещения, подпружиненный газораспределительный клапан, коромысло, опирающееся одним концом на клапан, а вторым через гидравлический толкатель на кулачок, внутренняя надплунжерная полость толкателя сообщена магистралью через обратный клапан и золотник с источником давления, магистраль выполнена в виде каналов в коромысле и толкателе, дополнительно содержит по меньше мере два рокера, ось, на которой размещены рокеры с возможностью качания вокруг оси, один из рокеров выполнен в виде двуплечего рычага, опирающегося одним концом на основной кулачок, второй рокер имеет форму треугольника, одна из вершин которого опирается на дополнительный кулачок, вторая кинематически связана с коромыслом, а гидравлический толкатель размещен между третьей вершиной и вторым концом двуплечего рычага.

Кроме того, ось рокеров выполнена полой, внутри оси размещена труба, между трубой и внутренней поверхностью оси выполнены перегородки, образующие полости, которые между собой и с наружной поверхностью оси сообщены сквозными каналами и подключены к источнику давления, внутренняя полость трубы подключена к золотнику и сообщена с внутренней полостью гидравлического толкателя каналами в перегородке и одном из рокеров, а точки контакта рокеров с началом подъема и концом опускания профилей основного и дополнительного кулачков смещены по углу поворота распределительного вала на величину максимального диапазона регулирования соответственно начала открытия и конца закрытия газораспределительного клапана.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство; на фиг. 2 то же, вид Б; на фиг. 3 то же, разрез А-А на фиг. 1.

Приняты следующие обозначения: 1 распределительный вал с основным 2 и дополнительным 3 кулачками; 4 и 5 рокеры; 6 плунжер; 7 пружина; 8 внутренняя полость; 9 гильза; 10 обратный клапан; 11 каналы; 12 перегородка; 13 труба; 14 ось; 15 полости; 16 маслопровод; 17 штанга; 18 коромысло; 19 газораспределительный клапан; 20 крышка цилиндра; 21 масляный канал; 22 опора; 23, 24, 25 и 26 магистрали, соответственно, управляющая, смазывающая, питающая и сливная; 27 золотник; 28 источник давления (насос); 29 емкость; 30 сквозные каналы; ϕ₁ и ϕ₂ углы начала подъема и конца опускания профиля кулачков. Стрелками показано направление движения рабочей жидкости (масла).

Работает устройство следующим образом.

В исходном положении (фиг. 3) масло из емкости 29 насосом 28 нагнетается в магистрали: управляющую 23, смазывающую 24 и питающую 25. Питающая магистраль 25 обслуживает системы двигателя, смазывающая 24 обеспечивает смазку узлов устройства, в частности через полости 15 и каналы 21 смазываются поверхности контакта рокеров 4 и 5 с осью 14 и далее (не показано) масло поступает к роликам рокеров, поверхностям трения плунжера 6 штанги 17, коромысла 18 и т.д.

По управляющей магистрали 23 (фиг. 3), минуя золотник 27, масло поступает в маслопровод 16 и далее по каналам 11, минуя обратный клапан 10 (фиг. 1), во внутреннюю полость 8 гильзы 9, заполняя ее и вытесняя воздух через технологические зазоры между гильзой 9 и плунжером 6, которые вместе с пружиной 7 образуют гидравлический толкатель.

При вращении распределительного вала 1 выступающая часть основного кулачка 2 воздействует через ролик на рокер 5, который, поворачиваясь на оси 14, через заполненный маслом гидравлический толкатель поворачивает двуплечий рокер 4, который в свою очередь, перемещает штангу 17 и через коромысло 18 открывает газораспределительный клапан 19, установленный в крышке цилиндра 20.

При дальнейшем вращении распределительного вала 1 ролик рокера 5 опускается на круглоту кулачка 2 под действием усилия пружины газораспределительного клапана 19. Устройство возвращается в исходное состояние, обеспечив при этом фазы работы газораспределительного клапана, соответствующие профилю основного кулачка 2.

Частичное просачивание масла из полости 8 по технологическим зазорам между втулкой 9 и плунжером 6 компенсируется постоянной подпиткой полости 8 из магистрали 23 в периоды нахождения рокеров на круглоте кулачков 2 и 3, т.е. в периоды нахождения газораспределительного клапана 19 в закрытом состоянии.

Переключение устройства для работы по дополнительному кулачку 3 осуществляется перемещением золотника 27 (фиг. 3) влево. При этом подвод масла по управляющей магистрали 23 прекращается и открывается слив масла из маслопровода 16 и каналов 11 по магистрали 26 в емкость 29.

При вращении распределительного вала 1 (фиг. 1) и набегании выступающей части основного кулачка 2 на ролик рокера 5 усилие, передаваемое через поворачивающийся рокер 5 на гильзу 9, выдавливает масло из внутренней полости 8 гидравлического толкателя (за один или несколько циклов) по технологическим зазорам между гильзой 9 и плунжером 6, что приводит к опоражниванию полости 8 и возможности свободного перемещения гильзы 9 относительно плунжера 6. При этом возвратно-поступательное движение от рокера 5 на рокер 4 через гидравлический толкатель не передается, и рокер 4 находится в исходном положении до момента набегания выступающей части профиля дополнительного кулачка 3 на ролик рокера 4.

Начиная с момента подъема рокера 4 по профилю кулачка 3, рокер 4, поворачиваясь вокруг оси 14, воздействует через штангу 17 и коромысло 18 на газораспределительный клапан 19 и, преодолевая усилие его пружины, открывает его и удерживает в открытом состоянии до момента опускания ролика рокера 4 на круглоту кулачка 3.

При дальнейшем вращении распределительного вала 1 и опускании ролика рокера 5 на круглоту кулачка 2 гильза 8 и плунжер 6 под действием пружины 7 возвращаются в исходное (разжатое) положение.

Все элементы устройства возвращаются в исходное положение, обеспечив при этом фазы работы газораспределительного клапана, соответствующие профилю дополнительного кулачка 3.

Учитывая, что компоновка реальных двигателей предусматривает подвод масла к узлам привода, как правило, внутри оси рокеров, устройство снабжено полой трубой 13 с перегородками 12, которые обеспечивают подвод масла на управление гидравлическим толкателем, сохраняя при этом штатную систему смазки узлов и деталей привода газораспределительных клапанов.

Максимальный диапазон регулирования начала открытия и конца закрытия газораспределительного клапана определяется углами ϕ₁ и ϕ₂ т.е. смещением точек контакта рокеров с началом подъема и концом опускания профилей основного и дополнительного кулачков.

Таким образом, устройство позволяет управлять фазами работы газораспределительных клапанов в зависимости от положения золотника подачи масла к гидравлическому толкателю.

Изменение фаз работы газораспределительных клапанов может быть использовано, например, для улучшения приемистости двигателя путем управления моментом закрытия впускного клапана.

Предлагаемое устройство разрабатывается применительно к двигателям типа ЧН21/21 и типа ЧН26/26 и может быть применено на двигателях различного назначения и иных размерностей.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КЛАПАНОМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ с регулированием фаз, содержащее распределительный вал с основным и дополнительным кулачками различного профиля, гидравлический толкатель с подпружиненным плунжером, установленным в гильзе и имеющим возможность осевого перемещения, подпружиненный газораспределительный клапан, коромысло, опирающееся одним концом на клапан, а вторым через гидравлический толкатель на кулачок, внутренняя надплунжерная полость толкателя сообщена магистралью через обратный клапан и золотник с источником давления, магистраль выполнена в виде каналов в коромысле и толкателе, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере два рокера, ось, на которой размещены рокеры, с возможностью качания вокруг оси, один из рокеров выполнен в виде двуплечего рычага, опирающегося одним концом на основной кулачок, второй рокер имеет форму треугольника, одна из вершин которого опирается на дополнительный кулачок, а вторая кинематически связана с коромыслом, а гидравлический толкатель размещен между вершиной и вторым концом двуплечего рычага.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ось рокеров выполнена полой, в оси размещена труба, между трубой и внутренней поверхностью оси выполнены перегородки, образующие полости, которые между собой и с наружной поверхностью оси сообщены сквозными каналами и подключены к источнику давления, внутренняя полость трубы подключена к золотнику и сообщена с внутренней полостью гидравлического толкателя каналами в перегородке и одном из рокеров.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что точки контакта рокеров с началом подъема и концом опускания профилей основного и дополнительного кулачков смещены по углу поворота распределительного вала на величину максимального диапазона регулирования соответственно начала и конца закрытия газораспределительного клапана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3