Устройство для управления клапаном газораспределения двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: для управления фазами работы и остановки клапанов газораспределения в закрытом положении на распределительном валу двигателя размещены для кажого клапана по два кулачка, два гидротолкателя и по три рокера. Первый и второй рокеры контактируют с кулачками, а третий - с газораспределительным клапаном. Гидротолкатели связывают первый и второй рокеры с третьим рокером. В зависимости от положения управляющего золотника масло заполняет один из гидротолкателей, включая в работу газораспределительный клапан, который отрабатывает фазы, соответствующие профилю данного кулачка. Прекращение подачи масла обеспечивает остановку клапанов газораспределения в закрытом положении. 6 з. п. ф-лы, 4 ил.

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

Известны устройства для управления клапаном газораспределения, содержащие 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.

Известно устройство для управления клапаном газораспределения, содержащее сопряженный с механизмом привода клапанов и кулачком распределительного вала гидравлический толкатель, выполненный в виде плунжерной пары (авт. св. СССР N 273579, кл. F 01 L 1/34, 1970). Управление фазами газораспределителя 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 газораспределителем клапаном через гидравлические толкатели с подпружиненными плунжерами, установленными в гильзах и образующими 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 невозможность отключения цилиндра двигателя путем прекращения в них газообмена за счет остановки клапанов газораспределения в закрытом положении.

Целью изобретения является отключение цилиндров двигателя путем прекращения в них газообмена за счет остановки клапанов газораспределения в закрытом положении.

Для этого устройство для управления клапаном газораспределения двигателя внутреннего сгорания с регулированием фаз, содержащее распределительный вал с двумя кулачками различного профиля, гидравлические толкатели с подпружиненными плунжерами, установленными в гильзах и имеющими возможность осевого перемещения, подпружиненный газораспределительный клапан, коромысло, кинематически связанное с клапаном, внутренняя надплунжерная полость одного из толкателей сообщена магистралью через обратный клапан и золотник с источником давления, магистраль выполнена в виде каналов в толкателе, дополнительно содержит три рокера, ось, на которой размещены рокеры с возможностью качания вокруг оси, рокеры выполнены в виде двуплечих рычагов, первый и третий рокеры опираются одним концом на каждый из кулачков, второй рокер кинематически связан с коромыслом, внутренняя надплунжерная полость второго толкателя сообщена магистралью через обратный клапан и золотник с источником давления, магистраль выполнена в виде каналов во втором толкателе и первом и третьем рокере, первый и второй толкатели размещены между вторым рокером и свободными концами соответственно первого и третьего рокеров, причем точка опоры толкателей на второй рокер противоположна относительно оси рокера точке связи рокера с коромыслом.

Кроме того, ось рокеров выполнена полой, внутри оси размещена труба, между трубой и внутренней поверхностью оси выполнены перегородки, образующие полости, которые между собой и наружной поверхностью оси сообщены сквозными каналами и подключены к источнику давления, внутренняя полость трубы имеет перегородки, образующие полости, которые включены в разрыв магистралей между обратными клапанами и золотником.

Точки контакта каждого из рокеров с началом подъема и концом опускания профилей кулачков смещены по углу поворота распределительного вала на величину максимального диапазона регулирования соответственно начала открытия и конца закрытия газораспределительного клапана.

Гидравлический толкатель, сопряженный через рокер с кулачком меньшего (по продолжительности) профиля, имеет второй подпружиненный плунжер, размещенный во второй гильзе с возможностью осевого перемещения, и упор плунжера, надплунжерная полость сообщена каналом с окружающей средой, причем первый и второй плунжеры расположены соосно, а поверхности гидравлических толкателей, на которые опираются пружины, выполнены в виде подвижных гаек с фиксирующим элементом, например винтом.

На фиг. 1 изображен механизм управления, общий вид; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 то же вариант.

Устройство содержит распределительный вал 1 с кулачками 2 и 3, первый 4 второй 5 и третий 6 рокеры, плунжер 7, пружину 8, внутреннюю полость 9 гильзы 10 и 11 второго и первого гидравлических толкателей, обратный клапан 12, каналы 13, перегородку 14, полости 15, трубу 16, ось 17, маслопровод 18, штангу 19, коромысло 20, газораспределительный клапан 21, крышку 22 цилиндра; ₁ и ₂- углы начала подъема и конца опускания профиля кулачков. Стрелками показано направление движения рабочей жидкости (масла).

Кроме того, устройство содержит опоры 23, сквозные каналы 24, управляющие магистрали 25 и 26, золотник 27, питающую магистраль 28, сливные магистрали 29 и 30, смазывающую магистраль 31, источник 32 давления (насос), емкость 33.

Гидротолкатели 10 и 11 и рокеры 4 и 6 аналогичны по конструкции.

На фиг. 4 (вариант устройства) представлены 34 вторая гильза; 35 второй плунжер; 36 упор плунжера; 37 канал; 38 гайки; 39 фиксирующий элемент (винт).

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии внутренние полости 9 гидротолкателей 10 и 11 каналами 13, 18, 25, 26 через золотник 27 сообщены со сливными магистралями 29 и 30 и, следовательно, опорожнены от масла. При вращении распределительного вала 1 кулачки 2 и 3 воздействуют через ролики на рокеры 4 и 6, которые, преодолевая усилие пружин 8, перемещают гильзы гидротолкателей 10 и 11, но из-за отсутствия масла во внутренних полостях 9 гидротолкателей их плунжеры 7, рокер 5, штанга 19 и коромысло 20 остаются неподвижными и перемещения газораспределительного клапана 21 не происходит цилиндр двигателя отключен по газоснабжению.

Перемещение золотника 27 в левое (фиг. 3) положение открывает проход масла от насоса 32 по управляющей магистрали 26, маслопроводу 18, каналу 13 (фиг. 1), минуя обратный клапана 12, к внутренней полости 9 гидротолкатель заполняется маслом. При вращении распредвала 1 кулачок 2 перемещает рокер 4, который через заполненный гидротолкатель 11 воздействует на рокер 5 и далее через штангу 19 и коромысло 20 перемещает клапан 21 в открытое положение цилиндр двигателя подключен по газоснабжению и газораспределительный клапан отрабатывает фазы, соответствующие профилю кулачка 2 (малая продолжительность).

Перемещение золотника 27 в правое (фиг. 3) положение открывает слив масла из гидротолкателя 11 и подачу масла по магистрали 25, маслопроводу 18 и каналам в рокере 6 к гидротолкателю 10. Минуя обратный клапан, масло заполняет внутреннюю полость гидротолкателя 10. При вращении распредвала 1 кулачок 3, воздействуя на рокер 6 и через заполненный маслом гидротолкатель 10 на рокер 5, штангу 19 и коромысло 20, перемещает клапан 21 в открытое положение цилиндр двигателя подключен по газоснабжению и газораспределительный клапан отрабатывает фазы, соответствующие профилю кулачка 3 (большая продолжительность).

Углы смещения профилей кулачков ₁ и ₂ определяют величину регулирования начала открытия и конца закрытия газораспределительного клапана.

Подача масла по магистрали 31 в полости 15 обеспечивает смазку трущихся поверхностей механизма.

Вариант устройства на фиг. 4 отличается от описанного наличием второго подпружиненного плунжера 35, размещенного во второй гильзе 34, имеющий упор плунжера 36 и канал 37, связывающий надплунжерную полость с окружающей средой.

При работе устройства с включенным гидротолкателем 10 (работа по кулачку 3 большего профиля) набегание профиля кулачка 3 вызывает перемещение рокера 6 и через гидротолкатель 10 рокера 5. При этом, если профиль кулачка 2 еще не начал воздействовать на рокер 4, который остается неподвижным, второй плунжер 35 под действием пружины перемещается вместе с рокером 5. Набегание профиля кулачка 2 вызывает перемещение рокера 4, при этом второй плунжер 35 вдвигается внутрь гильзы 34 до упора 36. Канал 37 обеспечивает циркуляцию воздуха, исключая его сжатие внутри гильзы.

Таким образом, наличие второго плунжера и второй гильзы обеспечивает безударную работу кинематической пары кулачок 2 рокер 4, что повышает надежность узла, особенно при значительной быстроходности двигателя.

Соосное расположение первого и второго плунжеров обеспечивает наименьшие изгибающие моменты при передаче усилий и удобство компоновки.

Выполнение поверхностей гидравлических толкателей, на которые опираются пружины, в виде подвижных гаек обеспечивает возможность регулирования усилия пружины гидротолкателей, а фиксирующие элементы, например, в виде винта, стопорение гаек от произвольного перемещения.

Таким образом, устройство позволяет управлять фазами работы газораспределительных клапанов, а также останавливать их в закрытом состоянии 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, а отключение цилиндров для улучшения экономичности на режимах холостого хода и малых нагрузок.

Предлагаемое устройство разрабатывается применительно к двигателям типа ЧН21/21 и 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 регулирование фаз, содержащее распределительный вал с двумя кулачками различного профиля, гидравлические толкатели с подпружиненными плунжерами, установленными в гильзах и имеющими возможность осевого перемещения, подпружиненный газораспределительный клапан, коромысло, кинематически связанное с клапаном, внутренняя надплунжерная полость одного из толкателей сообщена магистралью через обратный клапан и золотник с источником давления, магистраль выполнена в виде каналов в толкателе, отличающееся тем, что устройство содержит три рокера, ось, на которой размещены рокеры с возможностью качания вокруг оси, рокеры выполнены в виде двуплечих рычагов, первый и третий рокеры опираются одним концом на каждый из кулачков, второй рокер кинематически связан с коромыслом, внутренняя надплунжерная полость второго толкателя сообщена магистралью через обратный клапан и золотник с источником давления, магистраль выполнена в виде каналов во втором толкателе и первом и третьем рокерах, первый и второй толкатели размещены между вторым рокером и свободными концами соответственно первого и третьего рокеров, причем точки опоры толкателей на второй рокер противоположны относительно оси рокера точке связи рокера с коромыслом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ось рокеров выполнена полой, внутри оси размещена труба, между трубой и внутренней поверхностью оси выполнены перегородки, образующие полости, которые между собой и с окружающей поверхностью оси сообщены сквозными каналами и подключены к источнику давления, внутренняя полость трубы имеет перегородки, образующие полости, которые включены в разрыв магистралей между обратными клапанами и золотником.

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

4. Устройство по пп. 1 - 3, отличающееся тем, что гидравлический толкатель, сопряженный через рокер с кулачком меньшего (по продолжительности) профиля, имеет второй подпружиненный плунжер, размещенный во второй гильзе с возможностью осевого перемещения, и упор плунжера, а надплунжерная полость сообщена каналом с окружающей средой.

5. Устройство по пп. 1 - 4, отличающееся тем, что первый и второй плунжеры расположены соосно.

6. Устройство по пп. 1 - 5, отличающееся тем, что поверхности гидравлических толкателей, на которые опираются пружины, выполнены в виде подвижных гаек с фиксирующим элементом.

7. Устройство по пп. 1 - 6, отличающееся тем, что фиксирующий элемент выполнен в виде винта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4