Механизм газораспределения для двигателя внутреннего сгорания

Механизм газораспределения для двигателя внутреннего сгорания

Реферат

 

Сущность изобретения: в механизм газораспределения для двигателя внутреннего сгорания, содержащий распределительный вал с кулачками и приводы клапанов с толкателями, введены ограничители растекания масла для каждой пары кулачок - привод клапана, выполненные в виде желоба, открытого со стороны, обращенной к рабочей поверхности кулачка и установленного в плоскости его вращения, с внутренней поверхностью, огибающей рабочую поверхность кулачка и выполненной в плоскости вращения кулачка в виде разомкнутой дуги с постоянным или переменным радиусом кривизны, причем хотя бы в одной точке внутренней поверхности желоба касательная к этой поверхности в плоскости вращения кулачка имеет общую точку с линией подвижного контакта рабочих поверхностей кулачка и привода клапана. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к конструкциям механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания.

Известно, что управление процессом поступления в цилиндры двигателя внутреннего сгорания рабочей смеси или воздуха и выпуска отработанных газов осуществляется механизмом газораспределения, основными элементами которого являются впускные и выпускные клапаны, возвратно-поступательное движение которых осуществляется под воздействием вращающихся кулачков распределительного вала. Преобразование вращательного движения кулачка распределительного вала в возвратно-поступательное движение клапана осуществляется контактным силовым воздействием рабочей поверхности кулачка на рабочую поверхность привода клапана, осуществляющего перемещение стержня клапана.

В зоне контакта кулачка и привода клапана возникают большие силы трения, вызывающие значительные затраты мощности двигателя на привод механизма газораспределения, возрастающие при увеличении числа оборотов двигателя. Помимо увеличения затрат мощности на привод механизма газораспределения при увеличении числа оборотов двигателя, возникающие силы трения вызывают повышение скорости износа элементов привода механизма газораспределения и износа рабочих поверхностей кулачка и привода клапана.

Известен механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания [1], содержащий распределительный вал с кулачками и приводы клапанов, преобразующих вращательное движение кулачков распределительного вала в возвратно-поступательное движение клапанов, которое снижает отрицательный эффект воздействия сил трения путем уменьшения контактных напряжений между кулачком и рабочей поверхностью привода клапана, имеющего форму рычага, в котором площадка рычага, образующая рабочую поверхность привода клапана, выполнена вогнутой с радиусом кривизны профиля, равным максимальному радиусу кривизны профиля кулачка.

Недостатком известного устройства является то, что снижение сил трения, определяющих затраты мощности двигателя на привод механизма газораспределения и износ рабочих поверхностей, достигается лишь некоторым увеличением площади контакта за счет профилирования рабочей поверхности в зоне площадки рычага привода клапана. При изменении радиуса кривизны профиля площадки рычага вследствие износа под действием сил трения контактные напряжения вновь возрастают, что приводит к повышению давления на пленку масла, находящуюся на рабочих поверхностях кулачка и привода клапана, ее выдавливанию с возможным возникновением эффекта сухого трения и с неизбежным увеличением затрат мощности двигателя на привод механизма газораспределения и ускорением процесса износа рабочих поверхностей.

Известен механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания [2], содержащий распределительный вал с кулачками, приводы клапанов, преобразующих вращательное движение кулачков распределительного вала в возвратно-поступательное движение клапанов, в котором для уменьшения трения в зоне контакта привод клапана, выполненный в виде рычага, содержит ролик, наружная поверхность которого контактирует с рабочей поверхностью кулачка.

Недостатком такого устройства является усложнение конструкции привода клапана за счет включения в привод дополнительных элементов в виде вращающегося ролика и элементов системы его смазки и, как следствие, снижение надежности механизма газораспределения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа механизм газораспределения [3], содержащий распределительный вал с кулачками, приводы клапанов, преобразующих вращательное движение кулачков распределительного вала в возвратно-поступательное движение клапанов, систему смазки от системы смазки двигателя и ограничители растекания масла по поверхностям, обращенным к кулачкам распределительного вала. Кроме того, тело корпуса распределительного вала, имеющего опорные шейки, содержит масляные магистрали системы смазки механизма газораспределения от системы смазки двигателя, сообщающиеся между собой и с масляной емкостью сбора масла, и включает калиброванные отверстия для подачи масла, располагаемые над кулачками, причем ограничители растекания масла выполнены в виде выступов на корпусе распределительного вала в зоне калиброванных отверстий и в виде масляных козырьков на приводах клапанов, выполненных в виде коромысел. Выступы на корпусе распределительного вала и масляный козырек на коромысле привода клапана являются ограничителями растекания масла в направлении оси распределительного вала и, препятствуя уносу масла в этом направлении, увеличивают количество масла, находящегося как на рабочих поверхностях, так и в зоне контакта кулачка и привода клапана. Увеличение количества масла в зоне контакта кулачка и привода клапана уменьшает силы трения и, как следствие, снижает затраты мощности двигателя на привод механизма газораспределения.

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно, снижая растекание масла в направлении оси распределительного вала, не устраняет отрицательное воздействие основных факторов, определяющих унос масла и осушение рабочих поверхностей кулачка и привода клапана механизма газораспределения при увеличении числа оборотов двигателя и, соответственно, увеличения числа оборотов распределительного вала. Одним из основных факторов является то, что выступ вращающегося кулачка, который можно рассматривать как лопатку простейшей турбины, отбрасывает воздух, находящийся в пространстве около кулачка, и содержащиеся в нем струи и капли масла и масляный аэрозоль наружу от кулачка, препятствуя их осаждению на рабочей поверхности кулачка. Радиальная составляющая скорости потока воздуха, отбрасываемого выступом кулачка, пропорциональна квадрату числа оборотов двигателя. При увеличении числа оборотов эта скорость быстро возрастает, вызывая эффект экранировки рабочей поверхности кулачка потоком отбрасываемого воздуха. Другим фактором является то, что увеличение числа оборотов двигателя приводит к увеличению действующих на рабочей поверхности кулачка ускорений, пропорциональных квадрату числа оборотов и радиусу профиля кулачка, вызывающих появление центробежных сил, воздействующих на пленку масла и ведущих к ее отрыву от рабочей поверхности. При этом максимальные усилия отрыва пленки масла возникают в области наибольшего выступа профиля кулачка, работающего в условиях максимальных усилий по перемещению привода клапана и воздействия максимальных сил трения. Оба указанных фактора вызывают унос масла и осушение рабочей поверхности кулачка, что приводит к ухудшению условий смазки в зоне контакта кулачка и привода клапана при увеличении числа оборотов двигателя. Следствием является увеличение относительных затрат мощности двигателя на привод механизма газораспределения при увеличении числа оборотов двигателя и повышение скорости износа рабочих поверхностей кулачка и привода клапана. Применение для смазки кулачка и привода клапана масляной емкости, в которую могут быть частично погружены рабочие поверхности кулачка и привода клапана так, чтобы зона контакта рабочих поверхностей находилась под уровнем масла, также не устраняет отрицательное воздействие указанных факторов. При этом относительные затраты мощности двигателя на привод механизма газораспределения на малых оборотах возрастают из-за гидравлического сопротивления, возникающего при движении кулачка в пространстве емкости, заполненной маслом. При увеличении числа оборотов двигателя и, соответственно, распределительного вала начинают проявляться те же эффекты снижения эффективности смазки зоны контакта кулачка и привода клапана, что были описаны ранее, однако в несколько меньшей степени. Выступ вращающегося кулачка при увеличении числа оборотов двигателя выбрасывает масло из масляной емкости, понижая его уровень, а увлекаемый кулачком поток воздуха создает в пространстве масляной емкости вокруг кулачка полость, заполненную брызгами масла и масляным аэрозолем. Возвратно-поступательное движение привода клапана под действием кулачка приводит к дополнительному инерционному выбросу масла из масляной емкости. Тем самым режим смазки зоны контакта рабочих поверхностей кулачка и привода клапана при увеличении скорости вращения кулачка стремится к режиму, описанному ранее, что приводит к росту затрат мощности двигателя на привод механизма газораспределения при увеличении числа оборотов двигателя. Другим недостатком известного устройства является то, что ограничителями растекания масла в виде выступов на корпусе со стороны распределительного вала не могут быть снабжены механизмы газораспределения, в которых частично или полностью отсутствует корпус и в которых крепление распределительного вала осуществляется, например, лишь по опорным шейкам.

Целью изобретения, достигаемой предлагаемым механизмом газораспределения, является снижение затрат на трение в механизме газораспределения путем интенсификации процессов смазки в зоне контакта кулачка и привода клапана за счет управляемого использования кинетической энергии струй и капель масла, подаваемого из системы смазки двигателя и отражаемого движущимися рабочими поверхностями кулачка и привода клапана, и гидродинамического напора потока воздуха, создаваемого выступом вращающегося кулачка распределительного вала, благодаря чему снижаются абсолютные и относительные затраты мощности на привод механизма газораспределения, и повышаются полезная мощность и экономичность двигателя внутреннего сгорания.

Цель достигается тем, что в механизме газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащем распределительный вал с кулачками, приводы клапанов, преобразующих вращательное движение кулачков распределительного вала в возвратно-поступательное движение клапанов, систему смазки от системы смазки двигателя и ограничители растекания масла по поверхностям, обращенным к кулачкам распределительного вала, ограничители растекания масла для каждой пары кулачок - привод клапана механизма газораспределения выполнены в виде желоба, открытого со стороны, обращенной к рабочей поверхности кулачка, и установленного в плоскости его вращения, с внутренней поверхностью, огибающей рабочую поверхность кулачка и выполненной в плоскости вращения кулачка в виде разомкнутой дуги с постоянным или переменным радиусом кривизны, причем хотя бы в одной точке внутренней поверхности желоба касательная к этой поверхности в плоскости вращения кулачка имеет общую точку с линией подвижного контакта рабочих поверхностей кулачка и привода клапана.

Кроме того, при выполнении ограничителей растекания масла как отдельных элементов конструкции механизма газораспределения ограничители растекания масла в виде желоба для каждой пары кулачок - привод клапана механизма газораспределения установлены и закреплены любым известным способом внутри элементов конструкции механизма газораспределения.

Кроме того, для снижения расхода материалов на изготовление ограничителей растекания масла в механизме газораспределения ограничители растекания масла в виде желоба для каждой пары кулачок - привод клапана механизма газораспределения выполнены в элементах конструкции механизма газораспределения.

Кроме того, для обеспечения возможности установки на двигатели внутреннего сгорания с различными конструкциями крепления распределительного вала механизма газораспределения не менее одного из ограничителей растекания масла в виде желоба для каждой пары кулачок - привод клапана механизма газораспределения установлены и закреплены любым известным способом внутри элементов конструкции механизма газораспределения, а остальные выполнены в элементах конструкции этого механизма.

Кроме того, для повышения эффективности работы в механизме газораспределения для двигателя внутреннего сгорания ограничитель растекания масла в виде желоба выполнен так, что хотя бы в одной точке внутренней поверхности желоба касательная к этой поверхности в плоскости вращения кулачка имеет общую точку с линией подвижного контакта рабочих поверхностей кулачка и привода клапана в зоне, соответствующей закрытому положению клапана.

Кроме того, для повышения эффективности работы в механизме газораспределения для двигателя внутреннего сгорания ограничитель растекания масла в виде желоба в точке, касательная к которой в плоскости вращения кулачка имеет общую точку с линией подвижного контакта рабочих поверхностей кулачка и привода клапана, выполнен с шириной, не превышающей ширину рабочей поверхности кулачка.

Кроме того, для повышения эффективности работы в механизме газораспределения для двигателя внутреннего сгорания ограничитель растекания масла в виде желоба выполнен с переменной по длине шириной, уменьшающейся в направлении вращения кулачка распределительного вала.

Ограничитель растекания масла, имеющий форму желоба, выполняемый как дополнительный элемент конструкции механизма газораспределения либо как составная часть элементов конструкции, своей внутренней поверхностью, огибающей рабочую поверхность кулачка, собирает отраженные от рабочих поверхностей кулачка и привода клапана струи и капли масла и масло, осаждаемое из масляного аэрозоля, и формирует из них струю, которая под действием сил инерции струй и капель масла, отражаемых от поверхности кулачка и привода клапана и имеющих составляющую скорости в направлении вращения кулачка, и гидродинамического напора потока воздуха, увлекаемого выступом вращающегося кулачка в пространстве между рабочей поверхностью кулачка и внутренней поверхностью желоба, движется по внутренней поверхности желоба в направлении вращения кулачка. По достижении участка внутренней поверхности желоба, касательная к которому имеет общую точку с линией подвижного контакта рабочих поверхностей кулачка и привода клапана, сформированная желобом движущаяся струя масла отрывается от внутренней поверхности желоба и попадает на рабочую поверхность кулачка, образуя на ней движущуюся пленку масла, переносимую рабочей поверхностью кулачка в зону контакта рабочих поверхностей кулачка и привода клапана, и обеспечивающую их дополнительную смазку непосредственно в зоне контакта. Так как скорость движения струй и капель масла в направлении вращения кулачка пропорциональна числу оборотов двигателя, а скоростной напор увлекаемого кулачком потока воздуха, воздействующего на движущуюся по внутренней поверхности желоба струю масла, пропорционален квадрату числа оборотов двигателя, скорость движения струи масла, подаваемой желобом в зону контакта рабочих поверхностей кулачка и привода клапана, и соответственно, пленки масла, образуемой этой струей на рабочей поверхности кулачка, близка к окружной скорости рабочей поверхности выступа кулачка и возрастает при увеличении числа оборотов двигателя. Отражаемая от зоны контакта рабочих поверхностей кулачка и привода клапана движущаяся пленка масла меняет направление своего движения на обратное. Изменение направления вектора скорости движения пленки масла вызывает появление в зоне контакта масляного клина, динамическое давление в котором возрастает при увеличении числа оборотов двигателя вследствие увеличения скорости струи масла, подаваемой из желоба.

Предложенное устройство не известно из уровня техники, следовательно, оно является новым. Предложенное устройство явным образом не следует из уровня техники, следовательно, оно имеет изобретательский уровень.

Предложенное устройство может быть использовано в промышленности, в частности в производстве двигателей внутреннего сгорания повышенной полезной мощности и экономичности, следовательно, оно является промышленно применимым.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение предлагаемого механизма газораспределителя; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Механизм газораспределения содержит распределительный вал 1, кулачок 2 распределительного вала, привод 3 клапана, показанный схематично, внутреннюю поверхность 4 желоба, рабочую поверхность 5 кулачка распределительного вала, рабочую поверхность 6 привода клапана, участок 7 желоба, касательная к внутренней поверхности которого имеет общую точку с линией подвижного контакта рабочих поверхностей кулачка и привода клапана, корпус 8 распределительного вала, показанный схематично, начальный участок 9 желоба, показанный схематично, край 10 желоба, обращенный к рабочей поверхности кулачка.

Кроме того, на фиг. 1-3 приведены некоторые геометрические характеристики формы и взаимодействия элементов конструкции предлагаемого механизма газораспределения, где: FG - линия подвижного контакта рабочей поверхности 5 кулачка 2 и рабочей поверхности 6 привода клапана 3 в плоскости вращения кулачка, соединяющая точку контакта F, соответствующую началу движения привода клапана, при котором клапан полностью закрыт, с точкой G, соответствующей положению привода клапана, при котором клапан полностью открыт; форма линии FG определяется профилем кулачка и профилем линии, вдоль которой происходит возвратно-поступательное движение привода клапана и которая может отличаться от прямой линии; на фиг. 1 линия FG условно показана совпадающей с осью привода клапана; DE - касательная к точке внутренней поверхности желоба 4, имеющая общую точку F с линией подвижного контакта FG рабочих поверхностей кулачка 2 и привода клапана 3; HJ - касательная к точке внутренней поверхности желоба 4, имеющая общую точку G с линией подвижного контакта FG рабочих поверхностей кулачка 2 и привода клапана 3; а - угол между касательной DE и линией FG; b - угол между касательной HJ и линией FG; с - направление вращение кулачка распределительного вала; d - ширина желоба в конце его дуги по направлению вращения кулачка в сечении А-А; е - ширина рабочей поверхности кулачка; f - ширина желоба в сечении В-В; h - глубина желоба в различных сечениях; s - геометрическая поверхность, образуемая выступом вращающегося кулачка 2.

Предлагаемый механизм газораспределения для двигателя внутреннего сгорания содержит распределительный вал 1 с кулачками 2, приводы клапанов 3, преобразующих вращательное движение кулачков 2 распределительного вала 1 в возвратно-поступательное движение клапанов, систему смазки от системы смазки двигателя, ограничители растекания масла по поверхностям, обращенным к кулачкам 2 распределительного вала 1, для каждой пары кулачок - привод клапана механизма газораспределения, выполненные в виде желоба 4, открытого со стороны, обращенной к рабочей поверхности 5 кулачка 2 и установленного в плоскости его вращения, с внутренней поверхностью 4, огибающей рабочую поверхность 5 кулачка 2 и выполненной в полоскости вращения кулачка в виде разомкнутой дуги с постоянным или переменным радиусом кривизны, причем хотя бы в одной точке внутренней поверхности желоба касательная DE к этой поверхности в плоскости вращения кулачка имеет общую точку F с линией FG подвижного контакта рабочей поверхности 5 кулачка 2 и рабочей поверхности 6 привода клапана 3. Касательная DE пересекает линию FG в области начала движения привода клапана 3 под действием выступа кулачка 2. Это предельное положение касательной, пересекающей линию FG подвижного контакта рабочих поверхностей, соответствует положению привода клапана 3, когда клапан полностью закрыт. Другое возможное предельное положение касательной к дуге желоба, пересекающей FG, соответствует линии HJ с точкой пересечения G, что соответствует положению привода клапана 3, когда клапан полностью открыт. При этом углы а и b пересечения касательных DE и HJ с линией FG всегда меньше 90 угл. град. Возможная форма поперечного сечения желоба показана на фиг. 2 в сечении А-А и на фиг. 3 в сечении В-В. Внутренняя поверхность желоба 4 в сечении А-А на фиг. 2, имеющего ширину d в конце желоба 4 по направлению вращения кулачка 2 с шириной е рабочей поверхности 5, и внутренняя поверхность того же желоба 4 с шириной f в сечении В-В на фиг. 3, выполнена в виде прямоугольника со стенками, открытого со стороны, обращенной к рабочей поверхности 5 кулачка 2. На фиг. 1-3 также условно показаны прямолинейный участок 7 желоба, касательной к которому является линия DE, корпус 8 распределительного вала, в котором выполнен желоб 4, начальный участок 9 и край 10 желоба 4.

Предлагаемый механизм газораспределения работает следующим образом. При вращении распределительного вала 1 и кулачка 2 рабочая поверхность 5 кулачка 2 создает контактные усилия на рабочей поверхности 6 привода клапана 3, под действием которых происходит перемещение клапана. Подача масла к рабочим поверхностям кулачка и привода клапана из системы смазки двигателя при этом осуществляется любым известным способом при помощи любой известной конструкции системы смазки механизма газораспределения. При вращении кулачка 2 и возвратно-поступательном движении привода клапана 3 внутренняя поверхность желоба 4 улавливает отбрасываемые рабочей поверхностью 5 кулачка 2 и рабочей поверхностью 6 привода клапана 3 струи и капли масла и масляный аэрозоль. Уловленное масло под действием сил инерции и динамического напора воздуха, движущегося в направлении вращения кулачка в пространстве между внутренней поверхностью желоба 4 и рабочей поверхностью 5 кулачка 2, также движется в направлении вращения кулачка. Стенки внутренней поверхности желоба 4 удерживают формируемую струю масла от растекания в направлении оси распределительного вала. По достижении прямолинейного участка 7 сформированная уплощенная струя масла отрывается от внутренней поверхности желоба и под действием сил инерции попадает в зону контакта рабочих поверхностей 5 и 6 кулачка и привода клапана, образуя на рабочей поверхности 5 кулачка 2 движущуюся пленку масла. За счет скорости инерционного движения пленка масла формирует в зоне контакта рабочих поверхностей 5 и 6 масляный клин, препятствующий механическому контакту рабочих поверхностей. Наличие зазора между концом прямолинейного участка 7 желоба 4 и выступом кулачка 2 приводит к тому, что при прохождении выступа вращающегося кулачка 2 мимо прямолинейного участка 7 желоба 4 перед кулачком по направлению его вращения образуется зона повышенного давления потока воздуха, приводящая к дополнительному захвату масла с прямолинейного участка 7 и подаче его в струю. За кулачком образуется зона пониженного давления воздуха, что приводит к эффекту подсоса масла из желоба 4 на прямолиненый участок 7 и также увеличивает подачу масла в струю. За счет этих эффектов наибольшая подача масла осуществляется на наиболее нагруженную часть рабочей поверхности кулачка 2 в зоне выступа.

В примере конкретного выполнения устройства, приведенном на фиг. 1-3, желоб с внутренней поверхностью 4 выполнен в элементе конструкции механизма газораспределения, которым является корпус 8 распределительного вала 1. Внутренняя поверхность желоба 4 в конце желоба по направлению вращения кулачка 2 распределительного вала 1 выполнена в виде прямолинейного участка 7, касательная DE к которому пересекает линию подвижного контакта FG рабочей поверхности 5 кулачка 2 и рабочей поверхности 6 привода клапана 3 в точке F, что соответствует закрытому положению клапана. Ширина d желоба 4 в сечении А-А на фиг. 2 в его конце по направлению вращения кулачка 2 на прямолинейном участке 7 желоба 4 не превышает ширины е рабочей поверхности 5 кулачка 2. Ширина f желоба 4 в сечении В-В на фиг. 3 больше ширины е рабочей поверхности 5 кулачка 2, так что ширина желоба 4 убывает в направлени вращения кулачка 2 распределительного вала 1.

Выбором формы дуги желоба 4 в плоскости вращения кулачка и формы внутренней поверхности желоба в области 7, в которой касательная DE к внутренней поверхности желоба 4 пересекает линию FG контакта рабочих поверхностей кулачка 2 и привода клапана 3, задано направление движения струи масла и ее форма в поперечном сечении струи с тем, чтобы создаваемый масляный клин по достижении больших оборотов двигателя практически исключал касание рабочих поверхностей кулачка и привода клапана. Оптимальная форма желоба 4, создающего наибольший эффект дополнительной смазки путем формирования динамического масляного клина, имеет в конце дуги, образуемой внутренней поверхностью желоба 4 в направлении вращения кулачка, прямолинейный участок 7, касательная DE к которому пересекает в плоскости вращения кулачка линию FG подвижного контакта рабочих поверхностей кулачка 2 и привода клапана 3 в точке F области начала движения привода клапана под действием выступа кулачка. Эта область линии подвижного контакта рабочих поверхностей соответствует положению клапана, когда он полностью закрыт. При этом указанный прямолигнйгый участок 7 дуги желоба 4, образованный его внутренней поверхностью, имеет в поперечном ечении, параллельном оси вращения кулачка, форму прямоугольника, открытого со стороны, обращенной к рабочей поверхности кулачка, с шириной d, не превышающей ширины е рабочей поверхности 5 кулачка 2. Такая форма желоба 4 вызывает формирование струи масла в виде уплощенной струи, подаваемой по всей ширине е зоны контакта рабочих поверхностей кулачка 2 и привода клапана 3. Минимальное расстояние между коннцом прямолинейного участка 7 дуги желоба 4 и обращенной к нему поверхностью 5 кулачка 2 выбирается из условия обеспечения минимального зазора между концом желоба 4 и выступом кулачка 2 для того, чтобы конец желоба 4 создавал гидравлическое сопротивление потоку воздуха, увлекаемого кулачком 2, и чтобы в момент прохождения выступа кулачка 2 мимо конца дуги желоба 4, как показано на фиг. 1, на набегающей тороне кулачка 2 создавалось повышенное давление, а на сбегающей стороне кулачка - пониженное давление. Возникающая неравномерность распределения давления около выступа кулачка 2 повышает приток масла из струи непосредственно на наиболее нагруженную часть кулачка в области вершины его выступа. Увеличение количества масла в формируемой желобом 4 струе достигается тем, что желоб 4 выполнен охватывающим возможно большую часть рабочей поверхности 5 кулачка 2, с которой возможен срыв струй и капель мала, с шириной желоба 4, убывающей в направлении вращения кулачка. При наличии маляной ванны, в которую погружается зона контакта рабочих поверхностей кулачка 2 и привода клапана 3, начальный учаток 9 дуги, образуемой внутренней поверхностью желоба 4, размещен под уровнем масла, который устанавливается на неработающем двигателе. Для обеспечения наибольшего гидродинамического воздействия потока воздуха на струю масла, формируемую желобом, максимальная глубина h желоба 4 выбрана в диапазоне 1/10-1/2 от среднней ширины желоба, а растояние от кромок 10 желоба 4, обращенных к кулачку 2, до поверхноти s, образуемой выступом вращающегося кулачка 2, выбрано минимальным, исходя из конструктивных и монтажных ограничений. Минимальное расстояние между концом линейного участка 7 дуги желоба 4 и поверхностью s, образуемой выступом вращающегося кулачка 2, выбирается из условия обеспечения минимального зазора между концом желоба 4 и выступом кулачка 2, достаточного для монтажа распределительного вала 1, но не менее 0,5 мм с тем, чтобы обеспечить пропуск струи масла, истекающей с желоба 4. Для дополнительного увеличения подачи масла из желоба 4 на выступ кулачка 2 за счет снижения подачи масла на менее нагруженные участки рабочей поверхности кулачка внутренняя поверхность желоба 4 оснащена устройствами для создания дополнительного гидравлического сопротивления движению струи масла. Эти устройства выполнены в виде углублений и выступов на внутренней поверхности желоба 4. Они могут быть выполнены или в виде углублений, или в виде выступом, или комбинации углублений и выступов. Поскольку внутренняя поверхность желоба 4 подвергается эрозионному возднйствию струи масла, движущейся с большой скоростью, и возможным гидроударам, возникающим под воздействием падающих струй и капель масла, и гидродинамического воздействия потока воздуха, внутренняя поверхность желоба 4 выполнена из металла без нанесения на нее каких-либо покрытий. Внутренняя поверхность желоба 4 может быть выполнена из металла с нанесением достаточно прочного покрытия, способного противостоять без отслаивания длительным циклическим локальным ударным воздействиям.

Экспериментальные исследования предлагаемого механизма газораспределения, выполненные на двигателях автомобилей марок ВАЗ-21011, -2105, -2106, -2121 с рабочим объемом 1200-1600 см³ с верхним расположением механизма газораспределения и струйно-капельным способом подачи масла из системы смазки двигателя к рабочим поверхностям кулачка и привода клапана, выполненного в виде коромысла, показали, что применение предлагаемого устройства механизма газораспределения с ограничителями растекания масла в виде желоба для каждой пары кулачок - привод клапана, выполненных как отдельные элементы конструкции, установленные и закрепленные внутри механизма газораспределения заводского изготовления, снижает затраты мощности двигателя на привод механизма газораспределения, повышает полезную мощность двигателя на 5-7% и 5-7% снижает расход топлива. Одновременно снижается скорость износа рабочих поверхностей кулачка и привода клапана, скорость износа цепного либо ременного привода механизма газораспределения, уменьшается скорость загрязнения масла в системе смазки двигателя и облегчается запуск двигателя в зимних условиях. Процессы образования вращающимся кулачком потока воздуха, отбрасывающего масло от его рабочей поверхности, и срыва пленки масла с рабочей поверхности кулачка под действием центробежных сил, описанные в предлагаемом механизме, происходят в любых конструкциях механизма газораспределения с кулачковым распределительным валом, при любом числе таких распределительных валов и любом способе и конструкции системы смазки механизма газораспределения от системы смазки двигателя. Применение желоба определенной формы, описанной в предлагаемом механизме газораспределения, позволяет использовать эти процессы для интенсификации смазки и снижения затрат мощности двигателя на трение в зоне контакта кулачка с приводом клапана, создавая тем самым положительный эффект увеличения полезной мощности и повышения экономичности двигателя внутреннего сгорания при любых конструкциях механизма газораспределения с любым количеством кулачковых распределительных валов. (56) 1, Авторское свидетельство СССР N 1615403, кл. F 01 L 1/14, 1988.

2. Авторское свидетельство СССР N 1341360, кл. F 01 L 1/18, 1983.

3. Авторское свидетельство СССР N 1301992, кл. F 01 L 1/18, F 01 M 9/10, 1984.

Формула изобретения

1. МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий распределительный вал с кулачками, приводы клапанов, преобразующих вращательное движение кулачков распределительного вала в возвратно-поступательное движение клапанов, систему смазки от системы смазки двигателя и ограничители растекания масла по поверхностям, обращенным к кулачкам распределительного вала, отличающийся тем, что ограничители растекания масла для каждой пары кулачок-привод клапана механизма газораспределения выполнены в форме желоба, открытого со стороны, обращенной к рабочей поверхности кулачка, и установленного в плоскости его вращения, с внутренней поверхностью, огибающей рабочую поверхность кулачка и выполненной в плоскости вращения кулачка в форме разомкнутой дуги с постоянным или переменным радиусом кривизны, причем хотя бы в одной точке внутренней поверхности желоба касательная к этой поверхности в плоскости вращения кулачка имеет общую точку с линией подвижного контакта рабочих поверхностей кулачка привода клапана.

2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что ограничители растекания масла в форме желоба для каждой пары кулачок-привод клапана механизма газораспределения закреплены внутри элементов конструкции механизма газораспределения.

3. Механизм по п.1, отличающийся тем, что ограничители растекания масла в форме желоба для каждой пары кулачок-привод клапана механизма газораспределения выполнены в элементах конструкции механизма газораспределения.

4. Механизм по п.1, отличающийся тем, что не менее одного из ограничителей растекания масла в форме желоба для каждой пары кулачок-привод клапана механизма газораспределения закреплены внутри элементов конструкции механизма газораспределения, а остальные выполнены в элементах конструкции этого механизма.

5. Механизм по п.1, отличающийся тем, что хотя бы в одной точке внутренней поверхности желоба касательная к этой поверхности в плоскости вращения кулачка имеет общую точку с линией подвижного контакта рабочих поверхностей кулачка и привода клапана в зоне, соответствующей закрытому положению клапана.

6. Механизм по п.1, отличающийся тем, что желоб в точке, касательная к которой в плоскости вращения кулачка имеет общую точку с линией подвижного контакта рабочих поверхностей кулачка и привода клапана, выполнен с шириной, не превышающей ширину рабочей поверхности кулачка.

7. Механизм по п.1, отличающийся тем, что желоб выполнен с переменной по длине шириной, уменьшающейся в направлении вращения кулачка распределительного вала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3