Устройство для регулирования фаз газораспределения двигателя внутреннего сгорания

Устройство для регулирования фаз газораспределения двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в механизмах газораспределения двигателей внутреннего сгорания, в частности в устройствах для регулирования фаз газораспределения ДВС.

Известно устройство для регулирования фаз газораспределения двигателя внутреннего сгорания по патенту Российской Федерации №2102604, кл. F01L 1/34, 1998 г., содержащее узел управления подачей и сливом рабочего тела, соосно расположенные элемент привода, соединенный цепью с коленчатьм валом двигателя, и распределительный вал, связанные между собой механизмом распределения фаз. Механизм распределения фаз выполнен в виде расположенных в корпусе, жестко связанном с элементом привода, четырех рабочих поршней со срезанными на всей длине поршня полностью или частично боковыми плоскостями. В боковых плоскостях выполнены профилированные пазы, а через них проходят штифты, которые жестко связаны с распределительным валом. Причем профилированный паз состоит из наклонного рабочего участка, обеспечивающего собственно изменение фаз при перемещении поршней, переходящего в примерно параллельный торцам поршня участок, который у одной противолежащей пары поршней выполнен в наружной части поршня, а у другой - во внутренней, что обеспечивает при одновременной подаче рабочего тела ко всем поршням попарно последовательное перемещение поршней, а следовательно, увеличение угла изменения фаз при прочих равных условиях.

Однако это устройство является сложным и для практического применения требует дополнительного, дорогостоящего электронно-гидравлического оборудования.

Известно устройство для регулирования фаз газораспределения двигателя внутреннего сгорания по патенту США №4522085, МПК F16H 53/00, 1985 г., принятое заявителем за прототип. Оно содержит соосно размещенные элемент привода, соединенный с коленчатым валом двигателя, и распределительный вал, причем элемент привода и распределительный вал связаны между собой механизмом регулирования фаз, который имеет узел передачи управляющего усилия на распределительный вал, механизм регулирования фаз выполнен центробежным, а узел передачи управляющего усилия на распределительный вал выполнен в виде зубчатой передачи.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции, технологического исполнения, малая эффективность в работе.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание простого и компактного, эффективного устройства регулирования фаз газораспределения ДВС, в результате работы которого происходит увеличение мощности двигателя, снижение токсичности выхлопных газов, а также снижение расхода топлива.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом решении передача имеет червячное колесо, жестко установленное на распределительном валу и образующее зацепление по меньшей мере с двумя червяками, на каждом из которых жестко установлены центробежные рычаги и возвратные пружины, причем последние установлены с возможностью взаимодействия с рычагами, колесо выполнено с количеством зубьев, по меньшей мере, по количеству червяков, каждый зуб выполнен в виде стержня, а каждый червяк установлен на элементе привода с возможностью поворота вокруг своей оси и выполнен в виде цилиндра, имеющего паз.

На фиг.1 изображено устройство при неработающем двигателе.

На фиг.2 - положение элементов устройства при работающем двигателе с максимальным отклонением центробежных рычагов.

На фиг.3 - вид А на фиг.2, вид слева.

На фиг.4 - изображено устройство с четырьмя червяками с максимальным отклонением центробежных рычагов, вид слева.

Устройство для регулирования фаз газораспределения двигателя внутреннего сгорания содержит распределительный вал 1, элемент привода 2, соосно размещенный на распределительном валу 1 и выполненный в виде, например, звездочки или шкива. Элемент привода 2 соединен либо гибкой либо жесткой связью с коленчатым валом двигателя (на чертеже не показано). Кроме того элемент привода 2 и распределительный вал 1 связаны между собой механизмом регулирования фаз, который выполнен центробежным и имеет узел передачи управляющего усилия на распределительный вал, причем узел передачи управляющего усилия на распределительный вал может быть выполнен в виде зубчатой передачи или ее части, в данном варианте в виде червячной передачи.

Червячное колесо 3 червячной передачи жестко установлено на распределительном валу 1 и образует зацепление, по меньшей мере, с двумя червяками 4, которых может быть и больше двух, а каждый червяк 4 установлен на элементе привода 2 с возможностью поворота вокруг своей оси. На каждом червяке 4 жестко установлены центробежные рычаги 5 и возвратные пружины 6. Причем возвратные пружины 6 установлены с возможностью взаимодействия с центробежными рычагами 5. Червячное колесо 3 установлено на распределительном валу посредством шпонки 7 и закреплено болтом 8 с шайбой 9.

Червячное колесо может быть выполнено в виде диска 10 с числом зубьев по количеству червяков, например четыре. Сами зубья могут быть выполнены в виде стержней 11, например круглого сечения. При этом пары червяков 12 и 13 установлены напротив друг друга и выполнены в виде цилиндров с продольными 14, 15 и винтовыми пазами 16 и 17, сопряженными между собой. Наличие сопряженных пазов 14, 16 и 15, 17 и обусловлено попарным включением в работу червяков 12 и 13.

Устройство для регулирования фаз газораспределения двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.

Вращающийся коленчатый вал ДВС посредством связи, гибкой или жесткой, передает вращение на элемент привода 2, далее через механизм регулирования фаз червяки 4 и червячное колесо 3 на распределительный вал 1, т.е. механизм регулирования фаз вращается вместе с распределительным валом 1. При работе двигателя на холостом ходе центробежные рычаги 5 и возвратные пружины 6 находятся в исходном, сжатом состоянии. При увеличении числа оборотов двигателя увеличиваются и обороты распределительного вала 1 и механизма регулирования фаз. При определенном числе оборотов под действием центробежных сил центробежные рычаги 5, преодолевая усилия возвратных пружин 6, расходятся и поворачивают червяки 4, а те в свою очередь поворачивают червячное колесо 3 и распределительный вал 1, обеспечивая появление угла опережения фаз газораспределения, т.е. происходит автоматическая регулировка фаз газораспределения.

В случае выполнения устройства с четырьмя червяками 12 и 13 в виде цилиндров с пазами, а червячного колеса в виде диска 10 с зубьями в виде стержней 11, при небольших оборотах двигателя в работу включаются центробежные рычаги 5, установленные на червяках 12 и, преодолевая усилие возвратных пружин 6, поворачивают их. Посредством винтовых пазов 16 и скользящих по ним стержней 11 диск 10 и распределительный вал поворачиваются. В это время червяки 13 не поворачиваются, а стержни 11 скользят по продольным пазам 15. При увеличении числа оборотов двигателя червяки 12 поворачиваются до своего предела (на них винтовой паз 16 закончился, начался продольный паз 14) и в работу вступают червяки 13 (на них продольный паз 15 закончился, начался винтовой паз 17), центробежные рычаги 5 расходятся и поворачивают червяки 13 и диск 10 с распределительным валом. При снижении числа оборотов двигателя все происходит в обратном порядке.

Вращающего момента центробежных рычагов 5 с правильно рассчитанными и подобранными массами и пружинами вполне достаточно для поворота распределительного вала 1, так как после прохода кулачком распределительного вала зоны максимального сжатия пружины клапана следует дополнительное ускорение вращению распределительного вала от воздействия максимально сжатой пружины клапана на кулачок распределительного вала через любой элемент привода газораспределительного механизма двигателя (рычаг, цилиндрический толкатель и т.п.).

В результате описанного процесса регулировки происходит более полное сгорание топливовоздушной смеси, увеличивается мощность двигателя, снижается токсичность выхлопных газов.

Использование предлагаемого технического решения позволило создать простое и компактное устройство для регулирования фаз газораспределения двигателя внутреннего сгорания, применение которого возможно при минимальных изменениях существующих конструкций ДВС.

Устройство для регулирования фаз газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащее соосно размещенные элемент привода, соединенный с коленчатым валом двигателя, и распределительный вал, связанные между собой центробежным механизмом регулирования фаз, который имеет узел передачи управляющего усилия на распределительный вал в виде зубчатой передачи, отличающееся тем, что передача имеет червячное колесо, жестко установленное на распределительном валу и образующее зацепление по меньшей мере с двумя червяками, на каждом из которых жестко установлены центробежные рычаги и возвратные пружины, причем последние установлены с возможностью взаимодействия с рычагами, колесо выполнено с количеством зубьев по количеству червяков, каждый зуб выполнен в виде стержня, а каждый червяк установлен на элементе привода с возможностью поворота вокруг своей оси и выполнен в виде цилиндра, имеющего паз.