ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ПРИВОД КЛАПАНОВ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
ICE AND ITS VALVE-ACTUATING GEAR

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Также изобретение относится к приводу клапанов для двигателя внутреннего сгорания согласно ограничительной части пункта 9 формулы изобретения.
В двигателях внутреннего сгорания для оптимизации движения загрузки в камере сгорания используют переменные приводы клапанов, с помощью которых в газораспределительных клапанах двигателя внутреннего сгорания можно устанавливать различный подъем клапана. Из DE 19611641 C1 известен привод клапанов, с помощью которого можно приводить в действие газораспределительный клапан с несколькими различными кривыми подъема. Для этого на распределительном валу жестко, но с возможностью осевого перемещения закреплен скользящий кулачок с несколькими рабочими кулачковыми дорожками, при этом скользящий кулачок снабжен контуром подъема, с которым входит в зацепление исполнительный механизм в виде штифта для обеспечения осевого перемещения скользящего кулачка. В результате осевого перемещения скользящего кулачка в соответствующем газораспределительном клапане устанавливается различный подъем клапана. Скользящий кулачок после своего осевого перемещения относительно распределительного вала фиксируется в своем осевом относительном положении на распределительном валу таким образом, что в зависимости от осевого относительного положения по меньшей мере один подпружиненный стопорный шарик, который расположен и опирается на распределительный вал, входит в зацепление по меньшей мере с одним стопорным пазом, выполненным в расположенной радиально внутри поверхности скользящего кулачка. Стопорное устройство для фиксации осевого относительного положения скользящего кулачка на распределительном валу в соответствии с указанным уровнем техники образован с помощью стопорных пазов скользящего кулачка и по меньшей мере с помощью одного, взаимодействующего со стопорными пазами скользящего кулачка, стопорного шарика.
Из DE 102007027979 А1 известен двигатель внутреннего сгорания с приводом клапанов, стопорное устройство которого образовано из двух стопорных элементов, в частности из первого стопорного элемента с несколькими стопорными пазами, который представляет собой составную часть скользящего кулачка и перемещается в осевом направлении вместе со скользящим кулачком относительно распределительного вала, а также по меньшей мере из одного второго стопорного элемента, который представляет собой подпружиненный стопорный шарик. Согласно DE 102007027979 А1 подпружиненный или каждый подпружиненный второй стопорный элемент не размещен в распределительном валу, а напротив, в туннельных частях туннельного подшипника соответствующего распределительного вала.
Общим для известного из уровня техники двигателей внутреннего сгорания или для приводов клапанов двигателей внутреннего сгорания является то, что для каждого перемещаемого в осевом направлении скользящего кулачка предусматривается отдельный исполнительный механизм. В результате этого, во-первых, возникают относительно большие конструктивные затраты, а во-вторых, такое решение требует относительно большого монтажного пространства, в результате чего возникает относительно большой вес.
Задача изобретения заключается в улучшении двигателя внутреннего сгорания согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, а также привода клапанов согласно ограничительной части пункта 9 формулы изобретения таким образом, чтобы снизить их конструктивные затраты и сократить необходимое для них монтажное пространство.
Поставленная задача решается с помощью двигателя внутреннего сгорания с признаками согласно пункту 1 формулы изобретения, а также с помощью привода клапанов с признаками согласно пунктам 9 формулы изобретения. Согласно изобретению для осуществления осевого перемещения расположенных на соответствующем распределительном валу с возможностью осевого перемещения скользящих кулачков для скользящих кулачков предусмотрен общий исполнительный механизм.
С помощью настоящего изобретения впервые предлагаются скользящие кулачки распределительного вала, которые служат для приведения в действие нескольких цилиндров группы цилиндров, приводить в действие с помощью общего исполнительного механизма. В результате этого по сравнению с уровнем техники снижается количество необходимых исполнительных механизмов. Это приводит к снижению конструктивных затрат, уменьшению веса, а также к снижению монтажного пространства для двигателя внутреннего сгорания и, соответственно, для привода клапанов.
Согласно первому предпочтительному усовершенствованному варианту изобретения один из скользящих кулачков соответствующего распределительного вала снабжен кулисной частью по меньшей мере с одним выполненным на наружной боковой поверхности кулисной части пазом, с которым для обеспечения осевого перемещения этого скользящего кулачка взаимодействует исполнительный механизм, причем другие скользящие кулачки соответствующего распределительного вала со скользящим кулачком, с кулисной частью которого взаимодействует исполнительный механизм, соединены с помощью устройства сцепления. Согласно такому предпочтительному усовершенствованному варианту изобретения один из скользящих кулачков распределительного вала приводится в действие непосредственно общим исполнительным механизмом и таким образом перемещается, причем приведение в действие и, соответственно, перемещение других скользящих кулачков производится опосредованно с помощью устройства сцепления. Такое решение является простым и надежным.
Согласно второму предпочтительному усовершенствованному варианту изобретения скользящие кулачки соответствующего распределительного вала соединены посредством устройства сцепления, причем исполнительный механизм приводит в действие устройство сцепления и через устройство сцепления - скользящие кулачки. Согласно второму предпочтительному усовершенствованному варианту изобретения исполнительный механизм непосредственно приводит в действие устройство сцепления и опосредованно через это устройство - скользящие кулачки. Этот вариант усовершенствования является также конструктивно простым и надежным.
Другие признаки и сочетания признаков вытекают из описания. Конкретные примеры осуществления изобретения упрощенно изображены на чертежах и более подробно объясняются в следующем ниже описании. На чертежах представлено:
Фиг.1 - вид в перспективе первого варианта осуществления привода клапанов двигателя внутреннего сгорания.
Фиг.2 - привод клапанов согласно фиг.1 в покомпонентном виде.
Фиг.3 - фрагмент привода клапанов на фиг.1.
Фиг.4 - привод клапанов согласно фиг.1-3 в первом состоянии.
Фиг.5 - привод клапанов согласно фиг.1-3 во втором состоянии.
Фиг.6 - привод клапанов согласно фиг.1-3 в третьем состоянии.
Фиг.7 - привод клапанов согласно фиг.1-3 в четвертом состоянии.
Фиг.8 - привод клапанов согласно фиг.1-3 в пятом состоянии.
Фиг.9 - вид в перспективе второго варианта осуществления привода клапанов двигателя внутреннего сгорания, и
Фиг.10 - фрагмент привода клапанов на фиг.9.
На фиг.1-8 показаны различные виды и детали привода клапанов двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту настоящего изобретения.
Таким образом, привод клапанов согласно фиг.1-8 содержит распределительный вал 1, который установлен посредством подшипников (не показаны) распределительного вала в головке цилиндра (не показана) двигателя внутреннего сгорания. Головка цилиндра указанного типа может состоять из нижней части головки цилиндра и корпуса распределительного вала, причем нижняя часть головки цилиндра и корпус распределительного вала могут быть выполненными за одно целое.
Показанный на фиг.1-8 распределительный вал 1 представляет собой предпочтительно впускной распределительный вал, который служит для управления впускными клапанами (не показаны) двигателя внутреннего сгорания с роликовыми качающимися рычагами (также не показаны). Для управления выпускными клапанами (не показаны) двигателя внутреннего сгорания предусмотрен выпускной распределительный вал (также не показан). Впускные клапаны и выпускные клапаны двигателя внутреннего сгорания представляют собой так называемые газораспределительные клапаны двигателя внутреннего сгорания.
На каждый цилиндр двигателя внутреннего сгорания предусматривают, предпочтительно, два впускных клапана и два выпускных клапана. Впускные клапаны управляемо приводятся в действие впускным распределительным валом известным образом. Выпускные клапаны управляемо приводятся в действие выпускным распределительным валом.
Показанный на фиг.1 распределительный вал 1, который выполнен в виде впускного распределительного вала, содержит несколько скользящих кулачков 2a, 2b и 2с. Скользящие кулачки 2a, 2b и 2c установлены на распределительном валу 1 без возможности поворота, однако с возможностью осевого перемещения.
Каждый из скользящих кулачков 2a, 2b и 2c в показанном варианте осуществления содержит две кулачковых части 3, причем каждая кулачковая часть 3 снабжена тремя кулачковыми дорожками 4, с помощью которых можно устанавливать различный подъем клапана. Каждый скользящий кулачок 2a, 2b и 2c соответственно содержит кулачковую часть 3 с несколькими кулачковыми дорожками 4 для газораспределительных клапанов, которые они должны приводить в движение.
В показанном на фиг.1-8 примерном варианте осуществления один из скользящих кулачков, а именно скользящий кулачок 2b в показанном примерном варианте осуществления, содержит дополнительно к кулачковым частям 3 позиционируемую между кулачковыми частями 3 кулисную часть 5. На боковой поверхности кулисной части 5 выполнен по меньший мере один паз 6, который для осевого перемещения указанного скользящего кулачка 2b вдоль распределительного вала 1 взаимодействует с исполнительным механизмом 7. Исполнительный механизм 7 содержит штифт исполнительного механизма (подробно не показан), который может вводиться в паз 6 кулисной части 5 скользящего кулачка 2b и который во введенном положении в результате поворота скользящего кулачка 2b относительно неподвижного исполнительного механизма 7 обеспечивает осевое перемещение скользящего кулачка 2b на распределительном валу 1.
Взаимодействие такого штифта исполнительного механизма 7 с пазом 6 кулисной части 5 скользящего кулачка является понятным специалисту в данной отрасли техники.
Для осевого перемещения расположенных на распределительном валу 1, который показан на фиг.1-8, скользящих кулачков 2a, 2b и 2c с ними согласован общий исполнительный механизм 7, так что соответственно для каждого скользящего кулачка 2a-2c не предусматривается отдельный исполнительный механизм, а показанный исполнительный механизм 7 осуществляет осевое перемещение всех скользящих кулачков 2a-2c, расположенных на распределительном валу 1.
Показанный в варианте осуществления согласно фиг.1-8 исполнительный механизм 7 осуществляет непосредственно осевое перемещение скользящего кулачка 2b за счет того, что штифт исполнительного механизма 7 (не показан) взаимодействует с выполненным в кулисной части 5 скользящего кулачка 2b пазом 6. Для опосредованного осевого перемещения других скользящих кулачков 2a и 2с предусмотрено устройство 8 сцепления, которое произведенное исполнительным механизмом 7 непосредственное перемещение скользящего кулачка 2b переносит на другие скользящие кулачки 2a и 2c. Соответственно скользящие кулачки 2a и 2c сцеплены со скользящим кулачком 2b через устройство 8 сцепления, причем устройство 8 сцепления содержит соединительную штангу 9. Соединительная штанга 9 через вилку 10 переключения жестко соединена со скользящим кулачком 2b, который с помощью исполнительного механизма 7 может непосредственно перемещаться в осевом направлении на распределительном валу 1, так что в результате осевого перемещения скользящего кулачка 2b происходит осевое перемещение соединительной штанги 9 устройства 8 сцепления.
Для передачи осевого перемещения скользящего кулачка 2b и соединительной штанги 9 на скользящие кулачки 2a и 2b с соединительной штангой 9 устройства 8 сцепления для каждого опосредованно перемещаемого скользящего кулачка 2a и 2с соединена в каждом случае кулиса 11, которая взаимодействует с выступом 12, согласованным с соответствующим другим скользящим кулачком 2a и 2с. Кулисы 11 устройства 8 сцепления снабжены контурами 13, вдоль которых скользит соответствующий выступ 12 соответствующего скользящего кулачка 2а или 2с при повороте указанного выступа на скользящих кулачках 2а или 2с в зависимости от осевого перемещения устройства 8 сцепления, при этом указанный выступ, таким образом, осуществляет осевое перемещение соответствующего скользящего кулачка 2а или 2с на распределительном валу 1.
Выступы 12 скользящих кулачков 2а и 2с, если смотреть в окружном направлении, смещены относительно друг друга, чтобы обеспечить смещенное по фазе осевое перемещение скользящих кулачков 2а и 2с. Эти осевые перемещения скользящих кулачков 2а и 2с смещены по фазе не только относительно друг друга, но также и по отношению к скользящему кулачку 2b, который может непосредственно перемещаться с помощью исполнительного механизма 7 в осевом направлении.
Осевое перемещение скользящих кулачков 2а и 2с опосредованно с помощью устройства 8 сцепления на основании непосредственного осевого перемещения скользящего кулачка 2b с помощью исполнительного механизма 7 производится таким образом, что перемещение скользящих кулачков 2а и 2с происходит во время так называемой фазы кулачковой основной окружности кулачковых частей 3 скользящих кулачков 2а и 2b. Фаза кулачковой основной окружности кулачковых частей 3 проходит за пределами области кулачковых частей 3, в которых проходят рабочие поверхности кулачков 4 для различных кулачков.
На фиг.4-8 представлен принцип действия привода клапанов согласно фиг.1-3, причем на фиг.4 привод клапанов показан в исходном положении при деактивированном исполнительном механизме 7. В этом исходном положении скользящие кулачки 2а, 2b и 2с принимают заданное относительное положение на распределительном валу 1. В этом относительном положении на приводимых в действие газораспределительных клапанах с помощью одной из кулачковых дорожек 4 кулачковых частей 3 скользящих кулачков 2а-2с устанавливается заданная высота подъема клапана.
Если возникнет необходимость изменить указанный подъем клапана, то приводится в действие исполнительный механизм 7 таким образом, что его штифт (не показан) входит в паз 6 кулисной части 5 скользящего кулачка 2b и вращение распределительного вала 1 и, следовательно, скользящего кулачка 2b, установленного на распределительном валу 1 без возможности поворота, приводит к осевому перемещению скользящего кулачка 2b на распределительном валу 1, причем указанное осевое смещение скользящего кулачка 2b на распределительном валу 1 обозначено на фиг.5 стрелкой 14. Указанное осевое перемещение скользящего кулачка 2b с помощью исполнительного механизма 7 в результате неподвижного (жесткого) сцепления скользящего кулачка 2b с соединительной штангой 9 устройства 8 сцепления также приводит к осевому перемещению соединительной штанги 9, причем осевое перемещение соединительной штанги 9 обозначено на фиг.5 с помощью стрелки 15. При этом также осуществляется осевое перемещение жестко соединенных с соединительной штангой 9 кулис 11 устройства 8 сцепления.
После указанного осевого перемещения осевое перемещение скользящего кулачка 2b передается со смещением по фазе на скользящие кулачки 2а и 2с, а именно сначала на скользящий кулачок 2а, а затем - на скользящий кулачок 2с.
На фиг.6 показано, что в результате обозначенного стрелкой 16 поворота распределительного вала 1 выступ 12 скользящего кулачка 2а в результате осевого перемещения согласованной со скользящим кулачком 2а кулисы 11 устройства 8 сцепления прилегает к контуру 13 кулисы 11 и перемещается вдоль него, в результате чего происходит обозначенное стрелкой 17 на фиг.7 осевое перемещение скользящего кулачка 2b.
При дальнейшем повороте распределительного вала 1 происходит также обозначенное на фиг.8 в направлении стрелки 18 осевое перемещение скользящего кулачка 2с на распределительном валу 1, а именно со смещением по фазе как относительно скользящего кулачка 2а, так и относительно скользящего кулачка 2b, а именно в результате того, что выступ 12 скользящего кулачка 2с взаимодействует с одним из контуров 13 кулисы 11, согласованной со скользящим кулачком 2с.
Соответственно, в варианте осуществления на фиг.1-8 один из скользящих кулачков распределительного вала 1, в показанном примере осуществления - средний скользящий кулачок 2b, перемещается непосредственно во взаимодействии с исполнительным механизмом 7 в осевом направлении с помощью исполнительного механизма 7, причем указанное осевое перемещение скользящего кулачка 2b посредством устройства 8 сцепления с последовательными смещениями по фазе может передаваться на другие скользящие кулачки 2а и 2с, а именно сначала на скользящий кулачок 2а, а затем - на скользящий кулачок 2с.
Осевое перемещение скользящего кулачка 2b осуществляется непосредственно с помощью исполнительного механизма 7, а осевое перемещение скользящих кулачков 2а и 2с осуществляется опосредованно исходя из исполнительного механизма 7 через устройство 8 сцепления.
Привод клапанов двигателя внутреннего сгорания согласно второму варианту изобретения показан на фиг.9 и 10, где далее во избежание ненужных повторений будут рассмотрены лишь такие подробности, из-за которых вариант осуществления на фиг.9 и 10 отличается от варианта осуществления на фиг.1-8.
В варианте осуществления согласно фиг.9 и 10 исполнительный механизм 7 непосредственно приводит в действие соединительную штангу 9 устройства 8 сцепления для перемещения указанной соединительной штанги в осевом направлении относительно распределительного вала 1. Скользящие кулачки 2а, 2b и 2с одновременно опосредованно перемещаются с помощью исполнительного механизма 7 в осевом направлении на распределительном валу 1, а именно посредством устройства 8 сцепления, которое передает осевое перемещение указанного исполнительного механизма на скользящие кулачки 2а, 2b и 2с.
Один из скользящих кулачков согласно фиг.9 среднего скользящего кулачка 2b посредством переключающей вилки 10 устройства 8 сцепления жестко соединен с устройством 8 сцепления таким образом, что осевое перемещение соединительной штанги 9 сначала передается на скользящий кулачок 2b. После соответствующего смещения по фазе осевое перемещение соединительной штанги 9 передается также и на скользящие кулачки 2а и 2с, а именно снова посредством кулисы 11 устройства 8 сцепления, причем с каждым из двух наружных скользящих кулачков 2а и 2с согласована такая кулиса 11.
В варианте осуществления на фиг.9 и 10 ни один из скользящих кулачков 2а, 2b и 2с не имеет кулисной части 5 с пазом 6, как это имеет место в варианте осуществления согласно фиг.1-8. Наоборот, скользящие кулачки 2а-2с имеют только кулачковые части 3 с кулачковыми дорожками 4.
Для обеспечения осевого перемещения скользящих кулачков в так называемой фазе кулачковой основной окружности согласно фиг.10 в распределительном валу 1 расположена без возможности поворота в отношении распределительного вала 1 штанга 19 блокировки перемещения. Штанга 19 блокировки перемещения содержит кулисную часть 20, которая вместе со штангой 19 блокировки перемещения позиционирована внутри распределительного вала 1, а именно концентрично внутри распределительного вала 1. Как уже упоминалось, штанга 19 блокировки перемещения зафиксирована от поворота относительно распределительного вала 1.
Со скользящим кулачком 2b согласовано отверстие 21, через которое проходит радиально вовнутрь штифт 22, а именно таким образом, что штифт 22 сначала проходит через отверстие 21 скользящего кулачка 2b и при этом входит в продолговатое отверстие 23 в распределительном валу 1. При этом штифт 22 может взаимодействовать с различными направляющими контурами кулисной части 20 штанги 19 блокировки перемещения, а именно в зависимости от того, какое осевое положение займет штанга 19 блокировки перемещения внутри распределительного вала 1.
Штанга 19 блокировки перемещения позиционирована без возможности поворота в распределительном валу 1, однако вместе с соединительной штангой 9 устройства 8 сцепления перемещается в осевом направлении внутри распределительного вала 1, для чего штанга 19 блокировки перемещения присоединена к соединительной штанге 9 устройства 8 сцепления, так что с помощью исполнительного механизма 7 в осевом направлении могут одновременно перемещаться как соединительная штанга 9, так и штанга 19 блокировки перемещения.
Кулисная часть 20 штанги 19 блокировки перемещения позволяет перемещаться скользящему кулачку 2b на распределительном валу 1 только во время его, так называемой, фазы кулачковой основной окружности.
Общим для обоих вариантов осуществления согласно фиг.1-8 и фиг.9 и 10 является то, что для осевого перемещения скользящих кулачков распределительного вала 1 предусмотрен общий исполнительный механизм 7. В результате этого можно сократить количество необходимых исполнительных механизмов. Это приводит к меньшим конструктивным затратам, к меньшему весу, сокращенному монтажному пространству и к меньшим расходам на двигатель внутреннего сгорания и привод клапанов для двигателя внутреннего сгорания.
ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ
1 - распределительный вал;
2a - скользящий кулачок;
2b - скользящий кулачок;
2c - скользящий кулачок;
3 - кулачковая часть;
4 - кулачковая дорожка;
5 - кулисная часть;
6 - паз;
7 - исполнительный механизм;
8 - устройство сцепления;
9 - соединительная штанга;
10 - переключающая вилка;
11 - кулиса;
12 - штифт;
13 - контур;
14 - осевое перемещение;
15 - осевое перемещение;
16 - поворот;
17 - осевое перемещение;
18 - осевое перемещение;
19 - штанга блокировки перемещения:
20 - кулисная часть;
21 - отверстие;
22 - штифт;
23 - продолговатое отверстие.