Механизм, управляющий фазами газораспределения ДВС

Полезная модель 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 США №4522085, МПК F16H 53/00, 1985 г., принятое заявителем за аналог. Оно содержит соосно размещенные элемент привода, соединенный с коленчатым валом двигателя, и распределительный кулачковый 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.
Известно устройство для регулирования фаз газораспределения ДВС (патент RU №2330169 МПК F02D 13/02, 2007, бюл. 12, прототип), 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. 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 в виде цилиндра, имеющего паз.
Недостатки прототипа - сложность конструктивного решения, значительные габариты, малая эффективность в работе.
Технической задачей предлагаемой разработки является создание простого и компактного, эффективного механизма управляющего фазами 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 механизм управляющий фазами газораспределения двигателя внутреннего сгорания, неподвижно установленный на кулачковом вале, соединенном с коленчатым валом двигателя, содержит соосно размещенные элементы привода, связанные между собой центробежным механизмом регулирования фаз, который имеет узел передачи управляющего усилия на кулачковый вал в виде зубчатой передачи, при этом в нем на диске приводного элемента равномерно по дуге окружности и на одинаковых радиусах от оси вращения диска приводного элемента, размещено несколько пар упоров и внутри между ними в сжатом положении установлены пружины и при этом в пространстве между упорами и торцами пружин размещены упоры ведомого диска, установленного неподвижно на кулачковом валу, и на осях диска приводного элемента, в количестве равном количеству пар упоров на нем, размещенных равномерно по окружности и на одинаковых радиусах от его оси вращения, установлены центробежные грузы, с зубьями эвольвентного зацепления на ограниченной дуге относительно оси качания центробежных грузов, входящие в зацепление с зубчатым колесом, установленным неподвижно на кулачковом вале с числом зубьев кратном числу пар упоров на диске приводного элемента и при этом начальное суммарное усилие сжатия пружин принимается обеспечивающим создание крутящего момента относительно оси приводного элемента равным суммарному крутящему моменту на привод кулачкового вала и создаваемого центробежными силами грузов в их начальном положении при работе двигателя внутреннего сгорания на холостом ходу, при минимальной частоте вращения двигателя, а внутренний диаметр венца приводного элемента принимается как ограничитель разворотов центробежных грузов на своих осях при придельных оборотах работы ДВС.
При этом места торцевых контактов пружин с упорами на приводном элементе и ведомом диске выполнены с цилиндрическими углублениями с диаметрами, равными наружным диаметрам пружин.
Конструктивно полезная модель представлена эскизами, где на
фиг. 1 - осевое сечение механизма управляющего фазами газораспределения ДВС;
фиг. 2 - радиальное сечение механизма, управляющего фазами газораспределения ДВС по сечению А-А фиг. 1 для случая, например, установки двух центробежных грузов.
Механизм управления фазами газораспределения (далее по тексту механизм) двигателя внутреннего сгорания (далее по тексту ДВС) содержит приводной элемент 1 (фиг. 1, фиг. 2), установленный подвижно в тангенциальном направлении на кулачковом валу 2, кинематически соединенного с коленчатым валом ДВС (на фиг. 1, фиг. 2 кинематическая связь не изображена).
На приводном элементе 1 установлены две пары упоров 3, 4, и 5, 6, между которыми размещены пружины 7 и 8 в сжатом положении. В пространстве между упорами 3 и 5 и торцами пружин 7 и 8 размещаются упоры 9 и 10, установленные на ведомом диске 11, закрепленном неподвижно на кулачковом валу 2.
На приводном элементе 1 на осях 12 и 13 установлены центробежные грузы 14 и 15, на которых размещены на ограниченных дугах 16 и 17 эвольвентные зубья зубчатых передач, входящие в зацепление с зубчатым колесом 18, уставленном неподвижно на кулачковом валу 2.
Пружины 7 и 8 в начальном положении сжимаются с суммарным усилием, создающим величину крутящего момента относительно оси вращения приводного элемента 1, равным величине суммарного крутящего момента на привод кулачкового вала и создаваемого центробежными силами грузов в их начальном положении при работе ДВС на холостом ходу.
Четным количеством зубьев на зубчатом колесе 18 достигается одинаковое начальное положение центробежных грузов в механизме при его сборке.
На упорах 4 и 6 приводного элемента 1 и на упорах 9 и 10 ведомого диска места торцевых контактов пружин 7 и 8 выполнены углублениями с диаметрами, равными внешним диаметрам пружин 7 и 8 для обеспечения их устойчивого положения при работе ДВС. Внутренний диаметр венца приводного элемента принимается как ограничитель разворота центробежных грузов на своих осях при предельных оборотах работы ДВС. На диске приводного элемента 1 размещены отверстия 19 и 20 для прохода и рабочих смещений упоров 9 и 10, установленных на ведомом диске 1. Механизм снабжен кожухом 21 для его защиты от воздействий окружающей среды.
Установка пружин 7 и 8 производится после сборки основных деталей механизма на кулачковом валу 2 на двигателе.
Работа механизма ДВС.
При работе ДВС на холостом ходу силовое и кинематическое движение от приводного элемента 1 к кулачковому валу 2 передается упорами 3 и 5 на упоры 9 и 10 ведомого диска 11. При этом центробежные грузы 14 и 15 удерживаются в своем начальном положении пружинами 7 и 8.
При работе двигателя при частоте, превышающей частоту холостого хода, центробежные грузы 14 и 15 под действием центробежных сил разворачиваются в сторону удаления от центра оси вращения приводного элемента и через зубчатое зацепление с зубчатым колесом 18 проворачивают кулачковый вал 2 в сторону его вращения, преодолевая сопротивление рабочего вращения кулачкового вала 2 и пружин 7 и 8, создавая опережение по фазам газораспределения, способствуя тем самым более качественному заполнению цилиндров горючей смесью и качественному выходу отработавших газов. Все это способствует повышению мощности ДВС и повышает его эксплуатационные параметры.