Механизм, управляющий фазами газораспределения ДВС

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению, и может быть использована в механизмах газораспределения двигателей внутреннего сгорания, в частности, в устройствах для регулирования фаз газораспределения ДВС.
Известно устройство для регулирования фаз газораспределения 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 кулачковый вал, причем элемент привода и кулачковый вал связаны между собой механизмом регулирования фаз, который имеет узел передачи управляющего усилия на кулачковый вал, механизм регулирования фаз выполнен центробежным, а узел передачи управляющего усилия на кулачковый вал выполнен в виде зубчатой передачи.
Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и ее технологического исполнения, малая эффективность в работе.
Известно устройство для регулирования фаз газораспределения ДВС (патент RU №2330169 МПК F02D 13/02, 2007 г., 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 кулачковый вал в виде зубчатой передачи. Передача имеет червячное колесо, жестко установленное на кулачковом 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, повышенная металлоемкость.
Технической задачей предлагаемой разработки является создание простого, малой металлоемкости, 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 передача управляющего усилия на кулачковый вал от приводного элемента выполнена в виде размещенных на нем равномерно по дуге окружности нескольких осей, параллельных его оси вращения, на которых установлены проворачивающиеся центробежные грузы с зубьями эвольвентного зацепления на ограниченных дугах относительно их осей проворачивания, входящие в зацепление с зубчатым колесом, закрепленном на кулачковом валу, при этом зубчатые части центробежных грузов выполнены П-образной формы, в пространстве которых и на их осях размещены пружины скручивания, опирающиеся одними концами на упоры на диске приводного элемента, а другими - на поверхности центробежных грузов, создавая суммарным усилием крутящий момент на них, равный крутящему моменту на привод кулачкового вала при работе двигателя внутреннего сгорания на холостом ходу, а число зубьев зубчатого колеса принимается кратным количеству центробежных грузов, внутренний диаметр венца приводного элемента выполнен как ограничитель проворачивания центробежных грузов при работе двигателя внутреннего сгорания на предельных оборотах. Механизм снабжен крышкой, защищающей его от воздействия окружающей среды.
Конструктивно полезная модель представлена эскизами, где на фиг. 1 изображено осевое сечение механизма, управляющего фазами газораспределения ДВС; на фиг. 2 - радиальное сечение механизма, управляющего фазами газораспределения ДВС, по сечению А-А на фиг. 1 для случая, например, установки двух центробежных грузов.
Механизм, управляющий 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 диске приводного элемента 1 на осях 3 и 4 установлены центробежные грузы 5 и 6, на которых выполнены на ограниченных дугах эвольвентные зубья 7 и 8 зубчатых передач, входящие в зацепление с зубчатым колесом 9, установленном неподвижно на кулачковом валу 2.
Зубчатые части центробежных грузов 5 и 6 выполнены П-образной формы, в пространстве которых и на их осях 3 и 4 размещены пружины скручивания 10 и 11, опирающиеся одними концами 12 и 13 на упоры 14 и 15 на диске приводного элемента 1, а вторыми 16 и 17 - на поверхности центробежных грузов, прижимая их к оси вращения приводного элемента 1. Зубчатое колесо 9 принимается с числом зубьев, кратным количеству центробежных грузов для обеспечения их одинакового положения при начальной установке. Механизм снабжен крышкой 18 для защиты от воздействия окружающей среды. Внутренний диаметр венца приводного элемента 1 принимается как ограничитель по величине проворачивания центробежных грузов при работе двигателя внутреннего сгорания на предельных оборотах. Суммарное начальное усилие, создаваемое концами 16 и 17 пружин скручивания на центробежные грузы 5 и 6, создающее суммарный крутящий момент относительно их осей проворачивания 3 и 4, принимается равным крутящему моменту на привод кулачкового вала при работе двигателя на холостом ходу.
Работа механизма ДВС.
При работе ДВС на холостом ходу силовое и кинематическое движение от приводного элемента 1 к кулачковому валу 2 передается через оси 3 и 4, центробежные грузы 5 и 6 и, далее, через зубья 7 и 8 на зубчатое колесо 9. При этом центробежные грузы 5 и 6 удерживаются в своем начальном положении пружинами 10 и 11.
При работе двигателя при частоте оборотов, превышающей частоту холостого хода, центробежные грузы 5 и 6 под действием центробежных сил проворачиваются в сторону удаления от оси вращения приводного элемента 1 и через зубчатое зацепление с зубчатым колесом 9 проворачивают кулачковый вал 2 в сторону его вращения, преодолевая сопротивление рабочего вращения кулачкового вала 2 и пружин 10 и 11, 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.