RU2330169C2 - Internal combustion engine (ice) valve tuning phase device - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: ICE valve tuning device incorporates an aligned driving element linked with the engine crankshaft and a camshaft linked via a phase adjustment ICE valve timing device engaged with the engine crankshaft, and a camshaft tied by a centrifugal phase adjuster furnished with an assembly of transmitting a control force on to the aforesaid cam shaft, the said assembly being made as a gearing. The said gearing incorporates a worm gear rigidly fitted on the camshaft and making an engagement with, at least, two worms, everyone of which rigidly supports centrifugal levers and return springs. Here, note that the latter are designed to interact with the aforesaid levers. The worm wheel features the number of teeth corresponding to the number of worm screw, every tooth being made in the form of a rod, while every worm, made in the form of a cylinder with a slot, being arranged on the drive element to turn around its own axis.

EFFECT: higher efficiency, simpler design and ease of manufacture.

4 dwg

Description

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.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to engine building, and can be used in gas distribution mechanisms of internal combustion engines, in particular in devices for controlling the gas distribution phases of internal combustion engines.

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.A device for controlling the valve timing of an internal combustion engine according to the patent of the Russian Federation No. 2102604, class. F01L 1/34, 1998, containing a control unit for supplying and discharging the working fluid, coaxially arranged drive element, connected by a chain to the crankshaft of the engine, and a camshaft, interconnected by a phase distribution mechanism. The phase distribution mechanism is made in the form of four working pistons with completely or partially side planes cut along the entire length of the piston located in the housing, rigidly connected with the drive element. Profiled grooves are made in the lateral planes, and pins that are rigidly connected to the camshaft pass through them. Moreover, the profiled groove consists of an inclined working section, which provides the actual phase change during the movement of the pistons, going into a section approximately parallel to the ends of the piston, which is made on the outer part of the piston in the outer part of the piston and the other in the inner one, which ensures simultaneous supply of the working bodies to all pistons pairwise sequential movement of the pistons, and consequently, an increase in the phase angle, all other things being equal.

Однако это устройство является сложным и для практического применения требует дополнительного, дорогостоящего электронно-гидравлического оборудования.However, this device is complex and for practical use requires additional, expensive electro-hydraulic equipment.

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.A device for controlling the valve timing of an internal combustion engine according to US patent No. 4522085, IPC F16H 53/00, 1985, adopted by the applicant for the prototype. It contains a coaxially placed drive element connected to the engine crankshaft, and a camshaft, the drive element and the camshaft being interconnected by a phase control mechanism that has a control force transmission unit to the camshaft, a phase control mechanism is centrifugal, and a control transmission unit forces on the camshaft are made in the form of a gear train.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции, технологического исполнения, малая эффективность в работе.The disadvantages of this device are the complexity of the design, technological design, low efficiency in operation.

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.The technical task of the invention is the creation of a simple and compact, efficient device for controlling the gas distribution phases of the internal combustion engine, as a result of which there is an increase in engine power, reduction of toxicity of exhaust gases, and also reduction of fuel consumption.

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.The problem is solved in that in the proposed solution, the transmission has a worm wheel, rigidly mounted on the camshaft and forming engagement with at least two worms, on each of which centrifugal levers and return springs are rigidly mounted, the latter being installed with the possibility of interaction with the levers, the wheel is made with the number of teeth, at least the number of worms, each tooth is made in the form of a rod, and each worm is mounted on the drive element with the possibility of rotation District its axis and is formed as a cylinder having a groove.

На фиг.1 изображено устройство при неработающем двигателе.Figure 1 shows the device when the engine is idle.

На фиг.2 - положение элементов устройства при работающем двигателе с максимальным отклонением центробежных рычагов.Figure 2 - position of the elements of the device with the engine running with a maximum deviation of centrifugal levers.

На фиг.3 - вид А на фиг.2, вид слева.Figure 3 is a view A in figure 2, a left view.

На фиг.4 - изображено устройство с четырьмя червяками с максимальным отклонением центробежных рычагов, вид слева.Figure 4 - shows a device with four worms with a maximum deviation of centrifugal levers, left view.

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.A device for controlling the valve timing of an internal combustion engine comprises a camshaft 1, a drive element 2 coaxially placed on the camshaft 1 and made in the form, for example, of an asterisk or pulley. The drive element 2 is connected either by flexible or rigid connection with the crankshaft of the engine (not shown in the drawing). In addition, the drive element 2 and the camshaft 1 are interconnected by a phase control mechanism, which is made centrifugal and has a control force transmission unit to the camshaft, and the control force transmission unit on the camshaft can be made in the form of a gear transmission or part thereof, in this variant in the form of a worm gear.

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.The worm gear 3 of the worm gear is rigidly mounted on the camshaft 1 and engages with at least two worms 4, which can be more than two, and each worm 4 is mounted on the drive element 2 with the possibility of rotation around its axis. Each worm 4 has rigidly mounted centrifugal levers 5 and return springs 6. Moreover, the return springs 6 are installed with the possibility of interaction with centrifugal levers 5. The worm wheel 3 is mounted on the camshaft by means of a key 7 and secured by a bolt 8 with a washer 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.The worm wheel can be made in the form of a disk 10 with the number of teeth by the number of worms, for example four. The teeth themselves can be made in the form of rods 11, for example of circular cross section. In this case, the pairs of worms 12 and 13 are mounted opposite each other and are made in the form of cylinders with longitudinal 14, 15 and screw grooves 16 and 17, paired with each other. The presence of mating grooves 14, 16 and 15, 17 and is due to the pairwise inclusion of worms 12 and 13 in the work.

Устройство для регулирования фаз газораспределения двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.A device for controlling the valve timing of an internal combustion engine operates as follows.

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.The rotating crankshaft of the internal combustion engine through the connection, flexible or rigid, transfers the rotation to the drive element 2, then through the phase control mechanism, the worms 4 and the worm wheel 3 to the camshaft 1, i.e. the phase control mechanism rotates with the camshaft 1. When the engine is idling, the centrifugal levers 5 and the return springs 6 are in their original, compressed state. With an increase in the engine speed, the revolutions of the camshaft 1 and the phase control mechanism also increase. At a certain number of revolutions under the action of centrifugal forces, the centrifugal levers 5, overcoming the forces of the return springs 6, diverge and turn the worms 4, and they, in turn, turn the worm wheel 3 and the camshaft 1, ensuring the appearance of the timing angle of the timing, i.e. there is an automatic adjustment of the valve timing.

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.In the case of a device with four worms 12 and 13 in the form of cylinders with grooves, and a worm wheel in the form of a disk 10 with teeth in the form of rods 11, at low engine speeds centrifugal levers 5 mounted on the worms 12 are turned on and, overcoming the return force springs 6, rotate them. By means of the screw grooves 16 and the rods 11 sliding along them, the disk 10 and the camshaft are rotated. At this time, the worms 13 do not rotate, and the rods 11 slide along the longitudinal grooves 15. With an increase in the engine speed, the worms 12 rotate to their limit (the screw groove 16 has ended on them, the longitudinal groove 14 has begun) and the worms 13 come into operation (on them the longitudinal groove 15 has ended, the helical groove 17 has begun), the centrifugal levers 5 diverge and turn the worms 13 and the disk 10 with the camshaft. With a decrease in engine speed, everything happens in reverse order.

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.).The torque of the centrifugal levers 5 with correctly calculated and selected masses and springs is quite enough to rotate the camshaft 1, since after the cam shaft passes through the zone of maximum compression of the valve spring, additional acceleration of the camshaft follows from the action of the most compressed valve spring on the camshaft cam through any element of the engine timing mechanism drive (lever, cylindrical pusher, etc.).

В результате описанного процесса регулировки происходит более полное сгорание топливовоздушной смеси, увеличивается мощность двигателя, снижается токсичность выхлопных газов.As a result of the described adjustment process, a more complete combustion of the air-fuel mixture occurs, engine power increases, and the toxicity of exhaust gases decreases.

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.Using the proposed technical solution allowed to create a simple and compact device for controlling the valve timing of an internal combustion engine, the use of which is possible with minimal changes to existing ICE designs.

Claims (1)

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.A device for controlling the valve timing of an internal combustion engine, comprising a coaxially arranged drive element connected to the engine crankshaft and a camshaft interconnected by a centrifugal phase control mechanism, which has a control force transmission unit to the camshaft in the form of a gear transmission, characterized in that the transmission has a worm wheel rigidly mounted on the camshaft and forming engagement with at least two worms, on each of which centrifugal levers and return springs are rigidly mounted, the latter being installed with the possibility of interacting with the levers, the wheel is made with the number of teeth by the number of worms, each tooth is made in the form of a rod, and each worm is mounted on the drive element with the possibility of rotation around its axis and is made in in the form of a cylinder having a groove.

Images