Кулачок механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
(5)5 ) 01 1 1/08 ОСУДАРСТ ПО ИЗОБРЕ ЫЙ КОМИТЕТИЯМ И ОТКРЫТИЯМ т)11 0 РИ ГКНТ СС ОПИСАЗОРАСПРЕ- УТРЕННЕГО иностроеоению, и ектироваклапанов боротных лачок, пои поверх- которого ых кривой ота кулачсоиды и квэдратн ков косинусоиды, сипараболы,Данный кулачокмую динамику привмую скорость посадОднако данныйся низкими значениноты диаграммынесоблюдением задделения в сторону упричиной которогозвеньев механизма обеспечивает приемлеода и заданную допустики клапана на седло, кулачок характеризуетями коэффициента полподъема толкателя ианных фэз газораспременьшения последних, является податливость привода, а введение нэ юл; %28й институт инженеров жео транспорта им. С,М.Киро- А.В.Братченко, Ю.И.Гурьев(54) КУЛАЧОК МЕХАНИЗМА ГДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНСгдРАНИЯ(57) Изобретение относится к мэшнию, в частности к двигателестрможет быть испольэсвано при пронии и доводке механизма приводас плоскими толкателями высокоодвигателей средней мощности. Куверхность подъема АоАВСДЕРСность опускания АоА ВСДЕГСсостоят из участков, определяемвторой производной по углу повор Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механизмах газораспределения двигателей внутреннего сгорания,Известен кулачок для привода клапана в механизме газораспределения двигателя внутреннего сгорания с поверхностью подъема и поверхностью опускания, состоящий из участков, .определяемых кривой второй производной подъема толкэтеля по углу поворота кулачка. выполненный в виде отрезка, которая на участке выборки теплового зазора и компенсации упругой деформации привода АоА (Ао А) , продолжительность которого определяется из условия соблюдения допустимой скорости посадки клапана на седло, выполнены в виде одной четверти волны косинусоиды с нулевым значением в конце участка и перемещением толкэтеля в конце участка, равным сумме величин теплового зазора и упругой деформации привода, измеренных состороны толкателя, на участке разбега - в.виде сопряженных между собой отрезков наклонных прямых АВ(А В) и СД(С Д), образующих равнобедренную трапецию АВСД (АВСД), а на участке выбега - в виде сопряженного с ветвями квадратных парабол ДЕ(Д Е) и РС(Р С) отрезка наклонной прямой ЕР(Е Р) с нулевыми зна- М чениями второй производной подьема толкателя по углу поворота кулачка в начале подьема толкателя при наибольшем значе- ф нии первой производной подьема толкателя по углу поворота кулачка и в конце его подъема. 4 ил,аюпрофиле кулачка участка вврхнего стояния Укаэанный недостаток снижает эффекобуславливает появление "мягких ударов", тивность применения кулачков, реализуюа следовательно, увеличение динамических щих данный закон изменения ускоренийнагрузок. толкателя,кНаиболее близким к предлагаемомупо 5 Цель изобретения - достижение претехнической сущности является кулачок с дельных значений коэффициента полнотыповерхнйс 1 ьюподъеьа=иповерхностьюопу- диаграммы подъема толкателя при заданскания, образованный из участков, опреде- ных фазах газораспределения, допустимыхляемых кривой второй производной наибольших уровнях второй производнойпо)съема толкателя по углу поворота кулэч подъема толкателя и запасе клапанных прука, кривая выполнена в виде сопряженных жин по силам инерции.между собой отрезков прямых в области Указанная цель достигается тем, что вположительных значений второй производ- кулачке механизма газораспределения двиной подъема толкателя, представляющих гателя внутреннего сгоранияс плоским толсобой равнобедреннуютрапецию, и сопря кателем, содержащем рабочую часть,женного с ветвями квадратных парабол от- образованную симметричными поверхнорезка наклонной прямой в области стями подъема и опускания, описываемымиотрицательных значений второй производ- кривой второй производной подъема толканой подъема толкателя с нулевыми значени- теля, причем каждая из поверхностей наямивторойпроизводнойподьематолкателя 20 участке положительных значений второйв начале подъема, при наибольшем значе- производной подъема толкателя образовании первой производйой подъематолкателя на тремя отрезками, при этом первый и треи в конце его подъема, тий выполнены в виде наклонных прямых,Однако выполненные эксперимейталь- сопряженных горизонтальной прямой - а нано исследования работы привода клапанов 25 участке отрицательных значений - в видевысокооборотного дизеля средней мощно- сопряженных наклонной прямой ветвейсти показали, что реальные фазы газорасп- квадратных парабол, кулачок дополниределее еления существенно отличаются от тельно снабжен участком выборки теплотеоретических, заданных профилемкулач-вого зазора и компенсации упругихка, в сторону уменьшения продолжительно деформаций привода, выполненным в видести открытия клапанов, например для четверти волны косинусоиды с нулевымвыпускного клапанаэто уменьшение со- значением второй производной и переместавляет 18 - 20 угла поворота коленчатого щением толкателя в конце участка и размевала, а для опускного клапана 12 угла по-. щенным в начале рабочей части кулачка доворота коленчатого вала, 35 поверхности подьема, а продолжительностьНа фиг. 1 сплошной кривая 1) и пунк- участков определяется по следующим завитирной (кривая 2) линиями показаны соот- симостям;%ветственно теоретический и реальный2ПЕрЕМЕЩЕНИя КЛаПаНа МЕХаНИЗМа ГаэораСП-" ф, Ф, Ь . ) Ф(к ЧфКФ,(ЯФ,-Ф)Рд д.,р "и о:,;Йг; - Г.,зэльного "время-сечение" клапана на 6-10;4 "д "меньше теоретической, что Обуславливает зФ 6)невысокий расход воздуха через двигатель,а следовательно, недостаточно эффектив- ффц 1".ное протекание газообменных процессов в 45х,1,5 - фу-Ф 1цилиндре дизеля, хзОбеспечение заданной продолжительхности открытия клапана путем обеспеченияувеличения участка верхнего стояния недо 1) ь.2)пустимо из-за незначительной величины гарантированного зазора между клапаном ипоршнем при движении последнего вблизиверхней мертвой точки,Выборка теплового зазора и компенса- . где р 1 - протяженность участка разбега;ция упругой деой деформации привода рабочим 55 уг - протяженность участка вцбега;профилем к лаем кулачка приводит к зйачитель - величина теплового зазора в механым динамическим нагрузкам в механиз- низме газораспределения;ме привода клапаноэ с плоским толкэтелем Ъ - начальная деформация привысокооборотного дизеля средней мощно- ханизма газораспределения;сти. Ьхн)ф 2 Фо+ С 11х 1- - уР+ С 11 р+ С 121 ц6% 55 х 1 - заданный допустимый наибольший уровень положительных значений второй производной подъема токателя;хз - заданный допустимый наибольший уровень отрицательных значений второй производной подъема толкателя;Фо- протяженность участка выборки теплового зазора и компенсации упругой деформации привода, на котором вторая производная подъема толкэтеля изменяется по косинусоидальному закону;Ф 1 - протяженность отрезка, на котором вторая производная подъема толкателя на участке разбега изменяется по линейному закону; .Ь - протяженность отрезка, на котором вторая производная подъема толкателя на участке выбега изменяется по закону. квадратной параболы;К - коэффициент, зависящий от характеристики клапанной пружины,На фиг; 1 сплошной (кривая 1) и пунктирной (кривая 2) линиями показаны соответственно теоретическое и реальное перемещение клапана механизма газораспределения дизеля 6 ЧН 13/11,5; на фиг, 2- теоретическое (сплошной линией) и реальное (пунктирной линией) перемещение клапана при применении в кулачковом механизме привода клапанов с плоскими толкэтелями высокооборотного дизеля средней мощности заявляемого кулачка; нэ фиг, 3 - контур возможного варианта описываемого кулачка, образованный дугой окружности затылочной части Ас Ао с радиусом йо, дугой окружности 006 при вершине с радиусом Яес и соединяющими их профильными кривыми АоАВСДЕРО и Ао АВСДЕР 6, которые, например, могут быть симметричны, На фиг, 4 изображены графики высоты подъема х толкателя, а также первой х и второй х производных подъема толкателя по углу поворота кулачка,Профилируемая поверхность подъема АоАВСДЕЕО(фиг.3) на участке выборкитеплового зазора и компенсации упругой деформации привода АоА определяется кривой второй производной подъема толкателя х в виде одной четверти волны косинусоиды с нулевым значением в конце участка и перемещением толкателя, равным сумме величин теплового зазора и упругой деформации привода, на участке разбега (хО) АВСД определяется кривой второй производной подъема толкателя с нулевыми значениями в начале участка и в конце, состоящей из сопряженных между собой отрезков АВ, ВС, и СД, представляющих собой равнобедренную трапецию АВСД (фиг, 4) с высотой, оавной наибольшему допустимому уровню второй производной подъема толкателя х 1, а на участке5 выбега (х : О) определяется кривой ДЕГО снулевыми значениями второй производной в начале и в конце участка, состоящего из сопряженного с ветвями квадратных парабол ДЕ и РО отрезка наклонной прямой ЕГ, 10 при этом экстремум квадратной параболына участке ДЕ по оси ординат равен х 2 экс тремум квадратной параболы на участке ЕО по оси ординат равен наибольшему допустимому заданному значению второй про изводной подъема толкателя в областиотрицательных значений хз. Значение х 2 находится из соотношения:х 2 = хз/Кгде К - коэффициент, зависящий от характе ристики клапанной пружины.Значение величины х, х и х (фиг. 4) поучасткам вычисляются.по следующим зависимостям.участок 025 Л Лхо = хое рф - сов (ф 0);ооЛ. Кхо = хое уф - 31 п (уф-ф)о охо = хое 1 - сов( у - фй где хое - величина, равНая сумме величин теплового зазора и начальной деформации 35 привода;Хое = А+ снЬ- величина теплового зазора в механизме газораспределения;Ен - начальная деформация механизма 40 газораспределения;хое аналог.величины допустимой скорости посадки клапана на седло, отнесенный к оси толкэтеля;Фо - протяженность участка выборки 45 теплового зазора и компенсации упругойдеформации привода, определяемая из следующей зависимостиэ 1 ф+ Сэ участок ЧЧ 0 рхэ 2 2 хч= -- ; йО+ С 5 стокИ 0 рФ 3хэ э- УсЯ хи = р -0,5 х хз 4 12 фэ 1, С 42, С 51, С 52, 4 рирования, опного сопряжекулачка, т.е.х производных дъема толкате х участков, при ия профиля кувыборкй теплоации упругойучастком верходимо выдержиия: хэ эхэ 2+ха=, ф - у- р +С 413 К Ф 5хз 4 хз Э+ф 31% ф1 Ъ Я где С 11, С 1 г, Сг 1, Сгг, Сэ 1, С С 61, С 62 - постоянные инте ределяются из условия пла ния на границах профил равенства подъемов х, первы х и вторых производных х и пя на границах сопрягаемы этом С 11- (д+ гн)С Для плавного сопряжен лачка АВСДЕГО с участком вого зазора и компенс деформации привода АоА и него состояния 006 необх вать следующие соотношен р +гЕ 1 ЮР ф 3 р -)Гл+ гнй хек + )(зр 2 - гфз) х 1 (у 1 . Ф 1 ) +61о где хвах - заданная величина подъема толкателя;10 хпах - наибольшее значение первойпроизводнойподъема толкателя по углу поворота кулачка,Предлагаемый кулачок работает следующим образом,15 При вращении кулачка, контактируя споследним в районе дуги АоАо (фиг. 3), толкатепь (не показан) неподвижен. При набегании выступа кулачка на толкатель последнийначинает двигаться, причем при контакте с20 поверхностью АоА на участке выборки теплового зазора и компенсации упругой деФормации привода вторая производнаяподъема толкателя х(фиг, 4) изменяется отхо до О, на участке АВ изменяется от О до25 наибольшего допустимого значения х 1, научастке ВС - постоянная и равна наибольшему допустимому значению х 1, на участкеСД - изменяется от х 1 до О, на участке ДЕ -изменяется от 0 до х 2, на участке ЕР - изме 30 няется от хг до наибольшего допустимогозначения хэ, на участке РО - изменяется отхэ до О. В конце участка Гб толкателя поднимается на заданную высоту хвах (фиг. 4 а),причем первая и вторая производные подь 35 ема толкателя по углу поворота кулачка принимают нулевые значения (фиг, 4 б, в). Приконтакте толкателя с профилем кулачка нодуге 600 (участок верхнего стояния) толкатель неподвижен.40 При контакте толкателя с поверхностьюопускания Ао А В СД Е Е 6, симметричной поверхности подъема Ао АВ СДЕЛАВ,движение толкателя совершается в обратной последовательности,5 Применение предлагаемого кулачка посравнению с прототипом в механизме привода клапана с плоским толкателем высокооборотного двигателя средней мощностипозволяет при заданных фазах гэзораспреО деления. допустимыхнаибольших уровнях изапасе клапэнной пружины по силам инерции обеспечить заданные фазы газораспределения и допустимую скорость посадкиклапана на седло, т.е, получить предельное55 значение коэффициента полноты диаграммы подъема клапана, а следовательно, ипредельное значение "время-сечение" клапана, обуславливающего повышение эффективности протекания гаэообменныхпроцессов в цилиндре.Формула изобретения Кулачок механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания с плоским толкателем, содержащим рабочую часть, образованную симметричными поверхностями подъема и опускания, описываемыми кривой второй производной подъема толкатеия, причем каждая из поверхностей на участке положительных значений второй производной подъема толкателя образована тремя отрезками, при этом первый и третий выполнены в виде наклонных прямых, сопряженных горизонтальной прямой, а на участке отрицательных значений - в виде сопряженных наклонной прямой ветвей квадратных парабол, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью достижения предельных значений коэффициента полноты диаграммы подъема толкателя при заданных фазах газораспределения, запасе клапанной пружины по силам инерции и допустимых наибольших уровня второй производной подъема толкателя, кулачок дополнительно снабжен участком выборки теплового зазора и компенсации упругих деформаций привода, выполненным в виде четверти волны косинусоиды с нулевым значением второй производной и перемещением толкателя в конце участка и размещенным в начале рабочей части кулачка до поверхности подъема, а протяженность участков определяется по следующим зависимостям:О,-гф,),Гк.1) (ь 2)г11 збк к ЯкФо10 где р 1, ф 2 - протяженность участков разбега, и выбега;Л - величина теплового зазора в механизме газораспределения;Ъ- начальная деформация привода ме ханиэма газораспределения;х 1,хз - заданные допустимые наибольшие уровни соответственно положительныхи отрицательных значений второй производной подъема толкателя;20 хмакс - заданная величина подьема толкателя;Фо - протяженность участка выборки.теплового зазора и компенсации упругойдеформации привода, на котором вторая 25 производная подъема толкателя изменяется по косинусоидальному закону;Ф - протяженность отрезка, на котором вторая производная подъема толкателяна участке разбега изменяется полинейно му закону;Фз - протяженность отрезка, на котором вторая производная подъема толкателя изменяется по закону квадратнойпараболы;К - коэффициент, зависящий от характеристики клапанной пружины,1751367 орректор Л. Бескид Редактор Н, Горв Заказ 2673 Тираж По ВНИИПЛ ГосУдарственного комитета по изобретенилм 113035, МоскваЖ, Рауиская нароизводственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород,.ул,Гагарина,Со Те тель В.АнфМ. Моргентал исноеткрытилм при ГКНТ СССР4/5
СмотретьЗаявка
4858606, 14.08.1990
ХАРЬКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ИМ. С. М. КИРОВА
МОРОЗ ВЛАДИМИР ИЛЬИЧ, БРАТЧЕНКО АЛЕКСАНДР ВАСИЛЬЕВИЧ, ГУРЬЕВ ЮРИЙ ИВАНОВИЧ, МИНАК СЕРГЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ
МПК / Метки
МПК: F01L 1/08
Метки: внутреннего, газораспределения, двигателя, кулачок, механизма, сгорания
Опубликовано: 30.07.1992
Код ссылки
<a href="https://patents.su/7-1751367-kulachok-mekhanizma-gazoraspredeleniya-dvigatelya-vnutrennego-sgoraniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Кулачок механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания</a>
Предыдущий патент: Ступень-сепаратор
Следующий патент: Двигатель внутреннего сгорания
Случайный патент: Камера для созревания и хранения сыра