專利名稱：一種發(fā)動機氣門升程和開啟持續(xù)角連續(xù)控制機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種發(fā)動機氣門控制機構(gòu)，能夠?qū)忾T的升程量及開啟持續(xù)角大小進行連續(xù)控制。通過對氣門升程量及開啟持續(xù)角大小的連續(xù)控制，能使發(fā)動機的氣門升程、氣門提前角、氣門遲后角和氣門重疊角隨發(fā)動轉(zhuǎn)速變化而連續(xù)變化，提高發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)速下配氣效率。
技術(shù)背景普通發(fā)動機氣門的升程及開啟持續(xù)角是由凸輪軸上凸輪的輪廓曲線所決定。當發(fā)動機制造出來后，由于凸輪的輪廓曲線固定不變，所以氣門升程及開啟持續(xù)角也就固定不變，不能對發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)速下吸入或排出的氣體量進行調(diào)整。發(fā)動機處于怠速或小負荷低速工況時，進氣流慢，這時的氣門升程小，氣門開啟持續(xù)角、氣門重疊角、進氣遲后角都小，便于形成進氣渦流，使混合氣充分均勻混合；隨著轉(zhuǎn)速升高負荷增大，氣門升程需增大，氣門重疊角、進氣遲后角也需增大，進氣流阻力減小，形成的氣流慣性在氣缸進氣行程進行到活塞到下止點后，仍可以繼續(xù)充氣一段時間，以增加充氣量，使進氣更充分。
發(fā)明內(nèi)容為克服普通發(fā)動機氣門升程量及開啟持續(xù)角不能實現(xiàn)發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)速下的最佳進氣、排氣效果，本實用新型給氣門升程量及開啟持續(xù)角提供一種連續(xù)控制機構(gòu)。通過該機構(gòu)，能對氣門升程量及開啟持續(xù)角大小同時做連續(xù)調(diào)整，能提高發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)速下的進氣、排氣效率。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種發(fā)動機氣門升程和開啟持續(xù)角連續(xù)控制機構(gòu)，其特征在于該裝置包括驅(qū)動電機、絲杠、螺母、齒條、齒輪、偏心軸、凸輪軸、凸輪、連桿、銷釘、擺動凸輪、搖臂、軸承、彈簧、氣門；驅(qū)動電機的絲杠與螺母安裝在一起，齒條呈軸向安裝在螺母上；偏心軸一端裝有齒輪，齒輪與齒條嚙合在一起；連桿一端套在凸輪上，另一端通過銷釘與擺動凸輪的一端安裝在一起，當凸輪軸轉(zhuǎn)動時，凸輪通過連桿推動擺動凸輪來回擺動；擺動凸輪安裝在偏心軸上，同時擺動凸輪與搖臂上的軸承相接觸，搖臂與氣門相接觸；在氣門關(guān)閉狀態(tài)下，偏心軸的軸線與搖臂上軸承的軸線重合；在氣門關(guān)閉狀態(tài)下，當偏心軸轉(zhuǎn)動時，偏心軸上擺動凸輪以搖臂上的軸承為中心，圍繞著軸承公轉(zhuǎn)。本實用新型提供的發(fā)動機氣門升程和開啟持續(xù)角連續(xù)控制機構(gòu)是由凸輪軸、凸輪、連桿、擺動凸輪、銷釘構(gòu)成輸入機構(gòu)；由驅(qū)動電機、絲杠、螺母、齒條、齒輪、偏心軸構(gòu)成升程及氣門開啟持續(xù)角控制機構(gòu)；搖臂、軸承、彈簧、氣門構(gòu)成輸出機構(gòu)。通過調(diào)整控制機構(gòu)中驅(qū)動電機主軸轉(zhuǎn)動角度來改變偏心軸的軸向角度，偏心軸軸向角度控制擺動凸輪的擺動角度范圍，通過擺動凸輪的擺動角度范圍控制最終實現(xiàn)氣門升程量及開啟持續(xù)角的連續(xù)控制。[0007]本實用新型的有益效果通過對驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動角度的控制，可實現(xiàn)氣門升程量及開啟持續(xù)角的連續(xù)控制，氣門開啟持續(xù)角的連續(xù)控制可同時實現(xiàn)氣門提前角、氣門遲后角和氣門重疊角變化的連續(xù)控制，可提高發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)速下配氣效率。


以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)圖圖2是本實用新型擺動凸輪設(shè)計圖，其中a圖為擺動凸輪13的a、b兩個擺動角度范圍示意圖b圖為當擺動凸輪13處在a擺動角度范圍開始位置時機構(gòu)氣門關(guān)閉狀態(tài)示意圖c圖為當擺動凸輪13處在a擺動角度范圍結(jié)束位置時機構(gòu)氣門升程為f的狀態(tài)示意圖d圖為當擺動凸輪13處在b擺動角度范圍開始位置時機構(gòu)氣門關(guān)閉狀態(tài)示意圖e圖為當擺動凸輪13處在b擺動角度范圍結(jié)束位置時機構(gòu)氣門升程為g的狀態(tài)示意圖圖3是本實用新型氣門升程量最小時偏心軸位置、擺動凸輪擺動角度范圍、氣門升程、開啟持續(xù)角、氣門重疊角、進氣提前角和進氣遲后角示意圖，其中a圖為當擺動凸輪13處在a擺動角度范圍時，機構(gòu)各部件連接示意圖b圖為當擺動凸輪13擺動角度范圍為a、氣門升程量為f時機構(gòu)各部件狀態(tài)示意圖c圖為當擺動凸輪13擺動角度范圍為a、氣門升程量為f時氣門升程量與開啟持續(xù)角關(guān)系曲線圖d圖為當擺動凸輪13擺動角度范圍為a、氣門升程量為f時發(fā)動機配氣相位圖，其中α 進氣提前角β 進氣遲后角γ 排氣提前角δ 排氣遲后角α + δ 氣門重疊角圖4是本實用新型氣門升程量最大時偏心軸位置、擺動凸輪擺動角度范圍、氣門升程、開啟持續(xù)時間、氣門重疊角、進氣提前角和進氣遲后角示意圖，其中a圖為當擺動凸輪13處在b擺動角度范圍時，機構(gòu)各部件連接示意圖b圖為當擺動凸輪13擺動角度范圍為b、氣門升程量為g時機構(gòu)各部件狀態(tài)示意圖c圖為當擺動凸輪13擺動角度范圍為b、氣門升程量為g時氣門升程量與開啟持續(xù)角關(guān)系曲線圖d圖為當擺動凸輪13擺動角度范圍為b、氣門升程量為g時發(fā)動機配氣相位圖，其中α+Δ/2:進氣提前角[0032]β+Δ/2:進氣遲后角γ 排氣提前角δ 排氣遲后角α+Δ/2+δ 氣門重疊角
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型提供的發(fā)動機氣門升程量和開啟持續(xù)角連續(xù)控制機構(gòu)包括驅(qū)動電機7、絲杠6、螺母5、齒條4、齒輪8、偏心軸9、凸輪軸1、凸輪2、連桿3、銷釘14、 擺動凸輪13、搖臂11、軸承12、彈簧15、氣門10 ；其中驅(qū)動電機7的絲杠6與螺母5安裝在一起，齒條4呈絲杠6軸方向安裝在螺母5上；偏心軸9 一端裝有齒輪8，齒輪8與齒條4 嚙合在一起；連桿3 —端套在凸輪2上，另一端通過銷釘14與擺動凸輪13的一端安裝在一起，當凸輪軸1轉(zhuǎn)動時，凸輪2通過連桿3推動擺動凸輪13來回擺動；擺動凸輪13安裝在偏心軸上，同時擺動凸輪13與搖臂11上的軸承12相接觸，搖臂11與氣門10相接觸；在氣門10關(guān)閉狀態(tài)下，偏心軸9的軸線與搖臂11上軸承12的軸線重合；在氣門關(guān)10閉狀態(tài)下，當偏心軸9轉(zhuǎn)動時，偏心軸9上擺動凸輪13以搖臂11上的軸承12為中心，圍繞著軸承 12公轉(zhuǎn)。如圖2的a圖所示，擺動凸輪13設(shè)計有2個擺動角度范圍a、b，a代表擺動凸輪 13在發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時的擺動角度范圍，b代表擺動凸輪13在發(fā)動機高轉(zhuǎn)速時的擺動角度范圍。從b、c圖可知，擺動凸輪13在a角度范圍擺動時，氣門升程量f很小，開啟持續(xù)時間很短，開啟持續(xù)角??；從d、e圖可知，擺動凸輪13在b角度范圍內(nèi)擺動時氣門的升程量為g， 比c圖的升程量要大了，開啟持續(xù)時間延長了，開啟持續(xù)角也就增大了。擺動凸輪13的擺動角度從a變到b范圍是一個連續(xù)的過程。如圖3所示，當發(fā)動機處于怠速或小負荷低速狀況下運行時，進氣流慢，這時的氣門升程小，氣門開啟持續(xù)角、重疊角α + δ和進氣遲后角β都小，使吸入的氣體便于形成進氣渦流，使混合氣充分均勻混合。如a圖所示，通過驅(qū)動電機7調(diào)整偏心軸9的轉(zhuǎn)動角度， 使氣門10的升程量最小、開啟持續(xù)角最小，使氣體填充效率達到最優(yōu)效果。如b圖所示，此時擺動凸輪13的擺動角度范圍為a，氣門10的升程量為f，升程量與開啟持續(xù)角度示意圖如c圖所示。進氣門開啟持續(xù)角減小，就減小了進氣提前角α及進氣遲后角β，進氣提前角α的減小就實現(xiàn)了氣門重疊角α+ δ的減小。如圖4所示，當發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速下運行時，負荷增大，氣門升程及開啟持續(xù)角隨之改變，升程量增大，氣門重疊角α + δ、進氣遲后角β增大，進氣流阻力減小，形成的氣流慣性在氣缸進氣行程進行到活塞到下止點后，仍可繼續(xù)充氣一段時間，以增加充氣量，達到進氣充分，提高充氣效率。如a圖所示，通過驅(qū)動電機7調(diào)整偏心軸9的轉(zhuǎn)動角度，使氣門10 的升程量最大、開啟持續(xù)時間最長，使氣體填充效率達到最優(yōu)效果。如b圖所示，此時擺動凸輪13的擺動角度范圍為b，氣門升程量為g，升程與開啟持續(xù)時間的示意圖如c圖所示。 氣門開啟持續(xù)角增大，增大了氣門進氣提前角α及進氣遲后角β，進氣提前角的增大就實現(xiàn)了氣門重疊角α+ δ的增大。下面對在排氣相位不變、發(fā)動機氣門升程和開啟持續(xù)角連續(xù)控制機構(gòu)應用在進氣機構(gòu)的情況下，進氣門的升程、氣門開啟持續(xù)角與進氣提前角α、進氣遲后角β、氣門重疊角α+ δ的關(guān)系做具體說明如圖3的c圖所示，設(shè)發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時氣門開啟持續(xù)角為d_b，氣門升程為f，對應的進氣提前角α、進氣遲后角β、氣門重疊角α+ S如d圖所示。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升時，偏心軸9在驅(qū)動電機7的控制下轉(zhuǎn)動一角度，使擺動凸輪的擺動角度由低轉(zhuǎn)速的a范圍變化到高轉(zhuǎn)速的b范圍如圖2所示。擺動角度轉(zhuǎn)變后，氣門的升程由f變化到g，氣門開啟持續(xù)角由d-b變化到e-a如圖4的c圖所示。設(shè)發(fā)動機高轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速時的氣門開啟持續(xù)角之差Δ = (e-a)-(d-b)，那么對應的進氣提前角由α增大到α+Δ/2、進氣遲后角由β增大到β+Δ/2、氣門重疊角由α+ δ增大到α+Δ/2+δ，如圖4的d圖所示。由于氣門10的升程及開啟持續(xù)角的變化是由擺動凸輪13的擺角度范圍變化引起(如擺動角度由a變?yōu)?b)，而擺動角度范圍又由偏心軸9轉(zhuǎn)動的角度引起，偏心軸9轉(zhuǎn)動角度由驅(qū)動電機7的轉(zhuǎn)動圈數(shù)控制，驅(qū)動電機7的轉(zhuǎn)動圈數(shù)是可以連續(xù)變化的，所以最終氣門10的開啟持續(xù)角和升程量是連續(xù)可變的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應該知道，在沒有脫離本實用新型構(gòu)思范圍和技術(shù)方案的情況下，本實用新型可以進行各種變形和改進。例如，偏心軸的調(diào)整機構(gòu)除本實用新型討論的絲杠、齒條、齒輪機構(gòu)外，還可以是蝸輪、蝸桿機構(gòu)；偏心軸的尺寸、外形設(shè)計都可以根據(jù)同原理改變；連桿與擺動凸輪間增加軸承；擺動凸輪的尺寸、形狀設(shè)計都可以根據(jù)實際情況改變。各零件的尺寸大小、數(shù)量和設(shè)計可以改變，而不會脫離本實用新型要求保護裝置的范圍。
權(quán)利要求1.一種發(fā)動機氣門升程及開啟持續(xù)角連續(xù)控制機構(gòu)，包括凸輪軸(1)、凸輪O)、連桿 (3)、銷釘(14)、擺動凸輪(13)、驅(qū)動電機(7)、絲杠(6)、螺母(5)、齒條(4)、齒輪(8)、偏心軸(9)、搖臂(11)、軸承(12)、彈簧(15)、氣門(10)，其特征在于所述的擺動凸輪(13)安裝在偏心軸(9)上，所述的連桿C3) —端套在凸輪( 上另一端連接擺動凸輪(13)，所述的擺動凸輪(13)與搖臂上(11)的軸承(12)相接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣門升程及開啟持續(xù)角連續(xù)控制機構(gòu)，其特征在于所述的偏心軸(9) 一端安裝齒輪(8)，所述的齒輪(8)與齒條(4)嚙合，所述的齒條(4)呈軸向安裝在螺母(5)上，所述的螺母(5)安裝在驅(qū)動電機(7)的絲杠(6)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣門升程及開啟持續(xù)角連續(xù)控制機構(gòu)，其特征在于所述連桿 (3)，當凸輪軸⑴轉(zhuǎn)動時，凸輪(2)通過連桿(3)推動擺動凸輪(13)擺動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的氣門升程及開啟持續(xù)角連續(xù)控制機構(gòu)，其特征在于在氣門 (10)關(guān)閉下，偏心軸(9)的軸線與搖臂(11)上軸承(12)的軸線相重合，偏心軸(9)轉(zhuǎn)動時，偏心軸(9)上的擺動凸輪(13)以搖臂(11)上軸承(12)為中心，繞著軸承(12)公轉(zhuǎn)。
專利摘要本實用新型提供一種發(fā)動機氣門升程及開啟持續(xù)角連續(xù)控制機構(gòu)，包括安裝在凸輪軸1上的凸輪2、由驅(qū)動電機7控制轉(zhuǎn)動角度的偏心軸9、安裝在偏心軸9上的擺動凸輪13、一端套在凸輪2上另一端連接擺動凸輪13的連桿3和由擺動凸輪13帶動并最終推動氣門10開關(guān)的搖臂11。由驅(qū)動電機7控制的偏心軸9轉(zhuǎn)動角度連續(xù)變化，使擺動凸輪13擺動角度范圍發(fā)生連續(xù)變化，擺動角度的連續(xù)變化使搖臂11推動氣門10的升程量和開啟持續(xù)角發(fā)生連續(xù)變化，以提高發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)速情況下的配氣效率，提高燃油經(jīng)濟性。
文檔編號F01L1/18GK202100332SQ201020225808
公開日2012年1月4日 申請日期2010年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月5日
發(fā)明者李志勇, 李志強 申請人:李志勇, 李志強