專利名稱：發(fā)動機連續(xù)可變氣門驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)動機連續(xù)可變氣門驅(qū)動裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型特別涉及一種發(fā)動機連續(xù)可變氣門驅(qū)動裝置。
技術(shù)背景[0002]傳統(tǒng)的發(fā)動機配氣機構(gòu)是將氣門(進(jìn)氣門和排氣門)的升程及開啟區(qū)間設(shè)計為 定值，使發(fā)動機在某一特定轉(zhuǎn)速下處于最優(yōu)的配氣狀態(tài)。這樣就導(dǎo)致了發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速 和高轉(zhuǎn)速時的配氣狀態(tài)達(dá)不到最佳，從而影響發(fā)動機的功率、燃燒及排放。而可變式配 氣機構(gòu)可在整個發(fā)動機工況內(nèi)，使氣門升程及開啟區(qū)間都處于理想的狀態(tài)，從而改善發(fā) 動機進(jìn)排氣性能，提高發(fā)動機的動力性、燃油經(jīng)濟性和排放指標(biāo)。[0003]公開號為US 2004/0103887 Al的美國專利公開了一種發(fā)動機可變氣門控制裝 置。如圖1所示，該裝置是由依次設(shè)在氣門上方且分別設(shè)有偏心凸輪的驅(qū)動軸17和控制 軸20、分別套在驅(qū)動軸17及其偏心凸輪上的擺動凸輪22和第一連桿18、套在控制軸20 的偏心凸輪上且一端與第一連桿18上端鉸接的搖臂19、鉸接在搖臂19另一端與擺動凸輪 22之間的第二連桿21構(gòu)成，所述的擺動凸輪22的輪廓線與氣門挺桿接觸。其工作原理 是通過驅(qū)動軸17驅(qū)動第一連桿18圍繞驅(qū)動軸17的軸心作往復(fù)回轉(zhuǎn)，從而推動搖臂19 圍繞控制軸20的軸心作往復(fù)擺動，再通過第二連桿21推動擺動凸輪22圍繞驅(qū)動軸17的 軸心作往復(fù)擺動，最終驅(qū)動氣門作往復(fù)運動，實現(xiàn)氣門的開啟和閉合。另外，通過旋轉(zhuǎn) 控制軸20可改變搖臂19的回轉(zhuǎn)中心，從而改變擺動凸輪22的初始位置和擺動角度，最 終改變氣門的升程。[0004]這種可變氣門控制裝置存在的問題是1、該裝置的動力是由驅(qū)動軸17出發(fā)經(jīng) 歷了四次傳遞，傳遞一周最終才將動力傳給擺動凸輪22，其動力傳遞路線較長，這樣會 導(dǎo)致整個配氣機構(gòu)系統(tǒng)剛度降低，同時系統(tǒng)的固有頻率也會隨之降低，直接影響發(fā)動機 的最高轉(zhuǎn)速；2、在高速工況下，第一連桿18會圍繞驅(qū)動軸17的軸心作高速偏心回轉(zhuǎn)， 這樣勢必會產(chǎn)生較大的慣性力，導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生較大的振動和噪聲；3、由于控制軸20安 裝于驅(qū)動軸17的正上方，這樣必然會增加配氣機構(gòu)的整體高度，整個發(fā)動機的高度也會 隨之增高，其結(jié)果必然會影響發(fā)動機的總體布置設(shè)計，增大布置難度。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是要提供一種動力傳遞路線短、系統(tǒng)剛度高， 各部件運動幅度小、振動和噪聲小，整體高度低、便于總體布置設(shè)計的發(fā)動機連續(xù)可變 氣門驅(qū)動裝置。[0006]該發(fā)動機連續(xù)可變氣門驅(qū)動裝置包括配氣機構(gòu)的驅(qū)動部分和從動部分，在從動 部分的上端設(shè)有滾輪或挺桿，其特殊之處是所述的驅(qū)動部分是由固定在滾輪或挺桿上 方并可旋轉(zhuǎn)的控制偏心軸和驅(qū)動偏心軸，套裝在驅(qū)動偏心軸的偏心軸段上的驅(qū)動擺臂， 鉸接在控制偏心軸的偏心軸段與驅(qū)動擺臂上端之間的控制連桿，套裝在控制偏心軸上且 輪廓線與滾輪或挺桿相接觸的工作凸輪，以及鉸接在驅(qū)動擺臂下端與工作凸輪之間的驅(qū)動連桿構(gòu)成，所述的驅(qū)動偏心軸的軸心位于控制偏心軸軸心的斜上方，驅(qū)動偏心軸為該 發(fā)動機連續(xù)可變氣門驅(qū)動裝置的動力軸；該驅(qū)動裝置還設(shè)有控制和驅(qū)動控制偏心軸轉(zhuǎn)動 的驅(qū)動機構(gòu)，所述的控制偏心軸與驅(qū)動機構(gòu)連接。[0007]上述的發(fā)動機連續(xù)可變氣門驅(qū)動裝置，所述的從動部分是由氣門、間隙調(diào)節(jié)器 和搖臂，安裝在搖臂上的滾輪，以及設(shè)在氣門上的氣門彈簧和彈簧限位器構(gòu)成。[0008]上述的發(fā)動機連續(xù)可變氣門驅(qū)動裝置，所述的從動部分是由氣門以及依次設(shè)在 氣門上的氣門彈簧、彈簧限位器和挺桿構(gòu)成。[0009]上述的發(fā)動機連續(xù)可變氣門驅(qū)動裝置，所述的驅(qū)動機構(gòu)是由步進(jìn)電機及連接步 進(jìn)電機軸與控制偏心軸的傳動機構(gòu)構(gòu)成。[0010]上述的發(fā)動機連續(xù)可變氣門驅(qū)動裝置，所述的傳動機構(gòu)為蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)。[0011]本實用新型的優(yōu)點是1、與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于驅(qū)動偏心軸為動力軸并通過驅(qū) 動擺臂和驅(qū)動連桿直接作用于工作凸輪，動力經(jīng)過二次傳遞便傳給工作凸輪，大大縮短 了動力的傳遞路徑，使動力傳遞更加快捷，可提高系統(tǒng)的整體剛度和固有頻率，發(fā)動機 的最高轉(zhuǎn)速也能得到有效提高；2、由于驅(qū)動偏心軸為動力軸，使整個裝置在工作時， 除驅(qū)動偏心軸作偏心回轉(zhuǎn)外，各部件在平面內(nèi)均作小幅度的往復(fù)擺動，因此產(chǎn)生的慣性 力較小，系統(tǒng)工作時產(chǎn)生的振動和噪聲也很小，運行更加平穩(wěn)可靠，可提高配氣機構(gòu)的 NVH指標(biāo)；3、由于驅(qū)動偏心軸的軸心位于控制偏心軸軸心的斜上方，可降低配氣機構(gòu) 的整體裝配高度，整個發(fā)動機的高度也會隨之降低，使發(fā)動機更便于總體布置設(shè)計和安 裝；4、通過驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動控制偏心軸旋轉(zhuǎn)一個角度后，便可改變工作凸輪的初始相位， 從而改變工作凸輪形線的工作區(qū)間，最終可實現(xiàn)連續(xù)控制氣門的開啟區(qū)間和氣門升程。


[0012]圖1是US 2004/0103887 Al的結(jié)構(gòu)示意圖；[0013]圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(對應(yīng)實施例1)；[0014]圖3是圖2的左視圖；[0015]圖4是圖2的前視圖(去掉驅(qū)動機構(gòu))；[0016]圖5是圖2中工作凸輪輪廓線的工作區(qū)間示意圖；[0017]圖6是圖4中氣門處于低升程開啟時的示意圖；[0018]圖7是圖4中氣門處于高升程開啟時的示意圖；[0019]圖8是圖2中氣門升程及開啟區(qū)間的連續(xù)變化曲線圖；[0020]圖9是本實用新型去掉驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖(對應(yīng)實施例2)。[0021]圖中氣門1，間隙調(diào)節(jié)器2，搖臂3，滾輪4，控制偏心軸5，偏心軸段501， 基準(zhǔn)軸段502，傳動機構(gòu)6，步進(jìn)電機7，控制連桿8，驅(qū)動偏心軸9，偏心軸段901，驅(qū) 動擺臂10，驅(qū)動連桿11，工作凸輪12，彈簧限位器13，氣門彈簧14，發(fā)動機缸蓋15， 挺桿16，驅(qū)動軸17，第一連桿18，搖臂19，控制軸20，第二連桿21，擺動凸輪22。
具體實施方式
[0022]實施例1[0023]如圖2-圖4所示，該發(fā)動機連續(xù)可變氣門驅(qū)動裝置包括配氣機構(gòu)的驅(qū)動部分和從動部分，所述的從動部分是由安裝在發(fā)動機缸蓋15上的氣門1和間隙調(diào)節(jié)器2，作用在 氣門1和間隙調(diào)節(jié)器2上的搖臂3，安裝在搖臂3上的滾輪4，以及設(shè)在氣門1上的氣門 彈簧14和彈簧限位器13構(gòu)成。本實施例中氣門1以雙氣門為例。[0024]所述的驅(qū)動部分包括固定在滾輪4上方并可旋轉(zhuǎn)的控制偏心軸5和驅(qū)動偏心軸 9，在驅(qū)動偏心軸9的偏心軸段901上套裝有驅(qū)動擺臂10，在控制偏心軸5的偏心軸段501 與驅(qū)動擺臂10上端之間鉸接有控制連桿8，在控制偏心軸5與其旋轉(zhuǎn)軸心同軸的基準(zhǔn)軸 段502上套裝有輪廓線與滾輪4相切的工作凸輪12，在驅(qū)動擺臂10的下端與工作凸輪12 之間鉸接有驅(qū)動連桿11，所述的驅(qū)動偏心軸9為該發(fā)動機連續(xù)可變氣門驅(qū)動裝置的動力 軸，驅(qū)動偏心軸9的旋轉(zhuǎn)軸心位于控制偏心軸5旋轉(zhuǎn)軸心的斜上方。上述部件構(gòu)成配氣 機構(gòu)的驅(qū)動部分。[0025]該驅(qū)動裝置還設(shè)有控制和驅(qū)動控制偏心軸5轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)是由步 進(jìn)電機7以及連接步進(jìn)電機軸與控制偏心軸5的傳動機構(gòu)6構(gòu)成，傳動機構(gòu)6以蝸輪蝸桿 傳動機構(gòu)為最佳，也可采用齒輪傳動機構(gòu)或鏈條傳動機構(gòu)。[0026]安裝時，將控制偏心軸5和驅(qū)動偏心軸9分別通過軸承安裝在發(fā)動機缸蓋15 上，將步進(jìn)電機7也固定在發(fā)動機缸蓋15上，將驅(qū)動偏心軸9的軸端通過皮帶(也可使 用鏈條或齒輪)傳動機構(gòu)與曲軸連接。工作時，當(dāng)步進(jìn)電機7控制控制偏心軸5的偏心 軸段501處于低升程開啟狀態(tài)時，如圖6所示，發(fā)動機運轉(zhuǎn)，通過曲軸帶動驅(qū)動偏心軸9 旋轉(zhuǎn)，使驅(qū)動擺臂10圍繞驅(qū)動偏心軸9的軸心作往復(fù)偏心擺動，并通過驅(qū)動連桿11推動 工作凸輪12作往復(fù)擺動，工作凸輪12的輪廓線直接作用于滾輪4，從而通過滾輪4和搖 臂3推動氣門1開啟，此時氣門1處于低升程開啟狀態(tài)，工作凸輪12工作在圖5所示的 A區(qū)間。當(dāng)步進(jìn)電機7啟動并帶動控制偏心軸5轉(zhuǎn)過δ角后，控制偏心軸5的偏心軸段 501處于高升程開啟狀態(tài)，如圖7所示，此時工作凸輪12工作在圖5所示的B區(qū)間，曲 軸帶動驅(qū)動偏心軸9旋轉(zhuǎn)，最終推動氣門1會到達(dá)高升程開啟狀態(tài)。這樣通過步進(jìn)電機7 控制控制偏心軸5的轉(zhuǎn)動，便可改變工作凸輪12輪廓線的工作區(qū)間，最終可實現(xiàn)連續(xù)控 制氣門1的升程和開啟區(qū)間。[0027]通過步進(jìn)電機7連續(xù)驅(qū)動控制偏心軸5旋轉(zhuǎn)，每旋轉(zhuǎn)一個角度便得出一條氣門 升程曲線，連續(xù)記錄該氣門升程曲線便可得出氣門升程及開啟區(qū)間的連續(xù)變化曲線圖， 如圖8所示，其橫坐標(biāo)為驅(qū)動偏心軸9轉(zhuǎn)角(單位為度)，縱坐標(biāo)為氣門升程(單位為 mm)，從圖8中可以看出連續(xù)改變控制偏心軸5的轉(zhuǎn)角，通過驅(qū)動偏心軸9旋轉(zhuǎn)即可驅(qū) 動氣門1連續(xù)改變升程大小，最終可實現(xiàn)發(fā)動機在整個工況下的配氣狀態(tài)達(dá)到最佳。[0028]實施例2[0029]如圖9所示，該發(fā)動機連續(xù)可變氣門驅(qū)動裝置包括配氣機構(gòu)的驅(qū)動部分和從 動部分，所述的從動部分是由安裝在發(fā)動機缸蓋15上的氣門1以及依次設(shè)在氣門1上的 氣門彈簧14、彈簧限位器13和挺桿16構(gòu)成。其它結(jié)構(gòu)同實施例1，其中驅(qū)動部分的工 作凸輪12的輪廓線與氣門1上端的挺桿16相切。
權(quán)利要求1.一種發(fā)動機連續(xù)可變氣門驅(qū)動裝置，包括配氣機構(gòu)的驅(qū)動部分和從動部分，在從 動部分的上端設(shè)有滾輪或挺桿，其特征是所述的驅(qū)動部分是由固定在滾輪或挺桿上方 并可旋轉(zhuǎn)的控制偏心軸和驅(qū)動偏心軸，套裝在驅(qū)動偏心軸的偏心軸段上的驅(qū)動擺臂，鉸 接在控制偏心軸的偏心軸段與驅(qū)動擺臂上端之間的控制連桿，套裝在控制偏心軸上且輪 廓線與滾輪或挺桿相接觸的工作凸輪，以及鉸接在驅(qū)動擺臂下端與工作凸輪之間的驅(qū)動 連桿構(gòu)成，所述的驅(qū)動偏心軸的軸心位于控制偏心軸軸心的斜上方，驅(qū)動偏心軸為該發(fā) 動機連續(xù)可變氣門驅(qū)動裝置的動力軸；該驅(qū)動裝置還設(shè)有控制和驅(qū)動控制偏心軸轉(zhuǎn)動的 驅(qū)動機構(gòu)，所述的控制偏心軸與驅(qū)動機構(gòu)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機連續(xù)可變氣門驅(qū)動裝置，其特征是所述的從動部 分是由氣門、間隙調(diào)節(jié)器和搖臂，安裝在搖臂上的滾輪，以及設(shè)在氣門上的氣門彈簧和 彈簧限位器構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機連續(xù)可變氣門驅(qū)動裝置，其特征是所述的從動部 分是由氣門以及依次設(shè)在氣門上的氣門彈簧、彈簧限位器和挺桿構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機連續(xù)可變氣門驅(qū)動裝置，其特征是所述的驅(qū)動機 構(gòu)是由步進(jìn)電機及連接步進(jìn)電機軸與控制偏心軸的傳動機構(gòu)構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動機連續(xù)可變氣門驅(qū)動裝置，其特征是所述的傳動機 構(gòu)為蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)。
專利摘要一種發(fā)動機連續(xù)可變氣門驅(qū)動裝置，包括配氣機構(gòu)的驅(qū)動部分和從動部分，在從動部分的上端設(shè)有滾輪或挺桿，其特殊之處是所述的驅(qū)動部分是由控制偏心軸和驅(qū)動偏心軸，套裝在驅(qū)動偏心軸上的驅(qū)動擺臂，鉸接在控制偏心軸與驅(qū)動擺臂之間的控制連桿，套裝在控制偏心軸上的工作凸輪，以及鉸接在驅(qū)動擺臂與工作凸輪之間的驅(qū)動連桿構(gòu)成，驅(qū)動偏心軸的軸心位于控制偏心軸軸心的斜上方；該驅(qū)動裝置還設(shè)有驅(qū)動控制偏心軸轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機構(gòu)。優(yōu)點是1、動力傳遞更加快捷，可提高系統(tǒng)的整體剛度和固有頻率；2、產(chǎn)生的慣性力、振動和噪聲較小，運行更加平穩(wěn)可靠；3、可降低配氣機構(gòu)的整體裝配高度；4、可實現(xiàn)連續(xù)控制氣門的開啟區(qū)間和氣門升程。
文檔編號F01L1/34GK201810360SQ201020576790
公開日2011年4月27日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者劉浩, 金光燦 申請人:劉浩