專利名稱：對擺擺桿型全可變氣門正時機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對擺擺桿型全可變氣門正時機構(gòu)，是往復(fù)活塞式內(nèi)燃機領(lǐng)域中驅(qū)動氣門的機構(gòu)之一，能夠使氣門的正時控制獨立于升程的調(diào)節(jié)，即可連續(xù)調(diào)節(jié)氣門持續(xù)開啟時間而不改變氣門升程，從而達到優(yōu)化氣門控制的目的。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機的氣門驅(qū)動采用連續(xù)可變氣門正時可以提高內(nèi)燃機氣缸的充氣率，提高功率和效率，降低氣缸工作溫度，降低內(nèi)燃機的污染排放。內(nèi)燃機的進氣門驅(qū)動采用連續(xù)可變氣門升程技術(shù)可以提高內(nèi)燃機的進氣效率，降低油耗，提高內(nèi)燃機對油門的響應(yīng)速度。簡單改變凸輪軸與曲軸相位關(guān)系而不能改變凸輪的角度，使得凸輪角度只能夠在低轉(zhuǎn)速角度和高轉(zhuǎn)速角度之間取一個中間固定值，這樣在低轉(zhuǎn)速時排氣門提前開啟，高壓燃氣過早泄漏，造成功率和扭矩損失；高轉(zhuǎn)速時進氣門持續(xù)開啟時間不足，造成本應(yīng)吸入的空氣被氣門提早關(guān)閉而阻擋在氣缸外，降低了充氣率。公開號CN1814992A名為連續(xù)可變氣門正時配氣機構(gòu)活塞式內(nèi)燃機的專利中，試圖采用二根凸輪軸的相位改變來改變進氣門的持續(xù)開啟時間，但簡單搖臂式的驅(qū)動作用合成器過于簡單，使氣門產(chǎn)生一個階躍運動，增大了內(nèi)燃機泵氣損耗。從機械角度說，無論如何設(shè)計簡單或者復(fù)雜的驅(qū)動作用合成器，氣門運動的升程曲線不理想，不利于提高進氣量，雙凸輪的機構(gòu)本身就復(fù)雜。公開號CNlO1149000A名為內(nèi)燃機的可變氣門驅(qū)動機構(gòu)的專利中，氣門的正時和升程是相互關(guān)聯(lián)的，即氣門打開的持續(xù)時間與氣門打開的升程是成比例關(guān)系，但由此帶來的問題是不能很好兼顧可變氣門正時和可變氣門升程這兩種調(diào)節(jié)的優(yōu)點。如簡單放大最大氣門開啟持續(xù)時間，則在低轉(zhuǎn)速時必降低氣門升程，造成功率和扭矩損失。公開號CN101858233A名為包含變速擺機構(gòu)的全可變氣門正時的方法和機構(gòu)的專利中，雖然可以做到連續(xù)可調(diào)氣門持續(xù)開啟時間，但是所示方法和機構(gòu)部分部件應(yīng)力比較大，磨損也比較大。磨損小的技術(shù)方案又相對而言比較復(fù)雜。因此需要一種體積相對較小結(jié)構(gòu)相對簡單而且滿足功能需要的全可變氣門正時機構(gòu)，以在內(nèi)燃機上實用化并改善內(nèi)燃機氣門的驅(qū)動。所有的摩擦接觸最好是滾動摩擦和低阻力接觸摩擦。

發(fā)明內(nèi)容
本專利為改進上述不足作出新的解決方案，提供一種對擺擺桿型全可變氣門正時機構(gòu)，包含高角度凸輪，角度在250度以上；控制凸輪系統(tǒng)，可轉(zhuǎn)動和平動；主動擺桿，中間部分和上端有滾輪；從動擺桿，一端固定于氣缸蓋且可轉(zhuǎn)動，另一端面推動連接氣門的滾輪搖臂；彈簧，一端固定于氣缸蓋，另一端接觸所述從動擺桿的中間部分。所述對擺擺桿型全可變氣門正時機構(gòu)，其特征還在于所述控制凸輪系統(tǒng)由凸輪體和偏心輪軸組成。
所述對擺擺桿型全可變氣門正時機構(gòu)，其特征還在于所述主動擺桿的下端與所述從動擺桿的擺動端以軸連接，軸接處可轉(zhuǎn)動。所述對擺擺桿型全可變氣門正時機構(gòu)，其特征還在于所述主動擺桿的上端的滾輪與所述凸輪體的弧面緊密接觸；中間的滾輪與所述高角度凸輪緊密接觸。所述對擺擺桿型全可變氣門正時機構(gòu)，其特征還在于所述控制凸輪系統(tǒng)的軸是所述從動擺桿的固定軸。


圖1是示意圖，示出了對擺擺桿型全可變氣門正時機構(gòu)各部件之間的位置和連接關(guān)系。圖2是擺桿和控制凸輪系統(tǒng)示意圖，示出了主動擺桿和從動擺桿的連接，控制凸輪系統(tǒng)由凸輪體和偏心輪軸構(gòu)成。圖3是機構(gòu)改變正時原理示意圖，示出了機構(gòu)中的凸輪體的角向轉(zhuǎn)動控制擺桿的轉(zhuǎn)動。圖4是機構(gòu)保持氣門升程原理示意圖，示出了機構(gòu)中凸輪體的偏心輪軸的復(fù)雜轉(zhuǎn)動驅(qū)動控制凸輪系統(tǒng)的運動模式。圖5是機構(gòu)驅(qū)動氣門的正時示意圖，示出所述機構(gòu)可以單獨改變氣門的正時而保
持氣門升程。
具體實施例方式下面將參考附圖來敘述一個例示性實施例。在這個實施例中省略了部分外圍部件例如鏈條和液壓管路，這些是公知的部件，省略其作用的敘述。參考附圖1，是機構(gòu)的右后視圖，凸輪I的軸2固定在內(nèi)燃機氣缸蓋上。凸輪I與主動擺桿7中間的滾輪14緊密接觸。主動擺桿7上端的滾輪13與凸輪體8的弧面緊密接觸。主動擺桿7下端通過二根軸與從動擺桿6的下端相連，從動擺桿6的上端的圓槽與軸5緊密接觸，軸5固定在氣缸蓋上。彈簧3 —端固定在氣缸蓋上的固定裝置4上，另一端接觸從動擺桿6的側(cè)面。從動擺桿6的擺動一端的端面與氣門滾輪搖臂9的滾輪緊密接觸，滾輪搖臂9 一端接觸液壓頂柱11，另一端與氣門彈簧12配合驅(qū)動氣門10。本圖示出來凸輪I驅(qū)動二個氣門的結(jié)構(gòu)，另一側(cè)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)與途中零件標號所示的機構(gòu)相同。參考附圖2，是主動擺桿7、從動擺桿6和控制凸輪系統(tǒng)內(nèi)部的示意圖?？刂仆馆喯到y(tǒng)由凸輪體8、偏心輪22和偏心輪的軸5組成。主動擺桿7下端的孔16與軸17連接，孔18與軸19連接.主動擺桿7中間部位有滾輪14，上部有滾輪13。滾輪13接觸的是凸輪體8的曲面部分。凸輪體8內(nèi)有花鍵齒23，對應(yīng)軸5上的偏心輪22上的花鍵齒，偏心輪22上的花鍵齒和凸輪體8上的花鍵齒23沿角度方向同有旋轉(zhuǎn)，使軸5在轉(zhuǎn)動和軸向運動時候可以依靠旋轉(zhuǎn)而成的螺旋令凸輪體8旋轉(zhuǎn)。同時軸5上的花鍵齒22是加工在偏心輪上的，所以當(dāng)軸5旋轉(zhuǎn)時，凸輪體8會在軸5的橫截面平面上有平移。偏心輪22的軸向長度小于凸輪體8，使得偏心輪22可以相對于凸輪體8在軸向有較大的移動距離，這個移動距離由斜花鍵齒23的螺距決定，使偏心輪22軸向移動時凸輪體8具有設(shè)計希望得到的轉(zhuǎn)動角度。軸5固定于內(nèi)燃機氣缸蓋上且與從動擺桿6的弧形槽20、從動變速擺桿15的弧形槽21緊密接觸，突起24和25并不封閉從而使從動擺桿6通過軸5半固定在內(nèi)燃機氣缸蓋上，同理從動擺桿15也是如此，因為正常工作時有氣門滾輪搖臂和氣門彈簧的支撐，因此擺桿具有完全的約束。突起24和25之間的距離以恰好能夠允許軸5通過為宜。軸5的角向轉(zhuǎn)動和軸向移動可分別控制，互不干擾，可由液壓系統(tǒng)或電機系統(tǒng)完成。從動擺桿6和15在軸5的軸向也受到氣缸蓋的約束不可移動，因此處于二擺桿之間的凸輪體8也在軸5的軸向受到約束不可移動，因此軸5可以做軸向調(diào)整運動。主動擺桿7、從動擺桿6和15連接成一個可運動的整體，這個整體具有完全的約束，在凸輪和控制凸輪系統(tǒng)固定不動時具有固定的形狀和位置，其左向約束由凸輪構(gòu)成，右向和向上約束由軸5構(gòu)成，向下約束由氣門的滾輪搖臂9和氣門彈簧12構(gòu)成，轉(zhuǎn)動約束由彈簧3和固定裝置4構(gòu)成。主動擺桿7含有二個滾輪，分別用于主動擺桿7與凸輪體8和凸輪I接觸，減少了部件之間相互運動時的摩擦，降低了損耗。從動擺桿6和15與軸5的接觸方式使?jié)櫥鄬Ρ容^方便，可使用噴淋潤滑油或者軸5空心腔提供潤滑油的方式潤滑。同樣的潤滑方式也可用于偏心輪22和凸輪體8之間的斜花鍵齒潤滑。參考附圖3,是機構(gòu)調(diào)節(jié)氣門正時的原理示意圖。凸輪體8的轉(zhuǎn)動推動主動擺桿7轉(zhuǎn)動，從動擺桿6因此轉(zhuǎn)動一個角度，機構(gòu)從實線位置至虛線位置。當(dāng)凸輪I推動主動擺桿7時，從動擺桿6在空轉(zhuǎn)一個角度后才推動滾輪搖臂9，而凸輪I釋放主動擺桿7時，從動擺桿6更快釋放滾輪搖臂9并空轉(zhuǎn)一個角度后才回到初始位置。因此這個調(diào)節(jié)動作后，氣門的持續(xù)開啟時間縮短了。因為凸輪體8的轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)動作是連續(xù)無級別可調(diào)，因此氣門的正時也是連續(xù)可調(diào)的。參考附圖2和4，是機構(gòu)調(diào)節(jié)氣門正時時保持氣門升程的原理。當(dāng)凸輪I處于最大推程時是氣門升程最大時，主動擺桿7和從動擺桿6的位置無論在任何調(diào)節(jié)狀態(tài)下不變，因此要求凸輪體8有個復(fù)合運動，即從實線位置轉(zhuǎn)動和平移到虛線位置，轉(zhuǎn)動動作由軸5的軸向運動控制，而平移運動則由軸5的轉(zhuǎn)動運動實現(xiàn)。偏心輪22的轉(zhuǎn)動使凸輪體8的下部向右平移運動，凸輪體8的轉(zhuǎn)動運動和平移運動的合成調(diào)節(jié)結(jié)果，凸輪體8產(chǎn)生圍繞滾輪13的軸心轉(zhuǎn)動的運動效果，從而使氣門升程不變。凸輪體8的復(fù)合運動是在軸5的截面方向上，與軸向無關(guān)，因為凸輪體8已經(jīng)由從動擺桿6和15在軸向約束而不可移動。此復(fù)合運動的驅(qū)動是由軸5的符合運動驅(qū)動的，軸5的復(fù)合運動時軸向和角向運動，因此從動擺桿6和15在軸5運動時不會產(chǎn)生牽連運動，等效于從動擺桿6和15固定在軸5上。同時參考附圖2、3、4，保持氣門升程不變的原理在于在凸輪I推動主動擺桿7過程中，主動擺桿7的滾輪13會產(chǎn)生一個相對于凸輪體8的上下移動，氣門開啟時滾輪13位置靠上，氣門關(guān)閉時滾輪13位置靠下，因此可以調(diào)節(jié)主動擺桿7和滾輪13的橫向位置和角度而不必改變最終的氣門升程。同時，凸輪體8轉(zhuǎn)動一個角度，使與滾輪13接觸的曲面的大體方向改變，因此就主動擺桿7而言滾輪13這一端的運動方向會產(chǎn)生根本變化，低轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)狀態(tài)的從右邊向左邊，而高轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)狀態(tài)時完全相反。若將主動擺桿7看作杠桿，并將杠桿上運動速率最接近零的位置看作支點，可以看到主動擺桿7的支點在低轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)狀態(tài)是在杠桿內(nèi)部，而在高轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)狀態(tài)則是在杠桿外部，即調(diào)節(jié)杠桿支點的方法不是直接調(diào)節(jié)支點位置，而是連續(xù)調(diào)節(jié)杠桿上一點的運動模式從而等效于杠桿的支點在連續(xù)移動，這樣的方式可稱作杠桿的虛擬支點技術(shù)。這種技術(shù)的優(yōu)點是不必在形式上具有一個完整的杠桿，僅僅需要杠桿的一部分就可以，因此減小了杠桿整體長度；同時可以大范圍改變杠桿支點的變化范圍而不必延長杠桿長度。參考附圖5，是機構(gòu)所提供的連續(xù)可變氣門正時的效果。同時參考附圖3，氣門升程圖上可見氣門升程與曲軸角度的對應(yīng)關(guān)系，氣門持續(xù)開啟的時間從較低轉(zhuǎn)速的虛線連續(xù)變化到較高轉(zhuǎn)速的實線，氣門的開啟時間在提前方向提前一個角度，關(guān)閉時間在延遲方向延遲一個角度，因而氣門持續(xù)開啟的時間的可連續(xù)可調(diào)節(jié)，更加有利于降低內(nèi)燃機低速時的漏氣，減少內(nèi)燃機高轉(zhuǎn)速時的泵氣損耗，增加氣缸的充氣率和提升功率?？傮w而言，本發(fā)明采用了杠桿的虛擬支點技術(shù)，利用控制凸輪系統(tǒng)多變的運動調(diào)節(jié)主動擺桿的一端的擺動，使這一端的擺動沿水平方向的分量得以連續(xù)調(diào)節(jié)，從主動擺桿整體的杠桿式擺動看來，杠桿所圍繞的一個虛擬的支點連續(xù)移動了，從而改變了主動擺桿與從動擺桿的擺動速率，可連續(xù)改變氣門持續(xù)開啟的時間。上述敘述僅僅是用于解釋本發(fā)明的例示性實施例，它不是排他的或?qū)⒈景l(fā)明限制與其公開的具體形式。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不偏離本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以做出各種改變以及其中的元素可用等同元素來替換。此外，可以做出很多修改以使特定情形或材料適用于本發(fā)明的主旨而不偏離實質(zhì)范圍。因此，本發(fā)明不限于作為構(gòu)思實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式所公開的特定實施例，而是本發(fā)明包括屬于本發(fā)明范圍的所有實施方式。在不偏離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，本發(fā)明能夠以具體解釋和闡明的方式以外的其他方式實施。
權(quán)利要求
1.對擺擺桿型全可變氣門正時機構(gòu)，包含高角度凸輪，角度在250度以上；控制凸輪系統(tǒng)，可轉(zhuǎn)動和平動；主動擺桿，中間部分和上端有滾輪；從動擺桿，一端固定于氣缸蓋且可轉(zhuǎn)動，另一端面推動連接氣門的滾輪搖臂；彈簧，一端固定于氣缸蓋，另一端接觸所述從動擺桿的中間部分。
所述的對擺擺桿型全可變氣門正時機構(gòu)，其特征還在于所述控制凸輪系統(tǒng)由凸輪體和偏心輪軸組成。
所述的對擺擺桿型全可變氣門正時機構(gòu)，其特征還在于所述主動擺桿的下端與所述從動擺桿的擺動端以軸連接，軸接處可轉(zhuǎn)動。
所述的對擺擺桿型全可變氣門正時機構(gòu)，其特征還在于所述主動擺桿的上端的滾輪與所述凸輪體的弧面緊密接觸；中間的滾輪與所述高角度凸輪緊密接觸。
所述的對擺擺桿型全可變氣門正時機構(gòu)，其特征還在于所述控制凸輪系統(tǒng)的軸是所述從動擺桿的固定軸。
2.如權(quán)利要求1所述的對擺擺桿型全可變氣門正時機構(gòu)，其特征在于所述主動擺桿同時連接二根從動擺桿，從動擺桿分別在主動擺桿的二側(cè)。
3.如權(quán)利要求1所述的對擺擺桿型全可變氣門正時機構(gòu)，其特征在于所述從動擺桿上端與所述控制凸輪的軸接觸位置是半開放式連接。
4.如權(quán)利要求1所述的對擺擺桿型全可變氣門正時機構(gòu)，其特征在于所述主動擺桿上端滾輪與所述控制凸輪的接觸，控制凸輪同時是所述從動擺桿的固定軸。
5.如權(quán)利要求1所述的對擺擺桿型全可變氣門正時機構(gòu)，其特征在于所述控制凸輪的軸上有偏心輪，偏心輪柱面上有斜花鍵齒，控制凸輪內(nèi)孔壁上有相應(yīng)的斜花鍵齒，偏心輪的軸向長度小于控制凸輪。
6.如權(quán)利要求1所述的對擺擺桿型全可變氣門正時機構(gòu)，其特征在于使用一種杠桿的虛擬支點技術(shù)，調(diào)節(jié)杠桿支點的方法是連續(xù)調(diào)節(jié)杠桿上一點的運動模式從而等效于杠桿的支點在連續(xù)移動。
全文摘要
本發(fā)明公開對擺擺桿型全可變氣門正時機構(gòu)，是一種往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的氣門驅(qū)動和控制機構(gòu)，可用于汽油機或者柴油機。現(xiàn)有技術(shù)中有可以實現(xiàn)氣門持續(xù)開啟時間連續(xù)變化而保持氣門升程不變的技術(shù)，體積比較龐大，在一些場合應(yīng)用受限制。本發(fā)明采用了對擺擺桿的技術(shù)，凸輪直接推動的擺桿含有二個滾輪，一個與控制凸輪的突出部分較平緩的曲面接觸，另一個與凸輪接觸。此擺桿推動另一個一端固定的擺桿。前者在控制凸輪轉(zhuǎn)動時擺桿的二端擺動方向會相反，當(dāng)反向速率差越大，氣門持續(xù)開啟時間短，反之則時間更長。整個機構(gòu)較已有技術(shù)更加緊湊，機構(gòu)內(nèi)部部件應(yīng)力比較小，更加適合內(nèi)燃機的應(yīng)用。
文檔編號F01L1/34GK103046978SQ20111031264
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者朱譞晟 申請人:朱譞晟