專利名稱：一種液壓式發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)可變氣門裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種發(fā)動(dòng)機(jī)配氣系統(tǒng)的氣門裝置，具體地說涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門裝置，更具體地說涉及一種液壓式發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)可變氣門裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)參數(shù)是不可調(diào)節(jié)的，只能保證發(fā)動(dòng)機(jī)在標(biāo)定エ況的狹窄范圍內(nèi)性能最優(yōu)，卻不能充分顧及到發(fā)動(dòng)機(jī)在中小負(fù)荷和中低轉(zhuǎn)速區(qū)的性能，而這恰恰是機(jī)動(dòng)車的常用エ況區(qū)域。隨著環(huán)保及節(jié)能的呼聲日漸增高，研發(fā)能適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)不同エ況的配氣機(jī)構(gòu)愈發(fā)重要和緊迫。在此背景下，各種可變氣門技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，像日本本田公司推出的 VTEC系統(tǒng)、豐田公司開發(fā)的VVT-i系統(tǒng)以及德國寶馬公司提出的VANOS系統(tǒng)，等等，這些系統(tǒng)現(xiàn)今已成為可變氣門技術(shù)領(lǐng)域的典范。然而，上述系統(tǒng)乃針對汽車發(fā)動(dòng)機(jī)而設(shè)計(jì)，技術(shù)雖然成熟但因體積碩大而難以移植到諸如摩托車等小型發(fā)動(dòng)機(jī)上。目前，面向小型發(fā)動(dòng)機(jī)的可變氣門技術(shù)多為有級(jí)調(diào)節(jié)，如日本本田公司、意大利比阿橋公司以及我國重慶大學(xué)與嘉陵公司共同研究的各類VVT裝置，它們均是采用高低速多檔凸輪進(jìn)行若干級(jí)調(diào)節(jié)的技術(shù)路線；山東大學(xué)和清華大學(xué)探索的FVVT系統(tǒng)，則通過機(jī)、電、液一體化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了全可變氣門定時(shí)的調(diào)控目標(biāo)，該方案因布局靈活而特別適合于摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)，但由于其氣門正時(shí)與氣門升程屬于共進(jìn)式的捆綁調(diào)節(jié)方式，因此制約了調(diào)控的靈活性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有可變氣門系統(tǒng)存在的不足提出一種液壓式發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)可變氣門裝置，其目的在于在實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)布置靈活的同時(shí)、還能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立地分別調(diào)控氣門的相位和升程，從而做到發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)靈活布局和靈活調(diào)控，尤其能夠適合用于摩托車等中小型發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)當(dāng)中。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種液壓式發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)可變氣門裝置，包括氣門、氣門彈簧和凸輪軸，其特征在于設(shè)置有本相凸輪、調(diào)相凸輪、壓油柱塞、柱塞套、氣門柱塞和氣門柱塞套，所述本相凸輪和調(diào)相凸輪一起受凸輪軸驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；所述調(diào)相凸輪可以沿凸輪軸的軸線方向作往返移動(dòng)，當(dāng)調(diào)相凸輪沿著凸輪軸的軸線方向往復(fù)移動(dòng)時(shí)、該調(diào)相凸輪還同時(shí)伴隨有相對于本相凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)；所述壓油柱塞與柱塞套滑動(dòng)配合，柱塞套可以相對于壓油柱塞轉(zhuǎn)動(dòng)，壓油柱塞受本相凸輪或/和調(diào)相凸輪的驅(qū)動(dòng)而可以相對于柱塞套的軸線方向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；在所述壓油柱塞上開設(shè)有相互連通的軸向孔、徑向孔和斜槽，在所述柱塞套上設(shè)置有進(jìn)油孔和回油孔；所述氣門柱塞與氣門柱塞套滑動(dòng)配合，氣門的開啟由氣門柱塞驅(qū)動(dòng)，氣門的關(guān)閉由氣門彈簧驅(qū)動(dòng)；在柱塞套與氣門柱塞套之間連接有管線，在管線內(nèi)充有液壓油，壓油柱塞和柱塞套控制輸出的液壓油經(jīng)由所述管線進(jìn)入氣門柱塞和氣門柱塞套組成的工作腔內(nèi)、并驅(qū)動(dòng)氣門柱塞產(chǎn)生移動(dòng)。上述的本相凸輪和調(diào)相凸輪具有相同的輪廓型線。
上述的調(diào)相凸輪及本相凸輪與壓油柱塞之間設(shè)置有滾軸，所述調(diào)相凸輪和/或本相凸輪通過該滾軸驅(qū)動(dòng)壓油柱塞。上述的調(diào)相凸輪通過斜花鍵或斜齒輪與凸輪軸配合。上述的調(diào)相凸輪和本相凸輪在最大穹頂處的型線均為圓弧型線。上述的調(diào)相凸輪、柱塞套的運(yùn)動(dòng)受到中控系統(tǒng)的控制。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)突出的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明采用液壓油的方式去驅(qū)動(dòng)氣門的開啟、采用復(fù)位彈簧結(jié)構(gòu)的方式促使氣門關(guān)閉，因此該系統(tǒng)可以安置在發(fā)動(dòng)機(jī)的合適位置比如變速箱內(nèi)等，亦即可以實(shí)現(xiàn)靈活布局， 特別適合摩托車等中小型發(fā)動(dòng)機(jī)上；另外，本發(fā)明采用調(diào)相凸輪結(jié)合本相凸輪的組合方式去控制液壓油的輸出規(guī)律，由于調(diào)相凸輪可以相對本相凸輪作一定幅值的轉(zhuǎn)動(dòng)，亦即壓油柱塞及柱塞套輸出的高壓液壓油的時(shí)刻可以改變，換句話說氣門的相位可以改變，而通過轉(zhuǎn)動(dòng)柱塞套又可以調(diào)控壓油柱塞及柱塞套輸出油量的多寡，意味著氣門的升程可以改變; 故本發(fā)明既可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)布置靈活、同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立地分別調(diào)控氣門的相位和升程，從而做到發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)靈活布局和靈活調(diào)控。


圖I是本發(fā)明一種液壓式發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)可變氣門裝置的原理布局示意圖；圖2是圖I所示一種液壓式發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)可變氣門裝置調(diào)相凸輪作出超前本相凸輪調(diào)控情形時(shí)的狀態(tài)示意圖；圖3是圖I所示一種液壓式發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)可變氣門裝置調(diào)相凸輪作出滯后本相凸輪調(diào)控情形時(shí)的狀態(tài)示意圖。上述附圖中出現(xiàn)的部分字母的含義如下O:凸輪軸的旋轉(zhuǎn)軸線；ω:凸輪軸的轉(zhuǎn)速；IVC:進(jìn)氣門晚關(guān)角；IV0:進(jìn)氣門早開角。
具體實(shí)施例方式下面以具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述參見圖1-3 一種液壓式發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)可變氣門裝置，它包括氣門I、氣門彈簧2和凸輪軸3，其特色在于設(shè)置有本相凸輪4、調(diào)相凸輪5、壓油柱塞6、柱塞套7、氣門柱塞8和氣門柱塞套9， 所述本相凸輪4和調(diào)相凸輪5—起受凸輪軸3 (轉(zhuǎn)速為ω)的驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；調(diào)相凸輪5可以沿著凸輪軸3軸線O的方向作往返移動(dòng)，當(dāng)調(diào)相凸輪5沿著凸輪軸3的軸線O的軸向方向往復(fù)移動(dòng)時(shí)、該調(diào)相凸輪5還同時(shí)伴隨有相對于本相凸輪4的轉(zhuǎn)動(dòng)；所述壓油柱塞6與柱塞套7相互滑動(dòng)配合，柱塞套7可以相對于壓油柱塞6轉(zhuǎn)動(dòng)，壓油柱塞6受本相凸輪4或/和調(diào)相凸輪5的驅(qū)動(dòng)而可以相對于柱塞套7的軸線方向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；在所述壓油柱塞6上開設(shè)有相互連通的軸向孔6a、徑向孔6b和斜槽6c，在所述柱塞套7上設(shè)置有進(jìn)油孔(圖中未示出)和回油孔7a，通過轉(zhuǎn)動(dòng)柱塞套7控制回油孔a與斜槽6c的接通時(shí)刻即可控制壓油柱塞6向外輸出的有效油量、亦即可以控制氣門I的升程規(guī)律；所述氣門柱塞8與氣門柱塞套9滑動(dòng)配合，氣門柱塞8安置在氣門I桿的尾端部位或其附近，氣門I的開啟由氣門柱塞 8驅(qū)動(dòng)，氣門I的關(guān)閉由氣門彈簧2驅(qū)動(dòng)；在柱塞套7與氣門柱塞套9之間連接有管線10， 在管線10內(nèi)充有液壓油，壓油柱塞6和柱塞套7控制輸出的液壓油經(jīng)由所述管線10進(jìn)入氣門柱塞8和氣門柱塞套9組成的工作腔內(nèi)、并驅(qū)動(dòng)氣門柱塞8產(chǎn)生移動(dòng)、進(jìn)一歩由氣門柱塞8驅(qū)動(dòng)氣門I開啟；當(dāng)本相凸輪4及調(diào)相凸輪5轉(zhuǎn)過一定的角度后其工作型線進(jìn)入下降輪廓型線階段，此時(shí)壓油柱塞6和柱塞套7不再輸出高壓的液壓油，而氣門彈簧2則促使氣門I由最大升程開始回落，氣門柱塞8與氣門柱塞套9組成的工作腔內(nèi)的液壓油被擠出并沿管線10返回到壓油柱塞6與柱塞套7組成的壓油腔內(nèi)，同時(shí)保證壓油柱塞6相對于本相凸輪4或/和調(diào)相凸輪5的跟隨性，亦即減緩乃至消除它們之間的沖擊，需要指出的是，由于本相凸輪4或/和調(diào)相凸輪5的型線限制，氣門I的回落過程是受控的，只要設(shè)計(jì)好本相凸輪4或/和調(diào)相凸輪5的回落段的型線，即可控制氣門I的回落規(guī)律。需要說明的是，本相凸輪4、調(diào)相凸輪5和凸輪軸3以及驅(qū)動(dòng)這些部件運(yùn)行的執(zhí)行構(gòu)件構(gòu)成了相位調(diào)控機(jī)構(gòu)， 而壓油柱塞6、柱塞套7、氣門柱塞8、氣門柱塞套9和管線10以及驅(qū)動(dòng)這些部件運(yùn)行的執(zhí)行構(gòu)件構(gòu)成了升程調(diào)控機(jī)構(gòu)，它們均由ー個(gè)中控系統(tǒng)11來控制，中控系統(tǒng)11實(shí)質(zhì)上為ー個(gè)微機(jī)處理系統(tǒng)，它根據(jù)傳感器匯集發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行エ況的各種參數(shù)如轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度和進(jìn)氣管真空度等等，并經(jīng)處理后向各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作指令，如通過電機(jī)12和撥叉等結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)調(diào)相凸輪5和柱塞套7，從而使配氣機(jī)構(gòu)與發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到較佳的匹配。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)相時(shí)不發(fā)生沖擊現(xiàn)象，可將本相凸輪4和調(diào)相凸輪 5設(shè)計(jì)成具有相同的輪廓型線。為了協(xié)調(diào)調(diào)相凸輪5及本相凸輪4在較大相位幅度內(nèi)與壓油柱塞6配合順暢，可在調(diào)相凸輪5及本相凸輪4與壓油柱塞6之間設(shè)置滾軸13，所述調(diào)相凸輪5或/和本相凸輪4通過該滾軸13驅(qū)動(dòng)壓油柱塞6。為了便于調(diào)相凸輪5在沿凸輪軸3往復(fù)移動(dòng)時(shí)可以相對于本相凸輪4作一定相位的轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)相凸輪5可以采用斜花鍵或斜齒輪與凸輪軸3配合。為了防止調(diào)相工作時(shí)發(fā)生沖擊，可將調(diào)相凸輪5和本相凸輪4在最大穹頂處的型線設(shè)計(jì)成圓弧型線，其最佳形式是兩凸輪的穹頂圓弧半徑相等且同心。本發(fā)明采用液壓形式驅(qū)動(dòng)氣門1，可實(shí)現(xiàn)靈活布局；采用調(diào)相凸輪5結(jié)合本相凸輪 4的調(diào)控方式，可方便調(diào)節(jié)氣門I的相位，如圖2所示可調(diào)節(jié)進(jìn)氣門晚關(guān)角IVC、圖3所示可調(diào)節(jié)進(jìn)氣門早開角IVO ;采用壓油柱塞6結(jié)合柱塞套7和氣門柱塞8結(jié)合氣門柱塞套9的調(diào)控方式，可方便調(diào)節(jié)氣門I的升程。上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例之一，并非依此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，故 凡依本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、形狀、原理所做的各種等效變化，均應(yīng)涵蓋于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種液壓式發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)可變氣門裝置，它包括氣門、氣門彈簧和凸輪軸，其特征在于設(shè)置有本相凸輪、調(diào)相凸輪、壓油柱塞、柱塞套、氣門柱塞和氣門柱塞套，所述本相凸輪和調(diào)相凸輪一起受凸輪軸驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；所述調(diào)相凸輪可以沿凸輪軸的軸線方向作往返移動(dòng)，當(dāng)調(diào)相凸輪沿著凸輪軸的軸線方向往復(fù)移動(dòng)時(shí)、該調(diào)相凸輪還同時(shí)伴隨有相對于本相凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)；所述壓油柱塞與柱塞套滑動(dòng)配合，柱塞套可以相對于壓油柱塞轉(zhuǎn)動(dòng)，壓油柱塞受本相凸輪或/和調(diào)相凸輪的驅(qū)動(dòng)而可以相對于柱塞套的軸線方向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；在所述壓油柱塞上開設(shè)有相互連通的軸向孔、徑向孔和斜槽，在所述柱塞套上設(shè)置有進(jìn)油孔和回油孔；所述氣門柱塞與氣門柱塞套滑動(dòng)配合，氣門的開啟由氣門柱塞驅(qū)動(dòng)，氣門的關(guān)閉由氣門彈簧驅(qū)動(dòng)；在柱塞套與氣門柱塞套之間連接有管線，在管線內(nèi)充有液壓油，壓油柱塞和柱塞套控制輸出的液壓油經(jīng)由所述管線進(jìn)入氣門柱塞和氣門柱塞套組成的工作腔內(nèi)、并驅(qū)動(dòng)氣門柱塞產(chǎn)生移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種液壓式發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)可變氣門裝置，其特征在于所述的本相凸輪和調(diào)相凸輪具有相同的輪廓型線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種液壓式發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)可變氣門裝置，其特征在于所述的調(diào)相凸輪及本相凸輪與壓油柱塞之間設(shè)置有滾軸，所述調(diào)相凸輪和/或本相凸輪通過該滾軸驅(qū)動(dòng)壓油柱塞。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種液壓式發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)可變氣門裝置，其特征在于所述的調(diào)相凸輪通過斜花鍵或斜齒輪與凸輪軸配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種液壓式發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)可變氣門裝置，其特征在于所述的調(diào)相凸輪和本相凸輪在最大穹頂處的型線均為圓弧型線。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至4所述的任意一種液壓式發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)可變氣門裝置，其特征在于所述的調(diào)相凸輪、柱塞套的運(yùn)動(dòng)受到中控系統(tǒng)的控制。
全文摘要
一種液壓式發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)可變氣門裝置，包括氣門、氣門彈簧和凸輪軸。設(shè)置有本相凸輪、調(diào)相凸輪、壓油柱塞、柱塞套、氣門柱塞和氣門柱塞套，本相凸輪和調(diào)相凸輪一起受凸輪軸驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；調(diào)相凸輪可沿凸輪軸的軸向方向作往返運(yùn)動(dòng)，并伴隨有相對于本相凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)；壓油柱塞與柱塞套滑動(dòng)配合，柱塞套可以相對于壓油柱塞轉(zhuǎn)動(dòng)，壓油柱塞受本相凸輪或/和調(diào)相凸輪的驅(qū)動(dòng)而做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；氣門柱塞與氣門柱塞套滑動(dòng)配合，氣門的開啟由氣門柱塞驅(qū)動(dòng)，氣門的關(guān)閉由氣門彈簧驅(qū)動(dòng)；在柱塞套與氣門柱塞套之間連接有管線，在管線內(nèi)充有液壓油，壓油柱塞和柱塞套控制輸出的液壓油經(jīng)由所述管線進(jìn)入氣門柱塞和氣門柱塞套組成的工作腔內(nèi)、并驅(qū)動(dòng)氣門柱塞產(chǎn)生移動(dòng)。
文檔編號(hào)F01L9/02GK102606253SQ20121009593
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者李辛沫, 耿愛農(nóng) 申請人:五邑大學(xué)