相位差式獨(dú)立可調(diào)全可變氣門正時(shí)和升程機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種相位差式獨(dú)立可調(diào)全可變氣門正時(shí)和升程機(jī)構(gòu)，是往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域中驅(qū)動(dòng)氣門的機(jī)構(gòu)之一，能夠使氣門的正時(shí)和升程各自獨(dú)立調(diào)節(jié)。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)的氣門驅(qū)動(dòng)采用連續(xù)可變氣門正時(shí)可以提高內(nèi)燃機(jī)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(jī)的污染排放。內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣門驅(qū)動(dòng)采用連續(xù)可變氣門升程技術(shù)可以提高內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣效率，降低油耗，提高內(nèi)燃機(jī)對(duì)油門的響應(yīng)速度。
[0003]公開號(hào)CNlOl 149000A名為內(nèi)燃機(jī)的可變氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的專利中，氣門的正時(shí)和升程是相互關(guān)聯(lián)的，即氣門打開的持續(xù)時(shí)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(shí)和可變氣門升程這兩種調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]公開號(hào)CN101858233A名為包含變速擺機(jī)構(gòu)的全可變氣門正時(shí)方法和機(jī)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(shí)間，但是所示方法和機(jī)構(gòu)的體積比較龐大，部分部件應(yīng)力比較大，磨損也比較大。而且含有彈簧，不能很好適應(yīng)特別高的轉(zhuǎn)速下機(jī)構(gòu)具有足夠快的相應(yīng)，可能造成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)失去控制，不能應(yīng)用與轉(zhuǎn)速高于每分鐘轉(zhuǎn)速I萬轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)氣門驅(qū)動(dòng)。
[0005]公開(公告)號(hào):CN102733879A調(diào)相器型全可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)雖然可以調(diào)整氣門的正時(shí)，但調(diào)整的結(jié)果令氣門產(chǎn)生非對(duì)稱的開閉曲線，這在某些高壓縮比的內(nèi)燃機(jī)上可能會(huì)產(chǎn)生故障，而且不能調(diào)整氣門升程?？梢岳眠@個(gè)專利技術(shù)的部分特征來實(shí)現(xiàn)氣門正時(shí)和升程的獨(dú)立可調(diào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本專利為改進(jìn)上述不足作出新的解決方案，一種相位差式獨(dú)立可調(diào)全可變氣門正時(shí)和升程機(jī)構(gòu)，包含:偏心輪軸A，一端有鏈輪與內(nèi)燃機(jī)的曲軸通過鏈條相連接，轉(zhuǎn)速是曲軸的二分之一，并有一個(gè)齒輪和調(diào)相器；偏心輪軸B，一端有一個(gè)齒輪，這個(gè)齒輪與偏心輪軸A的齒輪嚙合，二個(gè)齒輪的齒數(shù)比1:1 ;凸輪套管，含有二個(gè)凸輪，各與一個(gè)驅(qū)動(dòng)氣門的滾輪搖臂上的滾輪接觸，凸輪套管內(nèi)部有齒輪；行星齒輪組，行星齒輪為數(shù)個(gè)小齒輪，小齒輪中心軸固定在行星齒輪架上，太陽輪的軸連接一個(gè)控制器，而外齒輪就是所述凸輪套管內(nèi)部的齒輪；平均桿，中部有延伸出的軸通過一個(gè)墊塊固定在氣缸蓋上的直線滑槽中，平均桿二端各有一個(gè)連桿C連接偏心輪軸A和B上的偏心輪，將偏心輪產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)合成一個(gè)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而所述行星齒輪架通過一個(gè)連桿D與平均桿的中間位置連接，將直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)變成行星齒輪架的擺動(dòng)；直線滑槽的方向與連桿D的方向大致相當(dāng)。
【附圖說明】
[0007]圖1是總體示意圖，示出了相位差式獨(dú)立可調(diào)全可變氣門正時(shí)和升程機(jī)構(gòu)各主要部件之間的位置和連接關(guān)系。
[0008]圖2是平均桿的示意圖，示出了平均桿及其相關(guān)部件的關(guān)系，以及限位用的直線滑槽。
[0009]圖3是平均桿的示意圖，示出了平均桿中間的軸和滑塊。
[0010]圖4是可變沖程的原理，二個(gè)具有無級(jí)別可調(diào)相位差的正弦波的平均值就是一個(gè)無級(jí)別可調(diào)的正弦波。
[0011]圖5是全可變氣門正時(shí)和升程獨(dú)立可調(diào)的原理示意圖，顯示控制凸輪擺動(dòng)的終點(diǎn)位置和擺動(dòng)角度就可獨(dú)立控制正時(shí)和升程二個(gè)參數(shù)。
[0012]圖6是行星齒輪組的分解示意圖，顯示控制器通過行星齒輪組來控制凸輪套管的角度位置。
[0013]圖7是安裝示意圖，顯示主要部件在內(nèi)燃機(jī)氣缸蓋上的安裝方式。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將參考附圖來敘述一個(gè)例示性實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)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。
[0015]參考附圖1，總體示意圖，氣門1、2各自有氣門彈簧3、4，各自由滾輪搖臂7、6驅(qū)動(dòng)，滾輪搖臂6有液壓挺柱5，滾輪搖臂7也如此。凸輪11、12分別驅(qū)動(dòng)滾輪搖臂7、6，凸輪11、12固定在同一個(gè)凸輪套管8上，凸輪套管8、行星齒輪架10、控制器9三者共軸，偏心輪軸17、18 —端分別有調(diào)相器合并齒輪19、20，二個(gè)偏心輪軸上的偏心輪分別連接有連桿(:15、16，連桿(:15、16分別連在平均桿14的二端，平均桿14的中端通過連桿D13與行星齒輪架相連。偏心輪軸18的調(diào)相器上有一個(gè)鏈輪21，內(nèi)燃機(jī)的曲軸通過鏈條連接這個(gè)鏈輪驅(qū)動(dòng)了偏心輪軸18，并通過嚙合的齒輪19、20驅(qū)動(dòng)偏心輪軸17。齒輪19、20的齒數(shù)一樣，因此等速率反轉(zhuǎn)。調(diào)相器19、20的作用是調(diào)節(jié)齒輪19、20與偏心輪軸17、18的角度關(guān)系，使得二個(gè)軸上的二偏心輪的角度關(guān)系可以改變，或者相同，或者相差一個(gè)可調(diào)的角度。而控制器9可以控制行星齒輪組的太陽輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而偏轉(zhuǎn)凸輪11、12的角度。偏心輪軸17、18的轉(zhuǎn)速是曲軸的二分之一，通過偏心輪軸18 —端的鏈輪21的齒數(shù)來設(shè)定。
[0016]參考附圖2，平均桿的示意圖?？梢詤⒖兼溳?1的位置來理解平均桿14的位置。連桿D13余平均桿14近乎垂直，氣缸蓋上的滑槽23的方向是與連桿D13近似，滑槽內(nèi)可見滑塊22的一部分。
[0017]參考附圖3，平均桿的示意圖，示出了平均桿中間的軸24和滑塊22?；瑝K22套在軸24上，軸24通過滑塊22與圖2中的滑槽23接觸，滑塊22的目的是降低軸對(duì)滑槽23的壓強(qiáng)，從而減少磨損，延長(zhǎng)壽命。也可見，軸24同時(shí)也是連桿D13和平均桿14的連接銷，同時(shí)限位這二根連桿?？梢詤⒖兼溳?1的位置來理解平均桿14和連桿D13的位置關(guān)系。
[0018]參考附圖4，可變沖程的原理，二個(gè)具有無級(jí)別可調(diào)相位差的正弦波的平均值就是一個(gè)無級(jí)別可調(diào)的正弦波。虛線是二個(gè)具有相位差的正弦波，一個(gè)是2sin(x)，另一個(gè)是2sin(x+2)，實(shí)線就是這二個(gè)正弦波求平均值之后的數(shù)值造成的波，也就是sin(x)+sin(x+2)o可見正弦波的算數(shù)平均值依然是正弦波，只是因?yàn)橄辔徊畹木壒剩ǖ姆扔凶兓?，合成波的波峰在二個(gè)虛線正弦波的交點(diǎn)上，因此波幅比虛線正弦波更小。虛線正弦波的相位差從零到π，實(shí)線正弦波的波峰正好從I到O。對(duì)于圖1到3的機(jī)構(gòu)而言，恰好是運(yùn)用這個(gè)原理來改變直線沖程的距離，而且可以連續(xù)無級(jí)別改變，并且沒有杠桿系統(tǒng)的可變支點(diǎn)的麻煩，整個(gè)系統(tǒng)不過是調(diào)節(jié)二個(gè)偏心輪軸17、18的相位差而已，每個(gè)偏心輪軸不需要從O連續(xù)改變到31，因?yàn)楦髯跃哂幸粋€(gè)調(diào)相器，二者合成一個(gè)31的相位差，每個(gè)調(diào)相器只需改變?chǔ)?2即可，降低了調(diào)相器的設(shè)計(jì)難度。
[0019]參考附圖5，全可變氣門正時(shí)和升程獨(dú)立可調(diào)的原理示意圖，顯示控制凸輪擺動(dòng)的終點(diǎn)位置和擺動(dòng)角度就可獨(dú)立控制正時(shí)和升程二個(gè)參數(shù)。角Al和Α4的共邊是一個(gè)分界線，也是凸輪11的方向，凸輪11在角Al中是不能推動(dòng)氣門開啟的，而進(jìn)入角Α4中就可以了。角Al和Α4的具體方向和大小視乎凸輪11和滾輪搖臂7的具體設(shè)計(jì)。假設(shè)可調(diào)直線沖程造成凸輪11最大的擺動(dòng)角就是角Α1+Α4，而偏心輪等效的曲軸角度是360，所以此時(shí)氣門開啟的持續(xù)時(shí)間就是360*Α4/(Α1+Α4)。同理，當(dāng)擺動(dòng)角減小變成角Α2+Α3，氣門打開的角度是角A3，那么氣門的持續(xù)打開時(shí)間就是360*Α3/(Α2+Α3)。注意，因?yàn)榭烧{(diào)直線沖程是偏心輪軸的調(diào)相造成的，調(diào)相是連續(xù)的，所以可調(diào)直線沖程也是連續(xù)變化的，所以氣門的持續(xù)開啟時(shí)間也是連續(xù)可調(diào)的。圖中，擺動(dòng)終點(diǎn)位置分別為角Α4和角A3，顯然角度越大氣門開啟的升程越高，角Α4 >角A3，于是氣門升程也是角Α4 >角A3，從角Α4到角A3也是連續(xù)可變的，因此氣門的升程也是可以連續(xù)改變的，氣門的升程就是Α4和A3所指代的。參考圖1到圖3其