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一種連續可變正時裝置.pdf

關 鍵 詞:
一種 連續 可變 正時 裝置
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摘要
申請專利號:

CN201510372239.6

申請日:

2015.06.30

公開號:

CN104895634A

公開日:

2015.09.09

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):F01L 1/34申請公布日:20150909|||實質審查的生效IPC(主分類):F01L 1/34申請日:20150630|||公開
IPC分類號: F01L1/34; F01L1/047; F01L1/06 主分類號: F01L1/34
申請人: 常州機電職業技術學院
發明人: 王峰; 田宏霞; 吳海東
地址: 213164江蘇省常州市武進區鳴新東路6號
優先權:
專利代理機構: 常州市維益專利事務所32211 代理人: 路接洲
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510372239.6

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.04.24|||2015.10.07|||2015.09.09

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種連續可變正時裝置,包括空心凸輪軸,內置凸輪軸,兩個進氣門凸輪;內置凸輪軸通過軸承安裝在空心凸輪內;1號進氣凸輪由可調式凸輪和固定凸輪組成;可調節式進氣凸輪通過第二固定銷安裝在內置凸輪軸上,固定凸輪安裝在空心凸輪上;2號進氣門凸輪由另一個可調式凸輪和另一個固定凸輪組成;另一個可調節式進氣凸輪通過第一固定銷安裝在內置凸輪軸上,另一個固定凸輪安裝在空心凸輪上。本發明相比傳統的0~30度氣門連續可調調節機構,其可調節范圍更大,其可靠性更強;與當前最先進的豐田VVL系統相比,簡化了調節機構,構結構簡單,占用空間小,能夠應用于小排量的發動機中,大幅度的降低了生產成本,易于推廣使用。

權利要求書

權利要求書
1.  一種連續可變正時裝置,其特征在于:包括空心凸輪軸(1),內置凸輪軸(4),1號進氣門凸輪(2),2號進氣門凸輪(3);所述的內置凸輪軸(4)通過軸承安裝在空心凸輪(1)內;所述的1號進氣凸輪(2)由可調式凸輪(21)和固定凸輪(22)組成;所述的可調節式進氣凸輪(21)通過第二固定銷(6)安裝在內置凸輪軸(4)上,固定凸輪(22)安裝在空心凸輪(1)上;所述的2號進氣門凸輪(3)由另一個可調式凸輪(31)和另一個固定凸輪(32)組成;所述的另一個可調節式進氣凸輪(31)通過第一固定銷(5)安裝在內置凸輪軸(4)上,另一個固定凸輪(32)安裝在空心凸輪(1)上。

2.  如權利要求1所述的一種連續可變正時裝置,其特征在于:所述的內置凸輪軸(4)與空心凸輪軸(1)做相對角度為0~70度的轉動。

3.  如權利要求2所述的一種連續可變正時裝置,其特征在于:所述的內置凸輪軸(4)上設有渦輪(7),在蝸桿(8)的帶動下實現與空心凸輪軸(1)做相對角度為0~70度的轉動。

4.  如權利要求3所述的一種連續可變正時裝置,其特征在于:所述的蝸桿(8)順時針方向運動,帶動渦輪(7)轉動,渦輪(7)帶動內置凸輪軸(4)順時針轉動。

5.  如權利要求3所述的一種連續可變正時裝置,其特征在于:所述的蝸桿(8)逆時針方向運動,帶動渦輪(7)轉動,渦輪(7)帶動內置凸輪軸(4)逆時針轉動。

說明書

說明書一種連續可變正時裝置
技術領域
本發明涉及一種內燃機可變正時裝置,尤其是一種組合式凸輪軸可變正時裝置。
背景技術
近幾十年來,基于提高汽車發動機動力性、經濟性和降低排污的要求,許多國家和發動機廠商、科研機構投入了大量的人力、物力進行新技術的研究與開發。目前,這些新技術和新方法,有的已在內燃機上得到應用,有些正處于發展和完善階段。在當前的內燃機使用過程中,氣門的關閉&打開作為內燃機的工作狀態的一部分,為了達到最優化的氣門控制方式,設計者期望能夠根據不同的需求設置來打開或關發動機的進氣和排氣閥門。發動機可變氣門正時技術(VVT,Variavle Valve Timing)是近些年來被逐漸應用于現代轎車上的新技術中的一種,它是能夠對發動機的氣門開啟、關閉時間及進氣量進行連續調節,使充量系數增加,從而可提高發動機功率,優化扭矩曲線,提升產品的動力性、降低油耗,可變配氣技術帶來的優勢是顯而易見的,這種技術將逐步成為先進發動機的標準配備。隨著這一技術的普及,現在已經配備在大多數主流發動機上,不配備這種技術的發動機在大多數領域將面臨淘汰。
通常氣門是由發動機的曲軸通過凸輪軸帶動的,氣門的配氣正時取決于凸輪軸的轉角。在普通的發動機上,進氣門和排氣門的開閉時間是固定不變的,這種固定不變的正時很難兼顧到發動機不同轉速的工作需求,可變氣門正時就是解決這一矛盾的技術。在發動機運轉的時候,我們需要讓更多的新鮮空氣進入到燃燒室,讓廢氣能盡可能的排出燃燒室,最好的解決方法就是讓進氣門提 前打開,讓排氣門推遲關閉。這樣,在進氣行程和排氣行程之間,就會發生進氣門和排氣門同時打開的情況,這種進排氣門之間的重疊被稱為氣門疊加角。當發動機處于不同轉速時,氣門疊加角的要求也是不同的。沒有任何一種固定的氣門疊加角設置能讓發動機在高地轉速時都能完美輸出的,如果沒有可變氣門正時技術,發動機只能根據其匹配車型的需求,選擇最優化的固定的氣門疊加角。例如,賽車的發動機一般都采用較小的氣門疊加角,以有利于高轉速時候的動力輸出。而普通的民用車則采用適中的氣門疊加角,同時兼顧高速和低速是的動力輸出,但在低轉速和高轉速時會損失很多動力。而可變氣門正時技術,就是通過技術手段,實現氣門疊加角的可變來解決這一矛盾。
采用了可變氣門正時技術,發動機的功率和扭力輸出將會更加線性,同時兼顧高低轉速的動力輸出,這樣發動機的轉速能夠設計得更高,因而獲得更多的功率輸出;同時采用了可變氣門正時技術,發動機在低轉速時能增加扭力輸出,大大增強駕駛的操縱靈活性,發動機采用可變氣門正時技術獲得上述好處的同時,沒有任何負面影響,換句話說,就是沒有對于發動機的工作強度提出更高的要求。在整個可變配氣技術領域里,它通過液壓和齒輪傳動機構,根據發動機的需要調整凸輪軸相位,實現了動態調節氣門正時。需要一套液壓裝置及電磁閥,控制液壓缸與高壓油路相連,那么活塞會向凸輪軸方向運動,隨之而來的是凸輪軸的轉角被提前更高性能的可變配氣相位VVT系統能夠連續可變相位角,根據轉速的不同,在0度-30度之間線性調教配氣相位,其缺點在于液壓系統可靠性易受到污染物干擾及無法改變氣門開閉持續時間,
當前豐田的VVTL-I是是當今世界上最先進的VVT系統,它強大的功能包括:連續可變氣門正時,分兩段可變氣門行程和氣門打開持續時間且進排氣都可變,這套可變氣門正時系統也是通過發動機的管理系統根據發動機的轉速、 加速度、上坡、下坡等參數,計算出合適的氣門正時,并通過布置在凸輪軸末端的一個液壓機構來控制。此外其相位角能在0-60度范圍內連續可變。因此氣門正時能與發動機的工作完美匹配。豐田的這套系統采用了一組搖臂設計,它位于兩個進氣門之間(或排氣門)。它也有兩個不同形狀的凸輪來驅動搖臂,其橫切面有著不同的形狀,一個有較長的氣門打開時間(用于高轉速時),另一個有較短的氣門打開時間(用于低轉速時)。在低轉速時,低速凸輪通過滾動軸承驅動搖臂運動(為了減小摩擦阻力)。高轉速時,由于這個凸輪與下面的液壓頂桿之間留有足夠的間隙,無法直接驅動搖臂。當轉速增加到極限的時候,滑塊在液壓的作用下,被推到液壓頂桿的間隙中。高速凸輪開始有效的工作。在高速凸輪的驅動下,氣門開啟的持續時間更長,此時行程也更長(就像本田的VTEC一樣,氣門開啟行程和打開持續時間都取決于凸輪軸的形狀)。然而,它的缺點也十分明顯:結構也是極其的復雜,成本高,大量的成本制造工藝上,才能保證整個系統的持續運轉。
發明內容
本發明要解決的技術問題是:提出一種連續可變正時裝置,利用組合式凸輪軸解決了當前液壓機構控制的可靠性相對較差,高性能連續可變正時裝置機構復雜且成本高的問題。
本發明所采用的技術方案為:一種連續可變正時裝置,包括空心凸輪軸,內置凸輪軸,1號進氣門凸輪,2號進氣門凸輪;所述的內置凸輪軸通過軸承安裝在空心凸輪內;所述的1號進氣凸輪由可調式凸輪和固定凸輪組成;所述的可調節式進氣凸輪通過第二固定銷安裝在內置凸輪軸上,固定凸輪安裝在空心凸輪上;所述的2號進氣門凸輪由另一個可調式凸輪和另一個固定凸輪組成; 所述的另一個可調節式進氣凸輪通過第一固定銷安裝在內置凸輪軸上,另一個固定凸輪安裝在空心凸輪上。
進一步的說,本發明所述的內置凸輪軸與空心凸輪軸做相對角度為0~70度的轉動。本發明所述的內置凸輪軸上設有渦輪,在蝸桿的帶動下實現與空心凸輪軸做相對角度為0~70度的轉動。
再進一步的說,本發明所述的蝸桿順時針方向運動,帶動渦輪轉動,渦輪帶動內置凸輪軸順時針轉動;蝸桿逆時針方向運動,帶動渦輪轉動,渦輪帶動內置凸輪軸逆時針轉動。
本發明的有益效果是:相比傳統的0~30度氣門連續可調調節機構,其可調節范圍更大,其可靠性更強;與當前最先進的豐田VVL系統相比,本發明簡化了調節機構,構結構簡單,占用空間小,能夠應用于小排量的發動機中,大幅度的降低了生產成本,易于推廣使用。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明的結構示意圖;
圖1-1是圖1中I處的局部放大圖;
圖2是冷啟動和怠速工況時進氣門和排氣門開啟時刻示意圖;
圖3是發動機轉速處于中高速時(>1300rpm)進氣門和排氣門開啟時刻示意圖;
圖4是發動機轉速處于高速時(>3600r/min)進氣門和排氣門開啟時刻示意圖;
圖5是本發明的另一實施例的結構示意圖;
圖中:1-空心凸輪軸;2-1號進氣門凸輪;21-可調式凸輪;22-固定凸輪;3-2號進氣門凸輪;31-另一個可調式凸輪;32-另一個固定凸輪;4-內置凸輪軸;5-第一固定銷;6-第二固定銷;7-渦輪;8-蝸桿;CRA-凸輪軸轉角;TDC-發動機上止點;H-氣門升程。
具體實施方式
現在結合附圖和優選實施例對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖,僅以示意方式說明本發明的基本結構,因此其僅顯示與本發明有關的構成。
如圖1和圖1-1所示,一種連續可變正時裝置,包括空心凸輪軸1,內置凸輪軸4,1號進氣門凸輪2,所述1號進氣凸輪2由可調式凸輪21和固定凸輪22組成,可調節式進氣凸輪21通過第二固定銷6及2號進氣門凸輪3通過第一固定銷5安裝在內置凸輪軸4,固定凸輪22安裝在空心凸輪1上;2號進氣門凸輪3,內置凸輪軸4通過軸承安裝在空心凸輪1內;所述內置凸輪軸4上設有渦輪7,在蝸桿8的帶動下可實現與空心凸輪軸1可做相對角度為0~70度的轉動。
如圖5所示,該連續可變正時裝置,其2號進氣門凸輪3也可以做成組合凸輪結構,由另一個可調式凸輪31和另一個固定凸輪32組成,另一個可調節式凸輪31通過固定銷內置凸輪軸4,另一個固定凸輪32安裝在空心凸輪1上。
現以該連續可變正時裝置應用于發動機進氣門為例,簡述其工作過程:
采用可變配氣定時機構可以改善發動機的性能。發動機轉速不同,要求不同的配氣定時。當發動機轉速改變時,由于進氣流速和強制排氣時期的廢氣流速也隨之改變,因此在氣門晚關期間利用氣流慣性增加進氣和促進排氣的效果 將會不同。
如圖2所示,當發動機處于小于1300rpm的冷啟動和怠速工況時,此時蝸桿8順時針方向運動,帶動渦輪7轉動,渦輪7帶動內置凸輪軸4順時針轉動,這樣凸輪軸4與空心凸輪軸1順時針轉過一定角度θ,進氣門早開角度變小,處于冷啟動和怠速工況下的進氣門與排氣門的重疊角最小,需求的燃油濃度最低,燃燒穩定性較好,發動機低速運轉平穩;由于發動機通常有3個缸或者4個缸,因此,圖2中的EX1表示發動機某個缸第一排氣門,EX2表示發動機某個缸第二排氣門;IN1表示發動機某個缸第一進氣門,IN2表示發動機某個缸第二進氣門。
如圖3所示,當發動機轉速高于1300r/min時,此時蝸桿8逆時針方向運動,帶動渦輪7轉動,渦輪7帶動內置凸輪軸4逆時針轉動,這樣凸輪軸4與空心凸輪軸1逆時針轉過一定角度θ,進氣門早開角度變大,進、排氣門的重疊角變大,廢氣排出率加大,提高了容積效率和轉矩值。圖3中的EX1表示發動機某個缸第一排氣門,EX2表示發動機某個缸第二排氣門;IN1表示發動機某個缸第一進氣門,IN2表示發動機某個缸第二進氣門。
如圖4所示,當發動機轉速高于3600r/min時,蝸桿8帶動渦輪7復位,調節工作結束,進氣門又回到不提前的位置,進氣門晚開和晚關角度加大,氣門重疊角相對較小,可利用氣體的慣性能量,增加進氣量和減少殘余廢氣量,使發動機的換氣過程臻于完善,提高功率值。圖4中的EX1表示發動機某個缸第一排氣門,EX2表示發動機某個缸第二排氣門;IN1表示發動機某個缸第一進氣門,IN2表示發動機某個缸第二進氣門。
可變氣門正時機構的特點是只改變進氣門開、關時間的早晚及進氣量,配氣相位角值不變(時間平移—即早開、早關;晚開、晚關),不改變進氣門升 程的大小。
本發明根據發動機的不同,可分別運用于當前發動機連續可變VVT的四種結構:僅調節進氣凸輪相位;僅調節排氣相位;進排氣相位同時調節;進排氣雙獨立相位調節。
以上說明書中描述的只是本發明的具體實施方式,各種舉例說明不對本發明的實質內容構成限制,所屬技術領域的普通技術人員在閱讀了說明書后可以對以前所述的具體實施方式做修改或變形,而不背離發明的實質和范圍。

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