專利名稱：包含變速擺機構(gòu)的全可變氣門正時機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種包含變速擺機構(gòu)的全可變氣門正時機構(gòu)，它包含凸輪、變速 擺和驅(qū)動氣門的機構(gòu)，而可變支點結(jié)聯(lián)雙變速擺驅(qū)動機構(gòu)是全可變氣門正時機構(gòu)的一種。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的可變氣門正時機構(gòu)意義在與改變進氣門與排氣門的交疊角度，而氣門開啟 的持續(xù)時間是固定的。但是，此種氣門正時機構(gòu)在提高交疊角的同時，排氣門延遲打開，進 氣門過早關(guān)閉，都造成了發(fā)動機額外的排氣損耗，并造成進氣量減少，這些都使內(nèi)燃機理論 上最佳的輸出功率與扭矩受到損失。能夠?qū)忾T的正時調(diào)整到理論最佳值的方法稱為全可 變氣門正時，包含單個氣門的正時和氣門交疊角。公開號為CN101408118所示之內(nèi)燃發(fā)動機全功能可變配氣控制機構(gòu)，設(shè)計的目的 是把氣門升程、全可變正時需求合并在一個簡單的可變截面的凸輪之內(nèi)。將不同形狀的凸 輪結(jié)合在一根軸上連續(xù)變化，會造成高轉(zhuǎn)速時升程太高，或者低轉(zhuǎn)速時升程太低。公開號CN1831304所示之連續(xù)可變氣門正時配氣機構(gòu)活塞式內(nèi)燃機，顯示一種試 圖采用進氣門或排氣門的二個氣門采取差動開啟/關(guān)閉的方法延長氣門的總體的開啟持 續(xù)時間，但是這樣的機構(gòu)在內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速最高時氣門的升程只有低轉(zhuǎn)速時的百分之七十，顯 然不滿足最佳正時的要求。公開號為CN101149000的專利技術(shù)內(nèi)燃機的可變氣門驅(qū)動機構(gòu)，是一種連續(xù)可變 氣門升程的技術(shù)，具有附加的連續(xù)可變氣門正時的作用，即改變氣門開啟持續(xù)時間。美國專 利US6，659，053，稱之為“Fully Variable Valve Train”即全可調(diào)氣門正時的技術(shù)利用了 這種類型的附加作用而作為可變正時機構(gòu)使用，在內(nèi)燃機進氣門與排氣門同時應(yīng)用具有正 時效果的連續(xù)可變氣門升程機構(gòu)，并設(shè)計恰當(dāng)參數(shù)，在氣門升程最大時，氣門的交疊角度也 最大，反之則最小。但是此專利在需要內(nèi)燃機低轉(zhuǎn)速全油門工作時，氣門的升程明顯不足， 泵氣損失比較大，而且氣門升程的限制反而限制了氣門正時的最大角度，使得內(nèi)燃機高轉(zhuǎn) 速時正時不良；相比較凸輪的曲軸角度而言，此機構(gòu)在高轉(zhuǎn)速時的運動加速度反而比低速 時更大，需要氣門彈簧的彈力更大，內(nèi)燃機處于低轉(zhuǎn)速時彈簧的彈力就顯得偏大，因而增加 的內(nèi)燃機的損耗；此方法并不能使凸輪角度放大到最佳正時角度，因而限制了內(nèi)燃機的最 高轉(zhuǎn)速與功率。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對上述缺陷作出新的解決方案，構(gòu)建一種新的機構(gòu)，實現(xiàn) 氣門正時更好的控制，不僅要調(diào)節(jié)氣門的交疊角度，還要調(diào)節(jié)氣門持續(xù)開啟的時間，同時不 可改變氣門的最大升程。本實用新型提供這樣一種包含變速擺機構(gòu)的全可變氣門正時機構(gòu)，驅(qū)動單氣門機 構(gòu)包含凸輪軸、變速擺系統(tǒng)、控制凸輪、滾輪搖臂。所述變速擺系統(tǒng)的一根變速擺桿一端有 滾輪，另一端以一根固定軸連接在另一根變速擺桿中間部位的凸起上，而中間有凸起的變速擺桿，一端以固定軸固定于氣缸蓋之上。所述驅(qū)動氣門的變速擺系統(tǒng)與其推動的所述滾 輪搖臂的滾輪接觸面分為二部分，推動氣門的開啟的部分與保持氣門關(guān)閉的部分，相應(yīng)的 擺動角度范圍被分為二部分，一部分保持氣門關(guān)閉，另一部分推動氣門開啟；變速擺系統(tǒng)的 初始位置在保持氣門關(guān)閉的角度范圍，終了位置在使氣門完全開啟的角度位置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下的特點和有益效果(1)凸輪的角度可以設(shè)計達到360度曲軸角度，氣門正時角度可在180到360度連 續(xù)調(diào)整，能夠?qū)崿F(xiàn)比以往的正時機構(gòu)更加理想的連續(xù)的氣門正時，能夠優(yōu)化內(nèi)燃機的低速 扭矩與高速功率；(2)在正時的連續(xù)調(diào)節(jié)過程中，凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相對于內(nèi)燃機曲軸并不發(fā) 生變化，因此可以取消以往的復(fù)雜龐大的正時機構(gòu)，簡化相應(yīng)的結(jié)構(gòu)；(3)因為控制凸輪的 轉(zhuǎn)動角度只有很少，因此其布置更加方便，不論是采用液壓驅(qū)動還是電動機驅(qū)動都不存在 困難；(4)此機構(gòu)以最少的部件數(shù)量達成了連續(xù)可變氣門正時的目的，是兼顧性能與成本 的機構(gòu)。

圖1是例示性實施例機構(gòu)的上下二等角軸測圖，示出了包含變速擺機構(gòu)的全可變 氣門正時機構(gòu)的驅(qū)動單氣門機構(gòu)的具體部件的相互位置。圖2B是驅(qū)動機構(gòu)的示意圖，圖2A示出了所述機構(gòu)在內(nèi)燃機低轉(zhuǎn)速下氣門的正時效果。圖3B是驅(qū)動機構(gòu)的示意圖，圖3A示出了所述機構(gòu)在內(nèi)燃機高轉(zhuǎn)速下氣門的正時效果。圖4是變速擺桿調(diào)節(jié)示意圖，示出了控制凸輪對變速擺桿支點與角度的調(diào)節(jié)作用 與范圍，控制凸輪產(chǎn)生一定角度的旋轉(zhuǎn)并依靠其特別的曲面來使接觸點即變速擺桿支點產(chǎn) 生移動，并使變速擺桿轉(zhuǎn)動。圖5是最大升程的示意圖，示出了控制凸輪的調(diào)節(jié)作用對氣門最大升程的影響， 在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)所述控制凸輪不會對升程產(chǎn)生顯著影響。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖通過例示性實施例對本實用新型做進一步說明。以下均假設(shè)在進氣 門和排氣門同時應(yīng)用所述的包含變速擺機構(gòu)的全可變氣門正時機構(gòu)并作對應(yīng)控制。圖1是包含變速擺機構(gòu)的全可變氣門正時機構(gòu)驅(qū)動單氣門機構(gòu)的上下二等角軸 測圖，凸輪1與滾輪12密切接觸，滾輪通過軸11與變速擺桿7相連。變速擺桿7通過軸10 與變速擺桿6的凸臺相連，變速擺桿6的一端固定在自由旋轉(zhuǎn)的固定軸5上，自由旋固定軸 5固定于氣缸蓋(省略)上，變速擺桿7推動變速擺桿6產(chǎn)生擺動運動?？刂仆馆?被固定 在氣缸蓋(省略)上，不可平移，因而推擠變速擺桿7使其與凸輪1保持接觸，并保持變速 擺桿6的具有正確的初始位置。變速擺桿6與扭力簧3接觸，扭力簧3的一端固定在氣缸 缸蓋上的固定點4，使其能夠推動變速擺桿6產(chǎn)生回復(fù)運動。變速擺桿6的滑動面與滾輪 13密切接觸，滾輪13以軸14固定于搖臂15的中間部分。搖臂15 —端接觸液壓挺桿20， 另一端接觸氣門桿的頂端。液壓挺桿20使搖臂15的獲得支撐，使搖臂15的擺動變?yōu)闅忾T 19的往復(fù)運動。氣門彈簧17提供氣門回復(fù)力，氣門上夾16與氣門下夾18固定氣門彈簧 17與氣門19。[0018]圖2B是變速擺機構(gòu)在內(nèi)燃機低轉(zhuǎn)速情況下的調(diào)節(jié)狀態(tài)。凸輪1推動滾輪12，帶 動變速擺桿6，在控制凸輪8的支撐下，推動變速擺桿7，變速擺桿7繞固定軸5轉(zhuǎn)動，變速 擺桿7推動搖臂15上的滾輪13，在固定的液壓挺桿20的支撐作用下，推動氣門19。扭力 簧3用來對變速擺桿7提供滑動的回復(fù)力，柱形簧17提供氣門19的回復(fù)力。扭力簧在4 的位置上與發(fā)動機缸蓋相連固定，氣門簧在上夾板16與氣門相連，在下夾板18與發(fā)動機缸 蓋相接觸。控制凸輪8的旋轉(zhuǎn)可推動變速擺桿6改變角度，同時改變支點在變速擺桿6上 的位置，從而改變變速擺桿7擺動路程，但控制凸輪8的旋轉(zhuǎn)角度被限制在較小的范圍內(nèi)， 使變速擺桿6擺動終了位置上抵消控制凸輪8的推動作用，因而使擺動終了位置保持不變。 圖2A是氣門正時圖顯示機構(gòu)的正時效果，圖中為低轉(zhuǎn)速的狀態(tài)。正時提前方向為向左，正 時延遲方向為向右。氣門交疊角度在轉(zhuǎn)速低時只有極少的交疊。圖3B是變速擺機構(gòu)在內(nèi)燃機高轉(zhuǎn)速情況下的調(diào)節(jié)狀態(tài)，與圖2的低速狀態(tài)相比， 變速擺機構(gòu)的變速擺桿7和變速擺桿6的擺動幅度更小，凸輪1推動氣門開起的時間更早， 氣門關(guān)閉的時間更晚。其他工作描述與圖2B相同。此圖中的進排氣門的交疊角度，是在假 設(shè)進排氣門同時采用了所述之全可變氣門正時機構(gòu)的情況下所具有的特性，不需要其他連 續(xù)可變的調(diào)節(jié)機構(gòu)的作用。圖3A所示的正時提前方向為向左，正時延遲方向為向右。氣門 交疊角度在高轉(zhuǎn)速狀態(tài)時最大。圖4是控制凸輪逆時針旋轉(zhuǎn)時，凸輪1未推動變速擺桿7時的變化?？刂仆馆? 逆時針轉(zhuǎn)動時，其具有特定弧度的接觸面與變速擺桿7的接觸點位置發(fā)生變化，使變速擺 桿7的由凸輪1到接觸點的動力臂的長度變長，相應(yīng)的阻力臂的長度減小，這樣就改變了變 速擺桿7這個杠桿特征的比例，使得阻力點擺動位移減小。同時，控制凸輪8的旋轉(zhuǎn)推動了 變速擺桿7的以凸輪1為中心的轉(zhuǎn)動，使變速擺桿7的阻力點位置發(fā)生變化，推動變速擺桿 6據(jù)固定軸5產(chǎn)生一個初始位置的變化。按照變速擺驅(qū)動的原理，在一個凸輪定時的時間 周期T內(nèi)，氣門將更早被打開，更晚關(guān)閉。因此，此機構(gòu)工作狀態(tài)從低轉(zhuǎn)速氣門正時調(diào)節(jié)至 高轉(zhuǎn)速氣門正時；反之，控制凸輪順時針轉(zhuǎn)動時，機構(gòu)從高轉(zhuǎn)速氣門正時調(diào)節(jié)至低轉(zhuǎn)速氣門 正時。滾輪12的作用是減少與凸輪1的摩擦損耗。虛線是機構(gòu)處于內(nèi)燃機高轉(zhuǎn)速時機構(gòu) 調(diào)節(jié)氣門正時的位置。圖5是氣門最大升程得以保持的原理。凸輪1此時處于推動滾輪12及變速擺桿7 行程最大之處，變速擺桿6因固定軸5的作用而擺動。因為控制凸輪8的曲面設(shè)計與較小 的旋轉(zhuǎn)角度，使得變速擺桿7在擺動終了位置時，控制凸輪8不會推動變速擺桿7，因此氣門 的升程不會因為變速擺桿7的擺動而變化，是保持氣門升程不變的方法。也因此，氣門具有 最高升程所對應(yīng)的凸輪角度位置是在正時調(diào)節(jié)前后相同的，因此氣門具有最高升程所對應(yīng) 的曲軸角度是不變的。這種不變是產(chǎn)生正確的進排氣門交疊角度的原因。虛線是控制凸輪 處于內(nèi)燃機高轉(zhuǎn)速時的調(diào)節(jié)位置。就本實用新型而言，恰當(dāng)?shù)臋C構(gòu)參數(shù)的選擇使氣門在同樣的凸輪角度達到升程 最大，調(diào)節(jié)機構(gòu)狀態(tài)以適應(yīng)轉(zhuǎn)速的行為就不會顯著改變氣門正時曲線的中心位置，如圖2、 3中單個氣門的正時變化曲線，氣門升程與曲軸角度的變化關(guān)系。當(dāng)進氣門與排氣門同樣 使用這樣的機構(gòu)時，進排氣門各自正時的變化自然形成了滿足內(nèi)燃機工作需要的氣門交疊 角，就不再需要額外的調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)整氣門交疊角。如圖2至圖3中所示之進排氣門的組合 正時曲線。此外當(dāng)進排氣門選用曲面不同的控制凸輪8時，會產(chǎn)生不同的正時效果，有助于優(yōu)化不同作用氣門的正時。參考圖4和圖5，控制凸輪8與變速擺桿7接觸的曲面是復(fù)雜的 幾何形狀，目的在于保證圖4和圖5所示的控制效果，即氣門的持續(xù)開啟時間連續(xù)變化，同 時保持升程不變。本實用新型雖然初衷是保持氣門升程，但也不排斥在高轉(zhuǎn)速時提高氣門升程，低 轉(zhuǎn)速時降低氣門升程，以進一步減小泵氣損失，只需調(diào)整機構(gòu)的參數(shù)設(shè)計，并不影響本實用 新型的主旨。上述僅僅是用于解釋本實用新型的例示性實施例。它不是排他的或?qū)⒈緦嵱眯滦?限制與其公開的具體形式。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不偏離本實用新型的范圍內(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 形或材料適用于本實用新型的主旨而不偏離實質(zhì)范圍。因此，本實用新型不限于作為構(gòu)思 實現(xiàn)本實用新型的最佳模式所公開的特定實施例，而是本實用新型包括屬于本實用新型范 圍的所有實施方式。在不偏離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，本實用新型能夠以具體解釋和 闡明的方式以外的其他方式實施。
權(quán)利要求1.一種包含變速擺機構(gòu)的全可變氣門正時機構(gòu)，該機構(gòu)包含凸輪軸，該凸輪軸與曲軸轉(zhuǎn)動相關(guān)聯(lián)，驅(qū)動變速擺機構(gòu)推動氣門打開或關(guān)閉； 變速擺系統(tǒng)，該變速擺系統(tǒng)由二根變速擺桿連接在一起，受到所述凸輪軸的推動產(chǎn)生 擺動，推動氣門開與閉；控制凸輪，該控制凸輪在一個范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，是所述變速擺系統(tǒng)的可變支點，轉(zhuǎn)動導(dǎo)致所 述變速擺的支點位置與角度發(fā)生變化；滾輪搖臂，在所述變速擺系統(tǒng)推動下，將其擺動運動轉(zhuǎn)化為推動氣門的往復(fù)運動；
2.如權(quán)利要求1所述的一種包含變速擺機構(gòu)的全可變氣門正時機構(gòu)，其特征在于所 述變速擺系統(tǒng)的一根變速擺桿一端有滾輪，另一端連接在另一根變速擺桿中間部位的凸起 上，而中間有凸起的變速擺桿，一端以自由旋轉(zhuǎn)固定軸固定于氣缸蓋之上。
3.如權(quán)利要求1所述的一種包含變速擺機構(gòu)的全可變氣門正時機構(gòu)，其特征在于所述 驅(qū)動氣門的變速擺系統(tǒng)與其推動的所述滾輪搖臂的滾輪接觸面分為二部分，推動氣門的開 啟的部分與保持氣門關(guān)閉的部分，相應(yīng)的擺動角度范圍被分為二部分，一部分保持氣門關(guān) 閉，另一部分推動氣門開啟；變速擺系統(tǒng)的初始位置在保持氣門關(guān)閉的角度范圍，終了位置 在使氣門完全開啟的角度位置。
專利摘要本實用新型公開了一種包含變速擺機構(gòu)的全可變氣門正時機構(gòu)，包含曲軸角可達360度的凸輪，以滿足內(nèi)燃機在最高轉(zhuǎn)速時的氣門開起持續(xù)時間的要求；變速擺機構(gòu)，此機構(gòu)的擺動角大小可連續(xù)調(diào)節(jié)，擺動初始位置可以連續(xù)調(diào)節(jié)，擺動終了位置不變；變速擺機構(gòu)中的調(diào)節(jié)凸輪，可以調(diào)節(jié)擺動運動的杠桿的動力臂或阻力臂或支點位置，使固定的凸輪位移可產(chǎn)生變速的擺動與擺程；帶滾輪的氣門搖臂，將變速擺的橫向運動轉(zhuǎn)化為氣門的豎直運動。凸輪推動變速擺機構(gòu)，產(chǎn)生連續(xù)可變擺動速度的擺動，并將此擺動轉(zhuǎn)化為氣門的可變持續(xù)開啟時間的推動作用。本實用新型可以滿足內(nèi)燃機任何轉(zhuǎn)速下對于氣門持續(xù)開啟時間長度的要求。
文檔編號F01L1/34GK201874632SQ20102018212
公開日2011年6月22日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者朱譞晟 申請人:朱譞晟