專利名稱：雙連桿全可變氣門正時和升程機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙連桿全可變氣門正時和升程機構(gòu)，是內(nèi)燃機領(lǐng)域中驅(qū)動氣門的機構(gòu)之一，能夠使氣門的升程和正時獨立控制，可連續(xù)調(diào)節(jié)氣門持續(xù)開啟時間和升程，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。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。如果能夠?qū)⑦B續(xù)可變氣門正時與升程結(jié)合在一切，并可以做到相對獨立調(diào)節(jié)，那么將能夠提高內(nèi)燃機的實際使用效果。

發(fā)明內(nèi)容
本專利為改進上述不足作出新的解決方案，發(fā)本發(fā)明提供這樣ー種雙連桿全可變氣門正時和升程機構(gòu)，包括高角度凸輪軸，所含的凸輪角度對應(yīng)曲軸角度可以滿足內(nèi)燃機最高轉(zhuǎn)速時對氣門持續(xù)開啟時間的最佳要求；雙連桿，由ニ根連桿相連，二者的靜態(tài)角度可以受控改變，動態(tài)角度在所述高角凸輪推動下周期改變；平面支點機構(gòu)，連接在所述雙連桿中一根連桿端點上，可以控制此端點在所述雙連桿運動平面上的一個面積大于零的區(qū)域中任意移動；擺桿，一端固定，另一端有弧面和突起，與所述雙連桿中處與所述平面支點機構(gòu)相連的連桿之外的另ー個連桿相連，可以在擺動時推動氣門打開和控制氣門關(guān)閉；凸輪擺桿，一端固定，另一端有滾輪，滾輪與凸輪接觸，同時與所述雙連桿的連接點接觸；彈簧，連接在所述雙連桿上任意一個靠近雙連桿連接點的位置，為全可變氣門正時和升程機構(gòu)提供回復(fù)力，彈簧的弾力方向與凸輪擺桿的方向垂直。


圖I是示意圖，示出了雙連桿全可變氣門正時和升程機構(gòu)個部件之間的位置和連接關(guān)系。圖2是另ー個角度視圖的示意圖，示出了機構(gòu)偏心輪軸與支點軸的連接。圖3是平面支點區(qū)域繪制示意圖，示出了氣門保持最大升程時，連續(xù)可變持續(xù)開啟時間的控制線的繪制方法，也就是最大等升程線。圖4是平面支點區(qū)域繪制示意圖，示出了最小全油門氣門持續(xù)開啟時間的控制點的繪制方法，以及等初始位置線的繪制。圖5是平面支點區(qū)域繪制示意圖，示出了最大正時點的繪制方法。
圖6是平面支點區(qū)域繪制示意圖，示出了零升程曲線的繪制方法。圖7是ー種變形機構(gòu)的示意圖，示出了雙連桿變沖程作用三種不同形式的綜合體。
具體實施例方式下面將參考附圖來敘述ー個例示性實施例。所有圖中均未示出控制機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)，也未示出凸輪軸的完整驅(qū)動機構(gòu)，因此部分并不存在設(shè)計困難，使用公知的機械結(jié)構(gòu)即可，凸輪的軸由通常的鏈條被曲軸所驅(qū)動，控制機構(gòu)的驅(qū)動可使用液壓或電機系統(tǒng)完成。參考附圖1，凸輪擺桿7 —段固定在偏心輪軸5上，另一端有滾輪，滾輪與凸輪軸I接觸。連桿9和連桿10的一端以及滾輪11共同連接在ー個支點軸上，此軸同時也連接在偏心輪連桿21上。連桿9距離連桿10較近的位置連接有彈簧3，彈簧的另一端固定在固定座4上，而固定座4是固定在氣缸蓋上的。凸輪擺桿7的ー個側(cè)面接觸滾輪11，而連桿10 的另一端連接在擺桿6上。擺桿6的一端固定在第一偏心輪軸5上，另一端是平滑的弧面和突起，弧面和接觸滾輪13，滾輪13通過軸14與滾輪搖臂15相連。當(dāng)擺桿6的突起接觸滾輪13時就可以推動滾輪搖臂15，因為液壓挺柱20是固定在氣缸蓋上的，因此氣門19被打開。連桿9的另一端與偏心輪連桿12相連，偏心輪連桿12連接在第二偏心輪軸22上的偏心輪8。連桿9和10的在任意狀態(tài)下的夾角皆小于180度。彈簧3的弾力方向與凸輪擺桿7的方向垂直。參考附圖2，第一偏心輪軸5上有ー個偏心輪16，連接ー個偏心輪連桿21。偏心輪連桿21上的一個孔連接著支點軸17，軸17同時也連接著偏心輪連桿12，偏心輪連桿12連接第二偏心輪軸22上的偏心輪8。同時，第一偏心輪軸5固定擺桿6和凸輪擺桿7，使它們繞第一偏心輪軸5轉(zhuǎn)動。參考附圖I和2，偏心輪軸8和16的聯(lián)合調(diào)節(jié)，使支點軸17在ー個平面而非一條線上移動，從而改變了連桿9和10角度和空間位置。這種改變有ニ個效果，ー是推動了擺桿6使其在未推動氣門的運動初始位置發(fā)生變化；另一個效果是改變了連桿9和10的在運動初始位置時的夾角，夾角的變化導(dǎo)致凸輪I推動凸輪擺桿帶動連桿9和10改變夾角的過程中擺桿6的擺動角度大小。于是對于擺桿而言，擺動的初始位置和擺動角度大小都可以調(diào)節(jié)，就可以相應(yīng)調(diào)節(jié)氣門的持續(xù)開啟時間和升程。支點軸17的位置使用偏心輪軸來控制，控制方法也就是支點軸17位置所在區(qū)域的確定方法如下參考附圖3，首先將凸輪I設(shè)定在最大推程的角度，調(diào)整擺桿6使?jié)L輪搖臂15擺動，氣門升程達到最大，并固定凸輪I和擺桿6。調(diào)整支點軸17至最高點位置，使連桿9不 會與凸輪擺桿7碰撞。此時以滾輪11的中心為弧線的中心，弧線中心到支點軸17的軸心為半徑畫一條弧線R1。這條弧線的意義是當(dāng)支點軸17在這條弧線上時，無論在弧線的何種位置，保證氣門升程最大且不變。因此此條弧線Rl稱作最大等升程線。此時的連桿9和10也是處于最大工作角度,此角度小于180度。參考附圖4，在附圖3的基礎(chǔ)上，保持支點軸17位置不變，調(diào)整凸輪I的角度，使凸輪擺桿7釋放擺桿6。此時保持滾輪11與凸輪擺桿7的接觸，移動連桿9的路線使支點軸17始終在弧線Rl上，直至擺桿6到達設(shè)計的擺動角最左邊的位置，就如附圖4所示的例子。此時支點軸17所在的位置23，可見連桿9和10的初始角度改變了，因此氣門的持續(xù)開啟時間也變化了。以此時以滾輪11的中心為弧線的中心,弧線中心到支點軸17的軸心為半徑畫一條弧線R2，條弧線是等初始位置線。此線上，無論支點軸17如何調(diào)整，只要不超過位置23，就不會導(dǎo)致氣門開啟。參考附圖5，在附圖4的基礎(chǔ)上，令支點軸17沿弧線Rl移動，直至擺桿6恰好剛剛推動滾輪搖臂15的位置，并命名為位置18。位置18的意義是氣門持續(xù)開啟時間最長的支點調(diào)節(jié)位置，也就是最大正時點。參考附圖6，在附圖5的基礎(chǔ)上，調(diào)整凸輪I角度，使凸輪I推動凸輪連桿至最低處。擺桿6的位置在剛剛推動滾輪搖臂15的位置，此時再以滾輪11的中心為弧線的中心，弧線中心到支點軸17的軸心為半徑畫一條弧線R3。R3意義在于此條弧線上的任何支點調(diào)節(jié)位置，氣門的升程都是零，稱作零升程曲線。零升程曲線R3與等初始位置線R2相較于位置24。位置24的意義在于當(dāng)支點軸17位于此處時，氣門升程最低，氣門持續(xù)開啟時間最短，稱作零升程零正時點。這樣曲線R1、曲線R2和位置18至位置24的線段，構(gòu)成了本實施例機構(gòu)的平面支點調(diào)節(jié)區(qū)域?？梢赃@樣總結(jié)，位置18是內(nèi)燃機處于最大油門和最高轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)位置，位置23是內(nèi)燃機處于最大油門和最低轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)位置，位置24是內(nèi)燃機處于最小油門和最低轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)位置。平面支點調(diào)節(jié)區(qū)域的大小與擺桿6 —端的弧面的長度有關(guān)系，通常為了減小擺桿6的尺寸和重量，按照附圖3到5所繪制的近似的三角形區(qū)域已經(jīng)可以滿足氣門正時和升程控制的需要，此區(qū)域外的調(diào)節(jié)位置可以廢棄不用。根據(jù)附圖3至6所描繪的支點軸17位置變化的區(qū)域的邊界的性質(zhì)，可以據(jù)此根據(jù)需要調(diào)節(jié)支點軸17的位置，從而達到控制氣門持續(xù)開啟時間和升程的目的。參考附圖7，是ー種更為一般的情況，是ー種雙連桿全可變氣門正時和升程機構(gòu)的變形機構(gòu)，在權(quán)利要求I所述機構(gòu)的基礎(chǔ)上，在凸輪擺桿7和雙連桿9和10的連接點之間増加ー個第三連桿23。變形機構(gòu)連接于同一個軸的三根連桿所構(gòu)成的機構(gòu)，以及去除任何一個連桿，可以構(gòu)成作用相似的機構(gòu)，即可以構(gòu)成三種雙連桿機構(gòu)。本質(zhì)上說，雙連桿是一種變沖程作用的機構(gòu)，三根連桿相連是三種不同形式的雙連桿的綜合體。比如，綜合體去除連桿23而后另凸輪擺桿7直接接觸連桿9和10的連接處，做必要的修改就構(gòu)成附圖I至附圖6的機構(gòu)；又如，將連桿10去除，另連桿23與9的連接處直接接觸擺桿6，做必要的修改和參數(shù)調(diào)整就構(gòu)成另一種雙連桿機構(gòu)；再如，將連桿9去除，加一個可調(diào)位置和角度的斜面，就可構(gòu)成與實施例有相似作用的機構(gòu)。所有圖中均未示出齒輪軸和偏心輪軸控制機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)，也未示出凸輪軸的完整驅(qū)動機構(gòu)，因此部分并不存在設(shè)計困難，使用公知的機械結(jié)構(gòu)即可，凸輪的軸通常經(jīng)過鏈條由曲軸所驅(qū)動，控制機構(gòu)的驅(qū)動可使用液壓或電機系統(tǒng)完成。總體而言，雙連桿全可變氣門正時和升程機構(gòu)乃是利用雙連桿在夾角不同時具有 不同的改變往復(fù)運動行程的作用來工作的，同時支點桿的位置移動也會調(diào)節(jié)擺桿的初始位置，調(diào)節(jié)支點桿使之在一個面積不為零的區(qū)域中任意調(diào)節(jié)，從而達到近似的獨立調(diào)節(jié)氣門正時和升程的目的。雙連桿的變沖程作用，可以構(gòu)成三種相似的機構(gòu)，都可以完成連續(xù)可變氣門持續(xù)開啟時間和升程的作用。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g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
1.一種雙連桿全可變氣門正時和升程機構(gòu)，包括高角度凸輪軸，所含的凸輪角度對應(yīng)曲軸角度可以滿足內(nèi)燃機最高轉(zhuǎn)速時對氣門持續(xù)開啟時間的最佳要求；雙連桿，由ニ根連桿相連，二者的靜態(tài)角度可以受控改變，動態(tài)角度在所述高角凸輪推動下周期改變；平面支點機構(gòu)，連接在所述雙連桿中ー根連桿端點上，可以控制此端點在所述雙連桿運動平面上的一個面積大于零的區(qū)域中任意移動；擺桿，一端固定，另一端有弧面和突起，與所述雙連桿中的與所述平面支點機構(gòu)相連的連桿之外的另ー個連桿相連，可以在擺動時推動氣門打開和控制氣門關(guān)閉；凸輪擺桿，一端固定，另一端有滾輪，滾輪與凸輪接觸，同時與所述雙連桿的連接點接觸；彈簧，連接在所述雙連桿上任意一個靠近雙連桿連接點的位置，為全可變氣門正時和升程機構(gòu)提供回復(fù)力，彈簧的弾力方向與雙連桿任意一根連桿的方向近似垂直。
所述的ー種雙連桿全可變氣門正時和升程機構(gòu)，其特征在于所述凸輪擺桿、擺桿共軸。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種雙連桿全可變氣門正時和升程機構(gòu)，其特征在于含有ー種平面支點機構(gòu)，含有第一偏心輪軸，提供支點在半徑方向上的移動；第二偏心輪軸，提供支點在角度方向上的移動；所述第一偏心輪軸和第二偏心輪軸所屬的連桿，連接偏心輪軸和起支點作用的軸，支點軸連接所述雙連桿。所述平面支點機構(gòu)的特征在于，第一偏心輪軸的軸同時也是所述擺桿的固定軸，同時與凸輪擺桿共軸。
3.—種控制全可變氣門正時和升程機構(gòu)的控制方法，調(diào)整機構(gòu)部件的位置，使支點在平面上描繪出一條最大等升程線，使在此線上支點無論如何運動氣門升程最大且不變；調(diào)整機構(gòu)部件的位置，使支點在平面上描繪出一條零升程線，使在此線上支點無論如何運動氣門升程最小且不變；調(diào)整機構(gòu)部件的位置，使支點在平面上描繪出一條等初始位置線，使在此線上支點無論如何調(diào)整所述擺桿的位置不變；調(diào)整機構(gòu)部件的位置，使支點在平面上描繪出ー個最大正時點，使支點在此點上時氣門具有最大持續(xù)開啟時間；零升程線與等初始位置線交于零升程零正時點；最大等升程線、等初始位置線、最大正時點與零升程零正時點的直線段構(gòu)成一個面積大于零的平面區(qū)域，此區(qū)域內(nèi)是支點變化的范圍；控制如權(quán)利要求2所述的偏心輪軸ー和偏心輪軸ニ的旋轉(zhuǎn)角度，使支點位于所希望的所述平面區(qū)域內(nèi)某ー個點，即使氣門具有某個升程和正時的位置。
4.一種雙連桿全可變氣門正時和升程機構(gòu)的變形機構(gòu)，在權(quán)利要求I所述機構(gòu)的基礎(chǔ)上，在凸輪擺桿和雙連桿的連接點之間增加ー個第三連桿。所述變形機構(gòu)的特征在于連接于同一個軸的三根連桿所構(gòu)成的機構(gòu)，以及去除任何一個連桿，可以構(gòu)成作用相似的機構(gòu)，即可以構(gòu)成三種雙連桿機構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙連桿全可變氣門正時和升程機構(gòu)，是內(nèi)燃機領(lǐng)域中驅(qū)動氣門的機構(gòu)之一，能夠使氣門的升程和正時獨立控制，可連續(xù)調(diào)節(jié)氣門持續(xù)開啟時間和升程，從而達到優(yōu)化氣門控制的目的?，F(xiàn)有技術(shù)的可變氣門正時和升程機構(gòu)不能夠使氣門的正時控制和升程控制分離，造成調(diào)節(jié)氣門正時會對氣門升程產(chǎn)生有害影響。本發(fā)明采用雙連桿的方法，使調(diào)節(jié)氣門正時和升程轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)支點在平面空間上一個面積不為零的區(qū)域中的位置，從而可以提供氣門正時和升程近似的獨立控制的能力，可以連續(xù)調(diào)節(jié)氣門持續(xù)開啟時間和升程，因此優(yōu)化的氣門控制。由三連桿結(jié)構(gòu)簡化而成的雙連桿機構(gòu)有三種應(yīng)用形式，因此具有三種類似作用的機構(gòu)。
文檔編號F01L13/00GK102678221SQ201110054208
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者朱譞晟 申請人:朱譞晟