專利名稱：一種連續(xù)可變配氣定時(shí)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種發(fā)動(dòng)機(jī)，具體地說(shuō)是發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著內(nèi)燃機(jī)排放法規(guī)的日益嚴(yán)謹(jǐn)，各個(gè)柴油機(jī)廠商都不斷的研發(fā)各種技術(shù)來(lái)降低柴油機(jī)的排放，尤其是降低NOx的排放，目前通過(guò)改變進(jìn)氣相位可變技術(shù)來(lái)降低NOx被認(rèn)為是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。這種方法也稱作米勒循環(huán)，有如下特點(diǎn)1)只改變進(jìn)氣門開(kāi)閉時(shí)刻，從而改變實(shí)際壓縮比，而排氣定時(shí)不變，及膨脹比不變。大負(fù)荷時(shí)膨脹比大于壓縮比。2)進(jìn)氣門定時(shí)變化使開(kāi)、閉時(shí)間共同提前或延后，相應(yīng)氣門重疊角也發(fā)生變化。高負(fù)荷時(shí)，進(jìn)氣門提如開(kāi)、提如關(guān)，重置角增大，有利于掃氣，并降低熱負(fù)荷；低負(fù)荷，進(jìn)氣門延后關(guān)，重置角減小。3)起動(dòng)及低負(fù)荷時(shí)，采用高壓縮比，改善了部分負(fù)荷性能；高負(fù)荷時(shí)，采用低壓縮t匕，限制了最高爆發(fā)壓力的過(guò)分增大，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。4)米勒系統(tǒng)中，增壓空氣在渦輪增壓器后冷卻一次，故米勒系統(tǒng)就是低溫循環(huán)增壓系統(tǒng)。在下止點(diǎn)時(shí)同樣的缸內(nèi)增壓壓力，具有較低的溫度，充量增多，過(guò)量充氣系數(shù)大，壓縮開(kāi)始時(shí)缸內(nèi)溫度低，從而減小了熱負(fù)荷。5)米勒系統(tǒng)有較低的缸內(nèi)溫度，NOx的排放較少。6)米勒系統(tǒng)與其他增壓系統(tǒng)比較，達(dá)到同樣的平均有效壓力時(shí)需要有較高的壓縮比；在高增壓時(shí)，往往需要采用二級(jí)增壓系統(tǒng)。在研究米勒循環(huán)時(shí)，研究人員都是先進(jìn)行仿真計(jì)算，在此過(guò)程中可以隨意改變配氣定時(shí)，但是，在柴油機(jī)實(shí)際工作過(guò)程中，要想時(shí)時(shí)刻刻改變配氣定時(shí)是比較困難的，主要存在的問(wèn)題是配氣機(jī)構(gòu)，大型船用柴油機(jī)的配氣系統(tǒng)，是由一根配氣凸輪軸來(lái)驅(qū)動(dòng)液壓挺柱，再驅(qū)動(dòng)頂桿，頂桿來(lái)推動(dòng)搖臂和進(jìn)排氣閥實(shí)現(xiàn)氣閥的開(kāi)啟。對(duì)于車用汽油機(jī)來(lái)說(shuō)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)是頂置凸輪軸，有的是單頂置式(SOHC)，有的是雙頂置式(DOHC)，由單個(gè)的凸輪軸來(lái)驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣閥或者排氣閥，于是可以單獨(dú)改變某一根凸輪軸來(lái)改變配氣相位，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況實(shí)現(xiàn)配氣相位連續(xù)可變。在汽車領(lǐng)域已有多個(gè)品牌有自己的可變配氣定時(shí)技術(shù)，如豐田公司的VVT、本田公司的i-VTEC、日產(chǎn)公司的CVVT、三菱公司的MIVEC、BMW公司的Double Vanos系統(tǒng)等。Wartsila公司在Wartsila20中速柴油機(jī)上采用了米勒循環(huán)結(jié)合二級(jí)可調(diào)潤(rùn)輪增壓的方案來(lái)降低NOx排放。排放可通過(guò)Miller循環(huán)冷卻燃燒過(guò)程來(lái)有效地降低，但是高度Miller循環(huán)(進(jìn)氣門提前關(guān)閉)需要高增壓壓力，對(duì)此，有效的措施之一就是采用二級(jí)增壓系統(tǒng)，可使增壓壓力達(dá)到lObar。發(fā)動(dòng)機(jī)效率的提高是采用高效二級(jí)增壓系統(tǒng)以及通過(guò)Miller循環(huán)使發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮和膨脹沖程之間實(shí)現(xiàn)更佳的比例劃分的結(jié)果。MAN公司在6L32/44CR柴油機(jī)上進(jìn)行了單級(jí)增壓系統(tǒng)改為兩級(jí)可調(diào)增壓系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，其中高壓級(jí)渦輪采用的是可變幾何渦輪，低壓級(jí)渦輪為不可調(diào)渦輪。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，改為兩級(jí)增壓系統(tǒng)后，增壓壓力由原來(lái)的4. Obar增加到了約6. 5bar，單缸功率可由原先的560kW提高到640kW，通過(guò)采用了 Miller循環(huán)，最高爆發(fā)壓力僅增加了 6%。高壓級(jí)渦輪的噴嘴面積在負(fù)荷大于55%額定功率時(shí)變大，在負(fù)荷大于40%時(shí)采用Miller循環(huán)。目前，大型船用V型柴油機(jī)由一根凸輪軸驅(qū)動(dòng)兩列缸的進(jìn)排氣閥，因此，就不能通過(guò)單獨(dú)改變凸輪軸的相位來(lái)改變配氣定時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供可以根據(jù)工 況的變化來(lái)改變進(jìn)氣閥的配氣相位從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx的排放的一種連續(xù)可變配氣定時(shí)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明一種連續(xù)可變配氣定時(shí)機(jī)構(gòu)，其特征是包括可變凸輪軸、可變進(jìn)氣凸輪、排氣凸輪、可變凸輪控制桿、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可變進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪均安裝在可變凸輪軸上，可變凸輪軸上設(shè)置螺旋花鍵齒，可變進(jìn)氣凸輪上設(shè)置與螺旋花鍵齒相配合的螺旋花鍵槽，可變進(jìn)氣凸輪連接可變進(jìn)氣凸輪控制槽并與其一體，可變凸輪控制桿連接液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可變凸輪控制桿上安裝可變凸輪控制桿拔叉，可變凸輪控制桿拔叉安裝在可變進(jìn)氣凸輪控制槽里。本發(fā)明還可以包括I、所述的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括液壓油油箱、液壓油泵、電磁控制閥、液壓缸、進(jìn)油管、回油管，液壓油油箱連接液壓油泵，液壓油泵通過(guò)進(jìn)油管連通電磁控制閥，液壓油油箱通過(guò)回油管連通電磁控制閥，液壓缸設(shè)置進(jìn)油口和出油口，電磁控制閥連通進(jìn)油口和出油口，液壓缸里設(shè)置活塞，活塞位于進(jìn)油口和出油口之間，活塞連接可變凸輪控制桿，通過(guò)控制電磁控制閥的開(kāi)關(guān)控制液壓油的流動(dòng)方向從而推動(dòng)活塞移動(dòng)。2、所述的可變進(jìn)氣凸輪、排氣凸輪各有兩個(gè)，兩個(gè)排氣凸輪位于兩個(gè)可變進(jìn)氣凸輪之間，可變凸輪軸上設(shè)置擋塊從而限定可變進(jìn)氣凸輪控制槽的最大位移。3、還包括可變凸輪控制桿位置傳感器，可變凸輪控制桿位置傳感器安裝在液壓缸上。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于本發(fā)明可以在發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下工作時(shí)，根據(jù)工況的變化來(lái)改變進(jìn)氣閥的配氣相位，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx的排放。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a為本發(fā)明凸輪部分結(jié)構(gòu)示意圖，圖2b為本發(fā)明凸輪軸和排氣凸輪示意圖，圖2c為本發(fā)明進(jìn)氣凸輪和控制槽示意圖；圖3為本發(fā)明的液壓機(jī)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖I 3，多數(shù)大型船用柴油機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)是通過(guò)凸輪軸來(lái)驅(qū)動(dòng)的，凸輪軸是氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件，凸輪表面承受著周期性的沖擊載荷，因此凸輪表面應(yīng)耐磨和耐疲勞。因此設(shè)計(jì)時(shí)要求凸輪軸本身有足夠的感性和韌性，以承受沖擊交變載荷和受力后變形小。為了使制作工藝簡(jiǎn)單，使用組合式凸輪軸，分段制造，最后組裝成一根凸輪軸。圖I中，可變凸輪軸I通過(guò)螺旋花鍵來(lái)連接進(jìn)氣凸輪2，通過(guò)移動(dòng)可變凸輪控制桿3使可變進(jìn)氣凸輪移動(dòng)，排氣凸輪4用直花鍵齒過(guò)盈配合連接，這樣可以根據(jù)不同氣缸的需要來(lái)改變凸輪的固定相位，更有利于凸輪軸的組裝。根據(jù)柴油機(jī)的原始進(jìn)氣凸輪的相位和通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的最大可變相位，計(jì)算得到最大的相位轉(zhuǎn)角,根據(jù)實(shí)際的空間位置來(lái)確定可變進(jìn)氣凸輪的最大移動(dòng)位移Smax，然后再根據(jù)最大可變相位來(lái)確定螺旋花鍵的螺距L，如下公式
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)可變配氣定時(shí)機(jī)構(gòu)，其特征是包括可變凸輪軸、可變進(jìn)氣凸輪、排氣凸輪、可變凸輪控制桿、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可變進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪均安裝在可變凸輪軸上，可變凸輪軸上設(shè)置螺旋花鍵齒，可變進(jìn)氣凸輪上設(shè)置與螺旋花鍵齒相配合的螺旋花鍵槽，可變進(jìn)氣凸輪連接可變進(jìn)氣凸輪控制槽并與其一體，可變凸輪控制桿連接液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可變凸輪控制桿上安裝可變凸輪控制桿拔叉，可變凸輪控制桿拔叉安裝在可變進(jìn)氣凸輪控制槽里。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種連續(xù)可變配氣定時(shí)機(jī)構(gòu)，其特征是所述的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括液壓油油箱、液壓油泵、電磁控制閥、液壓 缸、進(jìn)油管、回油管，液壓油油箱連接液壓油泵，液壓油泵通過(guò)進(jìn)油管連通電磁控制閥，液壓油油箱通過(guò)回油管連通電磁控制閥，液壓缸設(shè)置進(jìn)油口和出油口，電磁控制閥連通進(jìn)油口和出油口，液壓缸里設(shè)置活塞，活塞位于進(jìn)油口和出油口之間，活塞連接可變凸輪控制桿，通過(guò)控制電磁控制閥的開(kāi)關(guān)控制液壓油的流動(dòng)方向從而推動(dòng)活塞移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種連續(xù)可變配氣定時(shí)機(jī)構(gòu)，其特征是所述的可變進(jìn)氣凸輪、排氣凸輪各有兩個(gè)，兩個(gè)排氣凸輪位于兩個(gè)可變進(jìn)氣凸輪之間，可變凸輪軸上設(shè)置擋塊從而限定可變進(jìn)氣凸輪控制槽的最大位移。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種連續(xù)可變配氣定時(shí)機(jī)構(gòu)，其特征是還包括可變凸輪控制桿位置傳感器，可變凸輪控制桿位置傳感器安裝在液壓缸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種連續(xù)可變配氣定時(shí)機(jī)構(gòu)，其特征是還包括可變凸輪控制桿位置傳感器，可變凸輪控制桿位置傳感器安裝在液壓缸上。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)可變配氣定時(shí)機(jī)構(gòu)，包括可變凸輪軸、可變進(jìn)氣凸輪、排氣凸輪、可變凸輪控制桿、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可變進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪均安裝在可變凸輪軸上，可變凸輪軸上設(shè)置螺旋花鍵齒，可變進(jìn)氣凸輪上設(shè)置與螺旋花鍵齒相配合的螺旋花鍵槽，可變進(jìn)氣凸輪連接可變進(jìn)氣凸輪控制槽并與其一體，可變凸輪控制桿連接液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可變凸輪控制桿上安裝可變凸輪控制桿拔叉，可變凸輪控制桿拔叉安裝在可變進(jìn)氣凸輪控制槽里。本發(fā)明可以在發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下工作時(shí)，根據(jù)工況的變化來(lái)改變進(jìn)氣閥的配氣相位，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx的排放。
文檔編號(hào)F01L9/02GK102817663SQ20121032577
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者吳鵬, 王銀燕, 馮永明, 張鵬奇, 王賀春, 楊傳雷 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)