專利名稱：一種連續(xù)可變配氣定時機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種連續(xù)可變配氣定時機構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及的是一種發(fā)動機，具體地說是發(fā)動機的配氣機構(gòu)。
背景技術(shù)：
[0002]隨著內(nèi)燃機排放法規(guī)的日益嚴(yán)謹(jǐn)，各個柴油機廠商都不斷的研發(fā)各種技術(shù)來降低柴油機的排放，尤其是降低NOx的排放，目前通過改變進氣相位可變技術(shù)來降低NOx被認(rèn)為是未來的發(fā)展趨勢。這種方法也稱作米勒循環(huán)，有如下特點[0003]I)只改變進氣門開閉時刻，從而改變實際壓縮比，而排氣定時不變，及膨脹比不變。大負(fù)荷時膨脹比大于壓縮比。[0004]2)進氣門定時變化使開、閉時間共同提前或延后，相應(yīng)氣門重疊角也發(fā)生變化。高負(fù)荷時，進氣門提如開、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，進氣門延后關(guān)，重置角減小。[0005]3)起動及低負(fù)荷時，采用高壓縮比，改善了部分負(fù)荷性能；高負(fù)荷時，采用低壓縮比，限制了最高爆發(fā)壓力的過分增大，以確保發(fā)動機的可靠性。[0006]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)。在下止點時同樣的缸內(nèi)增壓壓力，具有較低的溫度，充量增多，過量充氣系數(shù)大，壓縮開始時缸內(nèi)溫度低，從而減小了熱負(fù)荷。[0007]5)米勒系統(tǒng)有較低的缸內(nèi)溫度，NOx的排放較少。[0008]6)米勒系統(tǒng)與其他增壓系統(tǒng)比較，達到同樣的平均有效壓力時需要有較高的壓縮比；在高增壓時，往往需要采用二級增壓系統(tǒng)。[0009]在研究米勒循環(huán)時，研究人員都是先進行仿真計算，在此過程中可以隨意改變配氣定時，但是，在柴油機實際工作過程中，要想時時刻刻改變配氣定時是比較困難的，主要存在的問題是配氣機構(gòu)，大型船用柴油機的配氣系統(tǒng)，是由一根配氣凸輪軸來驅(qū)動液壓挺柱，再驅(qū)動頂桿，頂桿來推動搖臂和進排氣閥實現(xiàn)氣閥的開啟。對于車用汽油機來說，汽車發(fā)動機的配氣機構(gòu)是頂置凸輪軸，有的是單頂置式(SOHC)，有的是雙頂置式(DOHC)，由單個的凸輪軸來驅(qū)動進氣閥或者排氣閥，于是可以單獨改變某一根凸輪軸來改變配氣相位， 根據(jù)發(fā)動機的工況實現(xiàn)配氣相位連續(xù)可變。在汽車領(lǐng)域已有多個品牌有自己的可變配氣定時技術(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。[0010]Wartsila公司在Wartsila20中速柴油機上采用了米勒循環(huán)結(jié)合二級可調(diào)潤輪增壓的方案來降低NOx排放。排放可通過Miller循環(huán)冷卻燃燒過程來有效地降低，但是高度 Miller循環(huán)(進氣門提前關(guān)閉)需要高增壓壓力，對此，有效的措施之一就是采用二級增壓系統(tǒng)，可使增壓壓力達到lObar。發(fā)動機效率的提高是采用高效二級增壓系統(tǒng)以及通過 Miller循環(huán)使發(fā)動機壓縮和膨脹沖程之間實現(xiàn)更佳的比例劃分的結(jié)果。[0011]MAN公司在6L32/44CR柴油機上進行了單級增壓系統(tǒng)改為兩級可調(diào)增壓系統(tǒng)的試驗研究，其中高壓級渦輪采用的是可變幾何渦輪，低壓級渦輪為不可調(diào)渦輪。試驗發(fā)現(xiàn)，改為兩級增壓系統(tǒng)后，增壓壓力由原來的4. Obar增加到了約6. 5bar，單缸功率可由原先的 560kW提高到640kW，通過采用了 Miller循環(huán)，最高爆發(fā)壓力僅增加了 6%。高壓級渦輪的噴嘴面積在負(fù)荷大于55%額定功率時變大，在負(fù)荷大于40%時采用Miller循環(huán)。[0012]目前，大型船用V型柴油機由一根凸輪軸驅(qū)動兩列缸的進排氣閥，因此，就不能通過單獨改變凸輪軸的相位來改變配氣定時。發(fā)明內(nèi)容[0013]本實用新型的目的在于提供可以根據(jù)工況的變化來改變進氣閥的配氣相位從而降低發(fā)動機的NOx的排放的一種連續(xù)可變配氣定時機構(gòu)。[0014]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的[0015]本實用新型一種連續(xù)可變配氣定時機構(gòu)，其特征是包括可變凸輪軸、可變進氣凸輪、排氣凸輪、可變凸輪控制桿、液壓執(zhí)行機構(gòu)，可變進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，可變進氣凸輪連接可變進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氣凸輪控制槽里。[0016]本實用新型還可以包括[0017]I、所述的液壓執(zhí)行機構(gòu)包括液壓油油箱、液壓油泵、電磁控制閥、液壓缸、進油管、 回油管，液壓油油箱連接液壓油泵，液壓油泵通過進油管連通電磁控制閥，液壓油油箱通過回油管連通電磁控制閥，液壓缸設(shè)置進油口和出油口，電磁控制閥連通進油口和出油口，液壓缸里設(shè)置活塞，活塞位于進油口和出油口之間，活塞連接可變凸輪控制桿，通過控制電磁控制閥的開關(guān)控制液壓油的流動方向從而推動活塞移動。[0018]2、所述的可變進氣凸輪、排氣凸輪各有兩個，兩個排氣凸輪位于兩個可變進氣凸輪之間，可變凸輪軸上設(shè)置擋塊從而限定可變進氣凸輪控制槽的最大位移。[0019]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。[0020]本實用新型的優(yōu)勢在于本實用新型可以在發(fā)動機在不同工況下工作時，根據(jù)工況的變化來改變進氣閥的配氣相位，從而降低發(fā)動機的NOx的排放。


[0021]圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖2a為本實用新型凸輪部分結(jié)構(gòu)示意圖，圖2b為本實用新型凸輪軸和排氣凸輪示意圖，圖2c為本實用新型進氣凸輪和控制槽示意圖；[0023]圖3為本實用新型的液壓機構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0024]
以下結(jié)合附圖舉例對本實用新型做更詳細(xì)地描述[0025]結(jié)合圖I 3，多數(shù)大型船用柴油機的配氣機構(gòu)是通過凸輪軸來驅(qū)動的，凸輪軸是氣閥驅(qū)動機構(gòu)的主動件，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)計時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通過螺旋花鍵來連接進氣凸輪2，通過移動可變凸輪控制桿3使可變進氣凸輪移動，排氣凸輪4用直花鍵齒過盈配合連接，這樣可以根據(jù)不同氣缸的需要來改變凸輪的固定相位，更有利于凸輪軸的組裝。[0026]根據(jù)柴油機的原始進氣凸輪的相位和通過實驗得到的最大可變相位，計算得到最大的相位轉(zhuǎn)角P-,根據(jù)實際的空間位置來確定可變進氣凸輪的最大移動位移Smax，然后再根據(jù)最大可變相位來確定螺旋花鍵的螺距L，如下公式[0027]
權(quán)利要求1.一種連續(xù)可變配氣定時機構(gòu)，其特征是包括可變凸輪軸、可變進氣凸輪、排氣凸輪、可變凸輪控制桿、液壓執(zhí)行機構(gòu)，可變進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，可變進氣凸輪連接可變進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氣凸輪控制槽里。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)可變配氣定時機構(gòu)，其特征是所述的液壓執(zhí)行機構(gòu)包括液壓油油箱、液壓油泵、電磁控制閥、液壓缸、進油管、回油管，液壓油油箱連接液壓油泵，液壓油泵通過進油管連通電磁控制閥，液壓油油箱通過回油管連通電磁控制閥，液壓缸設(shè)置進油口和出油口，電磁控制閥連通進油口和出油口，液壓缸里設(shè)置活塞，活塞位于進油口和出油口之間，活塞連接可變凸輪控制桿，通過控制電磁控制閥的開關(guān)控制液壓油的流動方向從而推動活塞移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種連續(xù)可變配氣定時機構(gòu)，其特征是所述的可變進氣凸輪、排氣凸輪各有兩個，兩個排氣凸輪位于兩個可變進氣凸輪之間，可變凸輪軸上設(shè)置擋塊從而限定可變進氣凸輪控制槽的最大位移。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種連續(xù)可變配氣定時機構(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)可變配氣定時機構(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。
專利摘要本實用新型的目的在于提供一種連續(xù)可變配氣定時機構(gòu)，包括可變凸輪軸、可變進氣凸輪、排氣凸輪、可變凸輪控制桿、液壓執(zhí)行機構(gòu)，可變進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，可變進氣凸輪連接可變進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氣凸輪控制槽里。本實用新型可以在發(fā)動機在不同工況下工作時，根據(jù)工況的變化來改變進氣閥的配氣相位，從而降低發(fā)動機的NOx的排放。
文檔編號F01L9/02GK202810988SQ20122045029
公開日2013年3月20日 申請日期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 申請人:哈爾濱工程大學(xué)