本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)以及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。

背景技術(shù)：

配氣機(jī)構(gòu)是內(nèi)燃機(jī)的重要機(jī)構(gòu)，當(dāng)前主流技術(shù)是根據(jù)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)機(jī)械同步裝置帶動(dòng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)由搖臂、挺桿等轉(zhuǎn)為氣門的升降運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)氣門的開(kāi)閉。

為了進(jìn)一步優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)，各種可變氣門升程和/或電子控制可變氣門正時(shí)技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)換氣和工況的實(shí)時(shí)響應(yīng)，進(jìn)一步降低內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的功率損失，迫切需要開(kāi)發(fā)全新的配氣機(jī)構(gòu)以滿足未來(lái)汽車動(dòng)力的需求，而最新電子控制和執(zhí)行技術(shù)的發(fā)展也為開(kāi)發(fā)這樣的機(jī)構(gòu)提供了可能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何省去內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)中用于傳動(dòng)的凸輪軸、搖臂等零部件，大大降低了發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)引起的功率損失。。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)，它包括端面軸承、彈簧、缸蓋、氣門以及氣門座圈，所述氣門座圈固定安裝于所述缸蓋的下端，且設(shè)有座圈孔，所述氣門的桿部從下至上依次穿過(guò)所述氣門座圈、所述缸蓋以及所述端面軸承后，通過(guò)卡瓣固定在所述端 面軸承上，所述彈簧套在所述氣門上，其上端與所述端面軸承抵接，下端與所述缸蓋抵接，所述氣門下端的頭部與所述氣門座圈抵接，并設(shè)有氣門孔，所述氣門相對(duì)所述氣門座圈轉(zhuǎn)動(dòng)以使所述氣門孔與所述座圈孔重合或錯(cuò)開(kāi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明產(chǎn)品通過(guò)氣門與氣門座圈之間的抵接轉(zhuǎn)動(dòng)使氣門孔與座圈孔重合或錯(cuò)開(kāi)，來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)排氣，缸蓋內(nèi)的正壓力提供了密封壓力，進(jìn)氣產(chǎn)生的負(fù)壓力則由一端與端面軸承抵接，另一端與缸蓋抵接的彈簧的彈力來(lái)克服，這樣就有效的省去了用于同步轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪軸、搖臂等零部件，簡(jiǎn)化了內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，大大降低了發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)引起的功率損失。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)：

進(jìn)一步地，還包括氣門導(dǎo)套，所述氣門導(dǎo)套套設(shè)于所述氣門上，且其下端伸入所述缸蓋內(nèi)，上端設(shè)于所述彈簧內(nèi)。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：氣門導(dǎo)套可以很好的為氣門提供轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)向。

進(jìn)一步地，還包括氣門油封，所述氣門油封下端套設(shè)于所述氣門導(dǎo)套遠(yuǎn)離所述缸蓋的一端，上端套設(shè)于所述氣門上。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：氣門油封能有效的密封氣道，防止汽油與空氣的混合氣體以及排放廢氣泄漏。

進(jìn)一步地，還包括墊片，所述墊片套設(shè)于所述氣門導(dǎo)套上，且其上端與所述彈簧抵接，下端與所述缸蓋抵接。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：彈簧抵接墊片上，這樣端面軸承壓迫彈簧時(shí)，就可以通過(guò)墊片作用到缸蓋上，力的傳導(dǎo)更加穩(wěn)定。

進(jìn)一步地，所述座圈孔和所述氣門孔均為三個(gè)，且三個(gè)所述座圈孔的形狀尺寸均相同，三個(gè)所述氣門孔的形狀尺寸均相同。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：通過(guò)氣門相對(duì)氣門座圈轉(zhuǎn)動(dòng)，使三 個(gè)氣門孔與三個(gè)座圈孔重合或錯(cuò)開(kāi)，來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)排氣，且能有效控制進(jìn)排氣量。

進(jìn)一步地，所述氣門座圈和所述氣門下端頭部的形狀均為圓形，三個(gè)所述座圈孔周向間隔分布在所述氣門座圈上，三個(gè)所述氣門孔周向間隔分布在所述氣門下端頭部上。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：將氣門座圈和氣門下端頭部的形狀均設(shè)置成圓形，這樣能使二者相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的效果更好，且座圈孔和氣門孔都是周向分布的，氣門座圈與氣門相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)座圈孔和氣門孔就能很好的調(diào)節(jié)重合或錯(cuò)開(kāi)的面積大小，進(jìn)而控制進(jìn)排氣量。

進(jìn)一步地，三個(gè)所述座圈孔均勻等間距的設(shè)置在所述氣門座圈上，三個(gè)所述氣門孔均勻等間距的設(shè)置在所述氣門下端頭部上。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：座圈孔和氣門孔都均勻等間隔的設(shè)置，可以使氣門座圈與氣門下端頭部相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，能更好的控制座圈孔與氣門孔的完全重合、部分重合、完全錯(cuò)開(kāi)，以調(diào)節(jié)進(jìn)排氣量的大小。

進(jìn)一步地，所述氣門下端頭部上還設(shè)有三個(gè)凹槽，三個(gè)所述凹槽與三個(gè)所述氣門孔交替間隔設(shè)置，所述座圈孔周邊設(shè)有凸起，所述凸起可在所述凹槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：氣門上的凹槽與氣門座圈上的凸起可以配合形成內(nèi)外輪圈連接輪輻形狀的封嚴(yán)帶，以使氣門相對(duì)氣門座圈轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行進(jìn)排氣的效果更好。

進(jìn)一步地，所述凸起的高度與所述凹槽的深度相同。。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：可使凸起在凹槽內(nèi)更好的轉(zhuǎn)動(dòng)，形成封嚴(yán)帶。

本發(fā)明還提出了一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，包括電機(jī)控制器、步進(jìn)電機(jī)、信號(hào)輪、曲軸轉(zhuǎn)角傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)控制模塊以及如上所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)控制器用于驅(qū)動(dòng)所述步進(jìn)電機(jī) 的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述步進(jìn)電機(jī)安裝于所述缸蓋的上端，且所述氣門的上端頭部固定在所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上，所述信號(hào)輪安裝在曲軸上，所述曲軸轉(zhuǎn)角傳感器安裝在缸體上，所述曲軸轉(zhuǎn)角傳感器與所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器信號(hào)連接，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器根據(jù)車速、油門開(kāi)度和曲軸轉(zhuǎn)角傳感器的信號(hào)，按照所述驅(qū)動(dòng)控制模塊的控制模型和預(yù)設(shè)參數(shù)，來(lái)控制所述電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)所述步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：發(fā)動(dòng)機(jī)控制器根據(jù)車速、油門開(kāi)度和曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)安裝智能控制模塊，通過(guò)電機(jī)控制器和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)氣門轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了氣門開(kāi)閉和發(fā)動(dòng)機(jī)工況的電子同步控制。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明配氣機(jī)構(gòu)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明配氣機(jī)構(gòu)的工作原理流程圖；

圖3為本發(fā)明氣門座圈優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3沿A-A的剖視圖；

圖5為本發(fā)明氣門優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，對(duì)部分位置進(jìn)行了剖視；

圖6為圖5的右視圖。

附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：

1、步進(jìn)電機(jī)，2、卡瓣，3、端面軸承，4、氣門油封，5、彈簧，6、墊片，7、缸蓋，8、氣門導(dǎo)套，9、氣門座圈，10、氣門，11、座圈孔，12、氣門孔，13、凹槽，14、凸起。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本 發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)，包括端面軸承3、彈簧5、缸蓋7、氣門10以及氣門座圈9，所述氣門座圈9固定安裝于所述缸蓋7的下端，且設(shè)有座圈孔11，所述氣門10的桿部從下至上依次穿過(guò)所述氣門座圈9、所述缸蓋7以及所述端面軸承3后，通過(guò)卡瓣2固定在所述端面軸承3上，所述彈簧5套在所述氣門10上，其上端與所述端面軸承3抵接，下端與所述缸蓋7抵接，所述氣門10下端的頭部與所述氣門座圈9抵接，并設(shè)有氣門孔12，所述氣門10相對(duì)所述氣門座圈9轉(zhuǎn)動(dòng)以使所述氣門孔12與所述座圈孔11重合或錯(cuò)開(kāi)。具體地，所述氣門座圈9壓裝到所述缸蓋7上，壓裝時(shí)需保證氣門座圈9上閥口的角向位置的一致性。所述氣門10以氣門座圈9的密封面和內(nèi)孔進(jìn)行定位，氣門10通過(guò)卡瓣2卡持固定到端面軸承3上，端面軸承3壓迫彈簧5，經(jīng)彈簧5作用到缸蓋7上，進(jìn)而為氣門提供了預(yù)密封壓力。

為了給氣門10提供導(dǎo)向，并保證氣門10做直線運(yùn)動(dòng)，可在所述氣門10上套設(shè)氣門導(dǎo)套8，所述氣門導(dǎo)套8的下端伸入所述缸蓋7內(nèi)，其上端設(shè)于所述彈簧5內(nèi)。需要說(shuō)明的是，為了使端面軸承3壓迫彈簧5向缸蓋7的作用力傳導(dǎo)更加穩(wěn)定，可在所述氣門導(dǎo)套8上套設(shè)墊片6，所述墊片6的上端與所述彈簧5抵接，下端與所述缸蓋7抵接。

優(yōu)選地，還包括氣門油封4，所述氣門油封4下端套設(shè)于所述氣門導(dǎo)套8遠(yuǎn)離所述缸蓋7的一端，上端套設(shè)于所述氣門10上。所述氣門油封4能有效的密封氣道，防止汽油與空氣的混合氣體以及排放廢氣泄漏。

如圖3-6所示，優(yōu)選地，所述氣門座圈9和所述氣門10下端頭部的形狀均為圓形，所述氣門孔12和所述座圈孔11均為三個(gè)，三個(gè)所述氣門孔12周向間隔設(shè)置在所述氣門10的下端頭部，三個(gè)所述座圈孔11周向間隔設(shè)置在所述氣門座圈9上。具體地，所述座圈孔11可以為形狀、大小均相同的 異形氣孔，且均勻等間距的設(shè)置在所述氣門座圈9上。所述氣門孔12可以為形狀、大小均相同的氣孔，且均勻等間距的設(shè)置在所述氣門10的下端頭部上。這樣，所述氣門10相對(duì)所述氣門座圈9轉(zhuǎn)動(dòng)，氣門座圈9上的三個(gè)座圈孔11與氣門10上的三個(gè)氣門孔完全重合時(shí)，氣門10的開(kāi)度最大，進(jìn)排氣量最大；氣門座圈9上的三個(gè)座圈孔11與氣門10上的三個(gè)氣門孔12完全錯(cuò)開(kāi)時(shí)，氣門10全閉。通過(guò)調(diào)節(jié)氣門孔12與座圈孔11的重合面積，完全錯(cuò)開(kāi)、部分重合、完全重合以形成氣門10的全閉、部分開(kāi)啟和全開(kāi)，控制氣門10的開(kāi)度量，調(diào)節(jié)進(jìn)排氣量。氣門10轉(zhuǎn)動(dòng)一周，可提供三次氣門由全開(kāi)到全閉的工作過(guò)程。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，所述氣門10的下端頭部上還設(shè)有三個(gè)凹槽13，三個(gè)所述凹槽13交替間隔三個(gè)所述氣門孔12設(shè)置，所述座圈孔11周邊設(shè)有凸起14，所述凸起14可在所述凹槽13內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)氣門10相對(duì)氣門座圈9轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣門座圈9上的凸起14可在氣門10上的凹槽13內(nèi)配合轉(zhuǎn)動(dòng)，可形成內(nèi)外輪圈連接輪輻形狀的封嚴(yán)帶。氣門與氣門座圈封嚴(yán)面的結(jié)合形成了干摩擦密封，線性封嚴(yán)帶設(shè)計(jì)提高了密封性。為了使凸起14與凹槽13之間配合轉(zhuǎn)動(dòng)形成封嚴(yán)帶，可將凸起14的高度與凹槽13的深度設(shè)置相同。所述凸起14的高度最佳為0.5mm，所述凹槽13的深度為最佳0.5mm，這種尺寸的設(shè)置可以使得凸起14與凹槽13更好的形成封嚴(yán)帶。

如圖2所示的工作流程圖及圖1所示的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明還提供了一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)包括電機(jī)控制器、步進(jìn)電機(jī)1、信號(hào)輪、曲軸轉(zhuǎn)角傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)控制模塊以及如上所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)控制器用于驅(qū)動(dòng)所述步進(jìn)電機(jī)1的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述步進(jìn)電機(jī)1安裝于所述缸蓋7的上端，且所述氣門10的上端頭部固定在所述步進(jìn)電機(jī)1的輸出軸上，所述信號(hào)輪安裝在曲軸上，所述曲軸轉(zhuǎn)角傳感器安裝在缸體上，所述曲軸轉(zhuǎn)角傳感器與所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器信號(hào)連接，所述發(fā)動(dòng)機(jī) 控制器根據(jù)車速、油門開(kāi)度和曲軸轉(zhuǎn)角傳感器的信號(hào)，按照所述驅(qū)動(dòng)控制模塊的控制模型和預(yù)設(shè)參數(shù)，來(lái)控制所述電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)所述步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器根據(jù)車速、油門開(kāi)度和曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)，按照控制模塊和程序預(yù)設(shè)的參數(shù)，通過(guò)電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)向一個(gè)方向步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)氣門轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了全時(shí)全工況進(jìn)排氣的柔性電子控制。

發(fā)動(dòng)機(jī)裝配時(shí)過(guò)程中，應(yīng)安裝測(cè)試用缸壓傳感器，使用測(cè)試用發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，標(biāo)定步進(jìn)電機(jī)初始位置，氣門轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)的全開(kāi)位置和全閉位置，并將這些數(shù)據(jù)寫(xiě)入發(fā)動(dòng)機(jī)控制器中。

本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)及配氣機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

1、通過(guò)電子同步控制實(shí)現(xiàn)了真正意義上的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)排氣的柔性控制，進(jìn)而與發(fā)動(dòng)機(jī)工況和環(huán)保排放最佳匹配。

2、省去了用于同步傳動(dòng)的凸輪軸、搖臂、凸輪軸相位控制裝置等零部件，大大降低了發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)引起的功率損失。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。