專利名稱：一種汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽油發(fā)動機配氣機構(gòu)，尤其是一種汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)，屬于汽油發(fā)動機制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
如圖1所示，為普通汽油發(fā)動機配氣相位圖。從圖1中可知，α為進氣提前角，β為排氣遲閉角，θ為進氣遲閉角，γ為排氣提前角。
配氣相位的選取決定于發(fā)動機的性能要求，并須與發(fā)動機氣道形狀和尺寸相適應(yīng)。配氣相位對發(fā)動機的換氣質(zhì)量、泵氣損失、充氣效率、扭矩外特性、怠速穩(wěn)定性、有害排放等都有很大的影響。為保證上止點時進氣門有較大的開啟面積及進氣的掃氣作用，進氣門應(yīng)有一定大小的進氣提前角；為充分利用進氣的氣流慣性，進氣門應(yīng)有一定大小的進氣遲閉角；為使排氣行程中排氣門有較大的開度和較小的排氣阻力，排氣門應(yīng)有一定大小的排氣提前角；為減少節(jié)流損失，充分利用氣流慣性，排氣門應(yīng)有一定大小的排氣遲閉角；在保證發(fā)動機高速性能的前提下，為避免低速時廢氣倒流，改善發(fā)動機低速性能及怠速穩(wěn)定性，應(yīng)盡量選較小的氣門重疊角；這里所說的氣門重疊角為進氣提前角與排氣遲閉角之和。
現(xiàn)有的采用凸輪直接或通過搖臂間接驅(qū)動氣門開閉方式為配氣機構(gòu)的四沖程發(fā)動機，其不同的工況下需要不同的配氣相位才能得到最佳性能，主要指功率和扭矩。高速時為了保證上止點時進氣門有較大的開啟面積及進氣的掃氣作用，進氣門需一定大小的進氣提前角打開，此處角度指曲軸轉(zhuǎn)角，為充分利用進氣時混合氣的慣性，進氣門要有一個盡量大的進氣遲閉角；為充分利用排氣時廢氣的慣性，排氣門要有一定大小的排氣遲閉角，氣門重疊角應(yīng)盡量大。大功率發(fā)動機的重要特征之一就是，采用大的氣門重疊角和大的進氣遲閉角，因為高速時活塞每一行程所花費的時間非常短，而進氣速度又無法達到聲速，所以應(yīng)充分利用進氣慣性和排氣慣性來增加進氣量；低速時，為防止混合氣倒流，相對于高速時要適當減小進氣遲閉角，氣門重疊角也不應(yīng)過大；當氣門重疊角過大而發(fā)動機的轉(zhuǎn)速又極低時會引起廢氣倒流，但實際發(fā)動機不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，因為對大功率高速發(fā)動機來說其發(fā)動機怠速都不低，一般是1000r/min左右，活塞完成一個行程只需八分之一秒。當然，氣門重疊角過大及進氣遲閉角過大均會使發(fā)動機低速性能變差。綜上所述，為了滿足發(fā)動機不同工況時，對配氣相位的不同需求，其配氣部分應(yīng)當采用可變配氣相位機構(gòu)。
現(xiàn)在使用較多的可變配氣相位機構(gòu)主要由電子控制的液壓機構(gòu)來實現(xiàn)配氣相位的改變，主要由信息采集系統(tǒng)即若干轉(zhuǎn)速、油壓、溫度傳感器，信息處理系統(tǒng)即ECU，控制及執(zhí)行機構(gòu)即電磁閥和液壓執(zhí)行機構(gòu)等組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本很高，此類系統(tǒng)只在一些較少的高級轎車、摩托車用發(fā)動機上使用，難以普及到大多數(shù)經(jīng)濟型轎車、摩托車用發(fā)動機上使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)，按發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速的高低，通過將進氣凸輪或排氣凸輪單獨旋轉(zhuǎn)一定角度，或?qū)⑼馆嗇S整體旋轉(zhuǎn)一定角度改變配氣相位，來滿足發(fā)動機高速和低速時對配氣相位的不同需求。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)，它包括一凸輪軸，該凸輪軸上設(shè)有多個凸輪，在凸輪軸上還順次設(shè)有從動盤和驅(qū)動輪，從動盤上設(shè)有凸柱，驅(qū)動輪上對應(yīng)開設(shè)有弧形槽，該凸柱插入弧形槽并能夠在弧形槽內(nèi)滑動，使從動盤相對于驅(qū)動輪能夠產(chǎn)生位移；驅(qū)動輪的外側(cè)設(shè)有兩個離心塊，離心塊為片狀體，其邊緣輪廓為不規(guī)則曲線，離心塊上開設(shè)定位孔，對應(yīng)穿設(shè)在驅(qū)動輪的固定柱上，兩個離心塊的兩端分別通過彈性元件彼此首尾連接，離心塊上開設(shè)滑動槽，從動盤上的凸柱透過驅(qū)動輪插入滑動槽并能夠在滑動槽內(nèi)滑動。
所述的凸輪全部固定在凸輪軸上，使凸輪軸相對于驅(qū)動輪整體旋轉(zhuǎn)；同時，所述的凸輪還可以部分固定在凸輪軸上，部分為套設(shè)在凸輪軸上的自由凸輪，使該自由凸輪相對于驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)。從動盤的一側(cè)凸設(shè)第一圓環(huán)形凸臺，在所述驅(qū)動輪與從動盤相對的一側(cè)，對應(yīng)凸設(shè)有第二圓環(huán)形凸臺，第一圓環(huán)形凸臺與第二圓環(huán)形凸臺相互貼合以增大驅(qū)動輪與從動盤的接觸面積，提高了二者產(chǎn)生相對運動時零件旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性及動力傳遞的可靠性。離心塊為外部輪廓彼此對稱的兩個片狀體，其外部輪廓線為光滑曲線。為了防止設(shè)置在凸輪軸上的各個部件發(fā)生軸向竄動，所述的驅(qū)動輪外側(cè)的凸輪軸上設(shè)有限位裝置，該限位裝置為固設(shè)在凸輪軸端部的鎖緊墊圈和鎖緊螺母。用于將兩個離心塊的兩端分別彼此首尾連接的彈性元件為預(yù)緊回位彈簧。為了連接穩(wěn)定，從動盤與自由凸輪的接觸面之間為爪型連接。另外，限位裝置、驅(qū)動輪、從動盤和凸輪軸之間，彼此兩兩貼合的表面之間還都設(shè)有墊圈。
綜上所述，本發(fā)明提供的汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)，其中離心塊的作用相當于現(xiàn)有發(fā)動機的曲軸轉(zhuǎn)速傳感器，該離心塊是改變配氣相位的執(zhí)行機構(gòu)的重要組件，整個可變配氣相位機構(gòu)省去了ECU、電磁閥和多個傳感器，使整體機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、零部件數(shù)量少且易加工、成本低廉。
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細地說明。


圖1為普通汽油發(fā)動機配氣相位圖；圖2為本發(fā)明實施例一的汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)結(jié)構(gòu)局部剖面示意圖；圖3為本發(fā)明實施例二的汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)結(jié)構(gòu)局部剖面示意圖；圖4為本發(fā)明發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時離心塊的運動位置示意圖；
圖5為本發(fā)明發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時離心塊的運動位置示意圖。
具體實施例方式
實施例一如圖2所示，為本發(fā)明實施例一的汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)結(jié)構(gòu)局部剖面示意圖。從圖2中可知，本發(fā)明提供一種汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)，它包括一凸輪軸31，該凸輪軸31上設(shè)有多個凸輪1和3，在凸輪軸31上還順次設(shè)有從動盤2和驅(qū)動輪4，從動盤2上設(shè)有凸柱21，驅(qū)動輪4上對應(yīng)開設(shè)有弧形槽42，該凸柱21插入弧形槽42并能夠在弧形槽42內(nèi)滑動，使從動盤2相對于驅(qū)動輪4能夠產(chǎn)生位移。
結(jié)合圖4、圖5所示，分別為本發(fā)明發(fā)動機低速和高速運轉(zhuǎn)時離心塊的運動位置示意圖。從圖4、圖5中可知，驅(qū)動輪4的外側(cè)設(shè)有兩個離心塊5，離心塊5為片狀體，其邊緣輪廓為不規(guī)則曲線，離心塊5上開設(shè)定位孔51，對應(yīng)穿設(shè)在驅(qū)動輪4的固定柱41上，兩個離心塊5的兩端分別通過彈性元件6彼此首尾連接，離心塊5上開設(shè)滑動槽52，從動盤2上的凸柱21透過驅(qū)動輪插入滑動槽52并能夠在滑動槽52內(nèi)滑動。
如圖2所示，凸輪1和3全部固定在凸輪軸31上，使凸輪軸31相對于驅(qū)動輪4整體旋轉(zhuǎn)。從動盤2的一側(cè)凸設(shè)第一圓環(huán)形凸臺22，在驅(qū)動輪4與從動盤2相對的一側(cè)，對應(yīng)凸設(shè)有第二圓環(huán)形凸臺43，第一圓環(huán)形凸臺22與第二圓環(huán)形凸臺43相互貼合以增大驅(qū)動輪4與從動盤2的接觸面積，提高了二者產(chǎn)生相對運動時零件旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性及動力傳遞的可靠性。離心塊5為外部輪廓彼此對稱的兩個片狀體，其外部輪廓線為光滑曲線。為了防止設(shè)置在凸輪軸31上的各個部件發(fā)生軸向竄動，驅(qū)動輪4外側(cè)的凸輪軸31上設(shè)有限位裝置32，該限位裝置32為固設(shè)在凸輪軸31端部的鎖緊墊圈和鎖緊螺母。用于將兩個離心塊的兩端分別彼此首尾連接的彈性元件6為預(yù)緊回位彈簧。另外，限位裝置32、驅(qū)動輪4、從動盤2和凸輪軸31之間，彼此兩兩貼合的表面之間還都設(shè)有墊圈7。
結(jié)合圖2、圖4和圖5可知，該可變配氣相位機構(gòu)的配氣凸輪軸31不是直接由驅(qū)動輪4來驅(qū)動的，而是由驅(qū)動輪4上的離心塊5繞驅(qū)動輪上的某一圓柱形固定柱41的旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動以花鍵連接形式與凸輪軸相聯(lián)的從動盤2，進而再由從動盤2驅(qū)動凸輪軸31旋轉(zhuǎn)的。驅(qū)動輪4上的旋轉(zhuǎn)軸的軸線與驅(qū)動輪4或凸輪軸的自身軸線平行，離心塊5只能繞該固定柱41旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而不能沿其軸線方向上運動，離心塊5和驅(qū)動輪4上分別開有滑動槽和弧形槽，從動盤上的兩個凸柱均穿過離心塊5和驅(qū)動輪4上的滑動槽和弧形槽；有兩個預(yù)緊回位彈簧，連接方式如圖；從動盤2、驅(qū)動輪4沿凸輪軸3的軸線方向的竄動由限位裝置32來限位，在凸輪軸3、從動盤2、驅(qū)動輪4之間裝有墊片，凸輪軸3、墊圈、從動盤2、驅(qū)動輪4均有一定間隙，以便于驅(qū)動輪4、從動盤2、凸輪軸3間的旋轉(zhuǎn)能夠靈活。當凸輪軸的轉(zhuǎn)速低于某一臨界值時，由于“離心塊”產(chǎn)生的離心力矩(離心力)首先要克服“預(yù)緊回位彈簧”產(chǎn)生的預(yù)緊力矩(預(yù)緊力)和配氣機構(gòu)產(chǎn)生的阻力力矩以下簡稱“配氣阻力矩”，故凸輪軸與驅(qū)動輪之間無相對旋轉(zhuǎn)運動即二者之間相對靜止，發(fā)動機配氣相位保持不變，離心塊5的狀態(tài)A如圖4中所示。當凸輪軸的轉(zhuǎn)速高于某一臨界值時，由于“離心塊”產(chǎn)生的離心力矩(離心力)已足夠大，其一部分力矩用于克服“預(yù)緊回位彈簧”產(chǎn)生的預(yù)緊力矩(預(yù)緊力)，剩余的離心力矩用于克服配氣阻力矩以驅(qū)動從動盤(從動盤與凸輪軸以花鍵形式連接，二者之間始終無相對運動)，進而再由從動盤驅(qū)動凸輪軸相對于驅(qū)動輪順時針(逆時針)旋轉(zhuǎn)一定角度或直至從動盤上的凸柱到達驅(qū)動輪圓弧形運動槽末端即從動盤無法相對于驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)后(驅(qū)動輪圓弧形運動槽的始端和末端起限位作用)，凸輪軸仍與驅(qū)動輪之間保持無相對運動，并一起旋轉(zhuǎn)著，從而實現(xiàn)的發(fā)動機配氣相位的改變，離心塊5的狀態(tài)B如圖5中所示。
實施例二如圖3所示，為本發(fā)明實施例二的汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)結(jié)構(gòu)局部剖面示意圖。從圖3中可知，凸輪還可以為套設(shè)在凸輪軸31上的自由凸輪1’，使該自由凸輪1’相對于驅(qū)動輪4旋轉(zhuǎn)。為了連接穩(wěn)定，從動盤2與自由凸輪1’的接觸面之間為爪型連接。本實施例與實施例一的不同之處還在于，凸輪軸31的端部與驅(qū)動輪4是通過焊接連接在一起的，因此，此處不需要安裝實施例一中用于防止零部件軸向竄動的限位裝置。
本實施例的其他技術(shù)特征與實施例一相同，具體技術(shù)方案請參見實施例一，在此不再贅述。
最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求
1.一種汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)，它包括一凸輪軸，該凸輪軸上設(shè)有多個凸輪，其特征在于在凸輪軸上還順次設(shè)有從動盤和驅(qū)動輪，從動盤上設(shè)有凸柱，驅(qū)動輪上對應(yīng)開設(shè)有弧形槽，該凸柱插入弧形槽并能夠在弧形槽內(nèi)滑動，使從動盤相對于驅(qū)動輪能夠產(chǎn)生位移；驅(qū)動輪的外側(cè)設(shè)有兩個離心塊，離心塊為片狀體，其邊緣輪廓為不規(guī)則曲線，離心塊上開設(shè)定位孔，對應(yīng)穿設(shè)在驅(qū)動輪的固定柱上，兩個離心塊的兩端分別通過彈性元件彼此首尾連接，離心塊上開設(shè)滑動槽，從動盤上的凸柱透過驅(qū)動輪插入滑動槽并能夠在滑動槽內(nèi)滑動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)，其特征在于所述的凸輪全部固定在凸輪軸上，使凸輪軸相對于驅(qū)動輪整體旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)，其特征在于所述的凸輪部分固定在凸輪軸上，部分為套設(shè)在凸輪軸上的自由凸輪，使該自由凸輪相對于驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)，其特征在于所述的從動盤與自由凸輪的接觸面之間為爪型連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)，其特征在于所述的從動盤的一側(cè)凸設(shè)第一圓環(huán)形凸臺，在所述驅(qū)動輪與從動盤相對的一側(cè)，對應(yīng)凸設(shè)有第二圓環(huán)形凸臺，第一圓環(huán)形凸臺與第二圓環(huán)形凸臺相互貼合以增大驅(qū)動輪與從動盤的接觸面積。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)，其特征在于所述的離心塊為外部輪廓彼此對稱的兩個片狀體，其外部輪廓線為光滑曲線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)，其特征在于所述的驅(qū)動輪外側(cè)的凸輪軸上設(shè)有限位裝置，用于防止設(shè)置在凸輪軸上的各個部件發(fā)生軸向竄動。
8.據(jù)權(quán)利要求7所述的汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)，其特征在于所述的限位裝置為固設(shè)在凸輪軸端部的鎖緊墊圈和鎖緊螺母。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)，其特征在于所述的限位裝置、驅(qū)動輪、從動盤和凸輪軸之間，彼此兩兩貼合的表面之間都設(shè)有墊圈。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)，其特征在于所述的彈性元件為預(yù)緊回位彈簧。
全文摘要
一種汽油發(fā)動機可變配氣相位機構(gòu)，它包括一凸輪軸，該凸輪軸上設(shè)有多個凸輪，在凸輪軸上還順次設(shè)有從動盤和驅(qū)動輪，從動盤上設(shè)有凸柱，驅(qū)動輪上對應(yīng)開設(shè)有弧形槽，該凸柱插入弧形槽并能夠在弧形槽內(nèi)滑動，使從動盤相對于驅(qū)動輪能夠產(chǎn)生位移；驅(qū)動輪的外側(cè)設(shè)有兩個離心塊，離心塊為片狀體，其邊緣輪廓為不規(guī)則曲線，離心塊上開設(shè)定位孔，對應(yīng)穿設(shè)在驅(qū)動輪的固定柱上，兩個離心塊的兩端分別通過彈性元件彼此首尾連接，離心塊上開設(shè)滑動槽，從動盤上的凸柱透過驅(qū)動輪插入滑動槽并能夠在滑動槽內(nèi)滑動。本發(fā)明所提供的可變配氣相位機構(gòu)省去了現(xiàn)有的ECU、電磁閥和多個傳感器等復(fù)雜且昂貴的零部件，整體機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、零件數(shù)量少且易加工、成本低廉。
文檔編號F01L1/06GK1632292SQ20051000179
公開日2005年6月29日 申請日期2005年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月19日
發(fā)明者郝寧寧 申請人:重慶宗申技術(shù)開發(fā)研究有限公司