CN100410502C - 一种发动机自适应气门相位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机自适应气门相位装置，包括套装有气门弹簧的气门，驱动气门作往复运动的摇臂，以及驱动摇臂摆动的转动凸轮，所述的凸轮为能改变气门升程及启闭时刻的多工况凸轮，所述多工况凸轮的一端套装有离心式推力盘，离心式推力盘内设置有两个以上的离心飞球，离心飞球分别与离心式推力盘的锥面或斜面以及支架座相接触，多工况凸轮的另一端与座体之间设置有位移弹簧；由于多工况凸轮的型面是连续光滑的，所以可根据需要进行无级调控，实现了连续可变气门相位，同时，多工况凸轮的型面覆盖了发动机的各种工况，因此本发明能很好地满足发动机的变工况需要。

Description

一种发动机自适应气门相位装置
技术领域
本发明涉及一种发动机气门相位控制装置，具体地说涉及一种发动机变气门相位装置，更具体地说涉及一种发动机自适应气门相位装置。
背景技术
发动机进、排气门的启、闭时刻和开启通路的大小对性能影响很大，且最有利的气门运动正时和通路面积随着发动机的工况而异。传统气门驱动机构的运动正时和气门升程是固定的，虽然能保证发动机某工况的性能达到最佳，但对其他工况则不能充分顾及，这对工况变化频繁的机动车发动机来说显然不利。鉴此，人们对可变气门相位驱动技术进行了探索，并提出了一些实现方案，如德国KSAT公司的进气凸轮轴单相位调节式气门控制系统(VTC)、日本铃木公司的可变气门定时机构(VVT)等等。但是，目前可变气门相位技术通常只能进行有限几个级档的调节变化，像上面提到的气门控制系统就仅有高速档和低速档两级变化，它是通过采用一个高速档凸轮和一个低速档凸轮的组合形式来完成。但是，由于机动车发动机的使用工况是不断变化的，亦即随着发动机的转速和负荷的变化，最佳气门相位需要进行多级乃至无级连续地变化调节，这样才能保证发动机在较大的工况范围内的性能输出，显然，现有可变气门相位技术是无法满足这些要求的。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能最大程度地实现各种工况下气门相位最优，以便适应发动机变工况工作的需要，由此在较大的工作范围内提高发动机的性能的发动机自适应气门相位装置。
本发明解决其问题所采用的技术方案是：
一种发动机自适应气门相位装置，包括套装有气门弹簧的气门，驱动气门作往复运动的摇臂，以及驱动摇臂摆动的转动凸轮，所述的凸轮为能改变气门升程及启闭时刻的多工况凸轮，多工况凸轮的型面为：一端为低速小负荷凸轮型面，另一端为高速大负荷凸轮型面，低速小负荷凸轮型面与高速大负荷凸轮型面之间是光滑过渡的中速负荷凸轮型面，所述多工况凸轮的一端套装有离心式推力盘，离心式推力盘内设置有两个以上的离心飞球，离心飞球分别与离心式推力盘的锥面或斜面以及支架座相接触，多工况凸轮的另一端与座体之间设置有位移弹簧。
本发明的有益效果是：本发明通过多工况凸轮来驱动气门作往复运动，由于多工况凸轮的型面是连续光滑的，所以可根据需要进行无级调控，实现了连续可变气门相位，同时，多工况凸轮的型面覆盖了发动机的各种工况，因此本发明能很好地满足发动机的变工况需要。另外，多工况凸轮的最佳工作段能根据发动机的转速和负荷的变化来进行自行调节，因此实现了发动机的自适应最佳气门相位，从而保证了发动机在各种工况下的较佳性能指标。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的多工况凸轮剖断面示意图。
具体实施方式
参照图1、图2，一种发动机自适应气门相位装置，包括套装有气门弹簧2的气门1，驱动气门1作往复运动的摇臂3，以及驱动摇臂3绕摇臂轴摆动的转动凸轮，气门弹簧2使得发动机在压缩行程和作功行程时气门处于关闭状态；所述的凸轮为能改变气门升程及启闭时刻的多工况凸轮5，多工况凸轮5的型面为：一端为低速小负荷凸轮型面51，它产生较佳的气门相位与发动机的低速工况相对应，另一端为高速大负荷凸轮型面52，它产生较佳的气门相位与发动机的高速工况相对应，低速小负荷凸轮型面51与高速大负荷凸轮型面52之间是逐渐地、连续地并光滑地过渡的中速工况凸轮型面53。
本实施例为了提高摇臂3驱动气门1过程中的平顺性，可以在多工况凸轮5与摇臂3之间设置有滚动体31，滚动体31可以是滚柱、滚针或滚珠，当然，多工况凸轮5也可以直接驱动摇臂3上。
本发明在多工况凸轮5的一端套装有离心式推力盘7，离心式推力盘7内设置有两个以上的离心飞球6，离心飞球6顶压在支架座4上，运动时，离心式推力盘7与多工况凸轮5一起转动，它采用锥面、斜面或曲弧面与离心飞球6相接触，并常常保持接触处的法线与多工况凸轮的轴线呈锐角状态，值得说明的是，离心式推力盘7可以与多工况凸轮5为一体成型，这样使结构更加紧凑。离心飞球6共有若干个，其中以两个、三个、四个、五个、六个和八个为佳，它们被隔板、隔栅分隔或者直接在离心式推力盘7上加工出沟槽或者凸带对其进行分隔，离心飞球6因此被驱动而产生旋转运动。
本实施例在多工况凸轮5的另一端与座体9之间设置有位移弹簧8，位移弹簧8的作用是产生一个沿着多工况凸轮5的轴向方向的力，该力与离心飞球6通过离心式推力盘7派生出的轴向推力平衡，并由此决定多工况凸轮5的工作段，必须指出的是，位移弹簧8可以套置在多工况凸轮5的某个轴颈上，它可以是通常的圆柱螺旋弹簧、圆锥螺旋弹簧，也可以是各种碟状弹簧，位移弹簧8可以跟多工况凸轮5一道作旋转运动，也可以是不作旋转运动的。为了便于调节位移弹簧8的预紧弹力，所述座体9上设置有调整螺钉14压紧在位移弹簧8上。为了使得调整过程中更为畅顺，还可以在所述位移弹簧8与调整螺钉14之间设置有轴推垫片15以及轴推滚珠16。
另外，当发动机处在低速大负荷工况时，比如机动车爬坡等情形，此时发动机油门的开度较大，于是多工况凸轮5的一端穿过支架座4与由发动机的油门所控制的摆臂10相接触，摆臂10与支架座4之间设置有复位弹簧11，为了使调整过程中更为畅顺，所述多工况凸轮5的一端通过顶杆12与摆臂10相接触，所述多工况凸轮5与顶杆12之间设置有推力球13。需要指出的是，摆臂13也可以做成偏心轮的结构。
本实施例不限于上述的结构形式，还可以采用其它常见的机械结构进行替代，因而不论使用何种方式，总之以基本相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
上述实施例的工作原理是：当发动机在某一个转速下工作时，多工况凸轮5在正时齿轮或正时链轮的驱动下发生转动，并驱动离心式推力盘7一起转动，在离心式推力盘7的带动下，离心飞球6随之旋转并产生向外甩的离心力，该离心力作用到离心式推力盘7上并派生出一个轴向推力，它驱使多工况凸轮5产生轴向移动，并由此进一步压缩位移弹簧8，随着反弹力的逐渐增强，多工况凸轮5最终被平衡在与发动机转速相对应的最佳气门相位工作段；当发动机转速发生变化时，离心飞球6产生的轴向推力与位移弹簧8的反弹力重新获得平衡，并使得多工况凸轮5处在新的工作位置，该位置产生的最佳气门相位与发动机的转速相对应。
另外，当发动机处在低速大负荷工况时，比如机动车爬坡等情形，此时发动机油门的开度较大，在其牵动下摆臂13产生足够大的摆幅，顶杆12通过推力球13驱动多工况凸轮5向高速端移动，以便获得较大的气门升程，保证进气充分以使得发动机输出更大的扭矩；需要指出的是，在发动机小负荷工况区，因为摆臂13的摆幅小，此时主要由离心飞球6、离心式推力盘7和位移弹簧8等主导多工况凸轮5的工作段。
由于多工况凸轮5的型面是连续光滑的，它可以根据发动机的需要进行无级调控，实现了连续可变气门相位，同时，多工况凸轮5的型面覆盖了发动机的各种工况，因此本实施例中的装置能很好地满足发动机的变工况需要。另外，多工况凸轮5的最佳工作段能根据发动机的转速和负荷的变化来进行自行调节，因此实现了发动机的自适应最佳气门相位，从而保证了发动机在各种工况下的较佳性能指标。

Claims (8)

1. 一种发动机自适应气门相位装置，包括套装有气门弹簧(2)的气门(1)，驱动气门(1)作往复运动的摇臂(3)，以及驱动摇臂(3)摆动的转动凸轮，所述的凸轮为能改变气门升程及启闭时刻的多工况凸轮(5)，多工况凸轮(5)的型面为：一端为低速小负荷凸轮型面(51)，另一端为高速大负荷凸轮型面(52)，低速小负荷凸轮型面(51)与高速大负荷凸轮型面(52)之间是光滑过渡的中速负荷凸轮型面(53)，其特征在于：所述多工况凸轮(5)的一端套装有离心式推力盘(7)，离心式推力盘(7)内设置有两个以上的离心飞球(6)，离心飞球(6)分别与离心式推力盘(7)的锥面或斜面以及支架座(4)相接触，多工况凸轮(5)的另一端与座体(9)之间设置有位移弹簧(8)。
2. 根据权利要求1所述的一种发动机自适应气门相位装置，其特征在于：所述多工况凸轮(5)的一端穿过支架座(4)与由发动机的油门所控制的摆臂(10)相接触，摆臂(10)与支架座(4)之间设置有复位弹簧(11)。
3. 根据权利要求2所述的一种发动机自适应气门相位装置，其特征在于：所述多工况凸轮(5)的一端通过顶杆(12)与摆臂(10)相接触，所述多工况凸轮(5)与顶杆(12)之间设置有推力球(13)。
4. 根据权利要求1所述的一种发动机自适应气门相位装置，其特征在于：所述座体(9)上设置有调整螺钉(14)压紧在位移弹簧(8)上。
5. 根据权利要求4所述的一种发动机自适应气门相位装置，其特征在于：所述位移弹簧(8)与调整螺钉(14)之间还设置有轴推垫片(15)以及轴推滚珠(16)。
6. 根据权利要求1所述的一种发动机自适应气门相位装置，其特征在于：所述的多工况凸轮(5)与离心式推力盘(7)为一体成型。
7. 根据权利要求1所述的一种发动机自适应气门相位装置，其特征在于：所述的多工况凸轮(5)与摇臂(3)之间设置有滚动体(31)。
8. 根据权利要求1所述的一种发动机自适应气门相位装置，其特征在于：所述的离心式推力盘(7)内设置有安装离心飞球(6)的沟槽。
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