CN101338689A - 一种汽车发动机气门可变相位机构 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种汽车发动机气门可变相位机构，包括凸轮轴，其特征在于：还包括两组行星轮和太阳轮、行星架、控制调节轮、步进电机和皮带轮，机构的组合是凸轮轴、皮带轮与两组行星轮内啮合，与左侧一组行星轮外啮合的太阳轮与控制调节轮一体，与右侧一组行星轮外啮合的太阳轮连接发动机壳体，两组行星轮的行星架的转轴设在该太阳轮连接发动机壳体的轴上，与右侧一组行星轮内啮合的齿圈直接连接凸轮轴，步进电机连接的齿轮啮合控制调节轮。本发明采用行星齿轮机构，结构更加简单；可以在任意转速下控制最佳凸轮轴相位；可以已生产的非VVT双顶置凸轮轴发动机上直接进行改造发动机本体不需要更改。

Description

一种汽车发动机气门可变相位机构
技术领域
本发明涉及一种齿轮传动机构，特别是公开一种汽车发动机气门可变相位机构。
背景技术
发动机工作的时候，如果想要达到理论燃烧状态，就需要让更多的新鲜空气进入燃烧室，让废气尽可能地排出燃烧室，最好的解决方法就是进气门提前打开，排气门推迟关闭，这样，在进气行程和排气行程之间，会发生进排气门同时打开的情况，这就是气门重叠角。目前，还没有一种固定的气门重叠角设计能让发动机在高低转速时都达到完美输出的表现，只能根据匹配车型的需求，选择最适合的固定重叠角。VVT技术，就是通过技术手段，实现气门叠加角的可变来解决这一矛盾。
VVT(Variable Valve Timing)是近年来被逐渐应用于发动机上的新技术中的一种。发动机采用VVT技术改变了传统发动机中配气相位固定不变的状态，在发动机运转工况范围内可提供最佳的配气正时，较好地解决了高转速和低转速、大负荷与小负荷下动力性与经济性的矛盾，提高进气充量，使充量系数增加，使燃烧更加充分，发动机的扭矩和功率可以得到进一步的提高。因此VVT技术得到了越来越广泛的应用。
常见的VVT是改变凸轮轴相位角机构，该类机构利用凸轮轴调相原理，凸轮型线是固定的，而凸轮轴相对曲轴的转角是可变的，因为配气相位中影响发动机性能较大的是进气门关闭和进排气重叠角，在多气门双顶置凸轮轴发动机上，单独控制进排气凸轮轴，可以实现对这两个因素的控制，改善发动机的性能，如奔驰的VVT机构、NISSAN的两极调相机构等。
发明内容
最常见的改变凸轮轴相位角VVT结构是采用液压控制，调整叶轮两侧液压使凸轮轴具有两个可调相位。而液压控制要克服加工液压件的难度，装配的密封性难度，并使得凸轮轴可在任意状态下调整最佳相位角。本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，公开一种汽车发动机气门可变相位机构。
本发明是这样实现的：一种汽车发动机气门可变相位机构，包括凸轮轴，其特征在于：还包括两组行星轮和太阳轮、行星架、控制调节轮、步进电机和皮带轮，机构的组合是凸轮轴、皮带轮与两组行星轮内啮合，与左侧一组行星轮外啮合的太阳轮与控制调节轮一体，与右侧一组行星轮外啮合的太阳轮连接发动机壳体，两组行星轮的行星架的转轴设在该太阳轮连接发动机壳体的轴上，与右侧一组行星轮内啮合的齿圈直接连接凸轮轴，步进电机连接的齿轮啮合控制调节轮。所述步进电机接收的信号来自单片机，单片机将实时采集的汽车发动机转速、进气量分析后得出的计算结果转换为信号输出给步进电机。
本发明的有益效果是：
1、采用行星齿轮机构，结构更加简单；
2、可以在任意转速下控制最佳凸轮轴相位；
3、可以已生产的非VVT双顶置凸轮轴发动机上直接进行改造发动机本体不需要更改。
附图说明
图1是本发明机械结构原理图。
具体实施方式
本发明采用了机械控制，利用行星齿轮的工作特性，通过控制太阳轮的转动，形成齿圈和行星架的相位变化。
根据附图，本发明包括凸轮轴1，还包括两组行星轮2和太阳轮4、行星架3、控制调节轮6、步进电机7和皮带轮5。凸轮轴皮带轮与两组行星轮内啮合，与左侧一组行星齿轮外啮合的太阳轮，是和控制调节轮一体的。两组行星轮的行星架的转轴设在该太阳轮连接发动机壳体9的轴上，与右侧一组行星齿轮外啮合的太阳轮，是相对发动机壳体固定静止的，与右侧行星齿轮内啮合的齿圈直接连接凸轮轴，步进电机连接的齿轮8啮合控制调节轮6。
本发明工作原理：
(1)稳定工况下：电机不动，控制调节轮相对发动机壳体静止。此时，皮带轮带动左侧行星轮，行星轮通过行星架和右侧一组行星轮，还原了传动比，使齿圈与皮带轮同转速，相当于直接通过皮带轮带动凸轮轴，与普通双顶置凸轮轴工作状态相同。
(2)改变工况时：电机接收到信号，控制调节轮转过某一角度，然后停止。调节轮带动行星轮，再通过行星架和右侧的行星轮还原传动比，使齿圈与皮带轮错开一个角度，电机停止后，齿圈与皮带轮又同转速，只是调整了一个相位了，即调整了凸轮轴的相位。
电机接收的信号是单片机对实时采集的发动机转速、进气量分析后得出的计算结果转换成的输出信号。
机构中以上所述的齿圈和皮带轮分别与发动机的进气门和排气门有机械联系，则达到气门可变相位的目的。

Claims (2)

1.一种汽车发动机气门可变相位机构，包括凸轮轴，其特征在于：还包括两组行星轮和太阳轮、行星架、控制调节轮、步进电机和皮带轮，机构的组合是凸轮轴、皮带轮与两组行星轮内啮合，与左侧一组行星轮外啮合的太阳轮与控制调节轮一体，与右侧一组行星轮外啮合的太阳轮连接发动机壳体，两组行星轮的行星架的转轴设在该太阳轮连接发动机壳体的轴上，与右侧一组行星轮内啮合的齿圈直接连接凸轮轴，步进电机连接的齿轮啮合控制调节轮。
2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机气门可变相位机构，其特征在于：所述步进电机接收的信号来自单片机，单片机将实时采集的汽车发动机转速、进气量分析后得出的计算结果转换为信号输出给步进电机。
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