CN101769183A

CN101769183A - 可变气门正时相位控制器

Info

Publication number: CN101769183A
Application number: CN201010300386A
Authority: CN
Inventors: 许敏; 张玉银; 苏建业; 朱斌; 陈晓济
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2010-07-07

Abstract

一种发动机技术领域的可变气门正时相位控制器，包括：壳体、转子、链轮、前端盖、凸轮轴、中心螺栓、叶片、膜片弹簧、扭转复位弹簧、提前腔、推迟腔和锁止机构，其中，转子、凸轮轴通过中心螺栓固定设置，前端盖、壳体和链轮通过紧固螺栓固定设置，叶片固定设置于转子的四周，叶片与转子之间有膜片弹簧相连，保证叶片和壳体的紧密贴合，扭转复位弹簧固定设置于转子与前端盖之间，锁止销活动设置于转子内，提前腔和推迟腔分别位于转子相对后端盖的一侧且相互不连接。本发明避免了凸轮轴轴向长度伸长，采用了对称的四叶片结构提供超大相位调节范围。创新的转子底部环形油道设计，解决了相位控制器和现有的凸轮轴之间的匹配问题。

Description

可变气门正时相位控制器

技术领域

本发明涉及的是一种汽车发动机技术领域的装置，具体是一种可变气门正时相位控制器。

背景技术

发动机可变气门正时相位控制技术是一种应用在汽车发动机上的控制凸轮轴相位的技术。发动机可变气门正时相位控制器技术的原理是通过安装在发动机凸轮轴上的可变气门正时机构，根据发动机的运行情况，调整凸轮轴的相位，从而调整进气(排气)的量，和气门开合时间、角度，使进入的空气量达到最佳，提高燃烧效率。优点是省油，同时满足更严格的排放要求。

经过对现有技术的检索发现，美国专利文献号US4,858,572记载了一种“调节相位差装置”，该技术在发动机停止时，机油泵停止向油道提供压力机油，相位器油腔里的压力油的压力逐渐减少；但是该技术在发动机重启时，油腔内没有足够的压力油，于是叶片旋转到气门正时推迟的位置并和油腔一侧撞击，产生了撞击噪声。另一方面，如果把这样的相位控制器应用于排气凸轮相位控制，排气门将延迟打开，这增大了重叠现象，排气门和进气门的开启重叠角增大。当重叠发生在进气冲程时，从进气歧管吸进来的油气混合气(工质)还没有来得及燃烧，就通过排气门排出去了，这也增大了排气污染。再者，给油腔供油的油道都在凸轮轴上，这些油道都始终和油腔相通，这些油道必须在凸轮轴末端周向外侧。这样，轴向的长度就必须延长，以留下足够的密封空间，这也导致了缸盖和发动机整机长度的延长。最后当相位控制器从最大延迟的位置转到提前位置时，压力油流入提前腔，这使得叶片(凸轮轴)向提前位置转动。同时压力油也通向锁止销的头部空腔，将锁止销推回使得转子和壳体分离。但是存在一种风险：当流入油腔的压力油压力足够大并可以推动叶片(凸轮轴)转动但还没有把锁止销完全推出锁止位置时，转子的转动趋势将把锁止销压在锁止孔的一侧，锁止销将被卡在锁止孔而无法出来，这样转子就无法转动。

综上所述，现阶段急需一种技术，能够解决启动时相位锁止以及无法解锁的问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种可变气门正时相位控制器，具备较高解锁速度的同时提供了更简捷的供油油道布置，避免了凸轮轴轴向长度伸长，并减少了零部件，降低成本；采用了对称的四叶片结构提供超大相位调节范围；创新的转子底部环形油道设计，解决了相位控制器和现有的凸轮轴之间的匹配问题。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：壳体、转子、链轮、前端盖、凸轮轴、中心螺栓、叶片、膜片弹簧、扭转复位弹簧、提前腔、推迟腔和锁止机构，其中，转子、凸轮轴通过中心螺栓固定设置，前端盖、壳体和链轮通过紧固螺栓固定设置，叶片固定设置于转子的四周，叶片与转子之间有膜片弹簧相连，保证叶片和壳体的紧密贴合，扭转复位弹簧固定设置于转子与前端盖之间，锁止销活动设置于转子内，提前腔和推迟腔分别位于转子相对后端盖的一侧且相互不连接。

所述的前端盖、壳体、转子以及链轮形成4个大腔，对于每个大腔：一个叶片把大腔分为提前腔和推迟腔，整个相位器形成4个提前腔和4个推迟腔，提前腔和推迟腔之间互不连通。

所述的提前腔和推迟腔位于壳体和转子之间，通过向提前腔或者推迟腔供给或者从中排出液压油来产生偏转力，以改变壳体和转子之间的相对转动相位。

所述的锁止机构包括：锁止销、锁止销弹簧、锁止销泄油孔和锁止销油道，其中：锁止销活动设置于转子与前端盖之间，锁止销弹簧位于锁止销的尾端并分别与锁止销和转子相接触，锁止销油道位于转子内部且入口位于转子的外表面，锁止销泄油孔位于锁止销弹簧的尾端。该锁止机构用于在锁定位置阻止壳体和转子之间的相对转动，而解锁位置则允许壳体和转子相对转动；液压油通过锁止销油道进入解锁压力室，产生正向压力，将锁止销推出锁止位置；通过控制液压油向提前腔或推迟腔的供给或排出，控制相对转动相位的变化。

本发明利用中心螺栓光杆部分间隙形成油道，避免了凸轮轴长度的增加；采用了轴向锁止销结构，避免了启动或者瞬态工况下转子和壳体相位紊乱情况，避免了叶片随机碰撞壳体产生噪声；锁止销油道来自于一个提前腔油道，并直接在锁止销头部形成正向压力，防止在提前腔压力建立之前发生误开启情况，提高了开启的准确度；通过本发明的叶片转子设计，可以实现60度大范围的相位转换。本发明应用在汽油发动机中，通过大范围的相位转换，可以实现热效率更高的Atkinson循环和Miller循环。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明剖面图。

图3为锁止销结构、转子环形油道结构以及凸轮轴端面示意图。

图4为锁止销局部放大图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1、图2、图3所示，本实施例包括：壳体1、转子2、链轮3、前端盖4、紧固螺栓5、中心螺栓6、扭转复位弹簧7、叶片8、膜片弹簧8a、提前腔9a、推迟腔9b、凸轮轴10、第一锁止销油道21、第二锁止销油道22、锁止销24、锁止销弹簧25和锁止销泄油孔26，其中：转子2、凸轮轴10通过中心螺栓6固定设置，前端盖4、壳体1和链轮3通过紧固螺栓5固定设置，叶片8固定设置于转子2的四周，叶片8与转子2之间有膜片弹簧8a相连，保证叶片8和壳体1的紧密贴合，扭转复位弹簧7固定设置于转子2与前端盖4之间，锁止销24活动设置于转子2与前端盖4之间，锁止销弹簧25位于锁止销24的尾端并分别与锁止销24和转子2相接触，第一锁止销油道21和第二锁止销油道22位于转子2内部且入口位于转子2的外表面，锁止销泄油孔26位于锁止销弹簧25的尾端。

所述的转子2与壳体1共轴方式布置；所述的提前腔9a和推迟腔9b位于壳体1和转子2之间。

本实施例通过以下方式进行工作：通过向提前腔9a或者推迟腔9b供给或者从中排出液压油来产生偏转力，以改变壳体1和转子2之间的相对转动相位；如图1所示，图1是取掉前端盖4以后相位器的顶视图，前端盖4、壳体1以及链轮3形成4个大腔，对于每个大腔和每个叶片来说，叶片把大腔分为提前腔9a和推迟腔9b，整个相位器形成4个提前腔和4个推迟腔，提前腔和推迟腔不连通。提前腔和推迟腔的容积是可变的，其中一个容积增大时另一个就减小，图1所示的提前腔处于最小容积的位置而推迟腔处于最大容积的位置。

如图1和图3所示，转子的底部设有推迟腔油道14和提前腔油道15，其中：提前腔油道15分别与提前腔9a、第一锁止销油道21和第二锁止销油道22相连通，推迟腔油道14与推迟腔9b相连。

所述的推迟腔油道14和提前腔油道15均为环形油道。

该环形油道的创新性设计在于可以和现有的某款可变气门正时发动机凸轮轴匹配，从而可以利用现有的凸轮轴而不用重新加工新的凸轮轴。

如图3所示，所述的锁止销24、锁止销弹簧25、锁止销泄油孔26和第一锁止销油道21、第二锁止销油道22构成锁止机构，用于在锁定位置阻止壳体1和转子2之间的相对转动，而解锁位置则允许两者相对转动；液压油通过锁止销油道21到达锁止销头部，产生正向压力，将锁止销24推出锁止位置，图3所示的为解锁时的锁止销位置，图4所示的为锁止时的锁止销位置；当锁止销处于解锁位置以后，通过控制液压油向提前腔9a或推迟腔9b的供给或排出，控制相对转动相位的变化。

本实施例中可变气门正时相位控制器能够提供超大相位调节范围，这是其显著的优点。利用中心螺栓6、转子2以及凸轮轴10形成推迟腔油道18、19，结构相对简单。锁止销油道21来自提前腔油道15，即图1所示的锁止销油道21相连的虚线部分，并直接快速地形成正向压力。在转子2和凸轮轴10连接处设计有定位销，即图2。避免了相位器工作时转子2和凸轮轴10的相对转动。

Claims

1.一种可变气门正时相位控制器，包括：壳体、转子、链轮、前端盖、凸轮轴、中心螺栓、叶片、膜片弹簧和扭转复位弹簧，其特征在于，还包括：提前腔、推迟腔和锁止机构，其中，转子、凸轮轴通过中心螺栓固定设置，前端盖、壳体和链轮通过紧固螺栓固定设置，叶片固定设置于转子的四周，叶片与转子之间有膜片弹簧相连，保证叶片和壳体的紧密贴合，扭转复位弹簧固定设置于转子与前端盖之间，锁止销活动设置于转子内，提前腔和推迟腔分别位于转子相对后端盖的一侧且相互不连接。

2.根据权利要求1所述的可变气门正时相位控制器，其特征是，所述的前端盖、壳体、转子以及链轮形成4个大腔，对于每个大腔：一个叶片把大腔分为提前腔和推迟腔，整个相位器形成4个提前腔和4个推迟腔，提前腔和推迟腔之间互不连通。

3.根据权利要求1或2所述的可变气门正时相位控制器，其特征是，所述的提前腔和推迟腔位于壳体和转子之间，通过向提前腔或者推迟腔供给或者从中排出液压油来产生偏转力，以改变壳体和转子之间的相对转动相位。

4.根据权利要求1所述的可变气门正时相位控制器，其特征是，所述的锁止机构包括：锁止销、锁止销弹簧、锁止销泄油孔和锁止销油道，其中：锁止销活动设置于转子与前端盖之间，锁止销弹簧位于锁止销的尾端并分别与锁止销和转子相接触，锁止销油道位于转子内部且入口位于转子的外表面，锁止销泄油孔位于锁止销弹簧的尾端。

5.根据权利要求1所述的可变气门正时相位控制器，其特征是，所述的转子的底部设有推迟腔油道和提前腔油道，其中：提前腔油道分别与提前腔和锁止销油道相连通，推迟腔油道与推迟腔相连通。

6.根据权利要求5所述的可变气门正时相位控制器，其特征是，所述的推迟腔油道与凸轮轴相连位置设有环形油槽。