CN102425468A - 内燃机连续可变气门正时机械调节装置 - Google Patents

内燃机连续可变气门正时机械调节装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102425468A
CN102425468A CN2011103609380A CN201110360938A CN102425468A CN 102425468 A CN102425468 A CN 102425468A CN 2011103609380 A CN2011103609380 A CN 2011103609380A CN 201110360938 A CN201110360938 A CN 201110360938A CN 102425468 A CN102425468 A CN 102425468A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gear
input central
central gear
camshaft
valve timing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011103609380A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102425468B (zh
Inventor
彭海勇
崔毅
邓康耀
王绍明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN 201110360938 priority Critical patent/CN102425468B/zh
Publication of CN102425468A publication Critical patent/CN102425468A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102425468B publication Critical patent/CN102425468B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/352—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

一种内燃机技术领域的内燃机连续可变气门正时机械调节装置，包括：曲轴、凸轮轴、凸轮、驱动齿轮、中间传动装置、输入中心齿轮、行星齿轮、行星齿轮架、输出中心齿轮、调节装置，曲轴的前端安装在驱动齿轮的轴心处，中间传动装置分别与驱动齿轮和输入中心齿轮外齿圈相啮合，行星齿轮分别与输入中心齿轮内齿圈和输出中心齿轮相啮合，凸轮轴的前端安装在输出中心齿轮的轴心处，调节装置通过连接轴与行星齿轮架相连接。当行星齿轮架按一定的方向转动时，将使输出中心齿轮转速增加或减小，从而改变凸轮轴和曲轴之间转动的相位，实现气门正时的调节。本发明设计合理，结构简单，可靠性好，调节精度较高，易于在原有发动机上加装。

Description

内燃机连续可变气门正时机械调节装置
技术领域
本发明涉及的是一种内燃机领域的气门调节装置，特别是一种内燃机连续可变气门正时机械调节装置。
背景技术
节能减排是内燃机领域共同关注的一个重大课题。发动机的气门正时直接影响发动机的充气效率，从而对发动机的缸内燃烧过程有着非常重要的影响。可变气门正时技术通过对发动机不同工况下的气门正时进行调整，优化进入缸内的充量，从而改善发动机的动力性和经济性。理想的气门正时规律应该能够根据发动机运行工况的改变及时地进行适当调整，且这种调整应该是连续的，具有足够的灵活性。在发动机低转速时，气体流速慢、惯性小，应采用较小的进气门迟闭角，以防止缸内充量出现向进气系统倒流；在高转速时，气体流速快、惯性大，则应增大进气门迟闭角，以获得较高的充气效率。
通过对现有技术文献的检索发现，专利申请号为200610069982.5，公开号为CN1959072，名称为一种电液控制的内燃机连续可变配气定时系统的发明专利，在其具体实施方案中，只能够控制气门的下降和关闭时刻，无法实现气门开启时刻的控制，且可靠性和调节的精度较难保证。专利申请号为200610169984.1，公开号为CN101182807，名称为连续可变气门升程装置的发明专利，同时实现了对气门升程和气门正时进行连续调节，但其结构复杂，从动件过多，可靠性较难保证，且难以在原有发动机上进行加装。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种内燃机连续可变气门正时机械调节装置，不但能使发动机在低速工况时获得较小的进气门迟闭角，在高速工况时获得较大的进气门迟闭角，还能使发动机在不同工况下的气门正时实现连续可调，获得较好的充量效果。
本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括：内燃机机体、曲轴、凸轮轴、凸轮、气门、驱动齿轮、中间传动装置、输入中心齿轮、行星齿轮、行星齿轮架、输出中心齿轮、调节装置、输入中心齿轮套管、行星齿轮套管和连接轴，凸轮轴穿过凸轮的轴心并与凸轮连接为一体，气门的气门杆和凸轮相接触，输入中心齿轮套管安装在输入中心齿轮的轴心处，行星齿轮套管安装在行星齿轮的轴心处，曲轴的前端安装在驱动齿轮的轴心处，输入中心齿轮的齿圈包括外齿圈和内齿圈，中间传动装置分别与驱动齿轮和输入中心齿轮外齿圈相啮合，行星齿轮分别与输入中心齿轮内齿圈和输出中心齿轮相啮合，凸轮轴的前端安装在输出中心齿轮的轴心处，凸轮轴穿过输入中心齿轮套管，行星齿轮架穿过行星齿轮套管，输入中心齿轮的旋转轴线、行星齿轮架的旋转轴线、输出中心齿轮的旋转轴线和凸轮轴的旋转轴线均相同，调节装置通过连接轴与行星齿轮架相连接。
所述驱动齿轮的齿数与所述输入中心齿轮外齿圈的齿数之间的比值为A，所述输入中心齿轮内齿圈的齿数与所述输出中心齿轮的齿数之间的比值为B，A与B的乘积为1/2。
所述中间传动装置为齿轮或齿形链条或齿形皮带。
所述调节装置为电机或液压驱动机构。
本发明的工作过程中，曲轴的转动由驱动齿轮输出，经中间传动装置传递给输入中心齿轮的外齿圈，驱动由输入中心齿轮内齿圈、行星齿轮、行星齿轮架和输出中心齿轮组成的行星轮系，输出中心齿轮的输出则带动凸轮轴旋转，并由凸轮驱动气门按一定的配气正时打开和关闭。凸轮轴和曲轴之间的转动相位通过行星齿轮架调节，当行星齿轮架固定不动时，凸轮轴和曲轴将以一定的相位转动；当行星齿轮架按一定的方向转动时，将使输出中心齿轮转速增加或减小，从而改变凸轮轴和曲轴之间转动的相位。当行星齿轮架固定不动时，凸轮轴和曲轴之间的传动比为1/2；当行星齿轮架按一定的方向转动时，凸轮轴和曲轴之间的传动比发生改变，从而改变气门的正时。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明不但设计合理，结构简单，可靠性好，调节精度较高，易于在原有发动机上加装；而且适用于现有发动机的进、排气系统气门正时控制，能同时兼顾发动机的不同转速工况，改善发动机的经济性和动力性。
附图说明
图1为本发明内燃机连续可变气门正时机械调节装置示意图；
图2为本发明行星齿轮架固定时传动分析示意图；
图3为本发明行星齿轮架与曲轴转向一致时传动分析示意图；
图4为本发明行星齿轮架与曲轴转向相反时传动分析示意图；
其中：1、调节装置，2、行星齿轮架，3、行星齿轮套管，4、行星齿轮，5、输入中心齿轮，6、内燃机机体，7、输入中心齿轮套管，8、凸轮，9、凸轮轴，10、气门，11、曲轴，12、驱动齿轮，13、中间传动装置，14、输出中心齿轮，15、连接轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，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。
实施例
如图1所示，本发明包括：内燃机机体6、曲轴11、凸轮轴9、凸轮8、气门10、驱动齿轮12、中间传动装置13、输入中心齿轮5、行星齿轮4、行星齿轮架2、输出中心齿轮14、调节装置1、输入中心齿轮套管7、行星齿轮套管3和连接轴15，凸轮轴9穿过凸轮8的轴心并与凸轮8连接为一体，气门10的气门杆和凸轮8相接触，输入中心齿轮套管7安装在输入中心齿轮5的轴心处，行星齿轮套管3安装在行星齿轮4的轴心处，曲轴11的前端安装在驱动齿轮12的轴心处，输入中心齿轮5的齿圈包括外齿圈和内齿圈，中间传动装置13分别与驱动齿轮12和输入中心齿轮5外齿圈相啮合，行星齿轮4分别与输入中心齿轮5内齿圈和输出中心齿轮14相啮合，凸轮轴9的前端安装在输出中心齿轮14的轴心处，凸轮轴9穿过输入中心齿轮套管7，行星齿轮架2穿过行星齿轮套管3，输入中心齿轮5的旋转轴线、行星齿轮架2的旋转轴线、输出中心齿轮14的旋转轴线和凸轮轴9的旋转轴线均相同，调节装置1通过连接轴15与行星齿轮架2相连接，中间传动装置13为齿轮，调节装置1为电机，驱动齿轮12的齿数与输入中心齿轮5外齿圈的齿数之间的比值为A，输入中心齿轮5内齿圈的齿数与输出中心齿轮14的齿数之间的比值为B，A与B的乘积为1/2。
本发明的工作过程中，曲轴11的转动由驱动齿轮12输出，经中间传动装置13传递给输入中心齿轮5的外齿圈，驱动由输入中心齿轮5内齿圈、行星齿轮4、行星齿轮架2和输出中心齿轮14组成的行星轮系，输出中心齿轮14的输出则带动凸轮轴9旋转，并由凸轮8驱动气门10按一定的配气正时打开和关闭。凸轮轴9和曲轴11之间的转动相位通过行星齿轮架2调节，当行星齿轮架2固定不动时，凸轮轴9和曲轴11将以一定的相位转动；当行星齿轮架2按一定的方向转动时，将使输出中心齿轮14转速增加或减小，从而改变凸轮轴9和曲轴11之间转动的相位。当行星齿轮架2固定不动时，凸轮轴9和曲轴11之间的传动比为1/2；当行星齿轮架2按一定的方向转动时，凸轮轴9和曲轴11之间的传动比发生改变，从而改变气门10的正时。
如图2所示，当行星齿轮架2固定不动，发动机以一定的气门正时正常运行时，凸轮轴9将以转速ω14转动，与曲轴11转速ω12的传动比为1/2，即ω14＝-ω12/2，式中的负号表示凸轮轴9的转向与曲轴11相反。
如图3所示，当行星齿轮架2以ω2的转速与曲轴11同向转动时，凸轮轴9的转速ω14将由曲轴11的转速ω12、行星齿轮架2的转速ω2及输入中心齿轮5内齿圈齿数Z5N与输出中心齿轮14齿数Z14之间的比值Z5N/Z14共同决定，即ω12＝-ω12/2+ω2+ω2Z5N/Z14；此时，凸轮轴9的转速与正常运行状态相比，转速减小，气门10的正时将延迟。
如图4所示，当行星齿轮架2以ω2的转速与曲轴11反向转动时，凸轮轴9的转速ω14将由曲轴11的转速ω12、行星齿轮架2的转速ω2及输入中心齿轮5内齿圈齿数Z5N与输出中心齿轮14齿数Z14之间的比值Z5N/Z14共同决定，即ω12＝-ω12/2-ω2-ω2Z5N/Z14；此时，凸轮轴9的转速与正常运行状态相比，转速增加，气门10的正时将提前。
因此，本发明可以实现发动机气门正时的连续调节，从而能够兼顾发动机不同工况下的动力性和经济性。

Claims (4)

1.一种内燃机连续可变气门正时机械调节装置，包括：内燃机机体(6)、曲轴(11)、凸轮轴(9)、凸轮(8)和气门(10)，凸轮轴(9)穿过凸轮(8)的轴心并与凸轮(8)连接为一体，气门(10)的气门杆和凸轮(8)相接触，其特征在于还包括：驱动齿轮(12)、中间传动装置(13)、输入中心齿轮(5)、行星齿轮(4)、行星齿轮架(2)、输出中心齿轮(14)、调节装置(1)、输入中心齿轮套管(7)、行星齿轮套管(3)和连接轴(15)，输入中心齿轮套管(7)安装在输入中心齿轮(5)的轴心处，行星齿轮套管(3)安装在行星齿轮(4)的轴心处，曲轴(11)的前端安装在驱动齿轮(12)的轴心处，输入中心齿轮(5)的齿圈包括外齿圈和内齿圈，中间传动装置(13)分别与驱动齿轮(12)和输入中心齿轮(5)外齿圈相啮合，行星齿轮(4)分别与输入中心齿轮(5)内齿圈和输出中心齿轮(14)相啮合，凸轮轴(9)的前端安装在输出中心齿轮(14)的轴心处，凸轮轴(9)穿过输入中心齿轮套管(7)，行星齿轮架(2)穿过行星齿轮套管(3)，输入中心齿轮(5)的旋转轴线、行星齿轮架(2)的旋转轴线、输出中心齿轮(14)的旋转轴线和凸轮轴(9)的旋转轴线均相同，调节装置(1)通过连接轴(15)与行星齿轮架(2)相连接。
2.根据权利要求1所述的内燃机连续可变气门正时机械调节装置，其特征是，所述驱动齿轮(12)的齿数与所述输入中心齿轮(5)外齿圈的齿数之间的比值为A，所述输入中心齿轮(5)内齿圈的齿数与所述输出中心齿轮(14)的齿数之间的比值为B，A与B的乘积为1/2。
3.根据权利要求2所述的内燃机连续可变气门正时机械调节装置，其特征是，所述中间传动装置(13)为齿轮或齿形链条或齿形皮带。
4.根据权利要求2所述的内燃机连续可变气门正时机械调节装置，其特征是，所述调节装置(1)为电机或液压驱动机构。
CN 201110360938 2011-11-15 2011-11-15 内燃机连续可变气门正时机械调节装置 Expired - Fee Related CN102425468B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110360938 CN102425468B (zh) 2011-11-15 2011-11-15 内燃机连续可变气门正时机械调节装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110360938 CN102425468B (zh) 2011-11-15 2011-11-15 内燃机连续可变气门正时机械调节装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102425468A true CN102425468A (zh) 2012-04-25
CN102425468B CN102425468B (zh) 2013-06-19

Family

ID=45959492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110360938 Expired - Fee Related CN102425468B (zh) 2011-11-15 2011-11-15 内燃机连续可变气门正时机械调节装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102425468B (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103277162A (zh) * 2011-12-29 2013-09-04 罗伯特·博世有限公司 用于建立有效连接的耦合装置、用于运行该耦合装置的方法以及内燃机的气门传动装置
CN104838096A (zh) * 2012-12-10 2015-08-12 博格华纳公司 电动马达驱动的简易行星凸轮相位器
CN106121758A (zh) * 2016-06-04 2016-11-16 浙江大学 可变配气相位正时装置
CN106574523A (zh) * 2014-09-04 2017-04-19 博格华纳公司 具有行星齿轮组件的发动机可变凸轮轴正时相位器
CN107075983A (zh) * 2014-09-17 2017-08-18 博格华纳公司 具有行星齿轮组的发动机可变凸轮轴正时相位器
CN107489470A (zh) * 2016-07-21 2017-12-19 宝沃汽车（中国）有限公司 一种发动机及其可变气门正时机构
CN107923272A (zh) * 2015-07-30 2018-04-17 博格华纳公司 用于电动相位器的行星齿轮的行程止动件
CN108316984A (zh) * 2018-04-04 2018-07-24 吉林大学 一种发动机气门正时调节装置
CN108625924A (zh) * 2018-06-15 2018-10-09 吉林大学 一种气门正时调节机构
CN109184842A (zh) * 2018-10-12 2019-01-11 福泰动力有限公司 气门驱动装置和气门驱动系统
US10557385B2 (en) 2017-02-28 2020-02-11 Borgwarner Inc. Engine variable camshaft timing phaser with planetary gear assembly

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5680837A (en) * 1996-09-17 1997-10-28 General Motors Corporation Planetary cam phaser with worm electric actuator
JPH10274011A (ja) * 1997-03-31 1998-10-13 Mazda Motor Corp 回転位相制御装置
EP1715143A2 (de) * 2005-04-23 2006-10-25 Schaeffler KG Linearspannsystem
CN101338689B (zh) * 2008-08-15 2010-06-02 上海世科嘉车辆技术研发有限公司 一种汽车发动机气门可变相位机构
CN101182807B (zh) * 2006-11-16 2011-08-31 现代自动车株式会社 连续可变气门升程装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5680837A (en) * 1996-09-17 1997-10-28 General Motors Corporation Planetary cam phaser with worm electric actuator
JPH10274011A (ja) * 1997-03-31 1998-10-13 Mazda Motor Corp 回転位相制御装置
EP1715143A2 (de) * 2005-04-23 2006-10-25 Schaeffler KG Linearspannsystem
CN101182807B (zh) * 2006-11-16 2011-08-31 现代自动车株式会社 连续可变气门升程装置
CN101338689B (zh) * 2008-08-15 2010-06-02 上海世科嘉车辆技术研发有限公司 一种汽车发动机气门可变相位机构

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103277162A (zh) * 2011-12-29 2013-09-04 罗伯特·博世有限公司 用于建立有效连接的耦合装置、用于运行该耦合装置的方法以及内燃机的气门传动装置
CN103277162B (zh) * 2011-12-29 2018-02-16 罗伯特·博世有限公司 用于建立有效连接的耦合装置、用于运行该耦合装置的方法以及内燃机的气门传动装置
CN104838096A (zh) * 2012-12-10 2015-08-12 博格华纳公司 电动马达驱动的简易行星凸轮相位器
CN106574523B (zh) * 2014-09-04 2018-03-30 博格华纳公司 具有行星齿轮组件的发动机可变凸轮轴正时相位器
CN106574523A (zh) * 2014-09-04 2017-04-19 博格华纳公司 具有行星齿轮组件的发动机可变凸轮轴正时相位器
CN107075983B (zh) * 2014-09-17 2018-12-04 博格华纳公司 具有行星齿轮组的发动机可变凸轮轴正时相位器
CN107075983A (zh) * 2014-09-17 2017-08-18 博格华纳公司 具有行星齿轮组的发动机可变凸轮轴正时相位器
CN107923272A (zh) * 2015-07-30 2018-04-17 博格华纳公司 用于电动相位器的行星齿轮的行程止动件
CN106121758A (zh) * 2016-06-04 2016-11-16 浙江大学 可变配气相位正时装置
CN106121758B (zh) * 2016-06-04 2019-01-25 浙江大学 可变配气相位正时装置
CN107489470A (zh) * 2016-07-21 2017-12-19 宝沃汽车（中国）有限公司 一种发动机及其可变气门正时机构
CN107489470B (zh) * 2016-07-21 2020-01-17 宝沃汽车（中国）有限公司 一种发动机及其可变气门正时机构
US10557385B2 (en) 2017-02-28 2020-02-11 Borgwarner Inc. Engine variable camshaft timing phaser with planetary gear assembly
CN108316984A (zh) * 2018-04-04 2018-07-24 吉林大学 一种发动机气门正时调节装置
CN108316984B (zh) * 2018-04-04 2023-10-13 吉林大学 一种发动机气门正时调节装置
CN108625924A (zh) * 2018-06-15 2018-10-09 吉林大学 一种气门正时调节机构
CN108625924B (zh) * 2018-06-15 2023-09-22 吉林大学 一种气门正时调节机构
CN109184842A (zh) * 2018-10-12 2019-01-11 福泰动力有限公司 气门驱动装置和气门驱动系统
CN109184842B (zh) * 2018-10-12 2023-08-08 福泰动力有限公司 气门驱动装置和气门驱动系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN102425468B (zh) 2013-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102425468B (zh) 内燃机连续可变气门正时机械调节装置
CN101338689B (zh) 一种汽车发动机气门可变相位机构
CN106837460B (zh) 一种内燃机连续可变气门正时装置
CN102425469B (zh) 内燃机连续可变气门正时调节系统
EP0396280B1 (en) Camshaft drive mechanisms
CN102400730B (zh) 一种气门正时相位控制装置
CN107489470B (zh) 一种发动机及其可变气门正时机构
CN214533105U (zh) 一种内燃机电动可变配气相位调整机构
CN101042061B (zh) 轴向传动相角可调器
CN201627611U (zh) 内燃机连续可变气门机构
CN103982262A (zh) 基于行星齿轮机构的发动机可变配气相位执行机构
CN209040915U (zh) 一种发动机可变气门机构
CN104895637B (zh) 圆锥齿轮连续可变气门正时机构
JP2001248410A (ja) エンジン動弁系の弁開閉位相連続可変制御装置
CN206647145U (zh) 一种内燃机连续可变气门正时装置
CN108625924B (zh) 一种气门正时调节机构
CN103061846A (zh) 发动机可变进气门相异升程的装置
CN206256943U (zh) 发动机可变正时系统
CN208184807U (zh) 一种发动机配气系统中的凸轮轴电控驱动结构
CN201273200Y (zh) 一种发动机可变配气相位机构
CN113153476B (zh) 汽油机双进气大可变配气相位电动调整机构的控制方法
CN106401685B (zh) 一种发动机可变正时系统
CN108825325A (zh) 一种发动机可变气门机构
CN106121758B (zh) 可变配气相位正时装置
CN204729145U (zh) 圆锥齿轮连续可变气门正时机构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130619

Termination date: 20151115

EXPY Termination of patent right or utility model