CN102425469A - 内燃机连续可变气门正时调节系统 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机技术领域的内燃机连续可变气门正时调节系统，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、差动齿轮、差动齿轮架、调节中心齿轮、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，差动齿轮分别与输入中心齿轮内圆锥齿圈和调节中心齿轮相啮合，差动齿轮架穿过差动齿轮套管并与凸轮轴连接为一体，调节装置与调节中心轮同轴相连。当调节中心齿轮按一定的方向转动时，将使差动齿轮架转速增加或减小，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调节系统
技术领域
本发明涉及的是一种内燃机领域的气门调节系统，特别是一种内燃机连续可变气门正时调节系统。
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调节系统，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、差动齿轮、差动齿轮架、调节中心齿轮、调节装置、输入中心齿轮套管、差动齿轮套管和连接轴，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，差动齿轮套管安装在差动齿轮的轴心处，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圆锥齿圈，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，差动齿轮分别与输入中心齿轮内圆锥齿圈和调节中心齿轮相啮合，差动齿轮架穿过差动齿轮套管并与凸轮轴连接为一体，凸轮轴穿过输入中心齿轮套管，输入中心齿轮的旋转轴线、差动齿轮架的旋转轴线、调节中心轮的旋转轴线和凸轮轴的旋转轴线均相同，调节装置与调节中心轮通过连接轴同轴相连。
所述曲轴与所述输入中心齿轮之间的传动比为1，当所述调节中心齿轮固定不动时，所述凸轮轴和所述曲轴之间的传动比为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圆锥齿圈、差动齿轮、差动齿轮架和调节中心轮组成的差动轮系，差动齿轮架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调节中心齿轮调节，当调节中心齿轮固定不动时，凸轮轴和曲轴将以一定的相位转动；当调节中心齿轮按一定的方向转动时，将使差动齿轮架转速增加或减小，从而改变凸轮轴和曲轴之间转动的相位。曲轴与输入中心齿轮之间的传动比为1，当调节中心齿轮固定不动时，凸轮轴和曲轴之间的传动比为1/2；当调节中心齿轮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调节系统示意图；
图2为本发明调节中心齿轮固定时传动分析示意图；
图3为本发明调节中心齿轮与曲轴转向一致时传动分析示意图；
图4为本发明调节中心齿轮与曲轴转向相反时传动分析示意图；
其中：1、调节装置，2、调节中心齿轮，3、差动齿轮，4、输入中心齿轮，5、内燃机机体，6、凸轮，7、凸轮轴，8、气门，9、曲轴，10、驱动齿轮，11、中间传动齿轮，12、差动齿轮架，13、输入中心齿轮套管，14、差动齿轮套管。
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5、曲轴9、凸轮轴7、凸轮6、气门8、驱动齿轮10、中间传动装置11、输入中心齿轮4、差动齿轮3、差动齿轮架12、调节中心齿轮2、调节装置1、输入中心齿轮套管13、差动齿轮套管14和连接轴15，凸轮轴7穿过凸轮6的轴心并与凸轮6连接为一体，气门8的气门杆和凸轮6相接触，输入中心齿轮套管13安装在输入中心齿轮4的轴心处，差动齿轮套管14安装在差动齿轮3的轴心处，曲轴9的前端安装在驱动齿轮10的轴心处，输入中心齿轮4的齿圈包括外齿圈和内圆锥齿圈，中间传动装置11分别与驱动齿轮10和输入中心齿轮4外齿圈相啮合，差动齿轮3分别与输入中心齿轮4内圆锥齿圈和调节中心齿轮2相啮合，差动齿轮架12穿过差动齿轮套管14并与凸轮轴7连接为一体，凸轮轴7穿过输入中心齿轮套管13，输入中心齿轮4的旋转轴线、差动齿轮架12的旋转轴线、调节中心轮2的旋转轴线和凸轮轴7的旋转轴线均相同，调节装置1与调节中心轮2通过连接轴15同轴相连，中间传动装置11为齿轮，调节装置1为电机，曲轴9与输入中心齿轮4之间的传动比为1，当调节中心齿轮2固定不动时凸轮轴7和曲轴9之间的传动比为1/2。
本发明的工作过程中，曲轴9的转动由驱动齿轮10输出，经中间传动装置11传递给输入中心齿轮4的外齿圈，驱动由输入中心齿轮4内圆锥齿圈、差动齿轮3、差动齿轮架12和调节中心轮2组成的差动轮系，差动齿轮架12的输出则带动凸轮轴7旋转，并由凸轮6驱动气门8按一定的配气正时打开和关闭。凸轮轴7和曲轴9之间的转动相位通过调节中心齿轮2调节，当调节中心齿轮2固定不动时，凸轮轴7和曲轴9将以一定的相位转动；当调节中心齿轮2按一定的方向转动时，将使差动齿轮架12转速增加或减小，从而改变凸轮轴7和曲轴9之间转动的相位。曲轴9与输入中心齿轮4之间的传动比为1，当调节中心齿轮2固定不动时，凸轮轴7和曲轴9之间的传动比为1/2；当调节中心齿轮2按一定的方向转动时，凸轮轴7和曲轴9之间的传动比发生改变，从而改变气门8的正时。
如图2所示，当调节中心齿轮2固定不动，发动机以一定的气门正时正常运行时，凸轮轴7将以转速ω12转动，与曲轴9转速ω10的传动比为1/2，即ω12＝ω10/2。
如图3所示，当调节中心齿轮2以ω2的转速与曲轴9同向转动时，凸轮轴7的转速ω12将由曲轴9的转速ω10和调节中心齿轮2的转速ω2共同决定，即ω12＝(ω10+ω2)/2；此时，凸轮轴7的转速与正常运行状态相比，转速增加，气门8的正时将提前。
如图4所示，当调节中心齿轮2以ω2的转速与曲轴9反向转动时，凸轮轴7的转速ω12将由曲轴9的转速ω10和调节中心齿轮2的转速ω2共同决定，即ω12＝(ω10-ω2)/2；此时，凸轮轴7的转速与正常运行状态相比，转速减小，气门8的正时将延迟。
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调节系统，包括：内燃机机体(5)、曲轴(9)、凸轮轴(7)、凸轮(6)和气门(8)，凸轮轴(7)穿过凸轮(6)的轴心并与凸轮(6)连接为一体，气门(8)的气门杆和凸轮(6)相接触，其特征在于还包括：驱动齿轮(10)、中间传动装置(11)、输入中心齿轮(4)、差动齿轮(3)、差动齿轮架(12)、调节中心齿轮(2)、调节装置(1)、输入中心齿轮套管(13)、差动齿轮套管(14)和连接轴(15)，输入中心齿轮套管(13)安装在输入中心齿轮(4)的轴心处，差动齿轮套管(14)安装在差动齿轮(3)的轴心处，曲轴(9)的前端安装在驱动齿轮(10)的轴心处，输入中心齿轮(4)的齿圈包括外齿圈和内圆锥齿圈，中间传动装置(11)分别与驱动齿轮(10)和输入中心齿轮(4)外齿圈相啮合，差动齿轮(3)分别与输入中心齿轮(4)内圆锥齿圈和调节中心齿轮(2)相啮合，差动齿轮架(12)穿过差动齿轮套管(14)并与凸轮轴(7)连接为一体，凸轮轴(7)穿过输入中心齿轮套管(13)，输入中心齿轮(4)的旋转轴线、差动齿轮架(12)的旋转轴线、调节中心轮(2)的旋转轴线和凸轮轴(7)的旋转轴线均相同，调节装置(1)与调节中心轮(2)通过连接轴(15)同轴相连。
2.根据权利要求1所述的内燃机连续可变气门正时调节系统，其特征是，所述曲轴(9)与所述输入中心齿轮(4)之间的传动比为1，当所述调节中心齿轮(2)固定不动时，所述凸轮轴(7)和所述曲轴(9)之间的传动比为1/2。
3.根据权利要求2所述的内燃机连续可变气门正时调节系统，其特征是，所述中间传动装置(11)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调节系统，其特征是，所述调节装置(1)为电机或液压驱动机构。
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