CN103323254A - 发动机可变进气门相异升程相异角调整实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了为可变气门相异升程方法提供一种相异角调整实验装置，使每个缸的一对进气凸轮可产生连续改变的相异角，从而使气门升程差发生改变而产生涡流和调整涡流，为研究可变气门相异升程方法对发动机缸内气体流动特性影响提供相异角实验调节系统。

Description

发动机可变进气门相异升程相异角调整实验装置

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种发动机可变进气门相异升程相异角调整实验装置。

背景技术

四气门发动机因相对于二气门发动机在改善燃烧方面具有明显的优势而逐渐得到广泛应用，但是4气门发动机由于双进气道结构对称布置并且驱动进气门的两个凸轮型线几乎一致，两个进气门在同一时刻打开程度一样，以致同一时刻两个进气门进气速度及进气量相同，在缸体横截面方向旋转气流相互抵消，缸内空气的整体运动表现为单一纵向的滚流模式，几乎不存在涡流，涡流和滚流无法同时存在是造成混合气形成不良、燃烧恶化的一个重要因素。

现有技术中有多种方式可以增加缸内涡流，例如：采用切向气道或旋转气道能够获得涡流，但却会使缸盖结构复杂，气流阻力增加；如果采用滑动式可变进气结构，利用一进气门打开的同时，将另一进气门关闭来产生较大涡流，或者在进气歧管内分别设置阀门也能产生和控制涡流；但上述二者均相当于减小或截断部分进气通道，减小了进气量。

本田发动机上采用三段式VTEC，用三个摇臂和三个凸轮驱动两个气门，通过主、次进气门升程曲线的不同产生涡流，改善燃烧。与上述机构类似的可变凸轮机构还有Mitsubishi公司的MIVEC机构及Porsche公司的Vario-Cam等。但上述结构不管是两个进气凸轮升程同时变小还是其中的一个进气凸轮升程变小，得到的涡流相仍然相当于部分关闭两个气门或其中一个气门，其流通能力比双进气门（或进气道）全开差，获得高的涡流强度是以牺牲进气流量为代价的，仅适用于低速情况，高速时进气流量不足，需两进气门全开保证进气流量，无法应用上述机构增加涡流。

申请号为200510013859.7的中国专利公开了一种内燃机进气门相异升程的装置及相关方法，其提出了解决以上技术问题的进气门相异升程技术，但由于发动机在不同的转速和负荷下对涡流运动和流通系数的要求不同，需要根据工况进行试验确定不同工况下的进气门相异升程相异角，此专利公开的技术方案无法对相异生成角进行调整，因此需要发明一套发动机可变进气门相异升程相异角实验调整装置。

发明内容

本发明的目的是为可变气门相异升程方法提供一种相异角调整实验装置，该实验装置自带一对进气凸轮可产生连续改变的相异角，能够进行实际进气凸轮相异角的调整，能够在气道稳流模拟试验台上进行实验，检测不同气门相异升程相异角对发动机缸内气体流动特性实验。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：发动机可变进气门相异升程相异角调整实验装置，其特征在于包括丝杠拉杆、内外齿套杆、导向套、外凸轮轴、内凸轮轴、相位提前凸轮和相位滞后凸轮；所述的丝杠拉杆左端部为方形，右端安装连接板；所述内外齿套杆左端带有沟槽，右端具有内外齿；所述内凸轮轴左端具有外齿，右端连接所述相位滞后凸轮；所述外凸轮轴左端具有内齿，右端连接所述相位提前凸轮；所述内外齿套杆的内齿与所述内凸轮轴的外齿啮合，所述内外齿套杆的外齿与所述外凸轮轴的内齿啮合，相互啮合的齿轮旋向相同。所述内外齿套杆的外周安装有能够使所述内外齿套杆不转动、并可左右移动的导向套。

所述丝杠拉杆的外周安装有与其配合的丝杠螺母。

所述外凸轮轴的下方安装有凸轮轴转角调节柄。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：目前发动机配气结构得到较强涡流的方法实际是部分关闭两个气门或其中一个气门，或直接减小其中一个进气道的进气量，这样却使流通能力比双进气门（或进气道）全开差，获得高的涡流强度是以牺牲进气流量为代价的。本发明为克服以上缺点而提供一种相异角调整实验装置，使每个缸的一对进气凸轮可产生连续改变的相异角，从而使气门升程差发生改变而产生涡流和调整涡流，为研究可变气门相异升程方法对发动机缸内气体流动特性影响提供相异角实验调节系统。

附图说明

图1所示为相异角调整实验装置结构示意图，其中：θ为相异角；，

图2所示为图1中C-C方向的截面图；

图3所示为气道稳流模拟试验台结构示意图；

图中：1.丝杠拉杆  2.丝杠螺母  3.内外齿套杆  4.导向套  5.外凸轮轴6.凸轮轴转角调节柄  7.内凸轮轴  8.相位提前凸轮  9.相位滞后凸轮  10.气道压差传感器  11.凸轮轴转角传感器  12.相异角传感器  13.采集器  14.计算机  15.风速仪  16.转速传感器  17.流量计  18.风机。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：

如图1、2所示为发动机可变进气门相异升程相异角调整实验装置，它包括丝杠拉杆1、内外齿套杆3、导向套4、外凸轮轴5、内凸轮轴7、相位提前凸轮8和相位滞后凸轮9；所述的丝杠拉杆1左端部为方形，右端安装连接板，其外周安装有与其配合的丝杠螺母2；

所述内外齿套杆3左端带有沟槽，右端具有内外齿；所述外凸轮轴5左端具有内齿，右端连接所述相位提前凸轮8；所述外凸轮轴5的下方安装有凸轮轴转角调节柄6，以便于调节外凸轮轴5的转角。所述内凸轮轴7左端具有外齿，右端连接所述相位滞后凸轮9。

所述内外齿套杆3的内齿与所述内凸轮轴7的外齿啮合，所述内外齿套杆3的外齿与所述外凸轮轴5的内齿啮合，相互啮合的齿轮旋向相同。所述内外齿套杆3的外周安装有导向套4，导向套4可保证内外齿套杆3不转动，并可左右移动。通过上述装置，当内外齿套杆3左右移动时，相位提前凸轮8与相位滞后凸轮9同时反向转动。

更具体的，所述丝杠拉杆1左端部采用方形结构用于扳手夹紧，通过扳手传递转矩，使丝杠拉杆1转动，右端连接板卡在内外齿套杆3的左端沟槽内。当丝杠拉杆1转动时，丝杠拉杆1由于螺纹作用左右移动，可推动内外齿套杆3左右移动。所述内外齿套杆3安装在导向套4内，在左右移动时内外齿套杆3不发生转动。外凸轮轴5左端内侧有右旋齿轮结构，随内外齿套杆3的外齿做轴向移动，从而实现外凸轮轴5的转动。内凸轮轴7左端具有左旋齿轮，随内外齿套杆3的内齿做轴向相对移动，从而实现内凸轮轴7的转动。

内外齿套杆3右端外面是斜齿轮（左旋），旋向与外凸轮轴5左端内侧齿轮旋向相同，内外齿套杆3右端内部也是斜齿轮（右旋），其旋向与内凸轮轴7上的齿轮旋向相同。内外齿套杆3与由于内外凸轮轴5旋向不同，能够对进气凸轮相异角进行调节，进而调节气门升程差，调整控制涡流。

可变进气门相异升程相异角调整实验装置工作原理：用扳手顺时针转动丝杠拉杆1，推动内外齿套杆3向右移动，由于内外齿套杆3外面安装了防转动导向套4，所以内外齿套杆3只向右移但不转动，因此，内外齿套杆3外齿使外凸轮轴5从左向右看顺时针转动，即相位提前凸轮8做顺时针转动；而内外齿套杆3内齿使内凸轮轴7逆时针转动，内外凸轮轴5就出现了夹角，此夹角即为相位提前凸轮8与相位滞后凸轮9的相异角θ，内外齿套杆3越向右移，相异角越大，同理，用扳手逆时针转动丝杠拉杆1，拉动内外齿套杆3向左移动，其外齿沿外凸轮轴5内齿轴向左移动，由于外齿倾斜但不转动，迫使外凸轮轴5轴从左向右看逆时针转动，即相位提前凸轮8做逆时针转动，而内外齿套杆3内齿使内凸轮轴7顺时针转动，即相位滞后凸轮9做顺时针转动，使相异角逐渐减小。这样就可以根据需要调整进气凸轮相异角θ改变两进气凸轮升程差、进而改变进气门升程差调整涡流；由于内凸轮轴7齿轮、外凸轮轴5内齿、内外齿套杆3内外齿相互始终保持啮合，在不用扳手旋转丝杠拉杆1时，内外齿套杆3不能轴向移动，所以内凸轮轴7和外凸轮轴5不发生相对转动，这时相位提前凸轮8与相位滞后凸轮9之间相异角不改变，当转动凸轮轴转角调节柄6时，内外凸轮轴5相当于一根凸轮轴同时转动。

图3所示为可变进气门相异升程相异角调整实验装置安装在气道稳流模拟试验台。依照图中所示，8是相位提前凸轮，9是相位滞后凸轮，10是气道压差传感器，11是凸轮轴转角传感器，12是相异角传感器，13是采集器，14是计算机，15是风速仪，16是转速传感器，17是流量计，18是风机；将上述各部件依照图3所示进行连接、组装，即可进行可变进气门相异升程下发动机缸内气体流动特性试验。

综上，本发明提供了一种相异角调整实验装置，使每个缸的一对进气凸轮可产生连续改变的相异角，从而使气门升程差发生改变而产生涡流和调整涡流，为研究可变气门相异升程方法对发动机缸内气体流动特性影响提供相异角实验调节系统。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.发动机可变进气门相异升程相异角调整实验装置，其特征在于包括丝杠拉杆（1）、内外齿套杆（3）、导向套（4）、外凸轮轴（5）、内凸轮轴（7）、相位提前凸轮（8）和相位滞后凸轮（9）；所述的丝杠拉杆（1）左端部为方形，右端安装连接板；所述内外齿套杆（3）左端带有沟槽，右端具有内外齿；所述内凸轮轴（7）左端具有外齿，右端连接所述相位滞后凸轮（9）；所述外凸轮轴（5）左端具有内齿，右端连接所述相位提前凸轮（8）；所述内外齿套杆（3）的内齿与所述内凸轮轴（7）的外齿啮合，所述内外齿套杆（3）的外齿与所述外凸轮轴（5）的内齿啮合，相互啮合的齿轮旋向相同。所述内外齿套杆（3）的外周安装有能够使所述内外齿套杆（3）不转动、并可左右移动的导向套（4）。

2.根据权利要求1所述的发动机可变进气门相异升程相异角调整实验装置，其特征在于所述丝杠拉杆（1）的外周安装有与其配合的丝杠螺母（2）。

3.根据权利要求1所述的发动机可变进气门相异升程相异角调整实验装置，其特征在于所述外凸轮轴（5）的下方安装有凸轮轴转角调节柄（6）。

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