CN103982262A - 基于行星齿轮机构的发动机可变配气相位执行机构 - Google Patents

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Abstract

本发明设计一种基于行星齿轮机构的发动机可变配气相位执行机构，该机构通过电机-减速器驱动的方式调节凸轮轴转角，从而实现配气相位的连续调节。控制机构采用步进电机或伺服电机作为动力，经过两极减速器驱动凸轮轴转动，以放大驱动转矩。减速器采用两级行星齿轮减速器或一级圆柱齿轮减速器和一级行星齿轮减速器构成的两级减速器。为了提高控制的机构的响应速度，机构采用大步进角的步进电机，经两极减速后不会影响控制精度。该执行机构与现有的电液式执行机构相比具有控制精度高的优点。

Description

基于行星齿轮机构的发动机可变配气相位执行机构
技术领域
本发明涉及一种发动机连续可变配气相位控制系统的执行机构。 
背景技术
传统发动机的配气相位是固定不变的，而最佳的配气相位是随着发动机的工况的变化而变化的，因此固定不变的配气相不能满足发动机在多种工况对配气正时的需求，即不能满足发动机在各种工况下对动力性、经济性和排放性要求。可变气门配气相位控制系统的作用是通过改变气门开启和关闭时刻，在发动机运转工况范围内提供最佳的配气正时，使发动机动力性和经济性得到综合提高，同时可在一定程度上改善了废气排放。发动机可变配气正时调节机构主要有两大类，一类是基于凸轮轴调相原理的可变配气相位机构，另一类是无凸轮轴的气门调节机构，驱动方式有电磁阀式、电液驱动式、电气驱动式等。基于凸轮轴调相原理的配气正时调节机构，具有结构简单、成本低以及不需要对发动机进行大的改动的优点，得到广泛应用，如日本本田公司的“智能可变气门正时和气门升程电子控制系统i-VTEC”，丰田公司的“智能可变气门正时系统（VVT-i）”，德国大众的液压调节器式可变配气机构等，这些机构的控制方式都采用的是电控液压驱动的方式，由于液压取自发动机的润滑油，而发动机润滑油的压力是随发动机转速的变化而变化的，因此要实现精确控制的难度较大，使控制系统的控制精度还不够高。本发明设计一种基于行星齿轮机构的电机-齿轮减速器驱动的执行机构，来提高系统的控制精度。
发明内容
本发明设计一种基于行星齿轮机构的发动机可变配气相位执行机构，该机构通过电机-齿轮减速器驱动的方式调节凸轮轴转角，从而实现配气相位的连续调节。控制机构采用步进电机或伺服电机作为动力，经过两极减速器驱动凸轮轴转动。为了提高控制的机构的响应速度，机构采用大步进角的步进电机，经两极减速后可以保证控制精度。该执行机构与现有的电液式执行机构相比具有控制精度高的优点。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1为采用双排行星齿轮减速器的基于行星齿轮机构的发动机可变配气相位执行机构示意图
图2为第一级减速器采用一对圆柱齿轮的基于行星齿轮机构的发动机可变配气相位执行机构结构示意图。
具体实施方式
具体实现方案为：以步进电机作为动力，通过两级行星齿轮减速器实现凸轮轴的驱动即相角的调整，如图１所示，后行星排的齿圈与发动机凸轮轴的链轮或带轮制成一体或通过机械连接，行星架通过花键与凸轮轴连接，太阳轮与前一排行星减速器的行星架通过短轴连接。前行星减速器的齿圈通过螺钉与链轮或带轮罩盖固定，太阳轮与固定在链轮或带轮罩盖上的步进电机的输出轴连接。前行星减速器的行星架上焊有一个限位销，与链轮或带轮罩盖上的圆弧轨道配合，使前减速器的行星架只能在一定的角度能转动，即后太阳轮在一定角度内转动，从而保证凸轮轴只在一定转角范围内转动（保证可靠性与安全性），从而实现配气相位在一定范围内的连续调节。一般配气相位调整的角度（曲轴转角）为20－30°。采用两级减速器的目的是对步进电机的输出转矩进行放大，从而保证可以驱动凸轮轴转动，即实现配气相位的连续调节。
图2为另一种方案，第一级减速器采用一对圆柱齿轮。步进电机的输出轴直接连接第一级圆柱齿轮减速器的小齿轮，大齿轮通过一根小轴与第二级行星齿轮减速器的太阳轮连接。大齿轮上焊有一个限位销，与链轮或带轮罩盖上的圆弧轨道配合，使大齿轮只能在一定的角度内转动，即保证凸轮轴在一定角度内转动。
进一步的，步进电机可以通过伺服电机来替代，以获得更高的控制精度，但成本会上升。

Claims (5)

1.一种基于行星齿轮机构的发动机可变配气相位执行机构，其特征在于，包括步进电机，两极行星齿轮减速器。
2.如权利1要求所述的一种基于行星齿轮机构的发动机可变配气相位执行机构，其特征在于，步进电机采用大步进角式，以提高响应速度，步进角的大小依据总的传动比和凸轮转角控制精度而定。
3.如权利1要求所述的一种基于行星齿轮机构的发动机可变配气相位执行机构，其特征在于，第一级行星齿轮减速器可以由一对圆柱齿轮减速器替代。
4.如权利1要求所述的一种基于行星齿轮机构的发动机可变配气相位执行机构，其特征在于，后行星排的齿圈与发动机凸轮轴的链轮或带轮制成一体或通过机械连接，行星架通过花键与凸轮轴连接，太阳轮与前一级减速器的输出连接。
5. 如权利1要求所述的一种基于行星齿轮机构的发动机可变配气相位执行机构，其特征在于，通过限位机械机构（销子和轨道）限制凸轮轴的调节范围。
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