CN111197508A - 一种连续可变气门系统及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连续可变气门系统及汽车，所述系统包括：驱动装置、气门装置和传感装置；所述驱动装置包括驱动电机、驱动齿轮和从动齿轮，所述驱动电机与所述驱动齿轮连接，所述驱动齿轮与所述从动齿轮啮合连接；所述气门装置包括气门、蜗杆和涡轮轴，所述气门通过所述连接件与所述涡轮轴连接，所述涡轮轴一端与所述从动齿轮连接，所述涡轮轴的另一端与所述传感装置连接，通过所述从动齿轮带动所述涡轮轴旋转，使所述气门进行往复运动；所述传感装置，用于实时获取和发送所述涡轮轴的位置；本发明能够取缔传统式曲轴驱动的凸轮轴结构，降低发动机机械损失，减少燃油消耗，提升发动机性能及热效率。

Description

一种连续可变气门系统及汽车
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种连续可变气门系统及汽车。
背景技术
随着科技水平的日益提高，现小排量、高功率、轻量化、高热效，已成为汽车发动机主流发展趋势。为提升发动机热效率，进气增压(Turbocharge，Turbocharge利用内燃机运作转产生的废气驱动空气压缩机的技术)、可变气门正时(Variable Valve Timing，简称“VVT”，VVT技术可调节发动机进气排气系统的重叠时间与正)、连续可变气门升程(Continuous variable valve lift简称“CVVL”，CVVL可以通过减少泵气损失和驱动凸轮所需转矩，提高部分负荷的燃油经济性)和连续可变气门正时(Continue Variable ValveTiming，简称“CVVT”，CVVT通过电子液压控制系统改变凸轮轴打开进气门的时间早晚，从而控制所需的气门重叠角)等技术，已经应用在汽车发动机上。
目前，CVVT系统：由曲轴、正时链轮、正时链条(或皮带)、凸轮轴、VVT、控油阀(OILCONTROL VALVE简称“OCV”，OCV为可变气门正时发动机上控制发动机的进气门正时的机油控制阀,)、凸轮轴位置传感器(Comparewordstring，简称“CMPS”，CMPS为一个气缸判别定位装置，向ECU输入凸轮轴位置信号，是点火控制的主控信号)等元件组成，正时链条(或皮带)连接曲轴、VVT及凸轮轴，曲轴驱动凸轮轴以调节气门开闭，OCV控制VVT调节气门开启时刻，实现气门早开及晚关，保证进气量充足、排气充分，燃烧高效；CVVL系统：由驱动电机、驱动轴、偏心轴、固定臂、调节臂、扭转弹簧等元件组成，固定臂将驱动轴等元件固定在气门及滚子摇臂上方，驱动电机驱动驱动轴，驱动轴驱动偏心轴工作，实现气门升程的变化，从而增大进气量。
但是，上述两种系统均至少由20种零件组成，结构复杂，导致发动机机械损失过多，燃油消耗上升，影响到发动机性能和热效率，不能完全达到理想情况的“进饱排净”。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种连续可变气门系统及汽车，能够取缔传统式曲轴驱动的凸轮轴结构，降低发动机机械损失，减少燃油消耗，提升发动机性能及热效率。
为了解决上述问题，本发明提供一种连续可变气门系统，包括：驱动装置、气门装置和传感装置；
所述驱动装置包括驱动电机、驱动齿轮和从动齿轮；
所述驱动电机与所述驱动齿轮连接，所述驱动齿轮与所述从动齿轮啮合连接；
所述气门装置包括气门、蜗杆和涡轮轴，所述气门通过所述蜗杆与所述涡轮轴连接，所述涡轮轴一端与所述从动齿轮连接，所述涡轮轴的另一端与所述传感装置连接，通过所述从动齿轮带动所述涡轮轴旋转，使所述气门进行往复运动；
所述传感装置，用于实时获取和发送所述涡轮轴的位置。
进一步地，所述驱动电机与所述驱动齿轮过盈配合连接或者花键连接。
进一步地，所述气门装置包括至少一个气门。
进一步地，所述传感装置包括传感器和信号盘，所述传感器与所述信号盘电性连接，所述信号盘与所述涡轮轴的一端连接，所述信号盘用于获取所述涡轮轴的位置。
进一步地，所述传感器为霍尔传感器。
进一步地，所述系统还包括控制装置，所述控制装置与所述传感装置电性连接，所述控制装置用于通过控制所述驱动电机使所述气门调节升程和开合。
进一步地，所述控制装置包括：位置信号接收模块、气门升程调节模块、气门开合调节模块和电机控制模块，所述位置信号接收模块、所述气门升程调节模块和所述气门开合调节模块均与所述电机控制模块；
所述位置信号接收模块，用于接收所述传感器传输所述涡轮轴的实时位置信号；
所述气门升程调节模块，用于根据所述涡轮轴的实时位置，发出气门升程调节指令；
所述气门开合调节模块，用于根据所述涡轮轴的实时位置，发出气门开合调节指令；
所述电机控制模块，用于根据发出气门升程调节指令和/或气门开合调节指令，控制所述驱动电机使所述气门调节升程和开合；
本发明还保护了一种连续可变气门系统，包括：驱动装置和气门装置；
所述驱动装置包括至多个驱动电机；
所述气门装置包括包括多个气门和多个蜗杆，所述气门通过通过所述蜗杆与所述驱动电机连接；
所述驱动电机与所述气门一一对应，一个所述驱动电机驱动一个所述气门进行往复运动。
进一步地，所述系统包括控制装置，所述控制装置包括记忆模块、气门升程调节模块、气门开合调节模块和电机控制模块，所述记忆模块、所述气门升程调节模块、所述气门开合调节模块均与所述电机控制模块电性连接；
所述记忆模块，用于记录预装机时，气门的预设升程和预设开合时间；
所述气门升程调节模块，用于根据所述预设升程，发出气门升程调节指令；
所述气门开合调节模块，用于根据所述预设开合时间，发出气门开合调节指令；
所述电机控制模块，用于根据发出气门升程调节指令和/或气门开合调节指令，控制所述驱动电机使所述气门调节升程和开合。
本发明还保护了一种汽车，包括：任意一项所述的连续可变气门系统。
由于上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1)本发明的一种连续可变气门系统及汽车，采用连续可变气门系统，能够取缔传统式曲轴驱动的凸轮轴结构，降低发动机机械损失，减少燃油消耗，提升发动机性能及热效率；
2)本发明的一种连续可变气门系统及汽车，采用连续可变气门系统，能够实现连续配气正时调节及气门升程调节两种功能，同时简化结构，有效降低发动机成本和提升发动机可靠性，使发动机更轻量化；
3)发明的一种连续可变气门系统及汽车，采用连续可变气门系统，简化了发动机装配过程，降低了装配要求和制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明实施例1提供的连续可变气门系统的结构示意图；
图2是本发明实施例2提供的连续可变气门系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
实施例一
本实施例一提供一种连续可变气门系统，如图1所示，包括：驱动装置1、气门装置2和传感装置3；
所述驱动装置1包括驱动电机11、驱动齿轮12和从动齿轮13；
所述驱动电机11与所述驱动齿轮12连接，所述驱动齿轮12与所述从动齿轮13啮合连接；
所述气门装置2包括气门21、蜗杆22和涡轮轴23，所述气门21通过所述蜗杆22与所述涡轮轴23连接，所述涡轮轴23一端与所述从动齿轮13连接，所述涡轮轴23的另一端与所述传感装置3连接，通过所述从动齿轮13带动所述涡轮轴23旋转，使所述气门21进行往复运动；
所述传感装置3，用于实时获取和发送所述涡轮轴23的位置。
具体地，所述驱动电机11与所述驱动齿轮12过盈配合连接或者花键连接。
优选地，所述驱动电机11与所述驱动齿轮12过盈配合连接。
具体地，所述气门21装置包括至少一个气门。
具体地，所述传感装置3包括传感器31和信号盘32，所述传感器31与所述信号盘32电性连接，所述信号盘32与所述涡轮轴23的一端连接，所述信号盘32用于获取所述涡轮轴23的位置。
具体地，所述传感器31为霍尔传感器。
具体地，所述系统还包括控制装置，所述控制装置与所述传感装置3电性连接，所述控制装置用于通过控制所述驱动电机11使所述气门21调节升程和开合。
进一步地，所述控制装置包括：位置信号接收模块、气门升程调节模块、气门开合调节模块和电机控制模块，所述位置信号接收模块、所述气门升程调节模块和所述气门开合调节模块均与所述电机控制模块；
所述位置信号接收模块，用于接收所述传感器31传输所述涡轮轴23的实时位置信号；
所述气门升程调节模块，用于根据所述涡轮轴23的实时位置，发出气门升程调节指令；
所述气门开合调节模块，用于根据所述涡轮轴23的实时位置，发出气门开合调节指令；
所述电机控制模块，用于根据发出气门升程调节指令和/或气门开合调节指令，控制所述驱动电机11使所述气门21调节升程和开合。
具体地，所述位置信号接收模块接收所述传感器31传输所述涡轮轴23的实时位置信号，所述气门升程调节模块根据所述涡轮轴23的实时位置发出气门升程调节指令和/或所述气门开合调节模块根据所述涡轮轴23的实时位置发出气门开合调节指令，所述电机控制模块根据发出气门升程调节指令和/或气门开合调节指令，控制所述驱动电机11使所述气门21调节升程和开合，所述驱动电机11驱动所述驱动齿轮12进行选择，所述驱动齿轮12通过所述从动齿轮13带动所述蜗轮轴23旋转，所述蜗轮轴23通过调节所述蜗杆22实现所述气门21的开合和所述气门21的升程调节，实现发动机换气过程的气门开合，使得发动机在高转速工况，进气门提前开启、气门升程增大，保证进气充足，排气门延迟关闭，排气门升程增大，保证排气干净。
进一步地，所述蜗轮轴23的位置经过所述传感器31的传输，通过信号盘32确定所述气门21升程量和开合时间点，实现闭环控制，提高控制精度。
本发明还保护了一种汽车，包括：上述任意一项所述的连续可变气门系统。
实施例一提供了一种连续可变气门系统及汽车，能够取缔传统式曲轴驱动的凸轮轴结构，降低发动机机械损失，减少燃油消耗，提升发动机性能及热效率，同时能够实现连续配气正时调节及气门升程调节两种功能，简化结构和发动机装配过程，有效降低发动机成本和装配要求，提升发动机可靠性，使发动机更轻量化。
实施例二
本发明还保护了一种连续可变气门系统，如图2所示，包括：驱动装置1和气门装置2；
所述驱动装置1包括至多个驱动电机11；
所述气门装置包括包括多个气门21和多个蜗杆22，所述气门21通过通过所述蜗杆22与所述驱动电机11连接；
所述驱动电机11与所述气门21一一对应，一个所述驱动电机11驱动一个所述气门21进行往复运动。
具体地，所述驱动电机11与所述驱动齿轮12过盈配合连接或者花键连接。
优选地，所述驱动电机11与所述驱动齿轮12过盈配合连接。
具体地，所述气门21装置包括至少一个气门。
具体地，所述系统包括控制装置，所述控制装置包括记忆模块、气门升程调节模块、气门开合调节模块和电机控制模块，所述记忆模块、所述气门升程调节模块、所述气门开合调节模块均与所述电机控制模块电性连接；
所述记忆模块，用于记录预装机时，气门的预设升程和预设开合时间；
所述气门升程调节模块，用于根据所述预设升程，发出气门升程调节指令；
所述气门开合调节模块，用于根据所述预设开合时间，发出气门开合调节指令；
所述电机控制模块，用于根据发出气门升程调节指令和/或气门开合调节指令，控制所述驱动电机11使所述气门21调节升程和开合。
具体地，所述记忆模块记录下预装机时，气门的预设升程和预设开合时间；所述气门升程调节模块用于根据所述预设升程发出气门升程调节指令和/或所述气门开合调节模块用于根据所述预设开合时间，发出气门开合调节指令；所述电机控制模块根据发出气门升程调节指令和/或气门开合调节指令，控制每个所述驱动电机11使所述气门21调节升程和开合，单独的所述驱动电机11调节所述对应的所述蜗杆22，所述蜗杆22带动所述气门21进行往返运动，实现所述气门21的开合和所述气门21的升程调节，实现发动机换气过程的气门开合，使得发动机在高转速工况，进气门提前开启、气门升程增大，保证进气充足，排气门延迟关闭，排气门升程增大，保证排气干净。
本发明还保护了一种汽车，包括：上述任意一项所述的连续可变气门系统。
实施例二与实施例一不同，所述系统中不包含蜗轮轴，通过控制装置直接控制每个气门对应的驱动电机，能够更加精确的控制气门的往返运动，进一步地降低发动机机械损失，减少燃油消耗，提升发动机性能及热效率，同时也能够实现与实施例一相同的技术效果，能够实现连续配气正时调节及气门升程调节两种功能，简化结构和发动机装配过程，有效降低发动机成本和装配要求，提升发动机可靠性，使发动机更轻量化。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (10)

1.一种连续可变气门系统，其特征在于，包括：驱动装置(1)、气门装置(2)和传感装置(3)；
所述驱动装置(1)包括驱动电机(11)、驱动齿轮(12)和从动齿轮(13)，所述驱动电机(11)与所述驱动齿轮(12)连接，所述驱动齿轮(12)与所述从动齿轮(13)啮合连接；
所述气门装置(2)包括气门(21)、蜗杆(22)和涡轮轴(23)，所述气门(21)通过所述蜗杆(22)与所述涡轮轴(23)连接，所述涡轮轴(23)一端与所述从动齿轮(13)连接，所述涡轮轴(23)的另一端与所述传感装置(3)连接，通过所述从动齿轮(13)带动所述涡轮轴(23)旋转，使所述气门(21)进行往复运动；
所述传感装置(3)，用于实时获取和发送所述涡轮轴(23)的位置。
2.根据权利要求1所述的一种连续可变气门系统，其特征在于，所述驱动电机(11)与所述驱动齿轮(12)过盈配合连接或者花键连接。
3.根据权利要求1所述的一种连续可变气门系统，其特征在于，所述气门装置(2)包括至少一个气门(21)。
4.根据权利要求1所述的一种连续可变气门系统，其特征在于，所述传感装置(3)包括传感器(31)和信号盘(32)，所述传感器(31)与所述信号盘(32)电性连接，所述信号盘(32)与所述涡轮轴(23)的一端连接，所述信号盘(32)用于获取所述涡轮轴(23)的位置。
5.根据权利要求4所述的一种连续可变气门系统，其特征在于，所述传感器(31)为霍尔传感器。
6.根据权利要求4所述的一种连续可变气门系统，其特征在于，所述系统还包括控制装置，所述控制装置与所述传感装置电性连接，所述控制装置用于通过控制所述驱动电机(11)使所述气门(21)调节升程和开合。
7.根据权利要求6所述的一种连续可变气门系统，其特征在于，所述控制装置包括：位置信号接收模块、气门升程调节模块、气门开合调节模块和电机控制模块，所述位置信号接收模块、所述气门升程调节模块和所述气门开合调节模块均与所述电机控制模块；
所述位置信号接收模块，用于接收所述传感器(31)传输所述涡轮轴(23)的实时位置信号；
所述气门升程调节模块，用于根据所述涡轮轴(23)的实时位置，发出气门升程调节指令；
所述气门开合调节模块，用于根据所述涡轮轴(23)的实时位置，发出气门开合调节指令；
所述电机控制模块，用于根据发出气门升程调节指令和/或气门开合调节指令，控制所述驱动电机(11)使所述气门(21)调节升程和开合。
8.一种连续可变气门系统，其特征在于，包括：驱动装置(1)和气门装置(2)；
所述驱动装置(1)包括至多个驱动电机(11)；
所述气门装置包括包括多个气门(21)和多个蜗杆(22)，所述气门(21)通过通过所述蜗杆(22)与所述驱动电机(11)连接；
所述驱动电机(11)与所述气门(21)一一对应，一个所述驱动电机(11)驱动一个所述气门(21)进行往复运动。
9.根据权利要求8所述的一种连续可变气门系统，其特征在于，所述系统包括控制装置，所述控制装置包括记忆模块、气门升程调节模块、气门开合调节模块和电机控制模块，所述记忆模块、所述气门升程调节模块、所述气门开合调节模块均与所述电机控制模块电性连接；
所述记忆模块，用于记录预装机时，气门的预设升程和预设开合时间；
所述气门升程调节模块，用于根据所述预设升程，发出气门升程调节指令；
所述气门开合调节模块，用于根据所述预设开合时间，发出气门开合调节指令；
所述电机控制模块，用于根据发出气门升程调节指令和/或气门开合调节指令，控制所述驱动电机(11)使所述气门(21)调节升程和开合。
10.一种汽车，其特征在于，包括：如权利要求1-9项中任意一项所述的连续可变气门系统。
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