CN201794631U - 一种发动机配气相位调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种发动机配气相位调节装置，包括移相器和机油控制阀，其特征是：移相器包括转子和定子，转子上有叶片，定子外有链轮或带轮，定子内有油腔，叶片放置在油腔内；在转子内有油孔；机油控制阀包括柱塞和阀体，阀体上的出油口通过管道连接于转子的油孔。本实用新型的有益效果在于：在不同的发动机转速下获得更高的扭矩和功率指标；可提高怠速时的稳定性及降低怠速转速；在部分负荷时，改进稀释控制以获得更好燃油经济性；可降低废气排放。

Description

一种发动机配气相位调节装置

所属技术领域

本实用新型涉及汽车发动机的可变气门正时技术，特别适用于轿车和轻型汽车发动机配气相位需要随发动机工况变化的配气机构。

背景技术

发动机工作须经过进气，把可燃混合气(或新鲜空气)引入气缸；然后将进入气缸的可燃混合气压缩，压缩接近终点时点燃可燃混合气；可燃混合气着火燃烧，膨胀推动活塞上行实现对外作功；最后排出燃烧后的废气。发动机不断循环重复进行进气、压缩、作功、排气，就实现了能量转换，使发动机能够连续运转。

发动机配气机构是根据发动机的工作顺序和工作过程，利用凸轮转动产生的推力定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。

上述机构有如下的缺点：凸轮固定在凸轮轴上，转动相位是不变的，即进、排气的角度和时间是固定的，不能根据发动机转速需要进行调节：无论是在汽车怠速状态，还是在负重上坡的状态，进气时间(进气量)是恒定的，为了兼顾汽车的动力要求，势必就使汽车的耗油量增加，损失了经济性。

发明内容

针对前述机构的缺点，本实用新型提出一种发动机配气相位调节装置以弥补现有技术之不足。

可改变配气相位的机构，目的是通过发动机ECU控制系统，通过机油控制阀(OCV)，改变机油的流向，使安装在凸轮轴上的移相器(VVT)转动，实现对发动机凸轮的相位进行调节，从而使得气门开启、关闭的时间随发动机和转速的变化而变化，以提高充气效率，增加发动机功率。

本机构采用的技术方案是：一种发动机配气相位调节装置，包括移相器和机油控制阀，其特征是：移相器包括转子和定子，转子上有叶片，定子外有链轮或带轮，定子内有油腔，叶片放置在油腔内；在转子内有油孔；机油控制阀包括柱塞和阀体，阀体上的出油口通过管道连接于转子的油孔。

本实用新型的有益效果在于：

1、在不同的发动机转速下获得更高的扭矩和功率指标；

移相器(VVT)通过控制进气门的关闭时刻，可以优化发动机的扭矩特性：在发动机低速时，在压缩行程中，VVT控制进气门晚关角，使之较早关闭，可以减少排出进气门的新鲜混合气，这样可以使汽缸内吸进更多的混合气，产生更高的低速扭矩；当发动机转速提高时，进气歧管的调谐效应需要进气门保持更长的开启状态以吸入更多的气，VVT可以增大进气门的晚关角，提高高速时最大功率。

2、发动机启动时，VVT锁死在初始位置，也是保证进排气重叠角最小的位置，此时由于气门重叠角最小，也就保证了从排气门返回到气缸中的废气最小，机油控制阀(OCV)值控制在目标区域之内，可提高怠速时的稳定性及降低怠速转速；

3、在部分负荷时，改进稀释控制以获得更好燃油经济性；

发动机怠速时，通过VVT的调节将进排气门重叠角控制在最小，提高了怠速时的稳定性，相对于固定相位的发动机，安装VVT的发动机其怠速转速可较固定相位的发动机降低50转/分钟左右。发动机怠速转速的降低，也意味着燃油消耗率的降低，从而提高燃油经济型。

在发动机中低转速常用部分负荷提高燃油经济性的方法为将进气相位前移，增大气门重叠角。在排气冲程的末端，进气门提前开启，由于排气管内压力低，一部分废气排入到进气管中，在随后的进气冲程中，这部分废气随进气一起进入到气缸中。另外由于在进气冲程的初始阶段，还有一部分废气会从排气管中倒灌入缸内，气缸中的残余废气量明显增加，气缸内气体压力得到提高，因此进气冲程的泵气损失功降低，燃油经济性得到提高。

4、采用进排气独立调节的VVT可替代外部废气再循环系统(EGR系统)，可以在降低等量NO_x(一氧化氮或二氧化氮)排放的前提下，同时具有降低HC排放的潜力。

由于NO_x主要是在高温下生成的，目前控制NO_x的主要方法为从排气侧引回一部分废气来稀释进入气缸参与燃烧的混合气，通过稀释作用，在未燃混合气中加入一定的废气量，废气是惰性的，只含有极少量的可燃物质，这样就增加了混合气的总热容量。当热容量提高时，使充入的混合气很难被加热，降低了燃烧的峰值温度。因为NO_x的生成直接与燃烧温度相关，因此，进气稀释作用可以减少NO_x的产生。

由于重新吸入了排气行程结束时HC(碳氢化合物)含量最高的废气进行再氧化，所以还可以减少HC的排放。增大重叠角需要排气凸轮相位向后调节，这样排气门开启提前角(EVO)减小这样增加了有效膨胀比，改进了燃烧效率，进一步减少了HC的排放。

附图说明

下面通过实施例，并结合附图对本实用新型作进一步描述：

图1是本实用新型实施例移相器(VVT)的结构示意图；

图2是图1的侧面示意图；

图3是机油控制阀(OCV)的结构示意图；

图4是定子的示意图；

图5是转子的示意图；

图6是图5的另一个视角的示意图；

图7是机油控制阀阀体的示意图；

图8是柱塞的示意图。

具体实施方式

实施例：

转子6安装于定子5内，并将定子5的油腔封闭，同时，叶片18伸入油腔中，将每个油腔封闭成前进腔19和后退腔20；在转子6的端面上有油孔23，油孔23另一开口于转子6侧面，并和前进腔19联通，转子6的另一端面上有油孔24，油孔24另一开口于转子6侧面，并和后退腔20联通。

转子6通过键21安装在凸轮轴1末端，凸轮轴1通过定子5的中间孔与转子6接连成一体，随凸轮轴1转动。

定子5端面设计一个锁销座11，转子6上锁销12在锁销弹簧13作用下，将定子5和转子6固定在一个初始位置。

在此时，定子5上的链轮25通过链条与曲轴相连，使得定子5转动，定子5在带动其内的转子6转动，转子6再带动凸轮轴1转动，凸轮轴1之上的凸轮转动，开启或关闭气门。

当工况改变，需要调整相位时，过程如下：

机油控制阀(OCV)是一个三位四通阀，在发动机ECU的控制下，OCV中的柱塞22可控制在一个确定的位置，从而进一步控制通向移相器(VVT)前进腔19或后退20的机油流向及流速，从而在机油压力作用下驱动转子6相对定子5旋转到一指定位置，然后关闭通向前进及后退腔的机油供给，使转子保持在此位置。由于转子6是与凸轮轴1固定，定子5与曲轴的相位固定，因此也就意味着凸轮轴1可以相对曲轴旋转，并在一指定位置保持，从而改变发动机配气相位。

具体的讲：工作流程如下：

阀体2上有恒压的机油进口3，机油进口3的轴向位置设计的有差异，同时，阀体2上还有两组机油出口，其中一组为前进机油供给口4，前进机油供给口4连接于油孔23；另外一组为后退机油供给口7，后退机油供给口7连接于油孔24。至于连接方式，在实践当中，最适宜的是在凸轮轴1上制造两个管孔，压力机油通过其中一个管孔达到转子6的一个端面，给油孔24供油；通过另外一个管孔和转子6内的通孔8到达另外一个端面，给油孔23供油。

柱塞22被套在阀体2内，柱塞22上有凸环9，凸环9和机油进口3配合使用：

当处于锁止状态时，凸环9处于中间位置，将机油进口3全部封闭，前进机油供给口4和后退机油供给口7均没有压力油输出，从而油孔23和24都没有进油，转子6相对于定子5位置固定。

当柱塞22向右移动时到止点时，位置最靠左的进油口3和凸环9的左边沿之间有缝隙，机油通过这个缝隙进入到前进机油供给口4并流出，通过管孔和通孔8进入到油孔23，再进入前进腔19。锁销12在机油压力作用下，克服锁销弹簧13弹簧力，使锁销12抬起。转子6在机油压力作用下与定子5发生逆时针相对转动，使凸轮轴和曲轴配气相位改变，在转动到适合位置时，柱塞复位到锁止状态，油路截止，保持这个相位。形成一个新的平衡继续传动，传动关系不变。

此时，凸轮轴1和曲轴就有一个相位差。

同理，当柱塞22向左移动到止点时，位置最靠右的进油口3和凸环9的右边沿之间有缝隙，机油通过这个缝隙进入到后退机油供给口7并流出，通过管孔进入到油孔24，再进入前进腔20。转子6在机油压力作用下与定子5发生顺时针相对转动，使凸轮轴和曲轴配气相位改变，在转动到适合位置时，油路截止，保持这个相位。形成一个新的平衡继续传动，

柱塞22动作的时间实质上就决定了相位，从而实现了连续可变正时气门。

Claims (1)

1.一种发动机配气相位调节装置，包括移相器和机油控制阀，其特征是：移相器包括转子和定子，转子上有叶片，定子外有链轮或带轮，定子内有油腔，叶片放置在油腔内；在转子内有油孔；机油控制阀包括柱塞和阀体，阀体上的出油口通过管道连接于转子的油孔。

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