CN203822403U - 一种连续可变气门正时控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种连续可变气门正时控制装置，该控制装置基于曲轴、排气凸轮轴齿轮、进气凸轮轴齿轮和传动链组成的链传动系统，包括三个传动链张紧器，每个传动链张紧器通过连接油管连接一个传动链张紧器控制器；第一传动链张紧器安装在曲轴与排气凸轮轴齿轮之间，第二传动链张紧器安装在排气凸轮轴齿轮与进气凸轮轴齿轮之间，第三传动链张紧器安装在曲轴与进气凸轮轴齿轮之间。本实用新型能够实现进、排气门正时提前或者是推迟的连续可变控制，并且进气门与排气门的可变控制相互独立。控制装置与气门传动机构相对独立，即便是在控制装置失效的情况也不会影响传动机构本身的正常运行。本实用新型维修成本低、维修难度小、控制难度小。

Description

一种连续可变气门正时控制装置

技术领域

本实用新型涉及汽车内燃机领域，特别是涉及到内燃机的进、排系统当中的进、排气门的正时控制装置。

背景技术

对于传统的内燃机来讲，气门的正时由凸型线和凸轮轴与曲轴之间的传动机构控制，当凸轮制造完成后，其正时也就确定，在工作过程中不能够改变。但是内燃机，尤其是车用内燃机，其工况变化范围很宽，不同的转速条件下气体的流动特性差异很大。固定的气门开启时刻对于利用气流惯性等很不利，在设计凸轮轴和传动机构时只有根据内燃机的使用特点，结合其工况范围进行一个折衷选择，因此最终的结果是不能全面优化整个工况范围内的内燃机特性。在大力提倡节能减排的背景下，如果能够灵活控制气门的正时，对于全面提升内燃机的综合性能将直到积极作用。

进排气凸轮一旦加工完成，其型线在工作过程当中是很难改变的，因此在已有的众多气门正时机构发明设计当中都对凸轮轴传动轮进行了改进。在改进传动轮的过程当中不免会使传动轮的结构变得复杂，并且会增加传动轮的质量。而传动轮的转速为发动机转速的1/2，其转速较高，在变工况的时候由于惯性将增加传动系统的动态负荷。因此，如果增大传动轮的质量必然造成传动负荷的进一步增加，对于改善发动机的动态响应很不利。

为了达到改变气门正时的目的，同时也不增加传动系统的质量，本实用新型重新设计了一种连续可变气门正时机构。

发明内容

鉴于此，本实用新型目的在于提供一种在不增加传动系统的质量的情况下实现气门正时的连续可变气门正时控制装置。

为解决以上技术问题，本实用新型提供的技术方案是，提供一种连续可变气门正时控制装置，该控制装置基于曲轴、排气凸轮轴齿轮、进气凸轮轴齿轮和传动链组成的链传动系统，包括三个传动链张紧器，每个传动链张紧器通过连接油管连接一个传动链张紧器控制器；第一传动链张紧器安装在曲轴与排气凸轮轴齿轮之间，第二传动链张紧器安装在排气凸轮轴齿轮与进气凸轮轴齿轮之间，第三传动链张紧器安装在曲轴与进气凸轮轴齿轮之间。

进一步地，所述传动链张紧器包括一张紧轮，张紧轮装配在传动杆的一端，传动杆的另一端与张紧活塞连接；传动杆安装在传动杆滑座内，传动杆上设置有张紧弹簧定位凸台，在张紧弹簧定位凸台与传动杆滑座之间安装有张紧弹簧；张紧活塞装配在液压腔内，液压腔固定安装在传动杆滑座上，传动杆滑座与固定在发动机机体上；所述液压腔上还设置有进油接口，该进油接口与连接油管连接。

进一步地，所述传动链张紧器控制器包括一控制器壳体和电磁阀，控制器壳体上装配有一控制活塞；控制活塞的一端位于控制器壳体内，控制活塞的另一端与电磁阀连接；控制活塞与电磁阀之间安装有控制活塞回位弹簧；控制器壳体上还设置有两个个环境压力孔，两环境压力孔分别位于控制活塞的两行程端外；控制器壳体上还设置有高压油进口、回油口和出油接口，出油接口与连接油管连接。

优选地，所述回位弹簧与控制活塞同轴装配。

优选地，所述电磁阀安装在控制器壳体上。

与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点：

1、本实用新型能够实现进、排气门正时提前或者是推迟的连续可变控制，并且进气门与排气门的可变控制相互独立。

2、本实用新型的控制装置与气门传动机构相对独立，即便是在控制装置失效的情况也不会影响传动机构本身的正常运行，也不会影响发动机的基本工作。

3、本实用新型的控制装置与气门传动机构相对独立，无论是控制装置损坏还是传动系统损坏都不会产生相互影响，降低了维修成本和维修难度。

4、对气门本身的传动机构的改变较小，几乎不增加传统的气门传动机构的重量。

5、控制装置本身不会随气门传动机构一起高速运行，降低了运动件的总重量，有利于提高传动系统的动态响应特性，降低了对控制系统本身的要求。

6、控制装置本身均可使用通用零部件，开发难度较小，开发成本相对较低。

7、直接控制的零部件为电磁阀，电磁阀为位置式，控制难度小。

附图说明

图1是本实用新型一较佳实施例的整体结构示意图。

图2是本实用新型一较佳实施例中传动链张紧器结构示意图。

图3是本实用新型一较佳实施例中传动链张紧器控制器结构示意图。

附图说明：1曲轴，2排气凸轮轴齿轮，3进气凸轮轴齿轮，4传动链，5a第一传动链张紧器，6a第一连接油管，7a第一传动链张紧器控制器，5b第二传动链张紧器，6b第二连接油管，7b第二传动链张紧器控制器，5c第三传动链张紧器，6c第三连接油管，7c第三传动链张紧器控制器，51张紧弹簧定位凸台，52张紧弹簧，53传动杆，54进油接口，55液压腔，56张紧活塞，57传动杆滑座，58张紧轮，71控制活塞，72控制活塞回位弹簧，73电磁阀，74控制器壳体，75出油接口，a环境压力孔，b高压油进口，c回油口。

具体实施方式

下面结合附图与一个具体实施例进行说明。

参见图1至图3。本实施例所描述的连续可变气门正时控制装置，该控制装置基于曲轴1、排气凸轮轴齿轮2、进气凸轮轴齿轮3和传动链4组成的链传动系统。

如图1所示的连续可变气门正时装置包括曲轴1、进气凸轮轴齿轮2、排气凸轮轴齿轮3、传动链4、第一传动链张紧器5a、第二传动链张紧器5b、第三传动链张紧器5c、第一传动链张紧器控制器7a、第二传动链张紧器控制器7b、第三传动链张紧器控制器7c、第一连接油管6a、第二连接油管6b和第三连接油管6c。

曲轴1、进气凸轮轴齿轮2和排气凸轮轴齿轮3三者由传动链4连接并实现传动，三者的转动方向一致。

曲轴1与进气凸轮轴齿轮2之间安装有第一传动链张紧器5a，第一传动链张紧器5a通过第一连接油管6a与第一传动链张紧器控制器7a相连接。

进气凸轮轴齿轮2与排气凸轮轴齿轮3之间安装有第二传动链张紧器5b，第二传动链张紧器5b通过第二连接油管6b与第二传动链张紧器控制器7b相连接。

排气凸轮轴齿轮3与曲轴1之间安装有第三传动链张紧器5c，第三传动链张紧器5c通过第三连接油管6c与第三传动链张紧器控制器7c相连接。

第一传动链张紧器5a、第二传动链张紧器5b和第三传动链张紧器5c具有相同的结构特征，其结构如图2所示。

如图2所示的传动链张紧器包括张紧轮58、传动杆53、张紧弹簧52、张紧弹簧定位凸台51、传动杆滑座57、张紧活塞56、液压腔55和进油接口54。

张紧轮58安装在传动杆53的一端，传动杆53的另一端安装有张紧活塞56。传动杆53固定在传动杆滑座57内，只能作往返线性滑动。传动杆53上设置有张紧弹簧定位凸台51，张紧弹簧52安装在张紧弹簧定位凸台51与传动杆滑座57之间，传动杆滑座57与发动机机体固定不可移动。液压腔55安装在传动杆滑座57上，安装在传动杆53上的张紧活塞56伸入到液压腔55内，张紧活塞56可以在液压腔55内作往返线性滑动。液压腔55上还设置有进油接口54，进油接口54与传动链张紧器控制器的出油接口75通过连接油管连接。

张紧器是这样工作的，当没有任何液体流入液压腔55时，安装在传动杆53与传动杆滑座57之间的张紧弹簧52的力作用于传动杆53上，因此位于传动杆53一端的张紧轮58则压紧在传动链4上，使传动链处于张紧状态。当有控制液体流入液压腔55时，液压力则会作用于张紧活塞56上，因此传动杆53就会受张紧弹簧52和液压力的双重作用，其平衡被打破，因此传动杆53则会伸长，张紧轮58则进一步压紧传动链，位于该张紧器位置段的传动链长度增加。同时，由于传动链的总长度固定，因此必有另一段的传动链长度会缩短，也可以是另两段都缩短或者一段伸长另一段段缩短。当液压腔55内的液体总体积不变时，传动杆的长不发生改变，位于该段的传动链长度也不发生任何改变。当液压腔55内的液体在张紧器控制器的作用下与回油口c接通时，作用于张紧活塞56的液压力将会减小，在传动链4的反作用力下，传动杆53将会缩短，位于该段的传动链长度变短。相应地，由于传动链的总长度固定，因此必有另一段的传动链长度会伸长，也可以是另两段都伸长或者一段伸长另一段段缩短。

第一传动链张紧器控制器7a、第二传动链张紧器控制器7b和第三传动链张紧器控制器7c具有相同的结构特征，其结构如图3所示。

如图3所示的传动链张紧器控制器包括控制器壳体74、控制活塞71、控制活塞回位弹簧72、电磁阀73、出油接口75、两个环境压力孔a、高压油进口b和回油口c。

控制活塞71安装在控制器壳体74内，控制活塞71一端自由，控制活塞71的另一端与安装在控制器壳体上的电磁阀73相连接。控制活塞71与控制器壳体74之间安装有控制活塞回位弹簧72，控制活塞回位弹簧72与控制活塞71同轴安装。控制器壳体74上设置有出油接口75，并通过连接油管与张紧器进油接口54连接。控制器壳体74上还设置有两个环境压力孔a1和a2，环境压力孔a1和a2分别位于控制活塞71的两行程端外。控制器壳体74上还设置有高压油进口b和回油口c。

传动链张紧器控制器是这样工作的，控制活塞71可以在控制器壳体74内作线性运动，其运动受控制活塞回位弹簧72和电磁阀73的共同作用。

当电磁阀73无动作时，此时电磁阀位于位置0，在控制活塞回位弹簧72的作用下处于原始位置，出油接口75与回油口C相连通，也即是传动链张紧器的液压腔55与回油口c相连通，液体可以自由流出液压腔55。

当电磁阀73位于位置1时，控制活塞71同时封闭高压进油口b和回油口c，也即是传动链张紧器液压腔55内的液体保持不变。

当电磁阀位于位置2时，控制活塞封闭回油口c并打开高压进油口b，液体经出油接口75和连接油管进入到传动链张紧器液压腔55内。

也就是说，当张紧器控制器电磁阀73位于位置0时，张紧器液压腔55内的液体与回油口c连通，传动杆53在传动链4的反作用力下将回缩短，直到其反作用力与张紧弹簧52的力达到平衡时传动杆53的位置将不再变化；当张紧器控制器电磁阀73位于位置1时，张紧器液压腔55内的液体与高压油进口b和回油口c均不连通，张紧器液压腔55内的液体保持不变，传动杆53的位置不发生任何变化，与其处于伸长或是缩短状态无关，也就是说的正时情况保持不变，与其处于提前或者是推迟状态无关；当张紧器控制器电磁阀73位于位置2时，张紧器液压腔55内的液体与高压油进口b连通而与回油口c断开，高压油流入到张紧器液压腔55内，传动杆53伸长直到电磁阀73回到位置1而关闭高压油进口b和回油口c，此时传动杆53的位置将保持不变。

曲轴1、进气凸轮轴齿轮2和排气凸轮轴齿轮3三者由传动链4连接并实现传动，三者的转动方向一致且为顺时针方向。在不进行任何控制操作的情况下，第一传动链张紧器5a、第二传动链张紧器5b和第三传动链张紧器5c在张紧弹簧52的作用下使传动链4处于张紧状态以保证传动的可靠性。

为了讲述清楚通过改变长度来改变进、排气门正时的原理，将传动链4分为三个段：位于曲轴1与进气凸轮轴齿轮2之间的这一段称为QJ段，位于进气凸轮轴齿轮2与排气凸轮轴齿轮3之间的这一段称为JP段，位于排气凸轮轴齿轮3与曲轴1之间的这一段称为PQ段。在3个张紧器都没有任何动作的情况下，三段传动链分别在张紧器弹簧的作用下处于张紧状态，并能够正常工作。

在传动链张紧器控制器的作用下，张紧器的可以实现的动作分别为伸长、缩短和长度不变三种情况。当某一张紧器伸长时，该张紧器所处的两个轮之间的传动链长度就会变长；当某一张紧器缩短时，该张紧器所处的两个轮之间的传动链长度就会变短；当张紧器位置不变时，该张紧器所处的两个轮之间的传动链长度就保持不变。当张紧器伸长或者是缩短后，在张紧器控制器的控制作用下能够保持在该状态而不发生改变。

例如：当第一张紧器5a伸长时，传动链QJ段将变长，因此传动链必然会拖动进气凸轮轴齿轮2相对于曲轴1顺时针方向转动一个角度，否则传动链将会发生塑性变形或者是断裂，此种情况下进气正时提前。无论JP段和PQ段的长度如何变化，这个结果都不会被改变。反之，若第一张紧器5a缩短，传动链QJ段将变短，因此传动链必然会拖动进气凸轮轴齿轮2相对于曲轴1逆时针方向转动一个角度，否则传动链将处于松驰状态，传动将失效，此种情况下进气正时提前。若需要保持正时状态不变，则只需要让与之对应的张紧器控制器的电磁阀处于位置1。依次类推可以得出排气门凸轮轴的正时控制方法。

根据本实用新型所提供的装置及控制方法，本实用新型可以实现的进、排气门正时控制以及进排气门重叠角可以分为以下12种情况，分别为：

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种连续可变气门正时控制装置，该控制装置基于曲轴（1）、排气凸轮轴齿轮（2）、进气凸轮轴齿轮（3）和传动链（4）组成的链传动系统，其特征在于，包括三个传动链张紧器，每个传动链张紧器通过连接油管连接一个传动链张紧器控制器；第一传动链张紧器（5a）安装在曲轴（1）与排气凸轮轴齿轮（2）之间，第二传动链张紧器（5b）安装在排气凸轮轴齿轮（2）与进气凸轮轴齿轮（3）之间，第三传动链张紧器（5c）安装在曲轴（1）与进气凸轮轴齿轮（3）之间。

2.根据权利要求1所述的一种连续可变气门正时控制装置，其特征在于，所述传动链张紧器包括一张紧轮（58），张紧轮（58）装配在传动杆（53）的一端，传动杆（53）的另一端与张紧活塞（56）连接；传动杆（53）安装在传动杆滑座（57）内，传动杆（53）上设置有张紧弹簧定位凸台（51），在张紧弹簧定位凸台（51）与传动杆滑座（57）之间安装有张紧弹簧（52）；张紧活塞（56）装配在液压腔（55）内，液压腔（55）固定安装在传动杆滑座（57）上，传动杆滑座（57）与固定在发动机机体上；所述液压腔（55）上还设置有进油接口（54），该进油接口与连接油管连接。

3.根据权利要求1所述的一种连续可变气门正时控制装置，其特征在于，所述传动链张紧器控制器包括一控制器壳体（74）和电磁阀（73），控制器壳体（74）上装配有一控制活塞（71）；控制活塞（71）的一端位于控制器壳体（74）内，控制活塞（71）的另一端与电磁阀（73）连接；控制活塞（71）与电磁阀（73）之间安装有控制活塞回位弹簧（72）；控制器壳体（74）上还设置有两个个环境压力孔（a1、a2），两环境压力孔分别位于控制活塞（71）的两行程端外；控制器壳体（74）上还设置有高压油进口（b）、回油口（c）和出油接口，出油接口与连接油管连接。

4.根据权利要求3所述的一种连续可变气门正时控制装置，其特征在于，所述回位弹簧与控制活塞同轴装配。

5.根据权利要求3所述的一种连续可变气门正时控制装置，其特征在于，所述电磁阀安装在控制器壳体上。