CN208330479U - 一种气门正时调节机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气门正时调节机构，为克服现有发动机气门正时固定不变的缺点。该机构包括凸轮轴正时齿轮、转轴a、从动调节齿轮a、主动调节齿轮、步进电机、从动调节齿轮b、转轴b、法兰、气门室罩、凸轮轴、导电滑环、凸轮轴轴座、气缸盖、凸轮轴正时臂、弹簧座a、复位弹簧a、调节凸轮a、弹簧座b、复位弹簧b、调节凸轮b、橡胶管。凸轮轴正时齿轮由发动机曲轴驱动，凸轮轴正时齿轮带动凸轮轴，凸轮轴驱动气门，使气门按时开闭；在发动机工况变化需改变气门正时时，ECU控制步进电机动作，步进电机输出对应该工况的扭矩，扭矩最终传递给凸轮轴，使凸轮轴相对凸轮轴正时齿轮转动一定的角度，改变气门开闭时刻，实现对气门正时的调节。

Description

一种气门正时调节机构

技术领域

本实用新型属于发动机技术领域，具体涉及一种气门正时调节机构。

背景技术

配气机构是内燃机的重要组成部分之一，它承载着实现发动机各个气缸进、排气门的开、闭正时以及控制气门运动规律的重要作用，是实现发动机换气过程，保证内燃机热功转换的工作循环得以周而复始不断进行下去的基础。因此，发动机是否能可靠工作，其动力性和经济性能否得到保障，与配气机构在实现换气过程中的气门正时的选择密切相关。传统的发动机由于结构固定，在发动机运转过程中，气门正时是固定不变的，传统发动机气门正时的确定是在发动机各种不同工况下进行大量实验研究后，设计选取的一种折衷方案，通常只能保证在某一区域工况使内燃机的性能最优，不能同时兼顾各工况的要求。显然，这一劣势已使其不能满足现阶段对发动机高效率、低油耗、低排放的总体要求。因此，为了满足不同工况下各异的气门正时需求，提高内燃机经济性和动力性，降低有害物排放，采用气门正时调节技术显得尤为重要。气门正时调节技术可根据内燃机工况的变化，匹配最合适的气门正时。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有发动机气门正时固定不能调整的缺点，提供一种结构简单、工作可靠且能灵活改变气门正时的气门正时调节机构。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案实现：

本实用新型所述的一种气门正时调节机构由凸轮轴正时齿轮1、转轴a2、从动调节齿轮a3、主动调节齿轮4、步进电机5、从动调节齿轮b6、转轴b7、法兰8、气门室罩9、凸轮轴10、导电滑环11、凸轮轴轴座12、气缸盖13、凸轮轴正时调节臂14、弹簧座a15、复位弹簧a16、调节凸轮a17、弹簧座b18、复位弹簧b19、调节凸轮b20、橡胶管21组成。

凸轮轴正时齿轮1与发动机曲轴相连并由其驱动；凸轮轴正时齿轮1的轮毂101、圆孔a102和圆孔b103别与凸轮轴10、转轴a2和转轴b7相连，并均为间隙配合；转轴a2左端固接有从动调节齿轮a3；主动调节齿轮4固接于步进电机5的传动轴上，并与从动调节齿轮a3和从动调节齿轮b6啮合；步进电机5通过螺栓与法兰8连接；转轴b7左端固接有从动调节齿轮b6；法兰8固接于凸轮轴正时齿轮1的轮毂101上；气门室罩9通过螺栓固接在气缸盖13上；凸轮轴10右半段置于气门室罩9内，并与凸轮轴轴座12间隙配合；导电滑环11固接在气门室罩9上，并通过橡胶管21与凸轮轴10轴心的圆孔d1001相连；凸轮轴轴座12置于气门室罩9内，通过螺栓固接在气缸盖13上；凸轮轴正时调节臂14置于凸轮轴正时齿轮1与气门室罩9之间，其中心的圆孔e1401与凸轮轴10相连，并与之过盈配合；弹簧座a15与弹簧座b18固接于凸轮轴正时齿轮1的右端面；复位弹簧a16和复位弹簧b19的一端分别固接于弹簧座a15和弹簧座b18，另一端分别固接于凸轮轴正时调节臂14的挡板b1403和挡板a1402；调节凸轮a17固接于转轴b7右端，并与凸轮轴正时调节臂14的挡板b1403滑动相连；调节凸轮b20固接于转轴a2右端，并与凸轮轴正时调节臂14的挡板a1402滑动相连。

所述的凸轮轴正时齿轮1在基圆中心处设有轮毂101，在基圆中心两侧对称设有圆孔a102及圆孔b103。

所述的法兰8在中心处设有圆孔c801，四周设有螺纹孔802；其中，圆孔c801与凸轮轴正时齿轮1的轮毂101相连，螺纹孔802与步进电机5的固定螺栓相连。

所述的凸轮轴10为空心结构，在轴心处设有圆孔d1001。

所述的导电滑环11为帽式滑环，由定子1101、转子1102、定子导线1103及转子导线1104组成；其中，定子1101通过螺栓固接在气门室罩9上，转子1102置于凸轮轴10的圆孔d1001中并与之通过橡胶管21相连，定子导线1103连接发动机的电源及ECU，转子导线1104穿入凸轮轴10的圆孔d1001与步进电机5连接。

所述的凸轮轴正时调节臂14由圆孔e1401、挡板a1402以及挡板b1403组成。

本实用新型可实现的功能如下：

当发动机工况稳定，气门正时不需要改变时，凸轮轴正时齿轮1在发动机曲轴的带动下转动，步进电机5不动作，主动调节齿轮4相对步进电机5不转动，转轴a2相对圆孔a102、转轴b7相对圆孔b103均不发生滑动，调节凸轮a17及调节凸轮b20与凸轮轴正时调节臂14的接触位置保持不变，凸轮轴正时齿轮1带动转轴a2、转轴b7一起转动，与转轴a2同步运动的调节凸轮b20及与转轴b7同步运动的调节凸轮a17共同推动凸轮轴正时调节臂14转动，凸轮轴正时调节臂14带动凸轮轴10同步转动，凸轮轴10驱动气门，使气门按时开闭。

当发动机工况变化，气门正时需要改变时，在ECU的控制下步进电机5动作，步进电机5的传动轴带动主动调节齿轮4相对步进电机5转动一定的角度，进而带动从动调节齿轮a3及从动调节齿轮b6转动一定的角度，与此同时，与从动调节齿轮a3同轴的调节凸轮b20及与从动调节齿轮b6同轴的调节凸轮a17分别相对圆孔a102和圆孔b103转动一定的角度，调节凸轮a17、调节凸轮b20与凸轮轴正时调节臂14的接触位置随之发生相应的改变，使凸轮轴正时调节臂14相对凸轮轴正时齿轮1转动一定的角度，带动凸轮轴10也相对凸轮轴正时齿轮1转动一定的角度，从而使凸轮轴10上的凸起与气门或连接气门的摆臂的接触时刻发生相应的改变，进而改变气门开闭时刻，实现对气门正时的调节。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型提供的气门正时调节机构可实现气门正时的连续可变，调节灵活；

2.本实用新型提供的气门正时调节机构可兼顾发动机不同工况下对气门正时的需求，提高发动机燃烧效率，减少有害物的排放；

3.本实用新型提供的气门正时调节机构可提高发动机的充气效率，有效提高发动机动力性和经济性；

4.本实用新型提供的气门正时调节机构结构简单，制造方便，易于推广

附图说明

图1是本实用新型所述的一种气门正时调节机构的主视图。

图2是图1的局部剖视图

图3是图1的A-A投影视图。

图4是图2中B处的局部放大视图。

图5是本实用新型所述的一种气门正时调节机构的左视图。

图6是本实用新型凸轮轴正时齿轮的左视图。

图7.1、图7.2分别是本实用新型法兰的主视图及左视图。

图8是本实用新型凸轮轴的左剖视图。

图9.1、图9.2分别是本实用新型凸轮轴正时调节臂的主视图及左视图。

图中：1.凸轮轴正时齿轮、2.转轴a、3.从动调节齿轮a、4.主动调节齿轮、5.步进电机、6.从动调节齿轮b、7.转轴b、8.法兰、9.气门室罩、10.凸轮轴、11.导电滑环、12.凸轮轴轴座、13.气缸盖、14.凸轮轴正时调节臂、15.弹簧座a、16.复位弹簧a、17.调节凸轮a、18.弹簧座b、19.复位弹簧b、20.调节凸轮b、21.橡胶管、101.轮毂、102.圆孔a、103.圆孔b、801.圆孔c、802.螺纹孔、1001.圆孔d、1101.定子、1102.转子、1103.定子导线、1104.转子导线、1401.圆孔e、1402.挡板a、1403.挡板b

具体实施方式

下面结合附图1-9对本实用新型作详细的描述：

参阅图1、图2、图3及图4，本实用新型所述的一种气门正时调节机构包括以下结构：凸轮轴正时齿轮1、转轴a2、从动调节齿轮a3、主动调节齿轮4、步进电机5、从动调节齿轮b6、转轴b7、法兰8、气门室罩9、凸轮轴10、导电滑环11、凸轮轴轴座12、气缸盖13、凸轮轴正时调节臂14、弹簧座a15、复位弹簧a16、调节凸轮a17、弹簧座b18、复位弹簧b19、调节凸轮b20、橡胶管21。

参阅图1、图2及图6，凸轮轴正时齿轮1与发动机曲轴相连，其作用是为凸轮轴10的转动提供动力；凸轮轴正时齿轮1在基圆中心处设有轮毂101，在基圆中心两侧对称设有圆孔a102及圆孔b103，其中，轮毂101与凸轮轴10相连，并与其间隙配合，圆孔a102和圆孔b103分别与转轴a2和转轴b7相连，并均为间隙配合。

参阅图2、图3，主动调节齿轮4固接于步进电机5的传动轴上，并与从动调节齿轮a3和从动调节齿轮b6啮合，主动调节齿轮4及从动调节齿轮a3、从动调节齿轮b6的作用是传递步进电机5输出的的扭矩；转轴a2左端固接有从动调节齿轮a3，右端固接有调节凸轮b20，转轴b7左端固接有从动调节齿轮b6，右端固接有调节凸轮a17，转轴a2及转轴b7的作用是承受弯矩并传递步进电机5输出的扭矩。

参阅图2、图6及图7.1、图7.2，法兰8中心处设有圆孔c801，四周设有螺纹孔802，其中，圆孔c801与凸轮轴正时齿轮1的轮毂101固接，螺纹孔802与步进电机5的固定螺栓相连，法兰8的作用是连接凸轮轴正时齿轮1与步进电机5。

参阅图1、图2及图8，气门室罩9通过螺栓固接在气缸盖13上；凸轮轴10为空心结构，在轴心处设有圆孔d1001，凸轮轴10右半段置于气门室罩9内，并与凸轮轴轴座12间隙配合，凸轮轴10的作用是驱动气门开闭；凸轮轴轴座12置于气门室罩9内，通过螺栓固接在气缸盖13上，凸轮轴轴座12的作用是承载凸轮轴10并对其进行定位。

参阅图2、图4及图8，导电滑环11为帽式滑环，由定子1101、转子1102、定子导线1103及转子导线1104组成；其中，定子1101通过螺栓固接在气门室罩9上，转子1102置于凸轮轴10的圆孔d1001中并与之通过橡胶管21相连，定子导线1103连接发动机的电源及ECU，转子导线1104穿入凸轮轴10的圆孔d1001与步进电机5连接；导电滑环11的作用是将电流及ECU的控制信号传输给步进电机5。

参阅图1、图2、图3及图9.1、图9.2，凸轮轴正时调节臂14置于凸轮轴正时齿轮1与气门室罩9之间，由圆孔e1401、挡板a1402以及挡板b1403组成，其中，圆孔e1401与凸轮轴10相连，并与之过盈配合，凸轮轴正时调节臂14的作用是带动凸轮轴10转动。

参阅图2及图3，固接于凸轮轴正时齿轮1右端面的弹簧座a15与弹簧座b18分别连接有复位弹簧a16和复位弹簧b19，复位弹簧a16及复位弹簧b19的作用是使凸轮轴正时调节臂14与调节凸轮a17和调节凸轮b20保持接触

参阅图3及图9.1、图9.2，凸轮轴正时调节臂14的挡板b1403一面固接有复位弹簧a16，另一面与调节凸轮a17滑动相连，挡板a1402一面固接有复位弹簧b19，另一面与调节凸轮b20滑动相连，调节凸轮a17及调节凸轮b20的作用是推动凸轮轴正时调节臂14转动以及在气门正时需要改变时使凸轮轴正时调节臂14和凸轮轴10相对凸轮轴正时齿轮1转动一定的角度。

参阅图1及图2，步进电机5由ECU协调控制，由于在ECU中储存有各工况下最佳的气门正时参数，所以ECU会随工况的变化控制步进电机5动作，输出对应的扭矩，扭矩最终传递给凸轮轴10，使凸轮轴10相对凸轮轴正时齿轮1转动一定的角度，从而改变气门开闭时刻，实现对气门正时的调节。步进电机5的构造、原理如下：步进电机可将电脉冲信号转变为角位移，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，通过控制脉冲个数来控制角位移量，这种调节方式精确度高，可靠性高。

结合本实用新型装置各组件及其安装位置关系，该气门正时调节机构可实现的功能及其控制原理如下：

当发动机工况稳定，气门正时不需要改变时，凸轮轴正时齿轮1在发动机曲轴的带动下转动，步进电机5不动作，主动调节齿轮4相对步进电机5不转动，转轴a2相对圆孔a102、转轴b7相对圆孔b103均不发生滑动，调节凸轮a17及调节凸轮b20与凸轮轴正时调节臂14的接触位置保持不变，凸轮轴正时齿轮1带动转轴a2、转轴b7一起转动，与转轴a2同步运动的调节凸轮b20及与转轴b7同步运动的调节凸轮a17共同推动凸轮轴正时调节臂14转动，凸轮轴正时调节臂14带动凸轮轴10同步转动，凸轮轴10驱动气门，使气门按时开闭。

当发动机工况变化，气门正时需要改变时，在ECU的控制下步进电机5动作，步进电机5的传动轴带动主动调节齿轮4相对步进电机5转动一定的角度，进而带动从动调节齿轮a3及从动调节齿轮b6转动一定的角度，与此同时，与从动调节齿轮a3同轴的调节凸轮b20及与从动调节齿轮b6同轴的调节凸轮a17分别相对圆孔a102和圆孔b103转动一定的角度，调节凸轮a17、调节凸轮b20与凸轮轴正时调节臂14的接触位置随之发生相应的改变，使凸轮轴正时调节臂14相对凸轮轴正时齿轮1转动一定的角度，带动凸轮轴10也相对凸轮轴正时齿轮1转动一定的角度，从而使凸轮轴10上的凸起与气门或连接气门的摆臂的接触时刻发生相应的改变，进而改变气门开闭时刻，实现对气门正时的调节。

Claims (6)

1.一种气门正时调节机构，其特征在于，所述的气门正时调节机构包括凸轮轴正时齿轮(1)、转轴a(2)、从动调节齿轮a(3)、主动调节齿轮(4)、步进电机(5)、从动调节齿轮b(6)、转轴b(7)、法兰(8)、气门室罩(9)、凸轮轴(10)、导电滑环(11)、凸轮轴轴座(12)、气缸盖(13)、凸轮轴正时调节臂(14)、弹簧座a(15)、复位弹簧a(16)、调节凸轮a(17)、弹簧座b(18)、复位弹簧b(19)、调节凸轮b(20)、橡胶管(21)；

凸轮轴正时齿轮(1)与发动机曲轴相连并由其带动；凸轮轴正时齿轮(1)的轮毂(101)、圆孔a(102)和圆孔b(103)分别与凸轮轴(10)、转轴a(2)和转轴b(7)相连，并均为间隙配合；转轴a(2)左端固接有从动调节齿轮a(3)；主动调节齿轮(4)固接于步进电机(5)的传动轴上，并与从动调节齿轮a(3)和从动调节齿轮b(6)啮合；步进电机(5)通过螺栓与法兰(8)连接；转轴b(7)左端固接有从动调节齿轮b(6)；法兰(8)固接于凸轮轴正时齿轮(1)的轮毂(101)上；气门室罩(9)通过螺栓固接在气缸盖(13)上；凸轮轴(10)右半段置于气门室罩(9)内，并与凸轮轴轴座(12)间隙配合；导电滑环(11)固接在气门室罩(9)上，并通过橡胶管(21)与凸轮轴(10)轴心的圆孔d(1001)相连；凸轮轴轴座(12)置于气门室罩(9)内，通过螺栓固接在气缸盖(13)上；凸轮轴正时调节臂(14)置于凸轮轴正时齿轮(1)与气门室罩(9)之间，其中心的圆孔e(1401)与凸轮轴(10)相连，并与之过盈配合；弹簧座a(15)与弹簧座b(18)固接于凸轮轴正时齿轮(1)的右端面；复位弹簧a(16)和复位弹簧b(19)的一端分别固接于弹簧座a(15)和弹簧座b(18)，另一端分别固接于凸轮轴正时调节臂(14)的挡板b(1403)和挡板a(1402)；调节凸轮a(17)固接于转轴b(7)右端，并与凸轮轴正时调节臂(14)的挡板b(1403)滑动相连；调节凸轮b(20)固接于转轴a(2)右端，并与凸轮轴正时调节臂(14)的挡板a(1402)滑动相连。

2.按照权利要求1所述的一种气门正时调节机构，特征在于，所述的凸轮轴正时齿轮(1)在基圆中心处设有轮毂(101)，在基圆中心两侧对称设有圆孔a(102)及圆孔b(103)。

3.按照权利要求1所述的一种气门正时调节机构，特征在于，所述的法兰(8)中心处设有圆孔c(801)，四周设有螺纹孔(802)；其中，圆孔c(801)与凸轮轴正时齿轮(1)的轮毂(101)相连，螺纹孔(802)与步进电机(5)的固定螺栓相连。

4.按照权利要求1所述的一种气门正时调节机构，特征在于，所述的凸轮轴(10)为空心结构，在轴心处设有圆孔d(1001)。

5.按照权利要求1所述的一种气门正时调节机构，特征在于，所述的导电滑环(11)为帽式滑环，由定子(1101)、转子(1102)、定子导线(1103)及转子导线(1104)组成；其中，定子(1101)通过螺栓固接在气门室罩(9)上，转子(1102)置于凸轮轴(10)的圆孔d(1001)中并与之通过橡胶管(21)相连，定子导线(1103)连接发动机的电源及ECU，转子导线(1104)穿入凸轮轴(10)的圆孔d(1001)与步进电机(5)连接。

6.按照权利要求1所述的一种气门正时调节机构，特征在于，所述的凸轮轴正时调节臂(14)由圆孔e(1401)、挡板a(1402)以及挡板b(1403)组成。