CN214533105U - 一种内燃机电动可变配气相位调整机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及由一种内燃机电动可变配气相位调整机构，其包括进气凸轮轴、排气凸轮轴、行星轮系、发动机曲轴正时齿轮、蜗轮蜗杆机构以及步进电机；其中，所述进气凸轮轴和排气凸轮轴上各安装有一套所述行星轮系；所述发动机曲轴正时齿轮通过一正时齿带连接并传动行星轮系；所述蜗轮蜗杆机构安装于行星轮系的外侧，其包括一蜗轮以及一和蜗轮相啮合的蜗杆；所述蜗轮连接并传动行星轮系；所述步进电机连接并驱动蜗杆。本实用新型的内燃机电动可变配气相位调整机构采用便于控制和节能的电动调节方式，具有更大的进气相位调整范围。

Description

一种内燃机电动可变配气相位调整机构

【技术领域】

本实用新型涉及一种内燃机的组成机构，具体涉及一种内燃机电动可变配气相位调整机构，属于汽车驱动系统技术领域。

【背景技术】

为了提高车用发动机高速运转所需的进气充分和排气干净的要求，提高发动机的功率，目前主流车用高速发动机的配气机构一般都配有相应的进、排气相位调整机构，如VVT机构、本田VTEC机构、宝马VANOS技术等，常用的方法是随着发动机转速的提高加大进气门提前开启角或气门升程以减少进气阻力、加大排气门提前开启角以减少排气阻力。

但是由于上述进、排气相位调整机构往往采用液压调整机构，对配气相位调整的角度较小，且该机构控制方法主要为电液控制，对零部件制造精度及液压油(机油)要求较高，同时液压控制方式的能源效率较差，影响发动机整体的燃油效率。

同时，目前常规发动机的配气机构采用一级链传动(或带传动)，从发动机曲轴正时齿轮到凸轮轴的传动比为2:1，这样造成配气机构的尺寸较大。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的内燃机电动可变配气相位调整机构，以克服现有技术中的所述缺陷。

【实用新型内容】

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种内燃机电动可变配气相位调整机构，其采用节能的电动调节方式，便于控制，具有更大的进气相位调整范围。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种内燃机电动可变配气相位调整机构，其包括进气凸轮轴、排气凸轮轴、行星轮系、发动机曲轴正时齿轮、蜗轮蜗杆机构以及步进电机；其中，所述进气凸轮轴和排气凸轮轴上各安装有一套所述行星轮系；所述发动机曲轴正时齿轮通过一正时齿带连接并传动行星轮系；所述蜗轮蜗杆机构安装于行星轮系的外侧，其包括一蜗轮以及一和蜗轮相啮合的蜗杆；所述蜗轮连接并传动行星轮系；所述步进电机连接并驱动蜗杆。

本实用新型的内燃机电动可变配气相位调整机构进一步设置为：所述行星轮系包括行星轮、太阳轮以及行星架；所述行星轮的外侧设置正时齿圈；所述正时齿圈和正时齿带相啮合；所述太阳轮和蜗轮刚性连接；所述行星架刚性连接并驱动进气凸轮轴、排气凸轮轴。

本实用新型的内燃机电动可变配气相位调整机构进一步设置为：所述发动机曲轴对安装于进气凸轮轴和/或排气凸轮轴一端行星机构的正时齿圈端的传动比小于2；且所述发动机曲轴到进气凸轮轴和/或排气凸轮轴的总传动比(加上行星轮系对进气凸轮轴和/或排气凸轮轴的传动比)为2:1。

本实用新型的内燃机电动可变配气相位调整机构进一步设置为：所述正时齿带上抵接有一张紧轮。

本实用新型的内燃机电动可变配气相位调整机构还设置为：其包括一防护罩；所述防护罩遮蔽于正时齿带外。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1.本实用新型的内燃机电动可变配气相位调整机构通过步进电机驱动行星轮系，进而改变行星轮系的传动比，实现配气相位调整；其与现有技术的液压调节机构相比，具有更大的进气相位调整范围，更便于控制和节能。

2.本实用新型的内燃机电动可变配气相位调整机构采用一级正时齿带传动和二级行星轮系传动，且一级传动的传动比小于2，从而能够减小行星轮系的尺寸，使机构结构紧凑。

【附图说明】

图1是本实用新型的内燃机电动可变配气相位调整机构的原理图。

图2是图1中A-A的剖面图。

【具体实施方式】

请参阅说明书附图1和附图2所示，本实用新型为一种内燃机电动可变配气相位调整机构，其由进气凸轮轴1、排气凸轮轴2、行星轮系3、发动机曲轴正时齿轮4、蜗轮蜗杆机构5以及步进电机6等几部分组成。

其中，所述进气凸轮轴1和排气凸轮轴2的轴端上各安装有一套所述行星轮系3。

所述发动机曲轴正时齿轮4安装于发动机曲轴7上，其通过一正时齿带8连接并传动行星轮系3。所述正时齿带8上抵接有一张紧轮9，以对正时齿带8进行张紧。当然，所述发动机曲轴正时齿轮4和行星轮系3之间也可以采用链传动。

所述蜗轮蜗杆机构5安装于行星轮系3的外侧，其驱动行星轮系5，且具有自锁功能。具体的说，蜗轮蜗杆机构5包括一蜗轮51以及一和蜗轮51相啮合的蜗杆52。所述蜗轮51连接并传动行星轮系3。所述步进电机6连接并驱动蜗杆52，并联动蜗轮51，蜗轮51再驱动行星轮系3，进而改变行星轮系3的传动比，实现配气相位调整；其与现有技术的液压调节机构相比，具有更大的进气相位调整范围，更便于控制和节能。

进一步的，所述行星轮系3由行星轮31、太阳轮32以及行星架33等几部分组成。所述行星轮31的外侧设置正时齿圈34；所述正时齿圈34和正时齿带8相啮合而实现传动。所述太阳轮32和蜗轮51刚性连接。所述行星架33刚性连接并驱动进气凸轮轴1和/或排气凸轮轴2。

所述发动机曲轴7对安装于进气凸轮轴1和/或排气凸轮轴2的正时齿圈34的传动比(一级传动)小于2；且所述发动机曲轴7对进气凸轮轴1和/或排气凸轮轴2的传动比(一级传动)加上行星轮系3对进气凸轮轴1和/或排气凸轮轴2的传动比(二级传动)的总传动比为2:1。由于采用一级和二级传动，且一级传动的传动比小于2，从而能够减小正时齿圈34的尺寸，使机构整体结构紧凑。

本实用新型的内燃机电动可变配气相位调整机构进一步设置一防护罩10；所述防护罩10遮蔽于正时齿带8外，以保护防护罩10内的各个部件。

本实用新型的内燃机电动可变配气相位调整机构的传动比和主要参数设计如下：

发动机曲轴正时齿轮4与正时齿圈34的齿数分别为Z₁和Z₂，传动比为：

在无需配气相位调节时(即行星轮系3的太阳轮32转速为0)，行星齿轮机构传动比计算：

设太阳轮32齿数Z₃，行星轮31齿数Z₄，行星架33转速n_H，太阳轮转速n₃＝0；有：

行星架33(凸轮轴)与正时齿圈34的传动比为：

发动机曲轴与凸轮轴的总传动比为：

i_总＝i_行星轮系·i_链传动；

因为内燃机进气冲程的要求，在不进行配气相位调整时，正时链轮1与凸轮轴之间的理论传动比应该严格为：|i_总|＝2，所以只要取：发动机曲轴正时齿轮4的齿数为：Z₁＝Z₄+Z₃，正时齿圈34的齿数为：Z₂＝2(Z₄+0.5Z₃),或根据安装空间要求取以上两数除以可以被整除的公约数后，得到的合适齿数。

可见，只要将太阳轮齿数Z₃取为偶数，则相关参与传动齿轮(链轮)的齿数设计取值不存在问题。

为了更好的说明参数设计及选择方法，示例如下：

示例1：如设，太阳轮齿数Z₃＝20，行星轮参数Z₄＝18，则由发动机曲轴正时齿轮4和正时齿圈34的齿数可取：Z₁＝38，Z₂＝2(18+10)＝56，或Z₁＝19，Z₂＝28。

示例2：如设，太阳轮齿数Z₃＝20，行星轮参数Z₄＝16，则由发动机曲轴正时齿轮4和正时齿圈34的齿数可取：Z₁＝36，Z₂＝2(16+10)＝52，或Z₁＝9，Z₂＝13，或Z₁＝18，Z₂＝26。

所述涡轮蜗杆机构5与凸轮轴1、2相位(转角)的传动比i_涡.H的计算方法为：太阳轮32与行星架33的传动比为：

i_3.H＝2(z₃+z₄)/z₃；

设涡轮蜗杆传动比为：i_涡；有

i_涡.H＝i_涡·i_3.H；

本实用新型的内燃机电动可变配气相位调整机构的配气相位调整方法如下：

设需要调整进气相位提前角为θ°，则按照设计传动比，有步进电机的转角指令为：

δ_电机＝i_涡H·θ°。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种内燃机电动可变配气相位调整机构，其特征在于：包括进气凸轮轴、排气凸轮轴、行星轮系、发动机曲轴正时齿轮、蜗轮蜗杆机构以及步进电机；其中，所述进气凸轮轴和排气凸轮轴上各安装有一套所述行星轮系；所述发动机曲轴正时齿轮通过一正时齿带连接并传动行星轮系；所述蜗轮蜗杆机构安装于行星轮系的外侧，其包括一蜗轮以及一和蜗轮相啮合的蜗杆；所述蜗轮连接并传动行星轮系；所述步进电机连接并驱动蜗杆。

2.如权利要求1所述的内燃机电动可变配气相位调整机构，其特征在于：所述行星轮系包括行星轮、太阳轮以及行星架；所述行星轮的外侧设置正时齿圈；所述正时齿圈和正时齿带相啮合；所述太阳轮和蜗轮刚性连接；所述行星架刚性连接并驱动进气凸轮轴、排气凸轮轴。

3.如权利要求1所述的内燃机电动可变配气相位调整机构，其特征在于：所述蜗轮蜗杆机构具有自锁功能。

4.如权利要求1所述的内燃机电动可变配气相位调整机构，其特征在于：所述发动机曲轴对安装于进气凸轮轴和/或排气凸轮的正时齿圈的传动比小于2；且所述发动机曲轴对进气凸轮轴和/或排气凸轮轴的总传动比为2:1。

5.如权利要求1所述的内燃机电动可变配气相位调整机构，其特征在于：所述正时齿带上抵接有一张紧轮。

6.如权利要求1所述的内燃机电动可变配气相位调整机构，其特征在于：其包括一防护罩；所述防护罩遮蔽于正时齿带外。

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