一種發動機可變正時系統的製作方法

2024-03-07 09:14:15 1

本發明屬於汽車發動機零部件技術領域，更具體地說，是涉及一種發動機可變正時系統。

背景技術：

可變正時氣門系統能得到廣泛運用，主要是該技術保證燃燒穩定，降低油耗，有效降低THC(碳氫化合物)和NOX(氮氧化合物)的排放，滿足國家排放標準，同時加大進氣體積效率，改善燃燒性能。可變氣門正時技術，就是在特定的發動機工況下，通過控制進氣門開啟角度提前和延遲來調節進排氣量和時刻和改變氣門重疊角的大小，來實現增大進氣充量和效率，更好的組織進氣渦流，調節氣缸爆發壓力與殘餘廢氣量，來獲得發動機功率，扭矩，排放，燃油經濟性，舒適性等綜合性能的改善，從而解決傳統固定配氣相位發動機的各項性能指標之間相互制約的技術矛盾。目前市場上的可變正時氣門系統(VVT系統)的所有工作，均需通過機油完成，為保證VVT系統及時、準確的工作，必須保證油壓在工作範圍內，為此，一般VVT系統發動機均有單獨的VVT油路。機油從油底殼被機油泵輸送到凸輪軸，經過OCV機油控制閥，然後由控制閥控制進入相位器內部空腔中的機油量和機油流入/流出方向。OCV按照ECU的指令，通過閥芯的軸向位置來調節機油的流向，使葉片相對殼體轉動，從而實現對配氣相位的調節及控制。現有技術中的VVT系統通過泵送機油，這樣會損失較多的發動機機械力，有一定的外界條件約束，不能時時可靠的實現可變氣門正時。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術的不足，提供一種結構簡單，能夠方便可靠地根據發動機工況需要通過拉杆帶動齒輪和齒輪的位移發生變化，從而對發動機凸輪軸的正時角度進行調節，在確保發動機傳動效率的基礎上，有效減少發動機機械力的損失，提高傳動效率的發動機可變正時系統。

要解決以上所述的技術問題，本發明採取的技術方案為：

本發明為一種發動機可變正時系統，所述的發動機包括進氣凸輪軸、排氣凸輪軸，進氣凸輪軸前端或排氣凸輪軸前端通過鏈條與曲軸齒輪連接，所述的進氣凸輪軸後端設置進氣凸輪軸齒輪，排氣凸輪軸後端設置排氣凸輪軸齒輪，進氣凸輪軸和排氣凸輪軸下方設置拉杆，拉杆與伺服電機連接，拉杆上設置齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ，進氣凸輪軸齒輪與齒輪Ⅰ嚙合，齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ嚙合，齒輪Ⅱ與排氣凸輪軸齒輪嚙合。

所述的進氣凸輪軸前端的驅動齒輪通過鏈條與曲軸齒輪連接，拉杆與能夠帶動拉杆水平移動的伺服電機連接，伺服電機安裝在發動機上，伺服電機與能夠控制伺服電機啟停的控制部件連接。

所述的排氣凸輪軸前端的驅動齒輪通過鏈條與曲軸齒輪連接，拉杆與能夠帶動拉杆水平移動的伺服電機連接，伺服電機安裝在發動機上，伺服電機與能夠控制伺服電機啟停的控制部件連接。

所述的齒輪Ⅰ外側設置連接板件Ⅰ，連接板件Ⅰ一端與齒輪Ⅰ外側固定連接，連接板件Ⅰ另一端與進氣凸輪軸齒輪活動連接。

所述的齒輪Ⅱ外側設置連接板件Ⅱ，連接板件Ⅱ一端與齒輪Ⅱ外側固定連接，連接板件Ⅱ另一端與排氣凸輪軸齒輪活動連接。

所述的齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ活動安裝在拉杆上，所述的伺服電機拉動拉杆水平移動時，拉杆設置為能夠帶動齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ沿水平位置發生位移的結構，所述的控制部件為發動機管理系統(EMS)。

所述的拉杆帶動齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ沿水平位置發生位移時，齒輪Ⅱ設置為能帶動排氣凸輪軸齒輪相對於排氣凸輪軸齒輪轉動方向反向轉動的結構，齒輪Ⅱ帶動排氣凸輪軸齒輪相對於排氣凸輪軸齒輪轉動方向反向轉動時，排氣凸輪軸相位差設置為能夠發生改變的結構。

所述的拉杆帶動齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ沿水平位置發生位移時，齒輪Ⅰ設置為能帶動進氣凸輪軸齒輪相對於進氣凸輪軸齒輪轉動方向反向轉動的結構，齒輪Ⅰ帶動進氣凸輪軸齒輪相對於進氣凸輪軸齒輪轉動方向反向轉動時，進氣凸輪軸相位差設置為能夠發生改變的結構。

採用本發明的技術方案，能得到以下的有益效果：

本發明所述的發動機可變正時系統，當驅動齒輪安裝在進氣凸輪軸前端時，驅動齒輪通過鏈條與曲軸齒輪連接，這時，進氣凸輪軸相當於主動輪，進氣凸輪軸轉動時，與進氣凸輪軸後端連接的齒輪Ⅰ轉動，齒輪Ⅰ轉動帶動齒輪Ⅱ轉動，齒輪Ⅱ轉動再帶動排氣凸輪軸齒輪轉動，實現排氣凸輪軸的轉動。在發動機工作時，當需要調節排氣凸輪的正時時，通過控制部件控制伺服電機動作，伺服電機帶動拉杆沿水平位置發生位移，這樣，會帶動齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ沿水平方向移動，齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ沿水平方向移動，齒輪Ⅱ會帶動排氣凸輪軸齒輪轉動一定的角度，而該轉動角度與排氣凸輪軸工作時的轉動角度相反，從而使得排氣凸輪軸產生一定的相位差，實現對排氣凸輪軸正時進行調節的目的。而當驅動齒輪安裝在排氣凸輪軸前端時，驅動齒輪通過鏈條與曲軸齒輪連接，這時，排氣凸輪軸相當於主動輪，排氣凸輪軸轉動時，與排氣凸輪軸後端連接的齒輪Ⅱ轉動，齒輪Ⅱ轉動帶動齒輪Ⅰ轉動，齒輪Ⅰ轉動再帶動進氣凸輪軸齒輪轉動，實現進氣凸輪軸的轉動。在發動機工作時，當需要調節進氣凸輪軸的正時時，通過控制部件控制伺服電機動作，伺服電機帶動拉杆沿水平位置發生位移，這樣，會帶動齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ沿水平方向移動，齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ沿水平方向移動，齒輪Ⅰ會帶動進氣凸輪軸齒輪轉動一定的角度，而該轉動角度與進氣凸輪工作時的轉動角度相反，從而使得進氣凸輪軸產生一定的相位差，實現對進氣凸輪軸正時進行調節的目的。上述結構，能夠方便可靠地對發動機凸輪軸的正時進行調節，不需要液壓傳遞，從而有效減少了機械力的損失，降低了發動機動力損耗，提高了發動機功率和整體性能。本發明所述的發動機可變正時系統，結構簡單，製造成本低，能夠方便可靠地根據發動機工況需要通過拉杆帶動齒輪和齒輪的位移發生變化，對發動機凸輪軸的正時角度進行調節，在確保發動機傳動效率的基礎上，有效減少發動機機械力的損失，提高傳動效率。

附圖說明

下面對本說明書各附圖所表達的內容及圖中的標記作出簡要的說明：

圖1為本發明所述的發動機可變正時系統的前視結構示意圖；

圖2為本發明所述的發動機可變正時系統的後視結構示意圖；

圖3為本發明所述的發動機可變正時系統的正常工作時的狀態示意圖；

圖4為本發明所述的發動機可變正時系統的伺服電機工作時的狀態示意圖；

附圖中標記分別為：1、進氣凸輪軸；2、排氣凸輪軸；3、進氣凸輪軸齒輪；4、排氣凸輪軸齒輪；5、拉杆；6、伺服電機；7、齒輪Ⅰ；8、齒輪Ⅱ；9、驅動齒輪；10、控制部件；11、連接板件Ⅰ；12、連接板件Ⅱ；13、進氣氣門；14、排氣氣門。

具體實施方式

下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發明的具體實施方式如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關係、各部分的作用及工作原理等作進一步的詳細說明：

如附圖1-附圖4所示，本發明為一種發動機可變正時系統，所述的發動機包括進氣凸輪軸1、排氣凸輪軸2，進氣凸輪軸1前端或排氣凸輪軸2前端通過鏈條與曲軸齒輪連接，所述的進氣凸輪軸1後端設置進氣凸輪軸齒輪3，排氣凸輪軸2後端設置排氣凸輪軸齒輪4，進氣凸輪軸1和排氣凸輪軸2下方設置拉杆5，拉杆5與伺服電機6連接，拉杆5上設置齒輪Ⅰ7和齒輪Ⅱ8，進氣凸輪軸齒輪3與齒輪Ⅰ7嚙合，齒輪Ⅰ7和齒輪Ⅱ8嚙合，齒輪Ⅱ8與排氣凸輪軸齒輪4嚙合。上述結構，當驅動齒輪安裝在進氣凸輪軸前端時，驅動齒輪通過鏈條與曲軸齒輪連接，這時，進氣凸輪軸相當於主動輪，進氣凸輪軸轉動時，與進氣凸輪軸後端連接的齒輪Ⅰ7轉動，齒輪Ⅰ轉動帶動齒輪Ⅱ轉動，齒輪Ⅱ轉動再帶動排氣凸輪軸齒輪轉動，實現排氣凸輪軸的轉動。在發動機工作時，當需要調節排氣凸輪的正時時，通過控制部件控制伺服電機動作，伺服電機帶動拉杆沿水平位置發生位移，這樣，會帶動齒輪Ⅰ7和齒輪Ⅱ8沿水平方向移動，齒輪Ⅰ7和齒輪Ⅱ8沿水平方向移動，齒輪Ⅱ8會帶動排氣凸輪軸齒輪轉動一定的角度，而該轉動角度與排氣凸輪軸工作時的轉動角度相反，從而使得排氣凸輪軸產生一定的相位差，實現對排氣凸輪軸正時進行調節的目的。而當驅動齒輪安裝在排氣凸輪軸前端時，驅動齒輪通過鏈條與曲軸齒輪連接，這時，排氣凸輪軸相當於主動輪，排氣凸輪軸轉動時，與排氣凸輪軸後端連接的齒輪Ⅱ8轉動，齒輪Ⅱ8轉動帶動齒輪Ⅰ轉動，齒輪Ⅰ轉動再帶動進氣凸輪軸齒輪轉動，實現進氣凸輪軸的轉動。在發動機工作時，當需要調節進氣凸輪軸的正時時，通過控制部件控制伺服電機動作，伺服電機帶動拉杆沿水平位置發生位移，這樣，會帶動齒輪Ⅰ7和齒輪Ⅱ8沿水平方向移動，齒輪Ⅰ7和齒輪Ⅱ8沿水平方向移動，齒輪Ⅰ7會帶動進氣凸輪軸齒輪轉動一定的角度，而該轉動角度與進氣凸輪工作時的轉動角度相反，從而使得進氣凸輪軸產生一定的相位差，實現對進氣凸輪軸正時進行調節的目的。上述結構，能夠方便可靠地對發動機凸輪軸的正時進行調節，不需要液壓傳遞，從而有效減少了機械力的損失，降低了發動機動力損耗，提高了發動機功率和整體性能。本發明的發動機可變正時系統，結構簡單，能夠方便可靠地根據發動機工況需要通過拉杆帶動齒輪和齒輪的位移發生變化，對發動機凸輪軸的正時角度進行調節，在確保發動機傳動效率的基礎上，有效減少發動機機械力的損失，提高傳動效率。

所述的進氣凸輪軸1前端的驅動齒輪9通過鏈條與曲軸齒輪連接，拉杆5與能夠帶動拉杆5水平移動的伺服電機6連接，伺服電機6安裝在發動機上，伺服電機6與能夠控制伺服電機6啟停的控制部件10連接。上述結構，將驅動齒輪設置在進氣凸輪軸上，驅動齒輪通過鏈條與曲軸齒輪連接，即曲軸齒輪通過鏈條驅動進氣凸輪軸轉動，進氣凸輪軸相當於主動軸，進氣凸輪軸轉動，進氣凸輪軸轉動時，與進氣凸輪軸後端連接的齒輪Ⅰ轉動，齒輪Ⅰ轉動帶動齒輪Ⅱ轉動，齒輪Ⅱ轉動再帶動排氣凸輪軸齒輪轉動，實現排氣凸輪軸的轉動。在發動機工作時，當需要調節排氣凸輪的正時時，通過控制部件控制伺服電機動作，伺服電機帶動拉杆沿水平位置發生位移，這樣會帶動齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ沿水平方向移動，齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ沿水平方向移動，齒輪Ⅱ會帶動排氣凸輪軸齒輪轉動一定的角度，而該轉動角度與排氣凸輪軸工作時的轉動角度相反，從而使得排氣凸輪軸產生一定的相位差，實現對排氣凸輪軸正時進行調節的目的。

所述的排氣凸輪軸2前端的驅動齒輪9通過鏈條與曲軸齒輪連接，拉杆5與能夠帶動拉杆5水平移動的伺服電機6連接，伺服電機6安裝在發動機上，伺服電機6與能夠控制伺服電機6啟停的控制部件10連接。上述結構，將驅動齒輪設置在排氣凸輪軸上，驅動齒輪通過鏈條與曲軸齒輪連接，即曲軸齒輪通過鏈條驅動排氣凸輪軸轉動，排氣凸輪軸相當於主動軸，排氣凸輪軸轉動，排氣凸輪軸轉動時，與排氣凸輪軸後端連接的齒輪Ⅱ轉動，齒輪Ⅱ轉動帶動齒輪Ⅰ轉動，齒輪Ⅰ轉動再帶動進氣凸輪軸齒輪轉動，實現進氣凸輪軸的轉動。在發動機工作時，當需要調節進氣凸輪軸的正時時，通過控制部件控制伺服電機動作，伺服電機帶動拉杆沿水平位置發生位移，這樣，會帶動齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ沿水平方向移動，齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ沿水平方向移動，齒輪Ⅰ會帶動進氣凸輪軸齒輪轉動一定的角度，該轉動角度與進氣凸輪工作時的轉動角度相反，從而使得進氣凸輪軸產生一定的相位差，實現對進氣凸輪軸正時進行調節的目的。

所述的齒輪Ⅰ7外側設置連接板件Ⅰ11，連接板件Ⅰ11一端與齒輪Ⅰ7外側固定連接，連接板件Ⅰ11另一端與進氣凸輪軸齒輪3活動連接。連接板件Ⅰ11對齒輪Ⅰ7和進氣凸輪軸齒輪3之間的距離進行限定，確保齒輪Ⅰ7與進氣凸輪軸齒輪可靠嚙合，在拉杆動作時，能夠對排氣凸輪軸正時進行調節。

所述的齒輪Ⅱ8外側設置連接板件Ⅱ12，連接板件Ⅱ12一端與齒輪Ⅱ8外側固定連接，連接板件Ⅱ12另一端與排氣凸輪軸齒輪4活動連接。連接板件ⅠⅡ12對齒輪Ⅱ8和排氣凸輪軸齒輪4之間的距離進行限定，確保齒輪Ⅱ8與排氣凸輪軸齒輪4可靠嚙合，在拉杆動作時，能夠對排氣凸輪軸正時進行調節。

所述的齒輪Ⅰ7和齒輪Ⅱ8活動安裝在拉杆5上，所述的伺服電機6拉動拉杆5水平移動時，拉杆5設置為能夠帶動齒輪Ⅰ7和齒輪Ⅱ8沿水平位置發生位移的結構，所述的控制部件10為發動機管理系統(EMS)。發動機管理系統根據節氣門開度傳感器、發動機水溫傳感器、轉速傳感器、空氣流量計等傳來的信號，解算出發動機各工況下所需的氣門正時角，即目標位置；同時，發動機管理系統EMS根據曲軸位置傳感器和凸輪位置傳感器傳來的反饋信號計算得出的凸輪軸的實際位置。EMS將目標位置和實際位置進行比較，並根據EMS的控制策略，向伺服電機發出作動信號，伺服電機拉動拉杆移動，改變齒輪Ⅰ7和齒輪Ⅱ8的位置，實現對進氣凸輪軸或排氣凸輪軸正時進行調節。

所述的拉杆5帶動齒輪Ⅰ7和齒輪Ⅱ8沿水平位置發生位移時，齒輪Ⅱ8設置為能帶動排氣凸輪軸齒輪4相對於排氣凸輪軸齒輪4轉動方向反向轉動的結構，齒輪Ⅱ8帶動排氣凸輪軸齒輪4相對於排氣凸輪軸齒輪4轉動方向反向轉動時，排氣凸輪軸2相位差設置為能夠發生改變的結構。上述結構設置，針對於驅動齒輪安裝在進氣凸輪軸上的結構，當發動機管理系統(EMS)根據發動機工況控制伺服電機工作時，伺服電機帶動拉杆水平位移，從而帶動齒輪Ⅰ7和齒輪Ⅱ8沿水平位置發生位移，使得齒輪Ⅱ8會帶動排氣凸輪軸齒輪轉動一定的角度，而該轉動角度與排氣凸輪軸工作時的轉動角度相反，從而使得排氣凸輪軸產生一定的相位差，實現對排氣凸輪軸正時進行調節的目的。

所述的拉杆5帶動齒輪Ⅰ7和齒輪Ⅱ8沿水平位置發生位移時，齒輪Ⅰ7設置為能帶動進氣凸輪軸齒輪3相對於進氣凸輪軸齒輪3轉動方向反向轉動的結構，齒輪Ⅰ7帶動進氣凸輪軸齒輪3相對於進氣凸輪軸齒輪3轉動方向反向轉動時，進氣凸輪軸1相位差設置為能夠發生改變的結構。上述結構設置，針對於驅動齒輪安裝在排氣凸輪軸上的結構，當發動機管理系統(EMS)根據發動機工況控制伺服電機工作時，伺服電機帶動拉杆水平位移，從而帶動齒輪Ⅰ7和齒輪Ⅱ8沿水平位置發生位移，使得齒輪Ⅰ7會帶動進氣凸輪軸齒輪轉動一定的角度，而該轉動角度與進氣凸輪軸工作時的轉動角度相反，從而使得進氣凸輪軸產生一定的相位差，實現了對排氣凸輪軸正時進行調節的目的。

附圖3中，曲線箭頭線條所示為發動機工作時各個齒輪的轉動方向。

附圖4中，直線箭頭線所示為伺服電機工作時拉杆移動方向。

本發明所述的發動機可變正時系統，當驅動齒輪安裝在進氣凸輪軸前端時，驅動齒輪通過鏈條與曲軸齒輪連接，這時，進氣凸輪軸相當於主動輪，進氣凸輪軸轉動時，與進氣凸輪軸後端連接的齒輪Ⅰ轉動，齒輪Ⅰ轉動帶動齒輪Ⅱ轉動，齒輪Ⅱ轉動再帶動排氣凸輪軸齒輪轉動，實現排氣凸輪軸的轉動。在發動機工作時，當需要調節排氣凸輪的正時時，通過控制部件控制伺服電機動作，伺服電機帶動拉杆沿水平位置發生位移，這樣，會帶動齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ沿水平方向移動，齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ沿水平方向移動，齒輪Ⅱ會帶動排氣凸輪軸齒輪轉動一定的角度，而該轉動角度與排氣凸輪軸工作時的轉動角度相反，從而使得排氣凸輪軸產生一定的相位差，實現對排氣凸輪軸正時進行調節的目的。而當驅動齒輪安裝在排氣凸輪軸前端時，驅動齒輪通過鏈條與曲軸齒輪連接，這時，排氣凸輪軸相當於主動輪，排氣凸輪軸轉動時，與排氣凸輪軸後端連接的齒輪Ⅱ轉動，齒輪Ⅱ轉動帶動齒輪Ⅰ轉動，齒輪Ⅰ轉動再帶動進氣凸輪軸齒輪轉動，實現進氣凸輪軸的轉動。在發動機工作時，當需要調節進氣凸輪軸的正時時，通過控制部件控制伺服電機動作，伺服電機帶動拉杆沿水平位置發生位移，這樣，會帶動齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ沿水平方向移動，齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ沿水平方向移動，齒輪Ⅰ會帶動進氣凸輪軸齒輪轉動一定的角度，而該轉動角度與進氣凸輪工作時的轉動角度相反，從而使得進氣凸輪軸產生一定的相位差，實現對進氣凸輪軸正時進行調節的目的。上述結構，能夠方便可靠地對發動機凸輪軸的正時進行調節，不需要液壓傳遞，從而有效減少了機械力的損失，降低了發動機動力損耗，提高了發動機功率和整體性能。本發明所述的發動機可變正時系統，結構簡單，製造成本低，能夠方便可靠地根據發動機工況需要通過拉杆帶動齒輪和齒輪的位移發生變化，對發動機凸輪軸的正時角度進行調節，在確保發動機傳動效率的基礎上，有效減少發動機機械力的損失，提高傳動效率。

上面結合附圖對本發明進行了示例性的描述，顯然本發明具體的實現並不受上述方式的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用於其他場合的，均在本發明的保護範圍內。