一種中置式可變氣門正時裝置及發動機的製作方法

2023-07-16 16:39:11 3

本發明屬於發動機領域，特指一種新型的中置式可變氣門正時裝置及發動機。

背景技術：

發動機可變氣門正時技術(VVT，VariableValveTiming)原理是根據發動機的運行情況，調整進氣(排氣)的量，和氣門開合時間，角度。使進入的空氣量達到最佳，提高燃燒效率。優點是省油，功升比大。

發動機在不同工況下時，汽車ECU就會通過控制OCV閥動作，OCV閥內部的換向杆前後動作實現油道改變，油道不同就會將一定量的機油導入凸輪相位調節器內，凸輪相位調節器轉子和定子間有葉片，將一個腔室隔成兩個空間，當機油從一側進入後就會促使正時提前，當機油從另一側進入後，就會促使正時滯後，同時進入凸輪相位調節器內的機油量的多少決定氣門正時的變化量，發動機系統就是通過控制OCV閥油道的變化，實現控制凸輪相位調節器提前或滯後來實現正時變化和進氣量的控制，達到發動機最佳工況狀態。

現有的可變氣門正時裝置，均為單鎖止銷一端鎖止，啟動時定子只能往滯後腔方向移動調整，無法雙向調整，導致啟動時響應速度慢。

並且現有的可變氣門正時裝置，機油控制閥均設置在相位調節器外部，從而導致OCV距離相位器內部油腔遠，工作過程中油道中油壓損失大，並且響應速度更慢。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種結構簡單，使用方便，雙鎖止，機油控制閥中置，調節響應速度快，油壓損失小，燃油經濟性高的新型的中置式可變氣門正時裝置及發動機。

本發明的目的是這樣實現的：

一種中置式可變氣門正時裝置，包括鏈輪、凸輪軸、以及固定設置於凸輪軸一端並且與鏈輪固定連接的凸輪軸相位調節器，還包括固定於相位調節器內部的機油控制閥；

所述相位調節器包括定子，以及同軸設置於定子內的轉子，所述定子兩端設有罩板，定子、轉子和兩端罩板配合形成兩個以上的密封腔，定子的外壁成型有與密封腔個數對應的兩個以上的密封臂，兩個以上的密封臂與兩個以上的密封腔一一對應設置，並且每一個密封臂將對應的密封腔均勻分隔成兩個調節腔，兩個調節腔分別為提前腔和滯後腔，所述轉子內部相對每個調節腔均成型有與調節腔連通的油道，所述轉子上設有兩個鎖止銷，兩個鎖止銷均包括一筒狀鎖止件，所述兩端罩板的其中一罩板上成型有兩個弧形槽，兩鎖止件抵在兩弧形槽的相鄰端，所述鎖止件的底端面封閉，且底端面的中部與弧形槽連通，所述轉子上成型有與鎖止件的外側壁密封配合的導孔；

所述弧形槽向密封腔延伸出進油槽；其中一個鎖止件抵在弧形槽內抑制密封臂往滯後腔方向轉動的一端，其相對應的進油槽與提前腔連通；另一個鎖止件抵在弧形槽內抑制密封臂往提前腔方向轉動的一端，其相對應的進油槽與滯後腔連通；

所述提前腔進油，機油填充滿提前腔和弧形槽後將鎖止件提起並帶動密封臂往滯後腔方向轉動；所述滯後腔進油，機油填充滿滯後腔和弧形槽後將鎖止件提起並帶動密封臂往提前腔方向轉動；

所述轉子中部成型有軸孔，軸孔壁上成型有兩道凹環，分別為提前腔凹環和滯後腔凹環，與提前腔連通的油道為提前腔油道，每個提前腔油道均與提前腔凹環連通，與滯後腔連通的油道為滯後腔油道，每個滯後腔油道均與滯後腔凹環連通；

所述機油控制閥包括閥套，以及設置在閥套內的換向閥，所述閥套上成型有至少一個與提前腔凹環連通的第一通孔，以及至少一個與滯後腔凹環連通的第二通孔，所述換向閥控制第一通孔進油，第二通孔出油；或控制第二通孔進油，第一通孔出油。

所述閥套內成型有工作腔，所述閥套的工作腔內固定安裝有第一閥體和第二閥體，以及可沿著第二閥體的軸向通道來回移動的閥芯，所述閥芯的後端設有比例電磁鐵並與比例電磁鐵的推桿固定連接，所述閥套上成型有第一進油孔，第二閥體上成型有第二進油孔、第一換向孔和第二換向孔，所述比例電磁鐵通過推桿驅動閥芯來回運動並改變控制閥的工作狀態；

所述第二閥體的前端固定有密封套，密封套將第二閥體的軸向通道與閥套的工作腔隔開並形成進油腔，所述閥套上的第一進油孔與進油腔連通；

所述第二閥體外套設有第一閥體，第一閥體上成型有與第二進油孔相對應連通的通油槽，還成型有與第一換向孔相對應連通的第一輔助孔，以及成型有與第二換向孔相對應連通的第二輔助孔；所述通油槽、第一輔助孔、第二輔助孔相互獨立並隔開，所述通油槽延伸至進油腔並與進油腔連通；

所述閥套上的第一通孔與第一輔助孔連通，以及閥套上的第二通孔與第二輔助孔連通；

所述凸輪軸上成型有總進油孔，總進油孔與閥套上的第一進油孔連通。

所述第一輔助孔向徑向方向延伸並使第一輔助孔的外端面面積大於第一換向孔的外端面積；第二輔助孔向徑向方向延伸並使第二輔助孔的外端面面積大於第二換向孔的外端面面積。

所述閥套的前端成型有螺紋杆，螺紋杆伸入凸輪軸內並與凸輪軸內壁螺紋連接。

所述第一閥體前端固定有閥球座，閥球座的前端固定有閥球套，閥球座內設有單向閥球，所述單向閥球和密封套間設有閥球彈簧，閥球彈簧的一端抵在單向閥球上，另一端抵在密封套上，所述閥球彈簧驅使單向閥球抵在閥球套上；

所述閥球套的前端安裝有過濾網安裝座，過濾網安裝座上安裝有過濾網；

所述第二閥體內設有呈壓縮狀態的壓縮彈簧，壓縮彈簧的一端抵在密封套上，另一端抵在閥芯上，所述壓縮彈簧驅使密封套抵在閥球座上。

所述閥芯內部成型有出油通道和出油口，所述閥套的工作腔的開口端為出油端，所述出油口將出油通道和出油端連通。

所述定子上成型有與密封腔個數對應的兩個以上的分割臂，分割臂的內端兩側均成型有讓位缺口；

當密封臂的側壁轉到與分割臂的側壁相貼時，所述油道與密封腔連接的油道口設置在密封臂與讓位缺口形成的區域內。

所述鎖止銷包括鎖止彈簧座，鎖止彈簧座固定在導孔遠離弧形槽的一端部，鎖止彈簧座的中部向下延伸出導柱，導柱上套有復位彈簧，復位彈簧一端抵在鎖止彈簧座上，另一端抵在鎖止件上，復位彈簧給予鎖止件往弧形槽方向移動的趨勢。

弧形槽的弧度＝提前腔的弧度＝滯後腔的弧度。

一種發動機，包括權利要求1所述的一種中置式可變氣門正時裝置。

本發明相比現有技術突出且有益的技術效果是：

1、本發明通過機油控制閥設置在相位調節器內部，從而使得機油控制閥距離相位調節器內部油腔更近，工作過程中油道中油壓損失小，並且響應速度更快。

2、本發明通過雙鎖止銷、雙弧形槽，兩個鎖止銷的鎖止件抵在兩個弧形槽的相鄰端的設計，從而使相位器內部轉子鎖止在中間位置進行近角和遲角的調節，能夠比常規VVT調節速度增加一倍的速度，並且其調節角度範圍最大可開啟70°CA的可變氣門智能廣角，近角和遲角角度分配可根據發動機具體需求來進行分配，此功能實現後使其能夠助發動機解決兩個奧託和改良阿特金森循環運行，使發動機能夠達到歐5甚至更高排放標準，在低負荷時搭載雙向調節的VVT進行角度切換阿特金森循環，以提高燃油經濟性，在較高的轉速下，可助發動機返回奧託循環，增強功率輸出和性能。

3、本發明通過提前腔凹環和滯後腔凹環的設計，從而實現多處進油聚集至提前腔凹環(或滯後腔凹環)，再從提前腔凹環(或滯後腔凹環)往多個提前腔油道(或滯後腔油道)同時等量等壓的進油，達到多個提前腔進油量相同，從而讓轉子的轉動更平穩。

4、本發明通過第一閥體的設計，從而改變傳統從閥套開口端進油的方式，而改為從閥套的進油腔進油，將電磁閥結構移到了閥套外，從而減小了閥套的大小，進而減小了整個可變氣門正氣裝置的大小。

5、本發明通過第一輔助孔向徑向方向延伸並使第一輔助孔的外端面面積大於第一換向孔的外端面積；第二輔助孔向徑向方向延伸並使第二輔助孔的外端面面積大於第二換向孔的外端面面積的設計，從而可以調節壓力，並且由於閥芯和第二閥體的軸長短，所以第一換向孔和第二換向孔的分布局限性太強，通過第一閥體上第一輔助孔和第二輔助孔的設計，能改變閥套上第一通孔和第二通孔的位置，從而解決了第一換向孔和第二換向孔的分布局限性太強的問題。

6、本發明通過螺紋杆實現機油控制閥與凸輪軸的固定，這樣的固定方式同時達到密封的效果，這樣就不需要對凸輪軸內部進行過多的加工，從而讓加工更方便，結構更簡單。

7、本發明通過閥球座、閥球套、閥球，閥球彈簧的設計，達到了單向閥的作用，同時防止機油反衝，並且起到了調節進油壓的作用。

8、本發明通過過濾網的設計，從而達到能過濾汽油中的雜質，防止裝置中長期油垢的積累，增加了運行的阻力，並且導致油壓的不穩定。

9、本發明通過讓位缺口的設計，從而讓油道的進油更穩定。

10、本發明通過鎖止彈簧座、導柱、復位彈簧的設計，從而讓鎖止件回到弧形槽時自動復位，讓鎖止件重新有了定位的功能。

11、本發明通過弧形槽的弧度＝提前腔的弧度＝滯後腔的弧度的設計，從而實現雙重同步定位，一重定位是鎖止件和弧形槽的端部相抵，二重定位是密封臂和分割壁相抵，兩者定位同步進行，從而減少了密封臂的受力，延長了密封臂的使用壽命，並且能讓定位更穩定。

12、本發明通過讓位槽的設計，從而讓鎖止件的底部能接觸到機油，防止鎖止件封堵在導孔內。

附圖說明

圖1是中置式可變氣門正時裝置的結構示意圖。

圖2是中置式可變氣門正時裝置的結構分解圖。

圖3是中置式可變氣門正時裝置的內部結構圖。

圖4是圖3的A處放大圖。

圖5是凸輪軸相位調節器的結構示意圖。

圖6是凸輪軸相位調節器去除一側端蓋的結構示意圖之一。

圖7是凸輪軸相位調節器去除一側端蓋的結構示意圖之二。

圖8是凸輪軸相位調節器去除一側端蓋和轉子的結構示意圖。

圖9是圖8的B-B剖視圖。

圖10是轉子的結構示意圖。

圖11是轉子和密封墊的結構分解圖。

圖12是機油控制閥的結構示意圖。

圖13是第一閥體的結構示意圖。

圖14是第二換向孔完全打開時，閥芯、第一閥體、第二閥體和閥套的結構示意圖。

圖15是第一換向孔完全打開時，閥芯、第一閥體、第二閥體和閥套的結構示意圖。

圖16是第一換向孔和第二換向孔均關閉時，閥芯、第一閥體、第二閥體和閥套的結構示意圖之一。

圖17是第一換向孔和第二換向孔均關閉時，閥芯、第一閥體、第二閥體和閥套的結構示意圖之二。

1-鏈輪；2-凸輪軸；3-定子；4-轉子；5-罩板；6-密封臂；7-提前腔；8-滯後腔；9-鎖止件；10-弧形槽；11-導孔；12-進油槽；13-軸孔；14-提前腔凹環；15-滯後腔凹環；16-閥套；17-第一通孔；18-第二通孔；19-第一閥體；20-第二閥體；21-閥芯；22-比例電磁鐵；23-推桿；24-第一進油孔；25-第二進油孔；26-第一換向孔；27-第二換向孔；28-密封套；29-進油腔；30-通油槽；31-第一輔助孔；32-第二輔助孔；33-總進油孔；34-螺紋杆；35-閥球座；36-閥球套；37-單向閥球；38-閥球彈簧；39-壓縮彈簧；40-過濾網安裝座；41-過濾網；42-出油通道；43-出油口；44-出油端；45-擋環；46-第三擋環；47-卡簧；48-讓位槽；49-分割臂；50-讓位缺口；51-油道口；52-鎖止彈簧座；53-導柱；54-復位彈簧；55-嵌槽；56-密封墊；57-「W」形彈片；58-彎折部；59-延伸端；60-卡槽；61-鏈輪連接蓋；62-凹槽。

具體實施方式

下面結合附圖以具體實施例對本發明作進一步描述：

一種中置式可變氣門正時裝置，包括鏈輪1、凸輪軸2、以及固定設置於凸輪軸2一端並且與鏈輪1固定連接的凸輪軸相位調節器，還包括固定於相位調節器內部的機油控制閥；

所述相位調節器包括定子3，以及同軸設置於定子內的轉子4，所述定子3兩端設有罩板5，定子3、轉子4和兩端罩板5配合形成兩個以上的密封腔，定子3的外壁成型有與密封腔個數對應的兩個以上的密封臂6，兩個以上的密封臂6與兩個以上的密封腔一一對應設置，並且每一個密封臂6將對應的密封腔均勻分隔成兩個調節腔，兩個調節腔分別為提前腔7和滯後腔8，所述轉子4內部相對每個調節腔均成型有與調節腔連通的油道，所述轉子4上設有兩個鎖止銷，兩個鎖止銷均包括一筒狀鎖止件9，所述兩端罩板的其中一罩板5上成型有兩個弧形槽10，兩鎖止件9抵在兩弧形槽10的相鄰端，所述鎖止件9的底端面封閉，且底端面的中部與弧形槽10連通，所述轉子4上成型有與鎖止件9的外側壁密封配合的導孔11；值得一提的是：所述弧形槽和鎖止銷可以為兩個以上，但至少有本發明所描述的兩個鎖止銷和對應的兩個弧形槽，因此在擁有本發明所描述的兩個鎖止銷和對應的兩個弧形槽的基礎上，再多加幾個弧形槽和鎖止銷均落入本發明的保護範圍；

所述弧形槽10向密封腔延伸出進油槽12；其中一個鎖止件9抵在弧形槽10內抑制密封臂6往滯後腔8方向轉動的一端，其相對應的進油槽12與提前腔7連通；另一個鎖止件9抵在弧形槽10內抑制密封臂6往提前腔7方向轉動的一端，其相對應的進油槽12與滯後腔8連通；

所述提前腔7進油，機油填充滿提前腔7和弧形槽10後將鎖止件9提起並帶動密封臂6往滯後腔8方向轉動；所述滯後腔8進油，機油填充滿滯後腔8和弧形槽10後將鎖止件9提起並帶動密封臂6往提前腔7方向轉動；

所述轉子6中部成型有軸孔13，軸孔壁上成型有兩道凹環，分別為提前腔凹環14和滯後腔凹環15，與提前腔7連通的油道為提前腔油道，每個提前腔油道均與提前腔凹環14連通，與滯後腔8連通的油道為滯後腔油道，每個滯後腔油道均與滯後腔凹環15連通；提前腔凹環14處進油，通過若干條提前腔油道，每一個提前腔7均均勻進油，每一個滯後腔8均均勻出油；滯後腔凹環15處進油，通過若干條滯後腔油道，每一個滯後腔8均均勻進油，每一個提前腔7均均勻出油；

所述機油控制閥包括閥套16，以及設置在閥套16內的換向閥，所述閥套16上成型有至少一個與提前腔凹環14連通的第一通孔17，以及至少一個與滯後腔凹環15連通的第二通孔18，所述換向閥控制第一通孔17進油，第二通孔18出油；或控制第二通孔18進油，第一通孔17出油。

所述換向閥為三位四通電磁換向閥或二位四通電磁換向閥。

所述閥套16內成型有工作腔，所述閥套16的工作腔內固定安裝有第一閥體19和第二閥體20，以及可沿著第二閥體20的軸向通道來回移動的閥芯21，所述閥芯21的後端設有比例電磁鐵22並與比例電磁鐵22的推桿23固定連接，所述閥套上16成型有第一進油孔24，第二閥體20上成型有第二進油孔25、第一換向孔26和第二換向孔27，所述比例電磁鐵22通過推桿23驅動閥芯21來回運動並改變控制閥的工作狀態；

所述第二閥體20的前端固定有密封套28，密封套28將第二閥體20的軸向通道與閥套16的工作腔隔開並形成進油腔29，所述閥套16上的第一進油孔24與進油腔29連通；

所述第二閥體20外套設有第一閥體19，第一閥體19上成型有與第二進油孔25相對應連通的通油槽30，還成型有與第一換向孔26相對應連通的第一輔助孔31，以及成型有與第二換向孔27相對應連通的第二輔助孔32；所述通油槽30、第一輔助孔31、第二輔助孔32相互獨立並隔開，所述通油槽30延伸至進油腔29並與進油腔29連通；

所述閥套16上的第一通孔17與第一輔助孔31連通，以及閥套16上的第二通孔18與第二輔助孔32連通；

所述凸輪軸2上成型有總進油孔33，總進油孔33與閥套16上的第一進油孔24連通。

所述第一輔助孔31向徑向方向延伸並使第一輔助孔31的外端面面積大於第一換向孔26的外端面積；第二輔助孔32向徑向方向延伸並使第二輔助孔32的外端面面積大於第二換向孔27的外端面面積。

所述閥套16的前端成型有螺紋杆34，螺紋杆34伸入凸輪軸2內並與凸輪軸2內壁螺紋連接。

所述第一閥體19前端固定有閥球座35，閥球座35的前端固定有閥球套36，閥球座35內設有單向閥球37，所述單向閥球37和密封套28間設有閥球彈簧38，閥球彈簧38的一端抵在單向閥球37上，另一端抵在密封套28上，所述閥球彈簧38驅使單向閥球37抵在閥球套上；優選的：所述閥球座35和第一閥體19一體成型。

所述第二閥體20內設有呈壓縮狀態的壓縮彈簧39，壓縮彈簧39的一端抵在密封套28上，另一端抵在閥芯21上，所述壓縮彈簧39驅使密封套28抵在閥球座35上。

所述閥球套36的前端安裝有過濾網安裝座40，過濾網安裝座40上安裝有過濾網41。

所述閥芯21內部成型有出油通道42和出油口43，所述閥套16的工作腔的開口端為出油端44，所述出油口43將出油通道42和出油端44連通。

所述閥芯21上設有兩個擋環45，兩擋環45的相對端間距≤第一換向孔26和第二換向孔27的最小間距；當然：如果我們不需要三中狀態，兩擋環45的相對端間距大於第一換向孔26和第二換向孔27的最小間距，這樣就只有兩種狀態了。

所述閥芯21上也可以只設有一個擋環45，擋環45的寬度≥第二進油口25的孔徑，從而在擋環45正對第二進油口25時，能封堵住第二進油口25阻止進油。

所述閥芯21上設有兩個擋環45，分別為第一擋環451和第二擋環452，兩擋環45的相對端間距＞第一換向孔26和第二換向孔27的最小間距，所述兩擋環45間的閥芯21上還成型有第三擋環46；第三檔環46與第一擋環451的相對端間距＞第二進油口25與第一換向孔26的最小間距，第三擋環46前端面與第二擋環452前端面的間距≤第二進油口25與第二換向孔27的最前端的間距。

所述第一閥體19的後端抵靠有卡簧47，所述閥套16的工作腔內成型有供卡簧47卡入的環槽，所述第二閥體20的前端抵在閥球座35上，第二閥體20的後端抵在卡簧47上。

所述鎖止件9底端面的中部與弧形槽10連通的方式為：所述鎖止件9的底端面向內凹陷形成凹槽62，所述弧形槽的底面向下凹陷成型有讓位槽48。

所述鎖止件9底端面的中部與弧形槽10連通的方式為：所述鎖止件9的底端面向內凹陷形成凹槽，所述底端側邊成型有與凹槽連通的缺口；或者，所述鎖止件的底端面密封且為傾斜的斜面。

所述定子3上成型有與密封腔個數對應的兩個以上的分割臂49，分割臂49的內端兩側均成型有讓位缺口50；

當密封臂6的側壁轉到與分割臂49的側壁相貼時，所述油道與密封腔連接的油道口51設置在密封臂6與讓位缺口50形成的區域內。

所述定子3的一端固定連接有鏈輪1，所述兩端罩板5的一個罩板5與鏈輪1一體成型，所述弧形槽10成型在鏈輪1上，鏈輪1與定子3通過螺絲固定連接，另一端蓋與定子通過螺絲固定連接；或者所述定子3的一端蓋5與定子3一體成型，鏈輪和另一個罩板均通過螺絲與定子固定密封連接；或者定子的兩端蓋均與定子通過螺絲連接，鏈輪也通過螺絲與定子連接。

所述鎖止銷包括鎖止彈簧座52，鎖止彈簧座52固定在導孔11遠離弧形槽10的一端部，鎖止彈簧座52的中部向下延伸出導柱53，導柱53上套有復位彈簧54，復位彈簧54一端抵在鎖止彈簧座52上，另一端抵在鎖止件9上，復位彈簧54給予鎖止件9往弧形槽10方向移動的趨勢；所述鎖止彈簧座52可通過螺紋固定，或者鎖止彈簧座52上端抵在端蓋上和以及復位彈簧54的作用力進行固定，或者通過螺紋、端蓋、復位彈簧共同作用進行固定，這樣固定的更穩定。

所述密封腔的弧度≥弧形槽的弧度≥0.5*(密封腔的弧度-密封臂所佔的弧度)。優選的；弧形槽的弧度＝提前腔的弧度＝滯後腔的弧度。

每個密封臂6的外端均成型有嵌槽55，嵌槽55內密封安裝有密封墊56，所述密封墊56整體成「U」形，密封墊56的上下兩端抵在兩端罩板上，所述密封墊56與嵌槽55間設置有倒置的「W」形彈片57，所述倒置的「W」形彈片57的兩端抵在「U」形密封墊56的彎折部58，倒置的「W」形彈片57的兩端延伸出延伸端59，所述密封墊56內端成型有供倒置的「W」形彈片57的兩延伸端59伸入的卡槽60。

所述密封腔為三個或四個或五個或六個，密封臂的個數與密封腔的個數相同。

一種發動機，包括權利要求1所述的一種中置式可變氣門正時裝置。

本發明有結構簡單，使用方便，雙鎖止，機油控制閥中置，調節響應速度快，油壓損失小，燃油經濟性高的特點。

以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。