专利名称：一种连续可变配气定时机构的制作方法
技术领域：
一种连续可变配气定时机构技术领域[0001]本实用新型涉及的是一种发动机，具体地说是发动机的配气机构。
背景技术：
[0002]随着内燃机排放法规的日益严谨，各个柴油机厂商都不断的研发各种技术来降低柴油机的排放，尤其是降低NOx的排放，目前通过改变进气相位可变技术来降低NOx被认为是未来的发展趋势。这种方法也称作米勒循环，有如下特点[0003]I)只改变进气门开闭时刻，从而改变实际压缩比，而排气定时不变，及膨胀比不变。大负荷时膨胀比大于压缩比。[0004]2)进气门定时变化使开、闭时间共同提前或延后，相应气门重叠角也发生变化。高负荷时，进气门提如开、提如关，重置角增大，有利于扫气，并降低热负荷；低负荷，进气门延后关，重置角减小。[0005]3)起动及低负荷时，采用高压缩比，改善了部分负荷性能；高负荷时，采用低压缩比，限制了最高爆发压力的过分增大，以确保发动机的可靠性。[0006]4)米勒系统中，增压空气在涡轮增压器后冷却一次，故米勒系统就是低温循环增压系统。在下止点时同样的缸内增压压力，具有较低的温度，充量增多，过量充气系数大，压缩开始时缸内温度低，从而减小了热负荷。[0007]5)米勒系统有较低的缸内温度，NOx的排放较少。[0008]6)米勒系统与其他增压系统比较，达到同样的平均有效压力时需要有较高的压缩比；在高增压时，往往需要采用二级增压系统。[0009]在研究米勒循环时，研究人员都是先进行仿真计算，在此过程中可以随意改变配气定时，但是，在柴油机实际工作过程中，要想时时刻刻改变配气定时是比较困难的，主要存在的问题是配气机构，大型船用柴油机的配气系统，是由一根配气凸轮轴来驱动液压挺柱，再驱动顶杆，顶杆来推动摇臂和进排气阀实现气阀的开启。对于车用汽油机来说，汽车发动机的配气机构是顶置凸轮轴，有的是单顶置式(SOHC)，有的是双顶置式(DOHC)，由单个的凸轮轴来驱动进气阀或者排气阀，于是可以单独改变某一根凸轮轴来改变配气相位， 根据发动机的工况实现配气相位连续可变。在汽车领域已有多个品牌有自己的可变配气定时技术，如丰田公司的VVT、本田公司的i-VTEC、日产公司的CVVT、三菱公司的MIVEC、BMW公司的Double Vanos系统等。[0010]Wartsila公司在Wartsila20中速柴油机上采用了米勒循环结合二级可调润轮增压的方案来降低NOx排放。排放可通过Miller循环冷却燃烧过程来有效地降低，但是高度 Miller循环(进气门提前关闭)需要高增压压力，对此，有效的措施之一就是采用二级增压系统，可使增压压力达到lObar。发动机效率的提高是采用高效二级增压系统以及通过 Miller循环使发动机压缩和膨胀冲程之间实现更佳的比例划分的结果。[0011]MAN公司在6L32/44CR柴油机上进行了单级增压系统改为两级可调增压系统的试验研究，其中高压级涡轮采用的是可变几何涡轮，低压级涡轮为不可调涡轮。试验发现，改为两级增压系统后，增压压力由原来的4. Obar增加到了约6. 5bar，单缸功率可由原先的 560kW提高到640kW，通过采用了 Miller循环，最高爆发压力仅增加了 6%。高压级涡轮的喷嘴面积在负荷大于55%额定功率时变大，在负荷大于40%时采用Miller循环。[0012]目前，大型船用V型柴油机由一根凸轮轴驱动两列缸的进排气阀，因此，就不能通过单独改变凸轮轴的相位来改变配气定时。发明内容[0013]本实用新型的目的在于提供可以根据工况的变化来改变进气阀的配气相位从而降低发动机的NOx的排放的一种连续可变配气定时机构。[0014]本实用新型的目的是这样实现的[0015]本实用新型一种连续可变配气定时机构，其特征是包括可变凸轮轴、可变进气凸轮、排气凸轮、可变凸轮控制杆、液压执行机构，可变进气凸轮和排气凸轮均安装在可变凸轮轴上，可变凸轮轴上设置螺旋花键齿，可变进气凸轮上设置与螺旋花键齿相配合的螺旋花键槽，可变进气凸轮连接可变进气凸轮控制槽并与其一体，可变凸轮控制杆连接液压执行机构，可变凸轮控制杆上安装可变凸轮控制杆拔叉，可变凸轮控制杆拔叉安装在可变进气凸轮控制槽里。[0016]本实用新型还可以包括[0017]I、所述的液压执行机构包括液压油油箱、液压油泵、电磁控制阀、液压缸、进油管、 回油管，液压油油箱连接液压油泵，液压油泵通过进油管连通电磁控制阀，液压油油箱通过回油管连通电磁控制阀，液压缸设置进油口和出油口，电磁控制阀连通进油口和出油口，液压缸里设置活塞，活塞位于进油口和出油口之间，活塞连接可变凸轮控制杆，通过控制电磁控制阀的开关控制液压油的流动方向从而推动活塞移动。[0018]2、所述的可变进气凸轮、排气凸轮各有两个，两个排气凸轮位于两个可变进气凸轮之间，可变凸轮轴上设置挡块从而限定可变进气凸轮控制槽的最大位移。[0019]3、还包括可变凸轮控制杆位置传感器，可变凸轮控制杆位置传感器安装在液压缸上。[0020]本实用新型的优势在于本实用新型可以在发动机在不同工况下工作时，根据工况的变化来改变进气阀的配气相位，从而降低发动机的NOx的排放。
[0021]图I为本实用新型的结构示意图；[0022]图2a为本实用新型凸轮部分结构示意图，图2b为本实用新型凸轮轴和排气凸轮示意图，图2c为本实用新型进气凸轮和控制槽示意图；[0023]图3为本实用新型的液压机构示意图。
具体实施方式
[0024]
以下结合附图举例对本实用新型做更详细地描述[0025]结合图I 3，多数大型船用柴油机的配气机构是通过凸轮轴来驱动的，凸轮轴是气阀驱动机构的主动件，凸轮表面承受着周期性的冲击载荷，因此凸轮表面应耐磨和耐疲劳。因此设计时要求凸轮轴本身有足够的感性和韧性，以承受冲击交变载荷和受力后变形小。为了使制作工艺简单，使用组合式凸轮轴，分段制造，最后组装成一根凸轮轴。图I中， 可变凸轮轴I通过螺旋花键来连接进气凸轮2，通过移动可变凸轮控制杆3使可变进气凸轮移动，排气凸轮4用直花键齿过盈配合连接，这样可以根据不同气缸的需要来改变凸轮的固定相位，更有利于凸轮轴的组装。[0026]根据柴油机的原始进气凸轮的相位和通过实验得到的最大可变相位，计算得到最大的相位转角P-,根据实际的空间位置来确定可变进气凸轮的最大移动位移Smax，然后再根据最大可变相位来确定螺旋花键的螺距L，如下公式[0027]
权利要求1.一种连续可变配气定时机构，其特征是包括可变凸轮轴、可变进气凸轮、排气凸轮、可变凸轮控制杆、液压执行机构，可变进气凸轮和排气凸轮均安装在可变凸轮轴上，可变凸轮轴上设置螺旋花键齿，可变进气凸轮上设置与螺旋花键齿相配合的螺旋花键槽，可变进气凸轮连接可变进气凸轮控制槽并与其一体，可变凸轮控制杆连接液压执行机构，可变凸轮控制杆上安装可变凸轮控制杆拔叉，可变凸轮控制杆拔叉安装在可变进气凸轮控制槽里。
2.根据权利要求1所述的一种连续可变配气定时机构，其特征是所述的液压执行机构包括液压油油箱、液压油泵、电磁控制阀、液压缸、进油管、回油管，液压油油箱连接液压油泵，液压油泵通过进油管连通电磁控制阀，液压油油箱通过回油管连通电磁控制阀，液压缸设置进油口和出油口，电磁控制阀连通进油口和出油口，液压缸里设置活塞，活塞位于进油口和出油口之间，活塞连接可变凸轮控制杆，通过控制电磁控制阀的开关控制液压油的流动方向从而推动活塞移动。
3.根据权利要求1或2所述的一种连续可变配气定时机构，其特征是所述的可变进气凸轮、排气凸轮各有两个，两个排气凸轮位于两个可变进气凸轮之间，可变凸轮轴上设置挡块从而限定可变进气凸轮控制槽的最大位移。
4.根据权利要求1或2所述的一种连续可变配气定时机构，其特征是还包括可变凸轮控制杆位置传感器，可变凸轮控制杆位置传感器安装在液压缸上。
5.根据权利要求3所述的一种连续可变配气定时机构，其特征是还包括可变凸轮控制杆位置传感器，可变凸轮控制杆位置传感器安装在液压缸上。
专利摘要本实用新型的目的在于提供一种连续可变配气定时机构，包括可变凸轮轴、可变进气凸轮、排气凸轮、可变凸轮控制杆、液压执行机构，可变进气凸轮和排气凸轮均安装在可变凸轮轴上，可变凸轮轴上设置螺旋花键齿，可变进气凸轮上设置与螺旋花键齿相配合的螺旋花键槽，可变进气凸轮连接可变进气凸轮控制槽并与其一体，可变凸轮控制杆连接液压执行机构，可变凸轮控制杆上安装可变凸轮控制杆拔叉，可变凸轮控制杆拔叉安装在可变进气凸轮控制槽里。本实用新型可以在发动机在不同工况下工作时，根据工况的变化来改变进气阀的配气相位，从而降低发动机的NOx的排放。
文档编号F01L9/02GK202810988SQ20122045029
公开日2013年3月20日 申请日期2012年9月5日 优先权日2012年9月5日
发明者吴鹏, 王银燕, 冯永明, 张鹏奇, 王贺春, 杨传雷 申请人:哈尔滨工程大学