提高汽车发动机配气相位角精度的装置的制作方法

本发明涉及汽车制造技术领域，尤其是一种用于提高汽车发动机配气相位角精度的装置。

背景技术

目前汽车发动机正时皮带系统手动装配工装机构主要有三种方式：1、插销固定式；2、齿轮固定式；3、凸轮轴夹紧式。插销固定式配气相位手动装配机构如图1所示，这种方式对工装机构的精度要求不高，装配时分别采用排气侧插销1、进气侧插销2、曲轴插销3和皮带轮插销4对排气凸轮、进气凸轮、曲轴和皮带轮进行定位，这类工装机构种类多，装配过程步骤繁琐，相位误差较大；齿轮固定式配气相位手动装配机构如图2所示，这种方式采用安装在齿轮固定底座5上的vct齿轮齿形固定板6通过锁紧螺母7在滑槽滑动到合适位置后定位排气凸轮、进气凸轮、曲轴和皮带轮，这种方式对工装机构的精度要求也不高，但工装机构复杂，装配过程步骤繁琐，相位误差也较大；而凸轮轴夹紧式配气相位手动装配机构如图3所示，这种方式采用一端安装在发动机固定底座8上的两个凸轮轴夹爪9通过调节夹爪锁紧螺母10对排气凸轮和进气凸轮进行定位，这种方式对工装机构精度要求也不高，工装机构调整方便，但工装机构复杂，容易变形，本身误差较大，装配过程步骤繁琐，相位误差也较大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高汽车发动机配气相位角精度的装置，它可以解决汽车发动机正时皮带系统手动装配时工装机构复杂，装配过程步骤繁琐，相位误差较大的问题。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是：这种提高汽车发动机配气相位角精度的装置包括发动机凸轮轴定位机构和发动机曲轴定位机构两部分；所述发动机凸轮轴定位机构包括有通过压板和楔形板固定螺栓固定件连接成一整体的排气侧楔形板和进气侧楔形板；所述排气侧楔形板和进气侧楔形板上分别设置有进气侧定位销和排气侧定位销；所述发动机曲轴定位机构包括有曲轴板定位销、曲轴板-缸体固定螺栓和曲轴板，所述曲轴板一端上配置有用于与发动机曲轴端固定的曲轴板固定螺栓，另一端上部开设有与所述曲轴板定位销配合使用的定位孔、下部设置有让所述曲轴板-缸体固定螺栓通过的通孔。

上述技术方案中，更为具体的方案是：所述排气侧楔形板通过紧固螺母与所述排气侧定位销连接成一个整体；所述进气侧楔形板通过紧固螺母与所述进气侧定位销连接成一个整体。

由于采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

1、本发明配气相位装配的方法及工装机构，是以固定、定位发动机凸轮轴和曲轴之间的相位角度关系，能适应不同型号的发动机，通用性较高且工装机构结构简单、操作方便、便于批量制作，制作成本低；

2、本发明的配气相位工装机构，提供了一种工装补偿修正的方法，可以保证发动机配气相位角的精度，误差能控制在±2°以内。

附图说明

图1是现有技术的插销固定式机构示意图；

图2是现有技术的齿轮固定式机构示意图；

图3是现有技术的凸轮轴夹紧式机构示意图；

图4是本发明发动机凸轮轴定位机构主视示意图；

图5是本发明发动机曲轴定位机构主视示意图；

图6是本发明发动机曲轴定位机构左视示意图；

图7是本发明发动机凸轮轴定位机构使用时示意图；

图8是本发明使用时位置和结构立体示意图。

图中标号表示为：1.排气侧插销、2.进气侧插销、3.曲轴插销、4.皮带轮插销、5.齿轮固定底座、6.vct齿轮齿形固定板、7.锁紧螺母、8.发动机固定底座、9.凸轮轴夹爪、10.夹爪锁紧螺母、11.排气侧楔形板、12.压板、13.固定螺栓、14.进气侧楔形板、15.进气凸轮轴、16.进气侧定位销、17.排气侧定位、18.排气凸轮轴、19.发动机，20.曲轴板插销，21.曲轴板-缸体固定螺栓，22.曲轴板，23.曲轴板固定螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1、图2和图3所示的是现有的汽车发动机正时皮带系统手动装配工装机构的主要三种方式。它们的优缺点在背景技术中已论及。

图4至图7的提高汽车发动机配气相位角精度的装置，包括发动机凸轮轴定位机构和发动机曲轴定位机构两部分；发动机凸轮轴定位机构包括有通过压板12和楔形板固定螺栓13固定件连接成一整体的排气侧楔形板11和进气侧楔形板14；排气侧楔形板11和进气侧楔形板14上分别设置有进气侧定位销16和排气侧定位销17；排气侧楔形板11通过紧固螺母与排气侧定位销17连接成一个整体，进气侧楔形板14通过紧固螺母与进气侧定位销16连接成一个整体。发动机曲轴定位机构包括有曲轴板定位销20、曲轴板-缸体固定螺栓21和曲轴板22，曲轴板22一端上配置有用于与发动机曲轴端固定的曲轴板固定螺栓23，另一端上部开设有与曲轴板定位销20配合使用的定位孔、下部设置有让曲轴板-缸体固定螺栓21通过的通孔。

本发明装配操作如下：如图7和图8所示，首先将曲轴板22通过曲轴板固定螺栓23固定到发动机曲轴上，然后旋转曲轴直至能够将曲轴板定位销20穿过曲轴板22上的定位孔，装进发动机缸体上的销孔（此时发动机处于第一缸上止点）；将曲轴板-缸体固定螺栓21穿过曲轴板22上的通孔拧紧到发动机缸体上；将排气侧楔形板11和排气侧定位销17小总成装到发动机上，其中排气侧定位销17插入排气凸轮轴18上的销孔，将进气侧楔形板14和进气侧定位销16小总成装到发动机上，其中进气侧定位销16插入进气凸轮轴15上的销孔；然后用3颗楔形板固定螺栓13和压块12将凸轮轴定位机构整体紧固贴合到发动机19上，配气相位工装机构装配操作完毕。

本发明是针对配气相位装配精度差这一问题，对发动机正时系统零件设计尺寸链的误差和装配工装尺寸链的误差方面进行了计算。根据正时系统零件图纸设计尺寸计算得出：发动机零件设计及装配误差对排气侧配气相位角误差范围（a1°，b1°），进气侧配气相位角误差范围（a2°，b2°）；根据正时装配工装图纸设计尺寸计算得出：工装机构设计和配合误差的排气侧配气相位角误差为范围（c1°，d1°），进气侧配气相位角误差范围（c2°，d2°）；搭建发动机正时系统零件尺寸链封闭环，通过理论计算得出：排气侧配气相位角误差范围为（a1°+c1°，b1°+d1°），进气侧配气相位角误差范围为（a2°+c2°，b2°+d2°）。

如图4和图7所示，根据实际拆装机统计10台发动机的正时相位角误差的均值：排气侧配气相位角误差均值为α°，进气侧配气相位角误差均值为β°，且α°落在（a1°+c1°，b1°+d1°）区间，β°落在（a2°+c2°，b2°+d2°）区间。

可以通过改进凸轮轴定位工装机构的方法，对配气相位角进行补偿修正。排气凸轮轴相对曲轴提前或者滞后α°，进气凸轮轴相对曲轴提前或者滞后β°，则将排气侧楔形板11和进气侧楔形板14的楔形角分别做成α°和β°，如上所述，将排气侧楔形板11和排气侧定位销17小总成装到发动机上，其中排气侧定位销17插入排气凸轮轴18上的销孔，将进气侧楔形板14和进气侧定位销16小总成装到发动机上，其中进气侧定位销16插入进气凸轮轴15上的销孔；然后用3颗楔形板固定螺栓13和压块12将凸轮轴定位机构整体紧固贴合到发动机19上，相当于将排气和进气凸轮轴相对于曲轴分别提前或者滞后了α°和β°，分别对进排气凸轮轴相对曲轴的配气相位角进行补偿修正，称α°和β°为配气相位的修正角。

使用楔形板定位工装机构后装机实际测得的65台发动机配气相位角误差数据显示，相位角误差控制在2°以内，本发明通过理论计算发动机正时配气系统零件以及工装机构零件的尺寸、装配公差对配气相位角产生的误差，同时统计装机过程中配气相位角误差的实际值，两者相比较的方法，确定了发动机进排气凸轮轴相对于曲轴的配气相位角理论值跟实际值的差值，即凸轮轴配气相位角实际值相对于理论值提前或者滞后的角度，然后通过将进排气凸轮轴定位板做成带对应楔形角（提前或者滞后的角度）的工装机构，分别对进排气凸轮轴的配气相位角进行补偿修正，提高发动机配气相位角的精度。