专利名称：一种自动变相的内燃机配气机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及活塞往复式内燃机配气装置,具体地说是指一种可随内燃机转速变化而自 动改变配气相位的内燃机配气机构。
背景技术：
内燃机的配气相位与其结构形式、转速等因素有关，同一台内燃机在不同的转速下应 有不同的配气相位，转速愈高，提前角和迟后角也应愈大。目前，公知的内燃机的配气机 构是由气门组和气门传动组两部分组成，其可变气门的结构形式主要有气门定时和气门升 程控制机构与调整凸轮轴转角的可变配气正时系统。这两种可变配气机构基本上都是由 ECU为核心与控制下的控制阀、控制器和传感器三部分组成，对配气相位的改变只是单 方面或局部的。其中气门定时和气门升程控制机构只有低速工况与高速工况两种状态，调 整凸轮轴转角的可变配气正时系统只能改变配气正时却不能改变配气相位。因此，这两种 可变配气形式无法达到同一台内燃机在不同的转速下应有不同的配气相位，转速愈高，提 前角和迟后角也应愈大的设计要求，同时，两者的结构也都比较复杂。
发明内容
本发明提供一种自动变相的内燃机配气机构，其主要目的在于克服上述现有气门定时 和气门升程控制机构只有低速工况与高速工况两种状态，以及调整凸轮轴转角的可变配气 正时系统只能改变配气正时却不能改变配气相位，同时两者的结构也都比较复杂等缺陷。
本发明采用如下技术方案 一种自动变相的内燃机配气机构，包括组合转盘装置、变 相装置和气孔装置；气孔装置包括位于缸体上端面与各气缸对应的进气孔和排气孔，各进 气孔和各排气孔分别排列于一圆周上，每一进气孔和一排气孔对应沿径向由内至外分布； 组合转盘装置包括一主转盘、 一进气盘圈、 一排气盘圈，该主转盘可转动地设置于气孔装 置上方，该进气盘圈可转动地装配于主转盘下端面，该排气盘圈可转动地套装于进气盘圈 外周，主转盘上设有进气通道和排气通道，进气盘圈、排气盘圈分别设有圆弧形的并对应 与所述进气通道、排气通道相通的进气槽、排气槽，该进气槽和排气槽与气孔装置的各进气孔、排气孔轮流连通；变相装置包括一可转动地设置于主转盘上的主动齿轮、 一可沿该 主转盘径向滑动的滑球、 一连接于二者之间的伸縮杆，所述进气盘圈外周、排气盘圈内周 对应位置设有可与该主动齿轮啮合的齿带；还包括转轴连接于主转盘的从动齿轮、可在所 述进气槽中滑动以改变进气槽长度的进气活动块及驱动其滑动的齿轮、可在所述排气槽中 滑动以改变排气槽长度的排气活动块及驱动其滑动的齿轮，上述驱动进气活动块、排气活 动块滑动的齿轮均与所述从动齿轮啮合，并且所述进气盘圈外周、排气盘圈内周对应位置 设有可与该从动齿轮啮合的齿带。
前述一种自动变相的内燃机配气机构，其气孔装置的每一进气孔和对应的一排气孔共 同组成一圆形，二者之间通过一圆弧形隔离条区隔。
前述一种自动变相的内燃机配气机构,其进气槽对应的扇形面和排气槽对应的扇形面 部分重叠，所述主动齿轮的中心、从动齿轮的中心分别位于该重叠部分的中心线与所述进 气盘圈外周缘，即排气盘圈内周缘的两个交点上。
进一步地，所述进气盘圈外周缘、排气盘圈内周缘对应于该主动齿轮的位置分别设有 一弧形缺口 ，所述与主动齿轮啮合的齿带分别位于该两弧形缺口中；所述进气盘圏外周缘、 排气盘圈内周缘对应于该从动齿轮的位置也分别设有一弧形缺口，所述与从动齿轮啮合的 齿带分别位于该两弧形缺口中。
前述一种自动变相的内燃机配气机构，其进气槽、排气槽以先与进气孔、排气孔重合 的一端为前端，后与进气孔、排气孔重合的一端为后端，所述进气活动块位于所述进气槽 的前端，所述排气活动块位于所述排气槽的后端。
前述一种自动变相的内燃机配气机构，其主动齿轮的上设有使所述滑球向主转盘中心 滑动的回位弹簧。
前述一种自动变相的内燃机配气机构，其驱动进气活动块的齿轮于偏心位置设有一拨 杆，所述进气活动块上设有一与该拨杆配合的拨槽；所述驱动排气活动块的齿轮于偏心位 置也设有一拨杆，所述排气活动块上也设有一与该拨杆配合的拨槽。
前述一种自动变相的内燃机配气机构，其主动齿轮与从动齿轮的半径比为2:1，驱动 进气活动块的齿轮大于驱动排气活动块的齿轮。由上面对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点内燃机 工作时，中心轴带动主转盘旋转，主转盘通过主动齿轮带动进气盘圈和排气盘圈等整个组 合转盘装置在气缸气孔装置上面旋转，当转速变化时，滑球在离心力与回位弹簧的相互作 用下推动伸縮杆转动主动齿轮，使进气盘圈和排气盘圈相对的位置发生变化，并使进气活 动块和排气活动块产生位移，实现进气、排气相位增大或减小，达到同一台内燃机在不同 的转速下有不同的配气相位，转速愈高，提前角和迟后角也愈大的线性变化，内燃机全时 高效率运行的效果。
假设本发明气缸体俯视时，按钟面0、 3、 6、 9点位布置的气缸分别为I号、II号、
ni号、iv号气缸。
图i是i 、 m号气缸中心连线纵剖面图(i号气缸、m号气缸进、排气孔均关闭)； 图2是n、 iv号气缸中心连线纵剖面图(n号气缸进气孔、iv号气缸排气孔开启)；
图3是气缸体上端面示意图4是滑球位置与相位之间初始关系示意图
图4-1是滑球位置与相位之间终极关系示意图5是图4中A处局部放大图。
图5-1是图4-1中B处局部放大图
图中各标号所对应的技术特征分别为l上平面轴承，2气缸盖，3主转盘，4中心 轴，5驱动排气活动块的齿轮的转轴，6从动齿轮的转轴，7驱动进气活动块的齿轮的转 轴，8驱动排气活动块的齿轮，9从动齿轮，10驱动进气活动块的齿轮，ll驱动进气活动 块的齿轮上的拨杆，12进气盘圈从动的齿带，13组合密封布环，14排气活动块，15排气 盘圈从动的齿带，16驱动排气活动块的齿轮上的拨杆，17进气活动块，18滑槽，19主动 齿轮的转轴，20伸縮杆，21滑球，22回位弹簧，23主动齿轮，24排气盘圈的主动齿带， 25紧固螺丝，26排气盘圈，27外油环，28缸体，29进气盘圈的主动齿带，30隔离条， 31进气盘圈，32内油环，33下平面轴承，34气缸盖进气口， 35主转盘进气口， 36主转 盘进气道，37进气盘圈进气槽，38气缸，39气缸盖排气口， 40环排气道，41主转盘的
6排气通道，42排气盘圈排气槽，43气缸排气孔，44气缸进气孔，45气缸上端面，46安 装下平面轴承的槽，47安装中心轴4的缸体中腔，49进气槽后沿，51排气槽前沿，52 排气活动块前沿，53排气活动块拨槽，54进气活动块后沿，55进气活动块拨槽，56主转 盘下端的凸部，57进气盘圈外周缘与主动齿轮对应的弧形缺口， 58排气盘圈内周缘与主 动齿轮对应的弧形缺口， 59进气盘圈外周缘与从动齿轮对应的弧形缺口， 60排气盘圈内 周缘与从动齿轮对应的弧形缺口。
具体实施例方式
下面参照
本发明的具体实施方式
。
一种自动变相的内燃机配气机构，包括组合转盘装置、变相装置和气孔装置。参照图 1至图3,该气孔装置包括位于缸体28上端面与各气缸38对应的进气孔44和排气孔43, 各进气孔44和各排气孔43分别排列于一圆周上,每一进气孔44和一排气孔43对应沿径 向由内至外分布。每一进气孔44和对应的一排气孔43共同组成一圆形，二者之间通过一 圆弧形隔离条30区隔。
参照图1和图2,组合转盘装置包括一主转盘3、 一进气盘圈31、 一排气盘圈26。该 主转盘3通过缸体中腔47中的中心轴4可转动地装配于气孔装置上方，该中心轴4可带 动该主转盘3转动。
主转盘3下端面中心位置设有一凸部56，所述进气盘圈31可转动地装配于该凸部56 外周，该排气盘圏26可转动地套装于该进气盘圈31外周，该进气盘圈31、排气盘圈26 以及该凸部56下端面平齐。主转盘3上设有进气通道36和排气通道41,同时参照图4， 进气盘圈31、排气盘圈26分别设有圆弧形的并对应与所述进气通道36、排气通道41相 通的进气槽37、排气槽42，当进气盘圈31、排气盘圈26转动时，该进气槽37和排气槽 42与气孔装置的各进气孔44、排气孔43轮流连通，以实现各气缸38的进气、排气过程。
参照图1、图4及图4-1,变相装置包括一其转轴19可转动地设置于主转盘3上的主 动齿轮23、 一可沿该主转盘3径向滑动的滑球21、 一连接于二者之间的伸縮杆20，主转 盘3设有供该滑球21于其中滑动的径向滑槽18，主动齿轮23与其中心轴19固定连接， 二者之间不可相对转动，伸縮杆20与该转轴19之间也是固定连接，即伸縮杆20的摆动可带动主动齿轮23转动。进气盘圈31外周、排气盘圈26内周对应位置设有可与该主动 齿轮23啮合的主动齿带29、 24。同时参照图5、图5-1，该变相装置还包括其转轴6连 接于主转盘3的从动齿轮9、可在所述进气槽37中滑动以改变进气槽37长度的进气活动 块17及驱动其滑动的齿轮8、可在所述排气槽42中滑动以改变排气槽42长度的排气活 动块14及驱动其滑动的齿轮10，上述驱动进气活动块17、排气活动块14滑动的齿轮8、 10均与所述从动齿轮9啮合，并且所述进气盘圈31外周、排气盘圈26内周对应位置设 有可与该从动齿轮9啮合的齿带15、 12。上述齿轮8、 10的转轴5、 7均设于主转盘3上。 参照图4、图4-1,进气槽37对应的扇形面和排气槽42对应的扇形面部分重叠，所 述主动齿轮23的中心、从动齿轮9的中心分别位于该重叠部分的中心线与所述进气盘圈 31外周缘，即排气盘圈26内周缘的两个交点上，并且从动齿轮9位于该重叠部分的一端。 进气盘圈31外周缘、排气盘圈26内周缘对应于该主动齿轮23的位置分别设有一弧形缺 口57、 58，所述与主动齿轮23啮合的齿带29、 24分别位于该两弧形缺口 57、 58中。同 时参照图5、图5-1,进气盘圈31外周缘、排气盘圈26内周缘对应于该从动齿轮9的位 置也分别设有一弧形缺口59、 60,所述与从动齿轮9啮合的齿带15、 12分别位于该两弧 形缺口 59、 60中。
参照图4、图4-1、图5及图5-1,若进气槽37、排气槽42以先与进气孔44、排气 孔43重合的一端为前端，后与进气孔44、排气孔43重合的一端为后端，则进气活动块 17位于所述进气槽37的前端，所述排气活动块14位于所述排气槽42的后端。
参照图1，主动齿轮23的转轴19上设有使所述滑球21向主转盘3中心滑动的回位 弹簧22,当离心力较大时，滑球21克服该回位弹簧22的拉力向远离圆心的方向滑动， 当离心力较小时，滑球21在该回位弹簧22的作用下向圆心方向滑动。
参照图l、图5及图5-1,驱动进气活动块17的齿轮8于偏心位置设有一拨杆16， 进气活动块17上设有一与该拨杆16配合的拨槽55，驱动排气活动块14的齿轮10于偏 心位置也设有一拨杆ll,排气活动块14上也设有一与该拨杆11配合的拨槽53。当齿轮 8、 IO转动时，通过拨杆16、 11与拨槽55、 53的配合，使进气活动块17、排气活动块 14在进气槽37、排气槽42中滑动，以改变进气槽37、排气槽42的长度。上述主动齿轮23与从动齿轮9的半径比约为2:1，驱动进气活动块17的齿轮8的直 径略大于驱动排气活动块14的齿轮10。
参照图1和图2，缸体28上方设有一气缸盖2,气缸盖2与气缸体28两者通过紧固 螺丝25静密封连接，该气缸盖2与缸体28—同将上述组合转盘装置夹于其间。主转盘3 通过上平面轴承1与气缸盖2动连接，同时参照图3,进气盘圈31通过下平面轴承33安 装于缸体28上端面45的下平面轴承槽46中与气缸体28动连接。气缸盖2中心形成气缸 盖进气口34，边缘形成气缸盖排气口 39,该进气口34与主转盘3的进气通道36的进气 口35相通，该排气口 39与主转盘3的排气通道41相通，主转盘3顶面周缘与气缸盖2 之间形成环排气道40。
参照图4、图4-l，缸体中腔47内的中心轴4带动主转盘3按顺时针方向转动。主 转盘3通过主动齿轮23与进气盘圈31的主动齿29和排气盘圈26的主动齿带24的啮合， 带动进气盘圈31和排气盘圈26同时同向转动(参照行星排差速器工作原理，主动齿轮 23相当于行星齿轮，进气盘圈31和排气盘圈26相当于两个太阳轮)。初始时，在回位弹 簧22的作用下，滑球21在滑槽18的最向心端，当主转盘3转速达一定值时，滑球21 的离心力克服回位弹簧22弹力向外移动，使伸缩杆20带动其转轴19和主动齿轮23顺时 针转过一定角度，从而使进气盘圈31和排气盘圈26相对错位，也就是使进气盘圈31逆 时针转过一定角度，排气盘圈26顺时针转过一定角度，使进气槽后沿49后移，排气槽前 沿51前移。
参照图5、图5-1，进气盘圈31和排气盘圈26的相对错位，使得从动齿轮9也顺时 针转过一定角度，从动齿轮9再齿轮8和齿轮10同时逆时针转过一定角度，拨杆16拨动 进气活动块17顺时针移动，拨杆11拨动排气活动块14逆时针移动，进气活动块17后沿 54前移，排气活动块14前沿52后移。
参照图4-1、图5-1，进气槽37后沿49后移和进气活动块17后沿54前移扩大了进 气相位，排气槽42前沿51前移和排气活动块14前沿52后移扩大了排气相位。通过设计 主动齿轮23与从动齿轮9的半径比例、从动齿轮9与齿轮8和齿轮10的半径比例、齿轮 8中拨杆16和齿轮10中拨杆11的位置，可设定进气活动块17后沿54前移和排气活动块14前沿52后移的角度与进气槽37后沿49后移和排气槽42前沿51前移的角度的比例， 达到内燃机配气相位要求。因此，当主转盘3转速发生变化时，配气相位也自动相应发生 变化。
上述仅为本发明的一个具体实施方式
，但本发明的设计构思并不局限于此，例如， 气缸的数量只要为四的倍数均可，而并不仅仅局限于四个气缸；此设计构思也不仅仅局限 使用于内燃机配气机构上。凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本 发明保护范围的行为。
权利要求
1、一种自动变相的内燃机配气机构，其特征在于包括组合转盘装置、变相装置和气孔装置；气孔装置包括位于缸体上端面与各气缸对应的进气孔和排气孔，各进气孔和各排气孔分别排列于一圆周上，每一进气孔和一排气孔对应沿径向由内至外分布；组合转盘装置包括一主转盘、一进气盘圈、一排气盘圈，该主转盘可转动地设置于气孔装置上方，该进气盘圈可转动地装配于主转盘下端面，该排气盘圈可转动地套装于进气盘圈外周，主转盘上设有进气通道和排气通道，进气盘圈、排气盘圈分别设有圆弧形的并对应与所述进气通道、排气通道相通的进气槽、排气槽，该进气槽和排气槽与气孔装置的各进气孔、排气孔轮流连通；变相装置包括一可转动地设置于主转盘上的主动齿轮、一可沿该主转盘径向滑动的滑球、一连接于二者之间的伸缩杆，所述进气盘圈外周、排气盘圈内周对应位置设有可与该主动齿轮啮合的齿带；还包括转轴连接于主转盘的从动齿轮、可在所述进气槽中滑动以改变进气槽长度的进气活动块及驱动其滑动的齿轮、可在所述排气槽中滑动以改变排气槽长度的排气活动块及驱动其滑动的齿轮，上述驱动进气活动块、排气活动块滑动的齿轮均与所述从动齿轮啮合，并且所述进气盘圈外周、排气盘圈内周对应位置设有可与该从动齿轮啮合的齿带。
2、 如权利要求l所述的一种自动变相的内燃机配气机构，其特征在于所述气孔装置的 每一进气孔和对应的一排气孔共同组成一圆形，二者之间通过一圆弧形隔离条区隔。
3、 如权利要求l所述的一种自动变相的内燃机配气机构，其特征在于所述进气槽对应 的扇形面和排气槽对应的扇形面部分重叠，所述主动齿轮的中心、从动齿轮的中心分 别位于该重叠部分的中心线与所述进气盘圈外周缘,即排气盘圈内周缘的两个交点上。
4、 如权利要求3所述的一种自动变相的内燃机配气机构，其特征在于所述进气盘圈外 周缘、排气盘圈内周缘对应于该主动齿轮的位置分别设有一弧形缺口，所述与主动齿 轮啮合的齿带分别位于该两弧形缺口中；所述进气盘圈外周缘、排气盘圈内周缘对应 于该从动齿轮的位置也分别设有一弧形缺口，所述与从动齿轮啮合的齿带分别位于该 两弧形缺口中。
5、 如权利要求l所述的一种自动变相的内燃机配气机构，其特征在于所述进气槽、排 气槽以先与进气孔、排气孔重合的一端为前端，后与进气孔、排气孔重合的一端为后 端，所述进气活动块位于所述进气槽的前端，所述排气活动块位于所述排气槽的后端。
6、 如权利要求l所述的一种自动变相的内燃机配气机构，其特征在于所述主动齿轮的 轴上设有使所述滑球向主转盘中心滑动的回位弹簧。
7、 如权利要求l所述的一种自动变相的内燃机配气机构，其特征在于所述驱动进气活 动块的齿轮于偏心位置设有一拨杆，所述进气活动块上设有一与该拨杆配合的拨槽； 所述驱动排气活动块的齿轮于偏心位置也设有一拨杆，所述排气活动块上也设有一与 该拨杆配合的拨槽。
8、 如权利要求l所述的一种自动变相的内燃机配气机构，其特征在于所述主动齿轮与 从动齿轮的半径比为2:1,驱动进气活动块的齿轮大于驱动排气活动块的齿轮。
全文摘要
一种自动变相的内燃机配气机构，主要包括组合转盘装置、气孔装置及变相装置。组合转盘装置包括主转盘、进气盘圈、排气盘圈。气孔装置包括缸体上端面形成的进气孔和排气孔。主转盘上安装主动齿轮、从动齿轮、拨动齿轮及滑球。主动齿轮轴上安装回位弹簧和伸缩杆。进气盘圈的进气槽中安装进气活动块，排气盘圈的排气槽中安装排气活动块。内燃机工作时，组合转盘装置在气缸气孔装置上面旋转，当转速变化时，滑球在离心力与回位弹簧的相互作用下推动伸缩杆转动主动齿轮，使进气盘圈和排气盘圈的相对位置发生变化，并使进气活动块和排气活动块产生位移，实现进气、排气相位的增大或减小，从而实现配气相位随转速自动变化的效果。
文档编号F01L13/00GK101319622SQ20081007083
公开日2008年12月10日 申请日期2008年3月27日 优先权日2008年3月27日
发明者詹炳岳 申请人:詹炳岳