专利名称：机械分配式的两模式发动机气门正时可变系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种内燃机气门正时与升程可变系统。特别是涉及一种可分别对进、 排气门进行正时调整的机械分配式的两模式发动机气门正时可变系统。
背景技术：
20世纪80年代以来，能源和环境问题日益突出，社会对燃油的经济性和有害排放物 的要求日益严格，如何改善发动机的性能、提高热效率和减少有害排放越来越受到关注， 这就要求对传统发动机进行改进。
发动机的配气相位对燃烧过程的优劣起着至关重要的作用。配气相位的选择要考虑 到发动机的高速功率、低速扭矩、怠速油耗、部分负荷下的燃油经济性、低速平稳性和 废气排放等问题。传统的活塞式四冲程发动机普遍采用机械式凸轮轴驱动进气门和排气 门的配气机构。气门的运动通过曲轴与凸轮轴，凸轮轴与各气门之间的机械传动来控制 定时。这种机械式机构被证明是简单、有效和可靠的，并且费用相对低廉。然而，这种 气门机构在气门的开启时刻，开启持续时间和气门升程等参数上是固定不变的，无法在 发动机运行中进行调节，工作缺乏柔性。而这些固定不变的气门运行参数不能在各种情 况下提供最佳正时，发动机性能潜力不能得到充分发挥。对配气时间进行一定改变，能 满足内燃机大部分工况的基本要求，所以被认为是可行的。为了获得较好的发动机性能， 配气相位应随着转速和负荷的变化而变化。发动机在高速和大负荷下需要较大的气门重 叠角和进气门关闭角，以便得到较高的功率输出；反之，在怠速和低速小负荷下则需要 较小的进气门关闭角和气门重叠角，以便得到较好的怠速平稳性和废气排放性能。
发动机工作者针对减少发动机有害排放物改进了发动机的设计，改良了发动机的控 制系统，出现了废气再循环(EGR)和后处理技术，然而伴随着发动机有害排放物的减少， 却导致了发动机效率的降低，而当采用高增压压力时可能导致发动机最高爆发压力过高。 可变配气技术可以通过改变气门开启关闭时刻实现米勒循环，在发动机运行的一定工况 下，可以利用延迟进气门关闭的时间，使一部分已经进入气缸的气体重新进入进气歧管， 并在涡轮增压的作用下保持一定的气压，发动机的进气效率可以大大增加并降低泵吸损 失。这样就造成了实际上的压縮空气没有进气时的多从而降低压縮比，造成膨胀比大于 压縮比，减小发动机工作的最高爆发压力。
与固定配气相位相比，可变配气相位则可以在发动机不同工作范围内的转速和负荷 下，提供可变的气门开启、关闭时刻或升程，从而改善发动机进、排气性能，较好的满 足发动机在高转速与低转速、大负荷与小负荷时动力性、经济性、废气排放的要求，整 体提高发动机综合性能。现代高科技的发展己将汽车发动机的节能、增效、低排放作为"节能一高效一环保" 一体化课题进行综合研究和技术开发。配气相位固定不变的限制 已越来越显得不适应时代要求，为此，可变气门技术已成为汽车发动机研究重点方向之
可变配气技术由于自身的优点，日益受到人们的重视，国外研究机构进行了大量的 研究，出现了很多种可变气门驱动机构，有些系统实现了气门参数可变的功能，但只有 少数结构简单、成本较低的机构实现了产品化，大多数可变气门驱动机构由于成本较高 或者可靠性的问题，仅处于实验阶段。现有产品中的可变配气机构以改变凸轮轴的相位 为主要方式，对原发动机的改动都比较大，多见于小功率汽油机。由于大功率柴油机进 排气凸轮轴分为"顶置"和"侧底置"两种，由于"侧底置"凸轮轴使发动机结构简单， 制造成本低，目前应用十分广泛，通常它的进排气门由同一凸轮轴驱动，很难使进排气 门分别进行调整，所以大功率柴油机的可变气门技术有待开发。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种。既对材料和加工设备的要求不高， 对原柴油机改动小，同时工作可靠的机械分配式的两模式发动机气门正时可变系统。
本实用新型所采用的技术方案是 一种机械分配式的两模式发动机气门正时可变系 统，包括有液压挺杆总成，所述的液压挺杆总成一端的顶端压有气门摇臂，另一端连 接凸轮轴，所述的凸轮轴由发动机驱动，还设置有驱动液压挺杆总成伸縮的液压驱动系 统和油路分配盘，所述的液压驱动系统是通过分配盘驱动液压挺杆总成，所述的凸轮轴 还连接分配盘并控制其导通。
所述的液压驱动系统包括有机油箱，连接机油箱的油泵，驱动油泵的泵驱动装置 和与油泵相连通的调压阀，其中，所述的调压阀还分别连接机油箱和通过分配盘的进油 油路连通液压挺杆总成，所述的机油箱还连通分配盘的回油油路。
所述的油泵为齿轮泵、柱塞泵、转子泵及叶片泵中的一种。
所述的泵驱动装置是电机、机械驱动结构中的一种。
所述的分配盘包括有定盘和以定盘的中心为旋转轴的动盘，所述的定盘上沿动盘 的旋转轨迹上开有多数个分别与进油油路及回油油路连通的过油孔。
所述的分配盘的动盘是通过连轴器连接凸轮轴，或通过与凸轮轴相连的齿轮连接凸 轮轴，或通过任意的与凸轮轴有相同转速的轴或齿轮连接凸轮轴。
所述的系统可单独控制进气门正时或单独控制排气门正时，或同时实现进、排气门 正时的调整，当同时实现进、排气门正时的调整时，设置有两个与凸轮轴相连的分配盘。 本实用新型的机械分配式的两模式发动机气门正时可变系统，是由机械式分配盘控 制，结构简单安全方便；对液压挺杆偶件及分配盘的加工精度及材料力学性能没有太高 要求，元件的使用寿命长；可分别对进、排气门进行正时的调整；液压挺杆总成可在普 通发动机现有推杆基础上进行改装，分配盘可以装在发动机凸轮轴齿轮上，对原机改动小，成本低，易于实现技术的产业化；工作压力要求不高，低压油泵所需的驱动功率小， 故系统的功耗小；可同时为发动机各缸分配控制油压，各缸独立控制工作可靠；可以单 独控制进气门正时或单独控制排气门正时，也可以根据需要同时实现进、排气门正时的 调整，只需要多加一个分配盘即可实现；进气门晚关可以实现米勒循环，提高发动机效 率并降低排放；排气门早开可以改变发动机做功和排气能量间的比率， 一定程度上实现 了可变废气涡轮增压的功能。
图1是本实用新型机械分配式两模式发动机气门正时可变系统的系统原理示意图； 图2是本实用新型机械分配式两模式发动机气门正时可变系统分配盘工作原理图。
其中
1:机油箱2:油泵
3:泵驱动装置4:调压阀
5:分配盘6:凸轮轴
7:正时齿轮8:液压挺杆总成
9:连轴器10:液压驱动系统
51:动盘52:定盘
53:过油孔
具体实施方式
下面结合实施例附图对本实用新型的机械分配式的两模式发动机气门正时可变系统 做出详细说明。
如图1所示，本实用新型的机械分配式的两模式发动机气门正时可变系统，包括有
液压挺杆总成8，所述的液压挺杆总成8 —端的顶端压有气门摇臂，另一端连接凸轮轴6， 所述的凸轮轴6由发动机驱动，还设置有驱动液压挺杆总成8伸縮的液压驱动系统10和 油路分配盘5，所述的液压驱动系统10是通过分配盘5驱动液压挺杆总成8，所述的凸 轮轴6还连接分配盘5并控制其导通。
所述的液压驱动系统10包括有机油箱l，连接机油箱1的油泵2，驱动油泵2的 泵驱动装置3和与油泵2相连通的调压阀4，其中，所述的调压阀4还分别连接机油箱1 和通过分配盘5的进油油路连通液压挺杆总成8，所述的机油箱1还连通分配盘5的回油 油路。所述的油泵2为齿轮泵、柱塞泵、转子泵及叶片泵中的一种。所述的泵驱动装置3 是电机、机械驱动结构中的一种。
如图2所示，所述的分配盘5包括有定盘52和以定盘52的中心为旋转轴的动盘 51，所述的定盘52上沿动盘51的旋转轨迹上开有多数个分别与进油油路及回油油路连 通的过油孔53。靠动盘51和定盘52之间的相对运动实现油路的通断控制，进而实现液压挺杆总成伸长和縮短的控制。具有良好的可靠性和自密封性，可以同时满足进油和回 油的分配，是为实现发动机气门正时可变系统设计的专用控制部件。
所述的凸轮轴6是通过连轴器9连接分配盘5的动盘51，或通过与凸轮轴6相连的 齿轮连接分配盘5的动盘51，或通过任意的与凸轮轴6有相同转速的轴或齿轮连接分配 盘5的动盘51,从而实现与发动机的同步旋转。
在本实用新型中所述的凸轮轴6位于分配盘5 —侧，所述的动盘51与正时齿轮7连 接。与凸轮轴6相连的正时齿轮7带动凸轮轴6和分配盘5的动盘51旋转，实现分配盘 的动盘51和凸轮轴6同歩旋转，从而实现气门IH时可变系统的正时。
本实用新型是靠分配盘上动盘开口的大小确定气门IH时与升程可变系统一个工作循 环内液压挺杆总成内进油和排油时间长短。 一个分配盘可以为六个液压挺杆同时分配高 压油，根据需要过油孔的个数可以不同，只需在定盘上加工不同个数的过油孔。
当系统在非工作模式时，所述油泵输送的机油经调压阀直接进入机油箱，液压挺杆 长度固定不变且为原机长度，所述液压挺杆总成随发动机凸轮轴旋转进行上下往复运动， 使进、排气门按照原机的定时与升程进行动作。
当系统在工作模式时，该系统可以实现进气门晚关也可实现排气门早丌。 对于实现进气门晚关的情况首先调压阀动作，系统管路里建立油压，分配盘的动 盘随与凸轮轴一起旋转，当原进气门升到最高点又开始降落时的某个恰当的时刻，分配 盘把进油路接通，机油经管道进入液压挺杆总成，此时液压挺杆总成的长度增加，产生 一个附加升程叠加在原气门升程上。当凸轮轴继续旋转到原气门关闭点时，由于液压挺 杆总成变长，气门并没有关闭，此时进入进气门晚关阶段。凸轮轴再转过一定角度，分 配盘把回油油路接通，液压挺杆总成里的机油回流，液压挺杆总成变回原来长度，气门 关闭。如此完成发动机的一个配气循环内进气门晚关的调整。
对于实现排气门早开的情况首先调压阀动作，系统管路里建立油压，分配盘的动 盘随与凸轮轴相连的齿轮一起旋转，在原排气门打开之前的某个恰当的时刻，分配盘把 进油路接通，机油经管道进入液压挺杆总成，此时液压挺杆总成的长度变长，排气门被 提前打开。当凸轮轴继续旋转，排气门继续打开。在凸轮轴再转过一定角度，分配盘把 回油油路接通，液压挺杆总成里的机油流出，液压挺杆总成变回原來长度，排气门正常 关闭。如此完成发动机的一个配气循环内排气门早开的调整。
本实用新型的机械分配式的两模式发动机气门正时可变系统，靠在油路中安装一个 分配盘，靠分配盘控制油路的通断进而实现气门正时的控制。通过仔细调整分配盘上油 孔的位置和大小，可以满足发动机进、排气的定时改变的要求，从而调整发动机配气到 较佳状态o
本实用新型的机械分配式的两模式发动机气门正时可变系统，可单独控制进气门正 时或单独控制排气门if.时，或同时实现进、排气门正时的调整，当同时实现进、排气门 正时的调整时，设置有两个与凸轮轴6相连的分配盘。
权利要求1. 一种机械分配式的两模式发动机气门正时可变系统，包括有液压挺杆总成(8)，所述的液压挺杆总成(8)一端的顶端压有气门摇臂，另一端连接凸轮轴(6)，所述的凸轮轴(6)由发动机驱动，其特征在于，还设置有驱动液压挺杆总成(8)伸缩的液压驱动系统(10)和油路分配盘(5)，所述的液压驱动系统(10)是通过分配盘(5)驱动液压挺杆总成(8)，所述的凸轮轴(6)还连接分配盘(5)并控制其导通。
2. 根据权利要求l所述的机械分配式的两模式发动机气门正时可变系统，其特征在于，所述的液压驱动系统(10)包括有机油箱(1)，连接机油箱(1)的油泵(2)，驱动油泵(2)的泵驱动装置(3)和与油泵(2)相连通的调压阀(4)，其中，所述的调压阀(4)还分别连接机油箱(1)和通过分配盘(5)的进油油路连通液压挺杆总成(8)，所述的机油箱(1)还连通分配盘(5)的回油油路。
3. 根据权利要求2所述的机械分配式的两模式发动机气门正时可变系统，其特征在于，所述的油泵(2)为齿轮泵、柱塞泵、转子泵及叶片泵中的一种。
4. 根据权利要求2所述的机械分配式的两模式发动机气门正时可变系统，其特征在于，所述的泵驱动装置(3)是电机、机械驱动结构中的一种。
5. 根据权利要求l所述的机械分配式的两模式发动机气门正时可变系统，其特征在于，所述的分配盘(5)包括有定盘(52)和以定盘(52)的中心为旋转轴的动盘(51)，所述的定盘(52)上沿动盘(51)的旋转轨迹上开有多数个分别与进油油路及回油油路连通的过油孔(53)。
6. 根据权利要求1或5所述的机械分配式的两模式发动机气门正时可变系统，其特征在于，所述的分配盘(5)的动盘(51)是通过连轴器(9)连接凸轮轴(6)，或通过与凸轮轴(6)相连的齿轮连接凸轮轴(6)，或通过任意的与凸轮轴(6)有相同转速的轴或齿轮连接凸轮轴(6)。
7. 根据权利要求l所述的机械分配式的两模式发动机气门正时可变系统，其特征在于，所述的系统可单独控制进气门正时或单独控制排气门正时，或同时实现进、排气门正时的调整，当同时实现进、排气门正时的调整时，设置有两个与凸轮轴(6)相连的分配盘。
专利摘要本实用新型公开一种机械分配式的两模式发动机气门正时可变系统，包括有液压挺杆总成，所述的液压挺杆总成一端的顶端压有气门摇臂，另一端连接凸轮轴，所述的凸轮轴由发动机驱动，还设置有驱动液压挺杆总成伸缩的液压驱动系统和油路分配盘，所述的液压驱动系统是通过分配盘驱动液压挺杆总成，所述的凸轮轴还连接分配盘并控制其导通。本实用新型结构简单安全方便，元件的使用寿命长，成本低，易于实现技术的产业化，系统的功耗小，可以单独控制进气门正时或单独控制排气门正时，也可以根据需要同时实现进、排气门正时的调整，只需要多加一个分配盘即可实现，进气门晚关可以实现米勒循环，提高发动机效率并降低排放，实现了可变废气涡轮增压的功能。
文档编号F01L1/34GK201284673SQ20082014230
公开日2009年8月5日 申请日期2008年10月9日 优先权日2008年10月9日
发明者强 战, 苏万华, 裴毅强 申请人:天津大学