专利名称：发动机电动配气机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种由电机驱动的高性能发动机配气机构，属发动机技术领域。
背景技术：
发动机配气机构的作用是适时开启和关闭进、排气门，使混合好的可燃烧混合气进入气缸，并将燃烧后的废气排出。传统的发动机配气机构都是机械式的，由气门组件和气门传动组件构成。气门组件主要包括气门、气门座、气门导管、气门弹簧等零件，其作用是封闭进排气道；气门传动组件主要由凸轮轴和凸轮正时齿轮、挺柱、挺柱导管、推杆和摇臂总成等组成，其作用是使进排气门按配气相位规定的时刻开闭。发动机处于不同转速时，对配气相位(即对进排气门早开、迟闭角度)和气门升程的要求也不同，但传统发动机的配气相位一般都是选择发动机最常用转速所对应的最佳配气相位，不能根据发动机的工况进行实时调整，而且传统发动机的气门升程由凸轮形状决定，也是固定不变的。这样在发动机转速发生变化时，就不可避免地会出现充气不足和排气不净等现象，造成发动机的动力性、经济性下降，同时也严重影响了发动机的排放性能。
实用新型内容本实用新型用于克服上述已有技术之缺陷、提供一种可以灵活调整发动机配气参数的电动配气机构，以提高发动机的综合性能。本实用新型所称问题是以下述技术方案实现的一种发动机电动配气机构，它包括气门组件和气门控制部分，所述气门组件包括安装在汽缸盖上的气门和气门弹簧；所述气门控制部分包括驱动电机、气门位置传感器和电控单元；所述驱动电机经传动装置与气门构成驱动关系，其控制端接电控单元；所述气门位置传感器安装在传动装置上，其输出信号接电控单元的输入端。上述发动机电动配气机构，所述传动装置为齿轮齿条传动装置，齿条设置在气门顶杆上。上述发动机电动配气机构，所述齿轮齿条传动装置中的齿条为环齿。上述发动机电动配气机构，所述驱动电机立式配置，在驱动电机与传动装置之间设置传动换向装置。上述发动机电动配气机构，所述传动换向装置为圆锥齿轮副，所述圆锥齿轮副的主动齿轮与驱动电机的输出轴连接，从动齿轮与齿轮齿条传动装置的齿轮轴连接，所述气门位置传感器安装在齿轮齿条传动装置的齿轮轴上。上述发动机电动配气机构，在驱动电机和传动装置之间增设单向离合器。本实用新型的电控单元可根据发动机的运转情况，通过控制驱动电机的转动实现对发动机每个气门的独立、精确、灵活控制，使气门配气相位和气门升程始终与发动机工况相适应，从而有效改善了汽车的动力性、经济性，降低了有害气体的排放量。圆锥齿轮副的作用是改变驱动电机的输出轴方向，便于驱动电机的安装。单向离合器用于简化驱动电机的控制方式。以下结合附图对本实用新型作进一步详述。
图1是本实用新型结构示意图；图2是本实用新型第二种结构示意图；图3是本实用新型第三种结构示意图；图4是本实用新型第四种结构示意图。图中各标号为1、驱动电机；2、主动齿轮；3、从动齿轮；4、气门弹簧；5、气门；6、
气门位置传感器；7、电控单元；8、单向离合器；9、齿轮齿条传动装置；10、汽缸盖。
具体实施方式
本实用新型主要由驱动电机1、主动齿轮2、从动齿轮3、气门5、气门位置传感器6 和电控单元7组成，驱动电机1的转速与转矩取决于发动机工况；驱动电机1可以采用直流脉冲式或者其它形式。驱动电机壳体与发动机汽缸盖10通过螺纹螺栓结构固定；主动齿轮 2与驱动电机1输出轴相联结；主动齿轮2为锥齿轮或者其它齿轮。从动齿轮3的齿轮轴与驱动电机壳体通过轴承相联结，从动齿轮为锥齿轮或者其它齿轮。气门5可以是进气门或者排气门；气门位置传感器6通过齿轮齿条传动装置9的齿轮轴转速将气门状态(包括气门位置及气门开闭速度)转化为电信号反馈给电控单元，使电动气门能够进行闭环控制。电控单元可以集成在驱动电机内，或者将控制模块与发动机ECU集成在一起。本实用新型的主要改进之处是以电动气门控制部分取代了传统的机械式气门传动组，电动配气机构的结构主要有四种，下面分别予以说明。参看
图1，驱动电机1直接通过齿轮齿条传动装置9驱动气门5。气门开启的动力传递过程是驱动电机(正转)一齿轮齿条传动装置9 —气门5。气门关闭的动力传递过程是气门弹簧4 —气门5 —齿轮齿条传动装置9 —驱动电机1 (反转)。参看图2，驱动电机1依次通过单向离合器8和齿轮齿条传动装置9驱动气门5。气门开启的动力传递过程是[0028]驱动电机1 (正转)一单向离合器8 (锁止)一齿轮齿条传动装置9 —气门5。气门关闭的动力传递过程是气门弹簧4—气门5 —齿轮齿条传动装置9—单向离合器8 (打滑)。参看图3，驱动电机1依次通过圆锥齿轮副和齿轮齿条传动装置9驱动气门5。气门开启的动力传递过程是驱动电机1 (正转)一主动齿轮2 —从动齿轮3 —齿轮齿条传动装置9 —气门5。气门关闭的动力传递过程是气门弹簧4 —气门5 —齿轮齿条传动装置9 —从动齿轮3 —主动齿轮2 — 驱动电机1 (反转)。
4[0036]参看图4，驱动电机1的输出轴依次通过单向离合器8、圆锥齿轮副和齿轮齿条传动装置9驱动气门5。气门开启的动力传递过程是驱动电机1 (正转)一单向离合器8 (锁止)一主动齿轮2 —从动齿轮3 —齿轮齿条传动装置9 —气门5。气门关闭的动力传递过程是气门弹簧4 —气门5 —齿轮齿条传动装置9 —从动齿轮3 —主动齿轮2 — 单向离合器8 (打滑)。当驱动电机1的电机输出轴与齿轮齿条机构的齿轮轴之间通过单向离合器联结时，电动气门电控单元仅当气门开启时控制电机旋转，而气门关闭通过气门弹簧回复力复位。若无单向离合器时，气门可以通过气门弹簧回复力直接关闭，为了使气门迅速关闭，电控单元向电机输入反向电流，使其反转以加速气门闭合。传统汽车采用本实用新型时气门控制方法如下怠速工况以及小负荷工作，气门正常开启闭合；中等负荷，部分气缸气门大升程工作，其余各缸气门完全闭合或者开启状态，不参与工作；发动机大功率工作时，气门大升程工作，提供足量空气，使可燃混合气燃烧充分。混合动力汽车采用本实用新型时气门控制方法如下当发动机参与动力输出时，对于发动机气门有以下工作模式⑴发动机中等转速小扭矩，部分气缸气门处于部分升程工作，其它各缸气门完全关闭或者开启状态；⑵发动机中等转速中等扭矩，部分气缸气门大升程工作，其余各缸气门完全闭合或者开启状态，不参与工作；⑶当混合动力汽车发动机大功率工作时，气门大升程工作，提供足量空气，使可燃混合气燃烧充分。
权利要求1.一种发动机电动配气机构，其特征是，它包括气门组件和气门控制部分，所述气门组件包括安装在汽缸盖(10)上的气门(5)和气门弹簧(4);所述气门控制部分包括驱动电机 (1)、气门位置传感器(6)和电控单元(7)，所述驱动电机(1)经传动装置与气门(5)构成驱动关系，其控制端接电控单元(7)，所述气门位置传感器(6)安装在传动装置上，其输出信号接电控单元(7)的输入端。
2.根据权利要求1所述发动机电动配气机构，其特征是，所述传动装置为齿轮齿条传动装置(9 )，齿条设置在气门顶杆上。
3.根据权利要求2所述发动机电动配气机构，其特征是，所述齿轮齿条传动装置(9)中的齿条为环齿。
4.根据权利要求1所述发动机电动配气机构，其特征是，所述驱动电机(1)立式配置， 在驱动电机(1)与传动装置之间设置传动换向装置。
5.根据权利要求4所述发动机电动配气机构，其特征是，所述传动换向装置为圆锥齿轮副，所述圆锥齿轮副的主动齿轮(2)与驱动电机(1)的输出轴连接，从动齿轮(3)与齿轮齿条传动装置(9 )的齿轮轴连接，所述气门位置传感器(6 )安装在齿轮齿条传动装置(9 )的齿轮轴上。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述发动机电动配气机构，其特征是，在驱动电机(1)和传动装置之间增设单向离合器(8 )。
专利摘要一种发动机电动配气机构，它包括气门组件和气门控制部分，所述气门组件包括安装在汽缸盖上的气门和气门弹簧；所述气门控制部分包括驱动电机、气门位置传感器和电控单元；所述驱动电机经传动装置与气门构成驱动关系，其控制端接电控单元；所述气门位置传感器安装在传动装置上，其输出信号接电控单元的输入端。本实用新型的电控单元可根据发动机的运转情况，通过控制驱动电机的转动实现对发动机每个气门的独立、精确、灵活控制，使气门配气相位和气门升程始终与发动机工况相适应，从而有效改善了汽车的动力性、经济性，降低了有害气体的排放量。
文档编号F02D13/02GK202215378SQ20112027396
公开日2012年5月9日 申请日期2011年7月31日 优先权日2011年7月31日
发明者周庆佳, 张伟, 张 浩, 翁浩宇 申请人:长城汽车股份有限公司