專利名稱：可變氣門正時(shí)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車領(lǐng)域，更具體地說，涉及可變氣門正時(shí)方法。
背景技術(shù)：
從現(xiàn)有技術(shù)中已知，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，氣缸一個(gè)工作循環(huán)周期內(nèi)進(jìn)氣的時(shí)間就越短。高轉(zhuǎn)速大負(fù)荷時(shí)要求有更多的進(jìn)氣量提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)有較高的動(dòng)力輸出；低轉(zhuǎn)速小負(fù)荷時(shí)則不需要過多的進(jìn)氣量就能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)需求，從而實(shí)現(xiàn)良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。因此，越來越多的車輛發(fā)動(dòng)機(jī)采用可變氣門正時(shí)(VVT)技術(shù)來改變進(jìn)氣門和排氣門的氣門正時(shí)。傳統(tǒng)的VVT技術(shù)通過調(diào)節(jié)氣門提前開啟可以在一定程度上提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和燃油經(jīng)濟(jì)性，但是氣門正時(shí)系統(tǒng)并沒有改變氣門開啟的持續(xù)時(shí)間，單位時(shí)間內(nèi)的進(jìn)氣量改 善不大，因此對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的性能幫助也不大。現(xiàn)在市場(chǎng)上的的i-VTEC系統(tǒng)，通過增加第三根搖臂和第三個(gè)凸輪來同時(shí)實(shí)現(xiàn)氣門的正時(shí)和升程可變，增加高速時(shí)單位時(shí)間的進(jìn)氣量，從而發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力更強(qiáng)。但這種技術(shù)的應(yīng)用缺陷是機(jī)構(gòu)復(fù)雜，動(dòng)力輸出不夠線性。其他的連續(xù)可變氣門升程技術(shù)，雖然動(dòng)力輸出平順性有所提升，但是執(zhí)行元件卻越加復(fù)雜。綜合分析市場(chǎng)上幾種氣門升程可變技術(shù)，均是以凸輪軸為動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)副，通過機(jī)械運(yùn)動(dòng)改變氣門升程，此類機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件眾多，勢(shì)必增加整機(jī)重量；運(yùn)動(dòng)繁瑣，不可避免地造成摩擦損失；過多的位置需要冷卻潤滑，對(duì)油路的設(shè)計(jì)有著近乎苛刻的要求；為裝配這種機(jī)構(gòu)，缸蓋系統(tǒng)需要進(jìn)行大面積修改，通用性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的至少一個(gè)缺陷。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種新穎的可變氣門正時(shí)方法和裝置。本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)氣門持續(xù)開啟的可變氣門正時(shí)方法和裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述至少一個(gè)目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種可變氣門正時(shí)裝置，用于控制車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門的開啟和關(guān)閉正時(shí)，該裝置包括凸輪軸，用于驅(qū)動(dòng)所述氣門的開啟和關(guān)閉；用于驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件能夠與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，并且，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件與所述凸輪軸可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于改變所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件與所述凸輪軸之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)相位，以允許至少調(diào)節(jié)所述氣門的開啟正時(shí)；其中，所述相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)，所述電機(jī)的電機(jī)軸僅與所述凸輪軸傳動(dòng)連接，在需要提前開啟氣門時(shí)，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件向前轉(zhuǎn)動(dòng)，從而提前開啟所述氣門。所述氣門可以為進(jìn)氣門或排氣門。在一個(gè)實(shí)施例中，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件可以布置成通過與所述凸輪軸直接接觸來驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸。優(yōu)選地，所述相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還可以包括設(shè)于所述凸輪軸上的單向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，所述電機(jī)的電機(jī)軸通過所述單向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與所述凸輪軸傳動(dòng)連接，使得所述電機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸向前轉(zhuǎn)動(dòng)，但所述凸輪軸的向前轉(zhuǎn)動(dòng)不能反拖所述電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。所述單向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)可以包括飛輪、單向軸承或電磁離合器。在一個(gè)實(shí)施例中，所述凸輪軸的內(nèi)部具有沿所述凸輪軸的軸向方向延伸的空腔，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件為內(nèi)軸的形式，并從所述凸輪軸的一個(gè)端部進(jìn)入所述凸輪軸的空腔內(nèi)并在其內(nèi)延伸；所述凸輪軸的內(nèi)壁與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件的外壁中的一個(gè)上具有卡槽，所述凸輪軸的內(nèi)壁與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件的外壁中的另一個(gè)上具有能夠伸入所述卡槽內(nèi)的凸起，所述卡槽和所述凸起的尺寸構(gòu)造成使得所述凸輪軸與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件之間能夠通過所述凸起在所述卡槽內(nèi)移動(dòng)而進(jìn)行相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，并且能夠通過相互抵靠而由所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸。 優(yōu)選地，所述卡槽的尺寸相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)中心呈現(xiàn)為基本上60度角，所述凸起的尺寸相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)中心呈現(xiàn)為基本上30度角。優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件的內(nèi)部設(shè)有沿所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件的軸向方向延伸的油道，并且所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件還具有從所述油道通向所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件外部的油腔。優(yōu)選地，所述凸輪軸的兩端設(shè)有油封。在一個(gè)實(shí)施例中，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件上設(shè)有正時(shí)鏈輪，用于由所述發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸驅(qū)動(dòng)進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動(dòng)。按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種可變氣門正時(shí)方法，用于控制車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門的開啟和關(guān)閉正時(shí)，所述方法包括提供凸輪軸，用于驅(qū)動(dòng)所述氣門的開啟和關(guān)閉；提供用于驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件能夠與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，并且，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件與所述凸輪軸可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；提供相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于改變所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件與所述凸輪軸之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)相位，以允許至少調(diào)節(jié)所述氣門的開啟正時(shí)；其中，在需要提前開啟氣門時(shí)，由所述相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件向前轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)所述凸輪軸旋轉(zhuǎn)到使得所述氣門處于基本上最大升程的位置時(shí)，由所述相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)將所述凸輪軸保持在當(dāng)前位置，從而將所述氣門保持為所述基本上最大升程；所述凸輪軸在所述當(dāng)前位置保持一段預(yù)定時(shí)間之后，由所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。所述氣門可以為進(jìn)氣門或排氣門。在一個(gè)實(shí)施例中，可以由所述相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過液壓驅(qū)動(dòng)的方式來改變所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件與所述凸輪軸之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)相位。在一個(gè)實(shí)施例中，由所述相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式來改變所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件與所述凸輪軸之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)相位。其中，所述相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以包括電機(jī)，通過將所述電機(jī)的電機(jī)軸僅與所述凸輪軸傳動(dòng)連接，從而在需要提前開啟氣門時(shí)，由所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件向前轉(zhuǎn)動(dòng)，從而提前開啟所述氣門。
優(yōu)選地，所述相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括設(shè)于所述凸輪軸上的單向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過將所述電機(jī)的電機(jī)軸經(jīng)由所述單向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與所述凸輪軸傳動(dòng)連接，使得所述電機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸向前轉(zhuǎn)動(dòng)，但所述凸輪軸的向前轉(zhuǎn)動(dòng)不能反拖所述電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過使得所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件與所述凸輪軸直接接觸來驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸。在一個(gè)實(shí)施例中，在所述凸輪軸的內(nèi)部提供沿所述凸輪軸的軸向方向延伸的空腔，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件為在所述空腔內(nèi)延伸的內(nèi)軸的形式，在所述凸輪軸的內(nèi)壁與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件的外壁中的一個(gè)上提供卡槽，在所述凸輪軸的內(nèi)壁與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件的外壁中的另一個(gè)上提供能夠伸入所述卡槽內(nèi)的凸起；通過所述凸起與所述卡槽的接觸，而由所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸，并且，通過所述凸起在所述卡槽內(nèi)移動(dòng)，而使得所述凸輪軸相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)選地，所述凸輪軸相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度為基本上30度角?！ぴ谝粋€(gè)實(shí)施例中，可以在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件上提供與所述發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)連接的正時(shí)鏈輪，從而由所述發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明可以的可變氣門正時(shí)裝置和方法可以改變氣門的開啟持續(xù)時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)不同工況下進(jìn)氣量和/或排氣量的不同。而且，本發(fā)明在不使用現(xiàn)有的VVT系統(tǒng)時(shí)就能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)控制，相比其他改變發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量技術(shù)具有如下優(yōu)勢(shì)I)氣門開啟持續(xù)時(shí)間可調(diào)，最大調(diào)節(jié)范圍30°凸輪軸轉(zhuǎn)角；2)高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷工況下，相比可變氣門升程技術(shù)，進(jìn)氣量更大；3) OCV閥油壓只需保證凸輪軸內(nèi)外軸潤滑，機(jī)油消耗率低，機(jī)油泵負(fù)載低；4)發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)可以直接由E⑶控制，精度更高；5)發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)調(diào)節(jié)可以由高頻步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行，響應(yīng)快，且不受負(fù)荷影響；6)可以減輕配氣機(jī)構(gòu)整體重量；7)缸蓋系統(tǒng)可以通過較小的改動(dòng)即可滿足本發(fā)明配氣機(jī)構(gòu)布置，通用性強(qiáng)。


圖I是按照本發(fā)明的可變氣門正時(shí)裝置的一個(gè)實(shí)施例；圖2是圖I所示可變氣門正時(shí)裝置沿A-A向的剖視圖；圖3是圖2中I部的局部放大圖；圖4是按照本發(fā)明的可變氣門正時(shí)方法的一個(gè)實(shí)施例獲得的氣門升程曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖I示出了本發(fā)明的用于控制車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門的開啟和關(guān)閉正時(shí)的可變氣門正時(shí)裝置的一個(gè)實(shí)施例。該可變氣門正時(shí)裝置包括凸輪軸6。凸輪軸6上設(shè)有若干凸輪3，凸輪軸6在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過凸輪3來驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(未示出)的開啟和關(guān)閉。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7用于驅(qū)動(dòng)該凸輪軸6。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7上設(shè)有正時(shí)鏈輪1，正時(shí)鏈輪I通過正時(shí)鏈條或正時(shí)皮帶(未示出)與發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸連接。這樣，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7則可以在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的驅(qū)動(dòng)下與曲軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
結(jié)合圖I和圖2看得更清楚，凸輪軸6為外軸的形式，其內(nèi)部具有沿其軸向方向L延伸的空腔，而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7為內(nèi)軸的形式，從凸輪軸6的一個(gè)端部進(jìn)入該空腔內(nèi)并在該空腔內(nèi)延伸。這樣，凸輪軸6和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7總體上形成為沿軸向方向L套裝的外軸和內(nèi)軸的形式。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7與凸輪軸6之間可沿周向相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖3所示，凸輪軸6的內(nèi)壁上具有卡槽10，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7的外壁上具有伸入卡槽10內(nèi)的凸起9。卡槽10和凸起9的尺寸構(gòu)造成使得凸輪軸6與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7之間能夠通過凸起9在卡槽10內(nèi)沿周向移動(dòng)而進(jìn)行相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。并且，當(dāng)凸起9沿周向抵靠卡槽10的一端時(shí)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7能夠通過與凸輪軸6直接接觸來驅(qū)動(dòng)凸輪軸6轉(zhuǎn)動(dòng)。在其它實(shí)施例中，可以在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7的外壁上設(shè)置卡槽，而在凸輪軸6的內(nèi)壁上設(shè)置凸起。在圖3所示實(shí)施例中，卡槽10的尺寸設(shè)置成相對(duì)于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7的轉(zhuǎn)動(dòng)中心呈現(xiàn)為基本上60度角，凸起9的尺寸設(shè)置成相對(duì)于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7的轉(zhuǎn)動(dòng)中心呈現(xiàn)為基本上30度角。這樣，凸輪軸6和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件之間的旋轉(zhuǎn)相位最大相差基本上為30度。相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)11以及設(shè)置在凸輪軸6上的單向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)5。電機(jī)11可以通過單向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)5來驅(qū)動(dòng)凸輪軸6沿其原有轉(zhuǎn)動(dòng)方向加速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得凸輪軸6相對(duì)于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7沿向前的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7與凸輪軸6之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)相位，以允許至少調(diào)節(jié)氣門的開啟正時(shí)。在需要提前開啟氣門時(shí)，電機(jī)11驅(qū)動(dòng)凸輪軸6相對(duì)于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7向前轉(zhuǎn)動(dòng)，即沿旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7的轉(zhuǎn)動(dòng)方向向前轉(zhuǎn)動(dòng),從而提前開啟所述氣門。需要注意的是，在這里，電機(jī)11僅與凸輪軸6傳動(dòng)連接，并不與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7及其正時(shí)鏈輪I有任何形式的傳動(dòng)連接。具體地，如圖I所示，電機(jī)11的電機(jī)軸12通過傳動(dòng)鏈條或傳動(dòng)皮帶13與單向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)5連接。在一個(gè)實(shí)施例中，該電機(jī)11可以是步進(jìn)電機(jī)。凸輪軸6上的單向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)5用于使得電機(jī)11能夠驅(qū)動(dòng)凸輪軸6向前轉(zhuǎn)動(dòng)，但凸輪軸6的向前轉(zhuǎn)動(dòng)不能反拖所述電機(jī)軸12轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣的單向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)5可以構(gòu)成為類似于自行車上的飛輪的形式，或者單向軸承的形式，或者是具有電磁離合器的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的形式。為了確保旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7與凸輪軸6之間的潤滑和/或冷卻，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7的內(nèi)部設(shè)有沿其軸向方向延伸的油道14。并且，在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7設(shè)有從油道14通向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件的外部的油腔8。該油腔8可以設(shè)置在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7上與凸輪軸6的凸輪3相對(duì)應(yīng)的位置。這樣，機(jī)油可以通過油腔8進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7與凸輪軸6之間的間隙位置，起到潤滑和/或冷卻的作用?？梢栽谕馆嗇S6的兩端分別設(shè)有油封2，以防止機(jī)油的泄漏。凸輪軸6上還可以設(shè)有相位信號(hào)輪4，用于與相應(yīng)的傳感器配合使用，以提供凸輪軸6的旋轉(zhuǎn)位置或相位。該凸輪軸6可以是進(jìn)氣凸輪軸或排氣凸輪軸，對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門或排氣門的開啟和關(guān)閉。下面介紹圖I-圖3所示的可變氣門正時(shí)裝置進(jìn)行氣門正時(shí)的方法的一個(gè)實(shí)施例。在不需要改變氣門正時(shí)的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸通過正時(shí)鏈輪I來驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7同步轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7的凸起9與凸輪軸6的卡槽10在周向上抵靠，從而由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7驅(qū)動(dòng)凸輪軸6同步轉(zhuǎn)動(dòng)，以完成每個(gè)沖程。由凸輪軸6上的凸輪3驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門進(jìn)行開啟和關(guān)閉。此時(shí)，由于單向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)5的特性，凸輪軸6的轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)經(jīng)由傳動(dòng)鏈條或傳動(dòng)皮帶13拖動(dòng)電機(jī)11的電機(jī)軸12轉(zhuǎn)動(dòng)。ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)各傳感器的輸入信號(hào)計(jì)算出每缸每循環(huán)最佳進(jìn)氣量、氣門最佳開啟時(shí)刻。在需要提前開啟氣門時(shí)，由ECU向電機(jī)11，如步進(jìn)電機(jī)11輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)。電機(jī)11根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率和數(shù)量做出響應(yīng)，轉(zhuǎn)動(dòng)需要的角度。因電機(jī)11的轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)高于凸輪軸6的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，因此電機(jī)11經(jīng)由傳動(dòng)鏈條或傳動(dòng)皮帶13和單向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)5驅(qū)動(dòng)凸輪軸6加速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而相對(duì)于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7向前轉(zhuǎn)動(dòng)。該過程相當(dāng)于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門進(jìn)行了正時(shí)調(diào)節(jié)。如圖3所示，凸輪軸6相對(duì)于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度為基本上30度角，也就是說，滿相位調(diào)節(jié)為30度。當(dāng)凸輪軸6旋轉(zhuǎn)到使得氣門處于基本上最大升程的位置時(shí)，電機(jī)11停止驅(qū)動(dòng)凸輪軸6繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，但可以繼續(xù)通電而將凸輪軸6保持在當(dāng)前位置，從而將氣門保持為在該基本最大升程處。同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸通過正時(shí)鏈輪I來驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至該 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7跟上凸輪軸6的當(dāng)前保持位置，從而按照前述的方式繼續(xù)驅(qū)動(dòng)凸輪軸6同步轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，電機(jī)11可斷電。由此可見，在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件7跟上凸輪軸6并繼續(xù)驅(qū)動(dòng)凸輪軸6之前，凸輪軸6已經(jīng)在使得氣門處于最大升程狀態(tài)(即最大開啟狀態(tài))的當(dāng)前位置處保持了一段時(shí)間。因此，如果該凸輪軸6是進(jìn)氣凸輪軸，這樣就能夠極大地改善進(jìn)氣門的進(jìn)氣量，從而保證高負(fù)荷工況的動(dòng)力性。現(xiàn)有的大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)上使用的VVT(可變氣門正時(shí))調(diào)節(jié)速度是0.0725° /ms(凸輪轉(zhuǎn)角)，滿調(diào)節(jié)相位是30°凸輪轉(zhuǎn)角，計(jì)算得出滿相位調(diào)節(jié)周期是413. 8ms，此類VVT驅(qū)動(dòng)器已能夠滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的相位調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)需求。在本發(fā)明的實(shí)施例中,可以用一驅(qū)動(dòng)頻率600Hz、步進(jìn)角0. 75°的步進(jìn)電機(jī)11,且該步進(jìn)電機(jī)11與單向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)5的傳動(dòng)比為2:1,則計(jì)算得出滿相位調(diào)節(jié)周期是133. 3ms。由此可見這樣的步進(jìn)電機(jī)11的正時(shí)調(diào)節(jié)速度可以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)正時(shí)的需求。圖4示出了按照前述可變氣門正時(shí)方法獲得的氣門升程曲線圖。其中，圖中的曲線41 (用實(shí)線表示的曲線)表示調(diào)節(jié)后的氣門升程曲線，曲線42 (虛線以及該虛線右側(cè)的實(shí)線)表示未調(diào)節(jié)的氣門升程曲線?？梢钥闯?，對(duì)于調(diào)節(jié)后的氣門升程曲線41，其氣門開啟時(shí)間提前，并且氣門在最大升程處保持了一段時(shí)間。在本發(fā)明中，凸輪軸6的凸輪3的型線只需滿足發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷時(shí)的進(jìn)氣量即可，當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，則電機(jī)11可以按照ECU的指令以前述的方式提前打開氣門，增加進(jìn)氣時(shí)間。氣門最大升程開啟最長持續(xù)時(shí)間可以需滿足發(fā)動(dòng)機(jī)最高負(fù)荷的進(jìn)氣要求。前文描述了本發(fā)明的可變氣門正時(shí)裝置的一個(gè)實(shí)施例，以及利用該可變氣門正時(shí)裝置實(shí)施的可變氣門正時(shí)方法。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的可變氣門正時(shí)裝置不局限于實(shí)施前述的可變氣門正時(shí)方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以利用本發(fā)明的裝置實(shí)現(xiàn)其它的可變氣門正時(shí)方法，例如用于獲得不同于圖4的氣門升程曲線。還應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的可變氣門正時(shí)方法也不局限于用圖I-圖3所示的由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可變氣門正時(shí)裝置來實(shí)現(xiàn)，而是可以由其它的可變氣門正時(shí)裝置來實(shí)現(xiàn)，只要滿足如下特征即可即，在需要提前開啟氣門時(shí)，相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件向前轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)所述凸輪軸旋轉(zhuǎn)到使得所述氣門處于基本上最大升程的位置時(shí)，由所述相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)將所述凸輪軸保持在當(dāng)前位置，從而將所述氣門保持為所述基本上最大升程；所述凸輪軸在所述當(dāng)前位置保持一段預(yù)定時(shí)間之后，由所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。這例如也可以由現(xiàn)有的液壓驅(qū)動(dòng)的可變氣門正時(shí)裝置來實(shí)現(xiàn)，通過液壓驅(qū)動(dòng)的方式來改變旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件與凸輪軸之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)相位。以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案
進(jìn)行各種修改或者變型。
權(quán)利要求
1.一種可變氣門正時(shí)方法，用于控制車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門的開啟和關(guān)閉正時(shí)，包括 提供凸輪軸，用于驅(qū)動(dòng)所述氣門的開啟和關(guān)閉； 提供用于驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件能夠與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，并且，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件與所述凸輪軸可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)； 提供相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于改變所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件與所述凸輪軸之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)相位，以允許至少調(diào)節(jié)所述氣門的開啟正時(shí)； 其中，在需要提前開啟氣門時(shí)，由所述相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件向前轉(zhuǎn)動(dòng)； 當(dāng)所述凸輪軸旋轉(zhuǎn)到使得所述氣門處于基本上最大升程的位置時(shí)，由所述相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)將所述凸輪軸保持在當(dāng)前位置，從而將所述氣門保持為所述基本上最大升程； 所述凸輪軸在所述當(dāng)前位置保持一段預(yù)定時(shí)間之后，由所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可變氣門正時(shí)方法，其特征在于，所述氣門為進(jìn)氣門或排氣門。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的可變氣門正時(shí)方法，其特征在于，由所述相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過液壓驅(qū)動(dòng)的方式來改變所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件與所述凸輪軸之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)相位。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的可變氣門正時(shí)方法，其特征在于，由所述相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式來改變所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件與所述凸輪軸之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)相位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可變氣門正時(shí)方法，其特征在于，所述相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)，通過將所述電機(jī)的電機(jī)軸僅與所述凸輪軸傳動(dòng)連接，從而在需要提前開啟氣門時(shí)，由所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件向前轉(zhuǎn)動(dòng)，從而提前開啟所述氣門。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可變氣門正時(shí)方法，其特征在于，所述相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括設(shè)于所述凸輪軸上的單向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過將所述電機(jī)的電機(jī)軸經(jīng)由所述單向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與所述凸輪軸傳動(dòng)連接，使得所述電機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸向前轉(zhuǎn)動(dòng)，但所述凸輪軸的向前轉(zhuǎn)動(dòng)不能反拖所述電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)所述的可變氣門正時(shí)方法，其特征在于，通過使得所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件與所述凸輪軸直接接觸來驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可變氣門正時(shí)方法，其特征在于，在所述凸輪軸的內(nèi)部提供沿所述凸輪軸的軸向方向延伸的空腔，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件為在所述空腔內(nèi)延伸的內(nèi)軸的形式，在所述凸輪軸的內(nèi)壁與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件的外壁中的一個(gè)上提供卡槽，在所述凸輪軸的內(nèi)壁與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件的外壁中的另一個(gè)上提供能夠伸入所述卡槽內(nèi)的凸起； 通過所述凸起與所述卡槽的接觸，而由所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)所述凸輪軸，并且，通過所述凸起在所述卡槽內(nèi)移動(dòng)，而使得所述凸輪軸相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可變氣門正時(shí)方法，其特征在于，所述凸輪軸相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度為基本上30度角。
10.根據(jù)權(quán)利要求8-9中任一項(xiàng)所述的可變氣門正時(shí)方法，其特征在于，在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件上提供與所述發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)連接的正時(shí)鏈輪，從而由所述發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可變氣門正時(shí)方法，用于控制車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門的開啟和關(guān)閉正時(shí)。在需要提前開啟氣門時(shí)，由相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)凸輪軸相對(duì)于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件向前轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)凸輪軸旋轉(zhuǎn)到使得氣門處于基本上最大升程的位置時(shí)，由相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)將凸輪軸保持在當(dāng)前位置，從而將氣門保持為基本上最大升程；凸輪軸在當(dāng)前位置保持一段預(yù)定時(shí)間之后，由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)凸輪軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。利用本發(fā)明的可變氣門正時(shí)方法，可以實(shí)現(xiàn)氣門的持續(xù)開啟，在高轉(zhuǎn)速高負(fù)荷工況下，相比現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)氣量更大。
文檔編號(hào)F01L1/348GK102852582SQ201210326609
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者蘇相楠, 由毅, 沈源, 劉巖, 趙福全 申請(qǐng)人:浙江吉利汽車研究院有限公司杭州分公司, 浙江吉利汽車研究院有限公司, 浙江吉利控股集團(tuán)有限公司