一種連續(xù)可變正時(shí)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)可變正時(shí)裝置，尤其是一種組合式凸輪軸可變正時(shí)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾十年來(lái)，基于提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和降低排污的要求，許多國(guó)家和發(fā)動(dòng)機(jī)廠商、科研機(jī)構(gòu)投入了大量的人力、物力進(jìn)行新技術(shù)的研宄與開(kāi)發(fā)。目前，這些新技術(shù)和新方法，有的已在內(nèi)燃機(jī)上得到應(yīng)用，有些正處于發(fā)展和完善階段。在當(dāng)前的內(nèi)燃機(jī)使用過(guò)程中，氣門的關(guān)閉&打開(kāi)作為內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)的一部分，為了達(dá)到最優(yōu)化的氣門控制方式，設(shè)計(jì)者期望能夠根據(jù)不同的需求設(shè)置來(lái)打開(kāi)或關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣和排氣閥門。發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門正時(shí)技術(shù)(VVT，Variavle Valve Timing)是近些年來(lái)被逐漸應(yīng)用于現(xiàn)代轎車上的新技術(shù)中的一種，它是能夠?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)的氣門開(kāi)啟、關(guān)閉時(shí)間及進(jìn)氣量進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，使充量系數(shù)增加，從而可提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率，優(yōu)化扭矩曲線，提升產(chǎn)品的動(dòng)力性、降低油耗，可變配氣技術(shù)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的，這種技術(shù)將逐步成為先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配備。隨著這一技術(shù)的普及，現(xiàn)在已經(jīng)配備在大多數(shù)主流發(fā)動(dòng)機(jī)上，不配備這種技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)在大多數(shù)領(lǐng)域?qū)⒚媾R淘汰。
[0003]通常氣門是由發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸通過(guò)凸輪軸帶動(dòng)的，氣門的配氣正時(shí)取決于凸輪軸的轉(zhuǎn)角。在普通的發(fā)動(dòng)機(jī)上，進(jìn)氣門和排氣門的開(kāi)閉時(shí)間是固定不變的，這種固定不變的正時(shí)很難兼顧到發(fā)動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速的工作需求，可變氣門正時(shí)就是解決這一矛盾的技術(shù)。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，我們需要讓更多的新鮮空氣進(jìn)入到燃燒室，讓廢氣能盡可能的排出燃燒室，最好的解決方法就是讓進(jìn)氣門提前打開(kāi)，讓排氣門推遲關(guān)閉。這樣，在進(jìn)氣行程和排氣行程之間，就會(huì)發(fā)生進(jìn)氣門和排氣門同時(shí)打開(kāi)的情況，這種進(jìn)排氣門之間的重疊被稱為氣門疊加角。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于不同轉(zhuǎn)速時(shí)，氣門疊加角的要求也是不同的。沒(méi)有任何一種固定的氣門疊加角設(shè)置能讓發(fā)動(dòng)機(jī)在高地轉(zhuǎn)速時(shí)都能完美輸出的，如果沒(méi)有可變氣門正時(shí)技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)只能根據(jù)其匹配車型的需求，選擇最優(yōu)化的固定的氣門疊加角。例如，賽車的發(fā)動(dòng)機(jī)一般都采用較小的氣門疊加角，以有利于高轉(zhuǎn)速時(shí)候的動(dòng)力輸出。而普通的民用車則采用適中的氣門疊加角，同時(shí)兼顧高速和低速是的動(dòng)力輸出，但在低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)損失很多動(dòng)力。而可變氣門正時(shí)技術(shù)，就是通過(guò)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)氣門疊加角的可變來(lái)解決這一矛盾。
[0004]采用了可變氣門正時(shí)技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭力輸出將會(huì)更加線性，同時(shí)兼顧高低轉(zhuǎn)速的動(dòng)力輸出，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速能夠設(shè)計(jì)得更高，因而獲得更多的功率輸出；同時(shí)采用了可變氣門正時(shí)技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)能增加扭力輸出，大大增強(qiáng)駕駛的操縱靈活性，發(fā)動(dòng)機(jī)采用可變氣門正時(shí)技術(shù)獲得上述好處的同時(shí)，沒(méi)有任何負(fù)面影響，換句話說(shuō)，就是沒(méi)有對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的工作強(qiáng)度提出更高的要求。在整個(gè)可變配氣技術(shù)領(lǐng)域里，它通過(guò)液壓和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的需要調(diào)整凸輪軸相位，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)氣門正時(shí)。需要一套液壓裝置及電磁閥，控制液壓缸與高壓油路相連，那么活塞會(huì)向凸輪軸方向運(yùn)動(dòng)，隨之而來(lái)的是凸輪軸的轉(zhuǎn)角被提前更高性能的可變配氣相位VVT系統(tǒng)能夠連續(xù)可變相位角，根據(jù)轉(zhuǎn)速的不同，在O度-30度之間線性調(diào)教配氣相位，其缺點(diǎn)在于液壓系統(tǒng)可靠性易受到污染物干擾及無(wú)法改變氣門開(kāi)閉持續(xù)時(shí)間，
[0005]當(dāng)前豐田的VVTL-1是是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的VVT系統(tǒng)，它強(qiáng)大的功能包括:連續(xù)可變氣門正時(shí)，分兩段可變氣門行程和氣門打開(kāi)持續(xù)時(shí)間且進(jìn)排氣都可變，這套可變氣門正時(shí)系統(tǒng)也是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的管理系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、加速度、上坡、下坡等參數(shù)，計(jì)算出合適的氣門正時(shí)，并通過(guò)布置在凸輪軸末端的一個(gè)液壓機(jī)構(gòu)來(lái)控制。此外其相位角能在0-60度范圍內(nèi)連續(xù)可變。因此氣門正時(shí)能與發(fā)動(dòng)機(jī)的工作完美匹配。豐田的這套系統(tǒng)采用了一組搖臂設(shè)計(jì)，它位于兩個(gè)進(jìn)氣門之間(或排氣門)。它也有兩個(gè)不同形狀的凸輪來(lái)驅(qū)動(dòng)搖臂，其橫切面有著不同的形狀，一個(gè)有較長(zhǎng)的氣門打開(kāi)時(shí)間(用于高轉(zhuǎn)速時(shí))，另一個(gè)有較短的氣門打開(kāi)時(shí)間(用于低轉(zhuǎn)速時(shí))。在低轉(zhuǎn)速時(shí)，低速凸輪通過(guò)滾動(dòng)軸承驅(qū)動(dòng)搖臂運(yùn)動(dòng)(為了減小摩擦阻力)。高轉(zhuǎn)速時(shí)，由于這個(gè)凸輪與下面的液壓頂桿之間留有足夠的間隙，無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)搖臂。當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到極限的時(shí)候，滑塊在液壓的作用下，被推到液壓頂桿的間隙中。高速凸輪開(kāi)始有效的工作。在高速凸輪的驅(qū)動(dòng)下，氣門開(kāi)啟的持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，此時(shí)行程也更長(zhǎng)(就像本田的VTEC—樣，氣門開(kāi)啟行程和打開(kāi)持續(xù)時(shí)間都取決于凸輪軸的形狀)。然而，它的缺點(diǎn)也十分明顯:結(jié)構(gòu)也是極其的復(fù)雜，成本高，大量的成本制造工藝上，才能保證整個(gè)系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提出一種連續(xù)可變正時(shí)裝置，利用組合式凸輪軸解決了當(dāng)前液壓機(jī)構(gòu)控制的可靠性相對(duì)較差，高性能連續(xù)可變正時(shí)裝置機(jī)構(gòu)復(fù)雜且成本高的冋題。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種連續(xù)可變正時(shí)裝置，包括空心凸輪軸，內(nèi)置凸輪軸，I號(hào)進(jìn)氣門凸輪，2號(hào)進(jìn)氣門凸輪；所述的內(nèi)置凸輪軸通過(guò)軸承安裝在空心凸輪內(nèi)；所述的I號(hào)進(jìn)氣凸輪由可調(diào)式凸輪和固定凸輪組成；所述的可調(diào)節(jié)式進(jìn)氣凸輪通過(guò)第二固定銷安裝在內(nèi)置凸輪軸上，固定凸輪安裝在空心凸輪上；所述的2號(hào)進(jìn)氣門凸輪由另一個(gè)可調(diào)式凸輪和另一個(gè)固定凸輪組成；所述的另一個(gè)可調(diào)節(jié)式進(jìn)氣凸輪通過(guò)第一固定銷安裝在內(nèi)置凸輪軸上，另一個(gè)固定凸輪安裝在空心凸輪上。
[0008]進(jìn)一步的說(shuō)，本發(fā)明所述的內(nèi)置凸輪軸與空心凸輪軸做相對(duì)角度為O?70度的轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明所述的內(nèi)置凸輪軸上設(shè)有渦輪，在蝸桿的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)與空心凸輪軸做相對(duì)角度為O?70度的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0009]再進(jìn)一步的說(shuō)，本發(fā)明所述的蝸桿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪帶動(dòng)內(nèi)置凸輪軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；蝸桿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)禍輪轉(zhuǎn)動(dòng)，禍輪帶動(dòng)內(nèi)置凸輪軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:相比傳統(tǒng)的O?30度氣門連續(xù)可調(diào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其可調(diào)節(jié)范圍更大，其可靠性更強(qiáng)；與當(dāng)前最先進(jìn)的豐田VVL系統(tǒng)相比，本發(fā)明簡(jiǎn)化了調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用空間小，能夠應(yīng)用于小排量的發(fā)動(dòng)機(jī)中，大幅度的降低了生產(chǎn)成本，易于推廣使用。
【附圖說(shuō)明】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖1-1是圖1中I處的局部放大圖；
[0014]圖2是冷啟動(dòng)和怠速工況時(shí)進(jìn)氣門和排氣門開(kāi)啟時(shí)刻示意圖；
[0015]圖3是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于中高速時(shí)(>1300rpm)進(jìn)氣門和排氣門開(kāi)啟時(shí)刻示意圖；
[0016]圖4是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于高速時(shí)(>3600r/min)進(jìn)氣門和排氣門開(kāi)啟時(shí)刻示意圖；