一种基于转子控制的齿轮式液压可变气门机构制造技术

本发明专利技术提供了一种基于转子控制的齿轮式液压可变气门机构，包括控制气门开启与关闭的活动凸轮；所述活动凸轮内部设有一对相互啮合的主动齿轮和从动齿轮；所述主动齿轮、从动齿轮与活动凸轮内壁之间形成高压液压腔与低压液压腔；所述凸轮轴上设有液压通道，所述液压通道的两端分别连接至凸轮轴的内壁和主动齿轮的齿根圆外壁；所述凸轮轴内部设有可以轴向移动和/或径向转动的转子，所述转子上设有叶片，在凸轮轴转动的过程中，所述叶片与液压通道相互配合，使高压液压腔与低压液压腔之间连通或断开，从而实现气门的可变。本发明专利技术取消了昂贵的电液伺服系统，保证气门运动灵活可变，且结构紧凑，明显降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于转子控制的齿轮式液压可变气门机构
本专利技术属于发动机可变气门
，尤其是涉及一种基于转子控制的齿轮式液压可变气门机构。
技术介绍
内燃机至今仍然是热效率最高、单位体积和单位重量功率最大的原动机，应用非常广泛，然而随着世界能源的逐渐短缺以及环境资源的不断恶化，我们需要内燃机满足更严格的排放法规。传统内燃机采取固定型线的凸轮轴驱动气门，这使得内燃机的排放与油耗并不能在所有的工况点达到最佳，因此，大多新型内燃机都采用可变气门技术控制排放，降低油耗。如MercedesBenz的Dittrich等人(SAETechnicalPaper2010-01-1199)通过在四冲程发动机排气过程中再次开启进气门，可以实现发动机四冲程模式向二冲程模式的转换，有效提高了发动机功率密度，并在等功率条件下使NOx排放同比降低了三分之二。可变气门技术目前主要分为基于凸轮轴的可变配气技术及无凸轮配气技术。前者主要改变机械结构，因此结构简单，响应速度快，但是因为保留了凸轮，其气门只是相对可变，并不能任意可变。而无凸轮配气技术则可以任意的改变气门正时、升程及持续期。就驱动方式来分，无凸轮配气技术分为电磁驱动、电气驱动、电机驱动、电液驱动等方式。相对于电磁驱动的能耗大，电气驱动的响应速度低及不稳定，电机驱动的系统复杂等缺点，电液驱动的无凸轮配气技术结构相对简单、响应速度较快。然而它也有不可避免的缺点：高转速下液压系统流量不够，气门达到最大升程处及落座处速度快、冲击力大。因此主要用于柴油机这种转速较低的发动机上，除此之外，还必须要采用昂贵的电液伺服系统及相对复杂的控制技术来精确的控制气门行程避免落座冲击，而且在多缸机上需要多套电磁阀系统，大大增加了发动机的成本。如何提供一种灵活可变(特别是可实现二/四冲程互换)、紧凑而成本又相对较低适用于多缸机的可变气门系统势在必行。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种基于转子控制的齿轮式液压可变气门机构，利用一转子机构，控制一对齿轮之间的液压流体流动，最终实现气门早关、早开、晚关、晚开以及二/四冲程互换功能。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于转子控制的齿轮式液压可变气门机构，包括控制气门开启与关闭的活动凸轮；所述活动凸轮内部设有一对相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，且主动齿轮固定设置于凸轮轴上，从动齿轮设置于与所述活动凸轮内壁连接的从动齿轮轴上；所述主动齿轮、从动齿轮与活动凸轮内壁之间为间隙转动配合；所述主动齿轮、从动齿轮与活动凸轮内壁之间形成高压液压腔与低压液压腔；所述凸轮轴上设有液压通道，所述液压通道的两端分别连接至凸轮轴的内壁和主动齿轮的齿根圆外壁；所述凸轮轴内部设有可以轴向移动和/或径向转动的转子，所述转子上设有叶片，在凸轮轴转动的过程中，所述叶片与液压通道相互配合，使高压液压腔与低压液压腔之间连通或断开。进一步的，气门的气门杆上套有一气门弹簧，所述气门弹簧可提供预紧力以及回复力；所述气门顶端与所述活动凸轮接触；所述活动凸轮的摆动使得所述气门的开启与关闭。当所述高压液压腔与低压液压腔断开时，即所述高压液压腔封闭时，所述活动凸轮、所述凸轮轴、所述主动齿轮和所述从动齿轮构成一整体，所述活动凸轮与所述凸轮轴同步转动，并克服所述气门弹簧的作用力，使所述气门开启；当所述高压液压腔与低压液压腔相通时，所述从动齿轮轴在所述主动齿轮的驱动下绕所述从动齿轮轴3旋转，所述活动凸轮、所述凸轮轴、所述主动齿轮和所述从动齿轮不再构成一整体，在所述气门弹簧的作用力下，所述活动凸轮难以继续转动，所述气门回落或关闭。进一步的，所述液压通道的数量至少为3个，且各液压通道之间沿凸轮轴的轴向错开一定距离；且各液压通道之间沿凸轮轴径向等圆周角分布。从而可以在所述主动齿轮的转动过程中，保证所述高压液压腔以及所述低压液压腔都可与所述的液压通道一直接触。进一步的，转子上的叶片分为两组，分别为第一组叶片和第二组叶片，且叶片截面都为梯形；所述第一组叶片数量与所述液压通道的数量相等，所述第二组叶片数量是所述液压通道数量的2倍；在凸轮轴转动过程中，第一组叶片或第二组叶片与所述液压通道相互配合，使所述高压液压腔与所述低压液压腔之间连通或断开。其中所述凸轮轴每转一次，各所述液压通道与所述第一组叶片共配合一次，所述高压液压腔与所述低压液压腔连通或封闭一次，或各所述液压通道与所述第二组叶片共配合二次，所述高压液压腔与所述低压液压腔连通或封闭二次。进一步的，所述转子上设有轴向控制齿轮和径向控制齿轮，转子上设有分别与轴向控制齿轮和径向控制齿轮配合的齿。在所述轴向控制齿轮和所述径向控制齿轮的控制下，所述转子可分别实现轴向移动和径向转动功能。利用所述转子的轴向移动和径向转动，可以改变所述第一组叶片或第二组叶片与所述液压通道之间的配合规律，进而实现所述气门的可变。利用所述转子的轴向移动，还可以在所述第一组叶片与所述第二组叶片之间进行切换，从而使原四冲程发动机具有二/四冲程转换功能；进一步的，所述凸轮轴的转速为发动机转速的一半，即凸轮轴转一圈时，发动机转二圈，此发动机原机为四冲程发动机。由于叶片截面为梯形，利用所述转子的轴向移动，可以同时改变叶片与所述液压通道配合的开始时间以及持续时间，即可以同时控制气门开启时刻与开启持续时间；利用所述转子的旋转运动，可以单独控制气门开启时刻的同时保持开启持续时间不变。因此，利用所述转子的轴向移动和径向转动，可以改变所述第一组叶片或所述第二组叶片与所述液压通道之间的配合规律，进而改变所述活动凸轮的摆动规律，单独实现所述气门的早关、早开、晚关、晚开功能。相对于现有技术，本专利技术所述的基于转子控制的齿轮式液压可变气门机构，具有以下优势：本专利技术所述的一种基于转子控制的齿轮式液压可变气门机构，通过控制凸轮轴内部转子的轴向移动和径向转动，可以改变机构中液压流体以及相应齿轮的运动规律，从而实现气门的灵活可变，且取消了昂贵的电液伺服系统，不需要在每一个工作循环下都对液压系统进行操作，而是在气门运动规律需要改变的工况下才对液压参数进行调整，保证气门运动灵活可变以及结构紧凑的基础上可明显降低成本，有利于可变气门技术的工程化应用，尤其适用于多缸柴油机。本专利技术不需要额外的进油通道以及出油通道，即整个专利技术可以是封闭的，内部预先充满油的，只有当漏油的时候，才需要补充油。因为液压通道关闭时，高压腔与低压腔都被封闭，所以凸轮轴主动齿轮才能压迫高压腔，带动凸轮旋转。液压通道连通时，高压液压腔与低压液压腔形成自回路。附图说明构成本专利技术创造的一部分的附图用来提供对本专利技术创造的进一步理解，本专利技术创造的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术创造，并不构成对本专利技术创造的不当限定。在附图中：说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术实施例所述可变气门机构在气门关闭状态下的示意图；图2是本专利技术实施例所述可变气门机构在气门开启状态下的示意图；图3是本专利技术实施例所述活动凸轮、从动齿轮轴、凸轮轴安装配合的主视图；图4是本专利技术实施例所述活动凸轮、从动齿轮轴、凸轮轴安装配合的左视图；图5是本专利技术实施例所述凸轮轴的主视图；图6是本专利技术实施例所述凸轮轴的左视图；图7是本专利技术实施例所述带有第一组叶片的转子的主视图(省略第二组叶片)；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于转子控制的齿轮式液压可变气门机构，其特征在于：包括控制气门(4)开启与关闭的活动凸轮(1)；所述活动凸轮(1)内部设有一对相互啮合的主动齿轮(8)和从动齿轮(2)，且主动齿轮(8)固定设置于凸轮轴(7)上，从动齿轮(2)设置于与所述活动凸轮(1)内壁连接的从动齿轮轴(3)上；所述主动齿轮(8)、从动齿轮(2)与活动凸轮(1)内壁之间为间隙转动配合；所述主动齿轮(8)、从动齿轮(2)与活动凸轮(1)内壁之间形成高压液压腔(11)与低压液压腔(12)；所述凸轮轴(7)上设有液压通道(71)，所述液压通道(71)的两端分别连接至凸轮轴(7)的内壁和主动齿轮(8)的齿根圆外壁；所述凸轮轴(7)内部设有可以轴向移动和/或径向转动的转子(6)，所述转子(6)上设有叶片，在凸轮轴(7)转动的过程中，所述叶片与液压通道(71)相互配合，使高压液压腔(11)与低压液压腔(12)之间连通或断开。

【技术特征摘要】
1.一种基于转子控制的齿轮式液压可变气门机构，其特征在于：包括控制气门(4)开启与关闭的活动凸轮(1)；所述活动凸轮(1)内部设有一对相互啮合的主动齿轮(8)和从动齿轮(2)，且主动齿轮(8)固定设置于凸轮轴(7)上，从动齿轮(2)设置于与所述活动凸轮(1)内壁连接的从动齿轮轴(3)上；所述主动齿轮(8)、从动齿轮(2)与活动凸轮(1)内壁之间为间隙转动配合；所述主动齿轮(8)、从动齿轮(2)与活动凸轮(1)内壁之间形成高压液压腔(11)与低压液压腔(12)；所述凸轮轴(7)上设有液压通道(71)，所述液压通道(71)的两端分别连接至凸轮轴(7)的内壁和主动齿轮(8)的齿根圆外壁；所述凸轮轴(7)内部设有可以轴向移动和/或径向转动的转子(6)，所述转子(6)上设有叶片，在凸轮轴(7)转动的过程中，所述叶片与液压通道(71)相互配合，使高压液压腔(11)与低压液压腔(12)之间连通或断开。2.根据权利要求1所述的基于转子控制的齿轮式液压可变气门机构，其特征在于：气门(4)的气门杆上套有一气门弹簧(5)，所述气门弹簧(5)提供预紧力以及回复力；所述气门(4)顶端与所述活动凸轮(1)接触；所述活动凸轮(1)的摆动使得...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翔宇，杨震寰，黄树和，李研芳，苏立旺，田永海，
申请(专利权)人：中国北方发动机研究所天津，
类型：发明
国别省市：天津,12