一种电机调节的内燃机气门控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种电机调节的内燃机气门控制装置，包括凸轮轴旋转驱动系统、凸轮轴相位调节系统和气门升程调节系统，其中，凸轮轴旋转驱动系统用于驱动凸轮轴旋转；凸轮轴相位调节系统用于调节凸轮轴相对于曲轴的旋转相位；气门升程调节系统用于调节气门升程的大小。本发明专利技术通过对凸轮轴相位和气门升程的改变，使内燃机的泵气损失最小，降低了内燃机的油耗，同时，控制方式变得简单易行，可靠度提高；此外，本发明专利技术的方案使得凸轮轴相位调节系统的电机无需随时跟随曲轴的转动进行旋转，从而实现电机驱动的内燃机气门控制系统更加简化，以适于车辆的实际应用。

A Valve Control Device for Internal Combustion Engine with Motor Regulation

【技术实现步骤摘要】
一种电机调节的内燃机气门控制装置
本专利技术涉及到内燃机气门控制装置，尤其涉及一种电机调节的内燃机气门控制装置。
技术介绍
目前内燃机普及安装的VVT机构，均为液压机构，其问题是在内燃机冷机启动而润滑油没有达到预定温度时，液压VVT无法使用。本专利技术采用电机控制，从而在内燃机冷机启动时立即可以进行气门正时和升程的调节，对降低有害排放物具有很大的意义。一个美国专利申请，US2008/0083384A1公开了根据电动机的旋转来调节转子之间的旋转相位的气门正时装置。在这种电动气门正时装置中，控制电机始终处于旋转状态，只有当内燃机曲轴转速超过其阈值时，电机才断电，这种状况毕竟增加了电机和控制器的功耗和损害几率。此外，该专利所描述的装置，在实际运用中，必须随时跟踪检测曲轴的转速和凸轮轴的相位，以便电机随时跟随曲轴的转速和凸轮轴相位，使控制系统趋于复杂化。并且该专利所描述的装置只能调节气门正时而不能调节气门升程。
技术实现思路
本专利技术的目的是使得凸轮轴相位调节系统的电机无需随时跟随曲轴的转动进行旋转，从而实现电机驱动的内燃机气门控制系统更加简化，以适于车辆的实际应用。本专利技术的技术方案是提供一种电机调节的内燃机气门控制装置，包括凸轮轴旋转驱动系统、凸轮轴相位调节系统和气门升程调节系统，其中，凸轮轴旋转驱动系统用于驱动凸轮轴(15)旋转；凸轮轴相位调节系统用于调节凸轮轴相对于曲轴的旋转相位；气门升程调节系统用于调节气门升程的大小；其特征在于：凸轮轴旋转驱动系统包括凸轮轴链轮，链轮轮齿，内齿圈，内齿圈轮，行星轮，行星轮第一轮齿，行星轮第二轮齿，中心轮，中心轮第一轮齿，中心轮第二轮齿，凸轮轴齿轮，凸轮轴齿轮的轮齿，凸轮轴，双列角接触轴承和支撑环；凸轮轴链轮被固定安装在双列角接触轴承上，使其可以绕支撑环旋转；内齿圈则被安装在凸轮轴链轮的一侧，并使其与凸轮轴链轮同轴固定；行星轮被固定安装在偏心轴承外圆上，使行星轮通过行星轮第一轮齿与内齿圈轮齿啮合，从而被内齿圈驱动，使行星轮能够绕轴线B旋转；中心轮滚动地同轴套装在凸轮轴链轮的内腔中，并使其绕轴线A旋转，中心轮第一轮齿与行星轮第二轮齿相啮合，并被行星轮驱动旋转；凸轮轴齿轮则被固定安装在凸轮轴的末端，并使凸轮轴齿轮的轮齿与中心轮第二轮齿相啮合，当中心轮旋转时，驱动凸轮轴齿轮和凸轮轴一同绕轴线C旋转；内燃机工作时，通过链轮轮齿驱动凸轮轴链轮和内齿圈同步绕轴线A旋转，内齿圈通过内齿圈轮齿和与其啮合的行星轮的行星轮第一轮齿驱动行星轮绕轴线B旋转；行星轮的行星轮第二轮齿和与其啮合的中心轮第一轮齿驱动中心轮绕轴线A旋转；中心轮第二轮齿通过与其啮合的凸轮轴齿轮上的凸轮轴齿轮的轮齿驱动凸轮轴齿轮和凸轮轴绕轴线C旋转；曲轴链轮齿数Z1、凸轮轴链轮的齿数Z2、内齿圈的齿数Z3、行星轮的行星轮第一轮齿的齿数Z4、行星轮的行星轮第二轮齿的齿数Z5、中心轮第一轮齿的齿数Z6、中心轮第二轮齿的齿数Z7和凸轮轴齿轮的齿数Z8之间具有下列约束关系：(Z2/Z1)×(Z4/Z3)×(Z6/Z5)×(Z8/Z7)＝2··············(1)。进一步地，凸轮轴相位调节系统包括：控制电机，电机轴，偏心轴承，连接件，限位销，挡销，控制电机的电机轴与轴线A重合，并通过连接件将电机轴与偏心轴承相连接，偏心轴承通过滚针滚动地安装在中心轮的突出端，并使偏心轴承内圆的中心线与中心轮的中心线，即轴线A相重合，行星轮被可滚动地安装在偏心轴承外圆上，并使行星轮的旋转轴线与轴线B重合；启动控制电机使电机轴旋转，通过连接件带动偏心轴承旋转；由于轴线A和轴线B之间存在一个偏心距e，偏心轴承内圆的旋转中心是轴线A，当偏心轴承旋转时，偏心轴承外圆的轴线B以偏心距e为半径绕轴线A公转，同时，偏心轴承外圆绕其自身轴线B自转；行星轮也产生绕轴线A的公转和绕轴线B的自转；内燃机工作时，当控制电机旋转方向与凸轮轴链轮的旋转方向一致时，凸轮轴朝向气门正时延迟方向旋转，反之则朝向气门正时提前方向旋转。进一步地，凸轮轴的正时相位仅与电机轴的旋转角度位置有关，而与曲轴的转速无关。进一步地，在无需调节凸轮轴的相位时，控制电机完全处于停止状态。进一步地，选择Z5＝Z6，且Z5为外齿轮，Z6为内齿轮结构；此时，行星与中心轮连接是具有偏心距e的零齿差传动。进一步地，气门升程调节系统包括：升程调节电机，调节轴，调节轴齿轮(32)，偏心环。升程调节电机驱动调节上的调节轴齿轮、调节轴齿轮、调节轴和升程调节电机的旋转中心都是轴线D；偏心环旋转地套装在支撑环的孔中，使偏心环外圆柱表面与支撑环的内孔之间设置滚针或滑动轴承，偏心环的外圆柱表面形成的中心轴线与轴线A重合；当需要对气门升程进行调节时，升程调节电机驱动调节轴和与其固定一体的调节轴齿轮一起绕轴线D旋转，并驱动与调节轴齿轮相啮合的偏心环绕轴线A旋转，而凸轮轴则绕轴线A公转，同时绕轴线C自转；轴线C围绕轴线A旋转能够形成圆形的运动轨迹，当偏心环旋转时，凸轮轴的轴线C将会沿着该运动轨迹运动，从而改变了凸轮轴的空间位置。进一步地，设定轴线C的第一位置，该第一位置使凸轮轴与中间摇臂的距离为最大；当凸轮顶点与中间摇臂接触时，气门所在的位置为最小升程位置；设定轴线C运行的第二位置，该第二位置使凸轮轴与中间摇臂的距离为最小；当凸轮顶点与中间摇臂接触时，气门所在的位置为最大升程位置；偏心环的旋转从第一位置到达第二位置，中间摇臂旋转的角度发生了一个ΔΦ的变化，气门摇臂的旋转角度则发生了一个Δθ的变化，最终导致气门的升程发生了一个ΔL的改变量，完成了从升程调节电机的旋转到气门的升程变化。进一步地，行星轮的行星轮第二轮齿的齿数Z5大于中心轮第一轮齿的齿数Z6，即Z5>Z6，此时，行星轮的行星轮第二轮齿为内齿圈结构，而中心轮第一轮齿则为外齿轮结构。该专利技术还提供了另一个技术方案，即一种电机调节的内燃机气门控制装置，包括：凸轮轴旋转驱动系统、凸轮轴相位调节系统，凸轮轴旋转驱动系统用于驱动凸轮轴并使其旋转；凸轮轴相位调节系统用于调节凸轮轴相对于曲轴的旋转相位，其特征在于：凸轮轴旋转驱动系统包括凸轮轴链轮，链轮轮齿，内齿圈，内齿圈轮齿，行星轮，行星轮第一轮齿，行星轮第二轮齿，凸轮轴齿盘，齿盘轮齿，凸轮轴和偏心轴承；凸轮轴链轮旋转地安装在凸轮轴的轴颈上，使其可以绕凸轮轴旋转；内齿圈安装在凸轮轴链轮的一侧，并使其与凸轮轴链轮同轴固定；行星轮被固定安装在偏心轴承外圆上，使行星轮通过行星轮第一轮齿与内齿圈轮齿啮合被内齿圈驱动，使行星轮绕轴线B旋转；凸轮轴齿盘固定安装在凸轮轴的末端，并使行星轮第二轮齿与凸轮齿轮盘的齿盘轮齿啮合，当行星轮旋转时，驱动凸轮轴齿盘和与其固定一起的凸轮轴绕轴线A旋转；其中：曲轴链轮齿数Z1、凸轮轴链轮的齿数Z2、内齿圈的齿数Z3、行星轮的行星轮第一轮齿的齿数Z4、行星轮的行星轮第二轮齿的齿数Z5和凸轮轴齿盘的齿数Z6之间具有下列约束关系：(Z2/Z1)×(Z4/Z3)×(Z6/Z5)＝2·················(2)。进一步地，凸轮轴相位调节系统包括：控制电机，电机轴，偏心轴承，连接件，限位销，挡销；控制电机的电机轴与轴线A重合，并通过连接件将电机轴与偏心轴承相连接，偏心轴承可通过滚针滚动地安装在凸轮轴齿盘的突出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机调节的内燃机气门控制装置，包括凸轮轴旋转驱动系统、凸轮轴相位调节系统和气门升程调节系统，其中，凸轮轴旋转驱动系统用于驱动凸轮轴(15)旋转；凸轮轴相位调节系统用于调节凸轮轴(15)相对于曲轴的旋转相位；气门升程调节系统用于调节气门升程的大小；其特征在于：其特征在于：其特征在于：凸轮轴旋转驱动系统包括凸轮轴链轮(1)，链轮轮齿(2)，内齿圈(3)，内齿圈轮齿(4)，行星轮(5)，行星轮第一轮齿(6)，行星轮第二轮齿(7)，中心轮(8)，中心轮第一轮齿(9)，中心轮第二轮齿(10)，凸轮轴齿轮(11)，凸轮轴齿轮的轮齿(12)，凸轮轴(15)，双列角接触轴承(18)和支撑环(37)；凸轮轴链轮(1)被固定安装在双列角接触轴承(18)上，使其能够绕支撑环(37)旋转；内齿圈(3)则被安装在凸轮轴链轮(1)的一侧，并使其与凸轮轴链轮(1)同轴固定；行星轮(5)被固定安装在偏心轴承外圆(17)上，使行星轮(5)通过行星轮第一轮齿(6)与内齿圈轮齿(4)啮合，从而被内齿圈(3)驱动，使行星轮(5)能够绕轴线B旋转；中心轮(8)滚动地同轴套装在凸轮轴链轮(1)的内腔中，并使其绕轴线A旋转，中心轮第一轮齿(9)与行星轮第二轮齿(7)相啮合，并被行星轮(5)驱动旋转；凸轮轴齿轮(11)则被固定安装在凸轮轴(15)的末端，并使凸轮轴齿轮的轮齿(12)与中心轮第二轮齿(10)相啮合，当中心轮(8)旋转时，驱动凸轮轴齿轮(11)和凸轮轴(15)一同绕轴线C旋转；内燃机工作时，通过链轮轮齿(2)驱动凸轮轴链轮(1)和内齿圈(3)同步绕轴线A旋转，内齿圈(3)通过内齿圈轮齿(4)和与其啮合的行星轮(5)的行星轮第一轮齿(6)驱动行星轮(5)绕轴线B旋转；行星轮(5)的行星轮第二轮齿(7)和与其啮合的中心轮第一轮齿(9)驱动中心轮(8)绕轴线A旋转；中心轮第二轮齿(10)通过与其啮合的凸轮轴齿轮(11)上的凸轮轴齿轮的轮齿(12)驱动凸轮轴齿轮(11)和凸轮轴(15)绕轴线C旋转；曲轴链轮齿数Z1、凸轮轴链轮(1)的齿数Z2、内齿圈(3)的齿数Z3、行星轮(5)的行星轮第一轮齿(6)的齿数Z4、行星轮(5)的行星轮第二轮齿(7)的齿数Z5、中心轮第一轮齿(9)的齿数Z6、中心轮第二轮齿(10)的齿数Z7和凸轮轴齿轮(11)的齿数Z8之间具有下列约束关系：(Z2/Z1)×(Z4/Z3)×(Z6/Z5)×(Z8/Z7)＝2···············(1)。...

【技术特征摘要】
1.一种电机调节的内燃机气门控制装置，包括凸轮轴旋转驱动系统、凸轮轴相位调节系统和气门升程调节系统，其中，凸轮轴旋转驱动系统用于驱动凸轮轴(15)旋转；凸轮轴相位调节系统用于调节凸轮轴(15)相对于曲轴的旋转相位；气门升程调节系统用于调节气门升程的大小；其特征在于：其特征在于：其特征在于：凸轮轴旋转驱动系统包括凸轮轴链轮(1)，链轮轮齿(2)，内齿圈(3)，内齿圈轮齿(4)，行星轮(5)，行星轮第一轮齿(6)，行星轮第二轮齿(7)，中心轮(8)，中心轮第一轮齿(9)，中心轮第二轮齿(10)，凸轮轴齿轮(11)，凸轮轴齿轮的轮齿(12)，凸轮轴(15)，双列角接触轴承(18)和支撑环(37)；凸轮轴链轮(1)被固定安装在双列角接触轴承(18)上，使其能够绕支撑环(37)旋转；内齿圈(3)则被安装在凸轮轴链轮(1)的一侧，并使其与凸轮轴链轮(1)同轴固定；行星轮(5)被固定安装在偏心轴承外圆(17)上，使行星轮(5)通过行星轮第一轮齿(6)与内齿圈轮齿(4)啮合，从而被内齿圈(3)驱动，使行星轮(5)能够绕轴线B旋转；中心轮(8)滚动地同轴套装在凸轮轴链轮(1)的内腔中，并使其绕轴线A旋转，中心轮第一轮齿(9)与行星轮第二轮齿(7)相啮合，并被行星轮(5)驱动旋转；凸轮轴齿轮(11)则被固定安装在凸轮轴(15)的末端，并使凸轮轴齿轮的轮齿(12)与中心轮第二轮齿(10)相啮合，当中心轮(8)旋转时，驱动凸轮轴齿轮(11)和凸轮轴(15)一同绕轴线C旋转；内燃机工作时，通过链轮轮齿(2)驱动凸轮轴链轮(1)和内齿圈(3)同步绕轴线A旋转，内齿圈(3)通过内齿圈轮齿(4)和与其啮合的行星轮(5)的行星轮第一轮齿(6)驱动行星轮(5)绕轴线B旋转；行星轮(5)的行星轮第二轮齿(7)和与其啮合的中心轮第一轮齿(9)驱动中心轮(8)绕轴线A旋转；中心轮第二轮齿(10)通过与其啮合的凸轮轴齿轮(11)上的凸轮轴齿轮的轮齿(12)驱动凸轮轴齿轮(11)和凸轮轴(15)绕轴线C旋转；曲轴链轮齿数Z1、凸轮轴链轮(1)的齿数Z2、内齿圈(3)的齿数Z3、行星轮(5)的行星轮第一轮齿(6)的齿数Z4、行星轮(5)的行星轮第二轮齿(7)的齿数Z5、中心轮第一轮齿(9)的齿数Z6、中心轮第二轮齿(10)的齿数Z7和凸轮轴齿轮(11)的齿数Z8之间具有下列约束关系：(Z2/Z1)×(Z4/Z3)×(Z6/Z5)×(Z8/Z7)＝2···············(1)。2.根据权利要求1所述的一种电机调节的内燃机气门控制装置，凸轮轴相位调节系统包括：控制电机(20)，电机轴(22)，偏心轴承(23)，连接件(21)，限位销(24)，挡销(25)，其特征在于：控制电机(20)的电机轴(22)与轴线A重合，并通过连接件(21)将电机轴(22)与偏心轴承(23)相连接，偏心轴承(23)通过滚针(27)滚动地安装在中心轮(8)的突出端，并使偏心轴承内圆(16)的中心线与中心轮(8)的中心线，即轴线A相重合，行星轮(5)被可滚动地安装在偏心轴承外圆(17)上，并使行星轮(5)的旋转轴线与轴线B重合；启动控制电机(20)使电机轴(22)旋转，通过连接件(21)带动偏心轴承(23)旋转；由于轴线A和轴线B之间存在一个偏心距e，偏心轴承内圆(16)的旋转中心是轴线A，当偏心轴承(23)旋转时，偏心轴承外圆(17)的轴线B以偏心距e为半径绕轴线A公转，同时，偏心轴承外圆(17)绕其自身轴线B自转；行星轮(5)也产生绕轴线A的公转和绕轴线B的自转；内燃机工作时，当控制电机(20)旋转方向与凸轮轴链轮(1)的旋转方向一致时，凸轮轴(15)朝向气门正时延迟方向旋转，反之则朝向气门正时提前方向旋转。3.根据权利要求2所述的一种电机调节的内燃机气门控制装置，其特征在于：凸轮轴(15)的正时相位仅与电机轴(22)的旋转角度位置有关，而与曲轴的转速无关。4.根据权利要求2所述的一种电机调节的内燃机气门控制装置，其特征在于：在无需调节凸轮轴(15)的相位时，控制电机(20)完全处于停止状态。5.根据权利要求1所述的一种电机调节的内燃机气门控制装置，其特征在于：选择Z5＝Z6，且Z5为外齿轮，Z6为内齿轮结构；此时，行星轮(5)与中心轮(8)的连接是具有偏心距e的零齿差传动。6.根据权利要求1所述的一种电机调节的内燃机气门控制装置，气门升程调节系统包括：升程调节电机(30)，调节轴(31)，调节轴齿轮(32)，偏心环(33)。升程调节电机(30)驱动调节轴(31)上的调节轴齿轮(32)，调节轴齿轮(32)、调节轴(31)和升程调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈大兹，周贤杰，邹鹏，
申请(专利权)人：湖南大兹动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43