專利名稱：一種連續可變配氣定時機構的制作方法
技術領域：
一種連續可變配氣定時機構技術領域[0001]本實用新型涉及的是一種發動機，具體地說是發動機的配氣機構。
背景技術：
[0002]隨著內燃機排放法規的日益嚴謹，各個柴油機廠商都不斷的研發各種技術來降低柴油機的排放，尤其是降低NOx的排放，目前通過改變進氣相位可變技術來降低NOx被認為是未來的發展趨勢。這種方法也稱作米勒循環，有如下特點[0003]I)只改變進氣門開閉時刻，從而改變實際壓縮比，而排氣定時不變，及膨脹比不變。大負荷時膨脹比大于壓縮比。[0004]2)進氣門定時變化使開、閉時間共同提前或延后，相應氣門重疊角也發生變化。高負荷時，進氣門提如開、提如關，重置角增大，有利于掃氣，并降低熱負荷；低負荷，進氣門延后關，重置角減小。[0005]3)起動及低負荷時，采用高壓縮比，改善了部分負荷性能；高負荷時，采用低壓縮比，限制了最高爆發壓力的過分增大，以確保發動機的可靠性。[0006]4)米勒系統中，增壓空氣在渦輪增壓器后冷卻一次，故米勒系統就是低溫循環增壓系統。在下止點時同樣的缸內增壓壓力，具有較低的溫度，充量增多，過量充氣系數大，壓縮開始時缸內溫度低，從而減小了熱負荷。[0007]5)米勒系統有較低的缸內溫度，NOx的排放較少。[0008]6)米勒系統與其他增壓系統比較，達到同樣的平均有效壓力時需要有較高的壓縮比；在高增壓時，往往需要采用二級增壓系統。[0009]在研究米勒循環時，研究人員都是先進行仿真計算，在此過程中可以隨意改變配氣定時，但是，在柴油機實際工作過程中，要想時時刻刻改變配氣定時是比較困難的，主要存在的問題是配氣機構，大型船用柴油機的配氣系統，是由一根配氣凸輪軸來驅動液壓挺柱，再驅動頂桿，頂桿來推動搖臂和進排氣閥實現氣閥的開啟。對于車用汽油機來說，汽車發動機的配氣機構是頂置凸輪軸，有的是單頂置式(SOHC)，有的是雙頂置式(DOHC)，由單個的凸輪軸來驅動進氣閥或者排氣閥，于是可以單獨改變某一根凸輪軸來改變配氣相位， 根據發動機的工況實現配氣相位連續可變。在汽車領域已有多個品牌有自己的可變配氣定時技術，如豐田公司的VVT、本田公司的i-VTEC、日產公司的CVVT、三菱公司的MIVEC、BMW公司的Double Vanos系統等。[0010]Wartsila公司在Wartsila20中速柴油機上采用了米勒循環結合二級可調潤輪增壓的方案來降低NOx排放。排放可通過Miller循環冷卻燃燒過程來有效地降低，但是高度 Miller循環(進氣門提前關閉)需要高增壓壓力，對此，有效的措施之一就是采用二級增壓系統，可使增壓壓力達到lObar。發動機效率的提高是采用高效二級增壓系統以及通過 Miller循環使發動機壓縮和膨脹沖程之間實現更佳的比例劃分的結果。[0011]MAN公司在6L32/44CR柴油機上進行了單級增壓系統改為兩級可調增壓系統的試驗研究，其中高壓級渦輪采用的是可變幾何渦輪，低壓級渦輪為不可調渦輪。試驗發現，改為兩級增壓系統后，增壓壓力由原來的4. Obar增加到了約6. 5bar，單缸功率可由原先的 560kW提高到640kW，通過采用了 Miller循環，最高爆發壓力僅增加了 6%。高壓級渦輪的噴嘴面積在負荷大于55%額定功率時變大，在負荷大于40%時采用Miller循環。[0012]目前，大型船用V型柴油機由一根凸輪軸驅動兩列缸的進排氣閥，因此，就不能通過單獨改變凸輪軸的相位來改變配氣定時。發明內容[0013]本實用新型的目的在于提供可以根據工況的變化來改變進氣閥的配氣相位從而降低發動機的NOx的排放的一種連續可變配氣定時機構。[0014]本實用新型的目的是這樣實現的[0015]本實用新型一種連續可變配氣定時機構，其特征是包括可變凸輪軸、可變進氣凸輪、排氣凸輪、可變凸輪控制桿、液壓執行機構，可變進氣凸輪和排氣凸輪均安裝在可變凸輪軸上，可變凸輪軸上設置螺旋花鍵齒，可變進氣凸輪上設置與螺旋花鍵齒相配合的螺旋花鍵槽，可變進氣凸輪連接可變進氣凸輪控制槽并與其一體，可變凸輪控制桿連接液壓執行機構，可變凸輪控制桿上安裝可變凸輪控制桿拔叉，可變凸輪控制桿拔叉安裝在可變進氣凸輪控制槽里。[0016]本實用新型還可以包括[0017]I、所述的液壓執行機構包括液壓油油箱、液壓油泵、電磁控制閥、液壓缸、進油管、 回油管，液壓油油箱連接液壓油泵，液壓油泵通過進油管連通電磁控制閥，液壓油油箱通過回油管連通電磁控制閥，液壓缸設置進油口和出油口，電磁控制閥連通進油口和出油口，液壓缸里設置活塞，活塞位于進油口和出油口之間，活塞連接可變凸輪控制桿，通過控制電磁控制閥的開關控制液壓油的流動方向從而推動活塞移動。[0018]2、所述的可變進氣凸輪、排氣凸輪各有兩個，兩個排氣凸輪位于兩個可變進氣凸輪之間，可變凸輪軸上設置擋塊從而限定可變進氣凸輪控制槽的最大位移。[0019]3、還包括可變凸輪控制桿位置傳感器，可變凸輪控制桿位置傳感器安裝在液壓缸上。[0020]本實用新型的優勢在于本實用新型可以在發動機在不同工況下工作時，根據工況的變化來改變進氣閥的配氣相位，從而降低發動機的NOx的排放。
[0021]圖I為本實用新型的結構示意圖；[0022]圖2a為本實用新型凸輪部分結構示意圖，圖2b為本實用新型凸輪軸和排氣凸輪示意圖，圖2c為本實用新型進氣凸輪和控制槽示意圖；[0023]圖3為本實用新型的液壓機構示意圖。
具體實施方式
[0024]
以下結合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述[0025]結合圖I 3，多數大型船用柴油機的配氣機構是通過凸輪軸來驅動的，凸輪軸是氣閥驅動機構的主動件，凸輪表面承受著周期性的沖擊載荷，因此凸輪表面應耐磨和耐疲勞。因此設計時要求凸輪軸本身有足夠的感性和韌性，以承受沖擊交變載荷和受力后變形小。為了使制作工藝簡單，使用組合式凸輪軸，分段制造，最后組裝成一根凸輪軸。圖I中， 可變凸輪軸I通過螺旋花鍵來連接進氣凸輪2，通過移動可變凸輪控制桿3使可變進氣凸輪移動，排氣凸輪4用直花鍵齒過盈配合連接，這樣可以根據不同氣缸的需要來改變凸輪的固定相位，更有利于凸輪軸的組裝。[0026]根據柴油機的原始進氣凸輪的相位和通過實驗得到的最大可變相位，計算得到最大的相位轉角P-,根據實際的空間位置來確定可變進氣凸輪的最大移動位移Smax，然后再根據最大可變相位來確定螺旋花鍵的螺距L，如下公式[0027]
權利要求1.一種連續可變配氣定時機構，其特征是包括可變凸輪軸、可變進氣凸輪、排氣凸輪、可變凸輪控制桿、液壓執行機構，可變進氣凸輪和排氣凸輪均安裝在可變凸輪軸上，可變凸輪軸上設置螺旋花鍵齒，可變進氣凸輪上設置與螺旋花鍵齒相配合的螺旋花鍵槽，可變進氣凸輪連接可變進氣凸輪控制槽并與其一體，可變凸輪控制桿連接液壓執行機構，可變凸輪控制桿上安裝可變凸輪控制桿拔叉，可變凸輪控制桿拔叉安裝在可變進氣凸輪控制槽里。
2.根據權利要求1所述的一種連續可變配氣定時機構，其特征是所述的液壓執行機構包括液壓油油箱、液壓油泵、電磁控制閥、液壓缸、進油管、回油管，液壓油油箱連接液壓油泵，液壓油泵通過進油管連通電磁控制閥，液壓油油箱通過回油管連通電磁控制閥，液壓缸設置進油口和出油口，電磁控制閥連通進油口和出油口，液壓缸里設置活塞，活塞位于進油口和出油口之間，活塞連接可變凸輪控制桿，通過控制電磁控制閥的開關控制液壓油的流動方向從而推動活塞移動。
3.根據權利要求1或2所述的一種連續可變配氣定時機構，其特征是所述的可變進氣凸輪、排氣凸輪各有兩個，兩個排氣凸輪位于兩個可變進氣凸輪之間，可變凸輪軸上設置擋塊從而限定可變進氣凸輪控制槽的最大位移。
4.根據權利要求1或2所述的一種連續可變配氣定時機構，其特征是還包括可變凸輪控制桿位置傳感器，可變凸輪控制桿位置傳感器安裝在液壓缸上。
5.根據權利要求3所述的一種連續可變配氣定時機構，其特征是還包括可變凸輪控制桿位置傳感器，可變凸輪控制桿位置傳感器安裝在液壓缸上。
專利摘要本實用新型的目的在于提供一種連續可變配氣定時機構，包括可變凸輪軸、可變進氣凸輪、排氣凸輪、可變凸輪控制桿、液壓執行機構，可變進氣凸輪和排氣凸輪均安裝在可變凸輪軸上，可變凸輪軸上設置螺旋花鍵齒，可變進氣凸輪上設置與螺旋花鍵齒相配合的螺旋花鍵槽，可變進氣凸輪連接可變進氣凸輪控制槽并與其一體，可變凸輪控制桿連接液壓執行機構，可變凸輪控制桿上安裝可變凸輪控制桿拔叉，可變凸輪控制桿拔叉安裝在可變進氣凸輪控制槽里。本實用新型可以在發動機在不同工況下工作時，根據工況的變化來改變進氣閥的配氣相位，從而降低發動機的NOx的排放。
文檔編號F01L9/02GK202810988SQ20122045029
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月5日 優先權日2012年9月5日
發明者吳鵬, 王銀燕, 馮永明, 張鵬奇, 王賀春, 楊傳雷 申請人:哈爾濱工程大學