曲柄連桿驅動全可變氣門系統的制作方法

本實用新型屬于發動機氣門裝置領域，具體涉及一種曲柄連桿驅動全可變氣門系統。

背景技術：

內燃機是熱效率最高、單位體積和單位重量功率最大的原動機，應用非常廣泛。然而隨著世界化石能源的日益枯竭以及環境資源的不斷惡化，內燃機需要滿足更加嚴格的排放法規和油耗要求。

傳統內燃機采用固定型線的凸輪驅動氣門，而這不能保證內燃機的排放和油耗在所有工況點都達到最佳，因此大多數新型內燃機都采用可變氣門技術以優化排放，降低油耗。

可變氣門技術目前主要分為基于凸輪的可變配氣技術及無凸輪配氣技術。基于凸輪的可變配氣技術通過一系列的凸輪和齒輪來改變氣門運動規律，機構簡單，響應速度快，但是受到凸輪型線的限制，氣門只是相對可變。無凸輪配氣技術根據驅動方式來分，有電磁驅動、電氣驅動、電機驅動和電液驅動等方式。相對電磁驅動的能耗大、電氣驅動的響應速度低及不穩定、電機驅動的系統復雜等缺點，電液驅動的無凸輪配氣技術結構相對簡單、響應速度較快，但是它也有難以克服的缺點，諸如高轉速下液壓系統流量不夠、氣門達到最大升程和落座時速度快、沖擊力大，不僅如此，它還必須采用昂貴的電液伺服系統及復雜的控制系統來精確控制氣門行程避免落座沖擊，且多缸機上需要多套電磁閥系統，大大增加了發動機的成本。

因此，研究靈活可變且成本低的適用于發動機的可變氣門系統勢在必行。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種不需要對發動機結構做重大改變的曲柄連桿驅動全可變氣門系統，由氣門組件、曲柄連桿機構、以及控制曲柄連桿機構運動的氣門運動控制裝置構成，該系統可方便地實現發動機氣門升程可變和氣門正時可變。

為了解決上述技術問題，本實用新型提出的一種曲柄連桿驅動全可變氣門系統，包括氣門組件、氣門運動控制裝置和曲柄連桿機構，所述氣門組件包括氣門、氣門推桿、活塞和活塞導向套，所述活塞上設有活塞銷，所述活塞由所述曲柄連桿機構驅動；所述氣門運動控制裝置包括第一軸、第二軸和第三軸，所述第一軸由發動機曲軸輸出的動力驅動，所述第一軸與發動機曲軸的傳動比為1:2；所述第一軸上設有齒輪，所述第二軸上設有棘輪，所述齒輪與所述棘輪之間設有間歇式傳動結構，所述間歇式傳動結構包括齒輪一端面上的扇形盤，在齒輪端面上位于扇形盤缺口的兩側面之間設有一凸臺，所述棘輪包括多個與扇形盤的回轉面間隙配合的圓弧面，相鄰的兩個圓弧面之間設有與所述凸臺配合的矩形槽；所述齒輪旋轉過程中，所述齒輪上的凸臺自進入一個矩形槽到退出該矩形槽的過程中，帶動所述第二軸轉動；在所述齒輪上的凸臺位于矩形槽之外時，所述第二軸不轉動；所述第二軸和所述第三軸之間通過一對齒輪嚙合傳動；所述第三軸上設有傳動盤和蝸輪，所述傳動盤與所述第三軸固連，所述蝸輪與所述第三軸間隙配合；所述傳動盤的端面上固定有與所述蝸輪嚙合的蝸桿；所述曲柄連桿機構包括連桿和與所述蝸輪剛性連接的安裝支架，所述安裝支架上固定有導向軸和絲杠，所述導向軸的軸向與所述蝸輪的徑向重合，所述導向軸上套裝有一與絲杠嚙合的齒條，所述齒條與所述導向軸之間為螺紋配合；所述齒條上固定有一曲柄銷，所述連桿的一端與所述曲柄銷相連，所述連桿的另一端與所述活塞銷相連。

進一步講，本實用新型中，所述第二軸和所述第三軸之間齒輪嚙合的傳動比滿足的條件是：當所述第一軸轉動一圈時，所述第二軸轉過的角度使所述第三軸轉動一圈。

所述齒條在導向軸上滑動的行程是氣門升程的一半。

通過絲杠的轉動確定齒條在導向軸上的位置，以控制曲柄連桿機構的曲柄長度，從而改變氣門升程。

通過蝸桿的轉動，使蝸輪與傳動盤實現差動，從而改變氣門正時。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

本實用新型的有益效果是：可通過螺紋桿23調整帶螺紋齒條16的位置以改變曲柄連桿機構的曲柄實際長度，從而實現氣門升程可變；可通過蝸桿22調整蝸輪20轉角以改變曲柄連桿機構工作對應的發動機曲軸轉角，從而實現氣門正時可變。與現有技術相比，該曲柄連桿驅動全可變氣門系統工作可靠性高，響應迅速，控制簡單。

附圖說明

圖1為本實用新型曲柄連桿驅動全可變氣門系統的結構示意圖；

圖2為圖1中傳動盤8、蝸輪20和曲柄連桿機構結構及位置關系立體示意圖；

圖3為圖1中扇形盤和凸臺的齒輪與棘輪傳動的三維視圖。

其中：

1-氣門 2-氣門推桿 3-活塞導向套 4-活塞銷

5-活塞 6-連桿 7-第三軸 8-傳動盤

9-第二齒輪 10第一齒輪 11-棘輪 111-圓弧面

112-矩形槽 12-第二軸 13-第一軸 14-齒輪

141-扇形盤 142-凸臺 15-曲柄銷 16-齒條

17-導向軸 18-安裝支架 19-蝸輪支架 20-蝸輪

21-蝸桿定位裝置 22-蝸桿 23-絲杠 24-絲杠定位裝置

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型技術方案作進一步詳細描述，所描述的具體實施例僅對本實用新型進行解釋說明，并不用以限制本實用新型。

如圖1所示，本實用新型提出的一種曲柄連桿驅動全可變氣門系統，包括氣門組件、氣門運動控制裝置和曲柄連桿機構。所述氣門組件包括氣門1、氣門推桿2、活塞5和活塞導向套3，所述活塞5上設有活塞銷4，所述活塞5由所述曲柄連桿機構驅動。

如圖1所示，所述氣門運動控制裝置包括第一軸13、第二軸12和第三軸7，所述第一軸13由發動機曲軸輸出的動力驅動，所述第一軸13與發動機曲軸的傳動比為1:2，即第一軸13接受發動機曲軸輸出的動力，且發動機工作一個循環(即發動機曲軸轉兩圈時)，第一軸13轉一圈。

如圖1和圖3所示，所述第一軸13上設有齒輪14，所述第二軸12上設有棘輪11，所述齒輪14與所述棘輪11之間設有間歇式傳動結構，所述間歇式傳動結構包括齒輪14一端面上的扇形盤141，在齒輪14端面上位于扇形盤141缺口的兩側面之間設有一凸臺142，所述棘輪11包括多個與扇形盤141回轉面間隙配合的圓弧面111，相鄰的兩個圓弧面111之間設有與所述凸臺142配合的矩形槽112；所述第一軸13和第二軸12之間通過帶有扇形盤141和凸臺142的齒輪14與棘輪11傳動。所述齒輪14旋轉過程中，所述齒輪14上的凸臺142自進入一個矩形槽112到退出該矩形槽112的過程中，實現傳動，從而帶動所述第二軸12轉動；在所述齒輪14上的凸臺142位于矩形槽112之外時，未實現傳動，所述第二軸12不轉動。

所述第二軸12和所述第三軸7之間通過一對齒輪(第一齒輪10和第二齒輪9)嚙合傳動。

如圖2所示，所述第三軸7上設有傳動盤8和蝸輪20，所述傳動盤8與所述第三軸固連，傳動盤8隨第三軸7轉動；所述蝸輪20通過蝸輪支架19套設在第三軸7上，所述蝸輪20與所述第三軸間隙配合，不隨第三軸7轉動；所述傳動盤8的端面上固定有與所述蝸輪嚙合的蝸桿22，所述蝸桿22通過蝸桿定位裝置21裝配在傳動盤8上，所述蝸桿22與蝸輪20配合，蝸桿22帶動蝸輪20轉動。

如圖2所示，所述曲柄連桿機構包括連桿6和安裝支架18，該安裝支架18與蝸輪支架19剛性連接，即安裝支架18與所述蝸輪20剛性連接，所述安裝支架18上固定有導向軸17和絲杠23，所述導向軸17的軸向與所述蝸輪20的徑向重合，絲杠23通過螺紋桿定位裝置24裝配在安裝支架18上，并隨蝸輪20一起轉動，所述導向軸17上套裝有一與絲杠23嚙合的齒條16，所述齒條16與所述導向軸17之間為螺紋配合，即帶有內螺紋的齒條16通過帶有外螺紋的導向軸17裝配在安裝支架18上，并與絲杠23配合，所述齒條16可以在導向軸17上滑動，所述齒條16在導向軸17上滑動的行程是氣門升程的一半。所述齒條16上固定有曲柄連桿機構的曲柄銷15，如圖1所示，曲柄連桿機構的的連桿6的一端與所述曲柄銷15相連，所述連桿6的另一端與所述活塞銷4相連，連桿6用以驅動所述活塞5運動。

本實用新型中，帶有扇形盤141和凸臺142的齒輪14和棘輪11的傳動比及第二齒輪10和第一齒輪9的傳動比互為倒數，帶有扇形盤141和凸臺142的齒輪14和棘輪11的傳動效果使第二軸12和第一軸13按照氣門運動規律間歇性轉動，帶有外螺紋的齒條16在帶有內螺紋的導向軸17上滑動的行程是氣門升程的一半。

若發動機曲軸以傳動比2：1將動力傳遞給第一軸13，第一軸13轉動，然后通過帶有扇形盤141和凸臺142的齒輪14傳遞給棘輪11，進而驅動第二軸12轉動，通過裝配調整可以使氣門工作過程對應第二軸12的轉動角度。

第二軸12和第三軸7之間通過第一齒輪10和第二齒輪9傳動，第一齒輪10和第二齒輪9的傳動比滿足的條件是，當第一軸13轉動1圈時，第二軸12轉過的角度恰好可以使第三軸7轉1圈。

傳動盤8隨著第三軸7旋轉。由于蝸輪蝸桿傳動的自鎖作用，當傳動盤8轉動時，通過蝸桿22傳遞動力，蝸輪20以第三軸7為軸心旋轉，從而帶動曲柄銷15跟隨安裝支架18也都以第三軸7為軸心旋轉，由此，連桿6的另一端通過活塞5驅動氣門1沿活塞導向套3上下移動。

當需要改變氣門升程時，給絲杠23驅動力使其旋轉，帶動帶螺紋齒條16在螺紋齒條導向軸17上滑動，通過絲杠23的轉動確定齒條16在導向軸17上的位置，改變曲柄連桿機構的曲柄實際長度，進而改變氣門升程。當需要改變氣門正時時，給蝸桿22驅動力使其旋轉，通過蝸桿22的轉動，使蝸輪20與傳動盤8實現差動，從而改變氣門正時。

盡管上面結合附圖對本實用新型進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本實用新型的保護之內。