[實用新型]柔性氣門裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 01249301.5
• 申請日: 2001-07-18
• 公開（公告）號: CN2521397Y
• 公開（公告）日: 2002-11-20
• 發(fā)明（設計）人: 鄧國峰
• 申請（專利權）人: 鄧國峰
• 主分類號: F01L1/34
• 分類號: F01L1/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型適用于流體節(jié)流控制領域，主要涉及柔性氣門裝置，特別是氣門式(本文中“氣門”與“閥門”為同一概念，下同。)內(nèi)燃機的進、排氣系統(tǒng)中進、排氣門(本文中“進、排氣門”與“節(jié)流閥”為同一概念，下同。)、燃料供給系統(tǒng)中的泵和閥、以及其它閥門式流體節(jié)流控制裝置。對發(fā)動機的氣門有效相位、工作時間、有效升程及流體渦流強度進行柔性控制，能使發(fā)動機獲得最優(yōu)性能指標。

目前，內(nèi)燃機氣門控制機構中大多采用固定的氣門定時、相位和升程，相應的凸輪型線參數(shù)的確定通常采用折中設計方案。它僅代表了某些特定的有限的工況點上的優(yōu)化方案，而大多數(shù)發(fā)動機均必須在速度與負荷寬廣的范圍內(nèi)工作，因而其不可能兼顧全域工況的綜合性能指標，導致存在內(nèi)燃機的經(jīng)濟、動力性能不佳，低溫起動受溫度影響大、廢氣排放嚴重污染環(huán)境、加速過程燃燒不良等諸多問題。在眾多的試驗研究工作中除了優(yōu)化進、排通道及換氣機構的幾何參數(shù)、采用4氣門技術、合理布置氣門位置，優(yōu)化燃燒室結構等外，通過可變氣門相位、可變工作時間和可變升程來改善性能是一條重要途徑。

在中外專利文獻中，有許多對氣門相位、工作時間及升程其中之一或全部加以改變的例子，包括機械驅動方式、電磁驅動方式、液壓驅動方式及其它混合方式等。與傳統(tǒng)氣門定時相比較，可變氣門定時(VVT)機構明顯改善發(fā)動機的動力性能以及燃油經(jīng)濟性具有巨大潛力，經(jīng)濟性能改善16％左右，功率提高20％左右。內(nèi)燃機工作者已提出并實施了許多方案，旨在優(yōu)化流動過程，改善流體動態(tài)特性，但限于制造成本、運行可靠性、機構的復雜性、系統(tǒng)的適用范圍等諸多因素，目前只有少數(shù)功能簡單的系統(tǒng)應用于內(nèi)燃機產(chǎn)品中。

美國汽車工程師學會(SAE)第970251號(1997年)論文中，德國BergM等人設計了“Δ控制—機械全柔性氣門控制機構”，其通過在氣門頂部附加一個三角形凸輪及牽引桿或挺柱機構和鎖緊凸輪等，實現(xiàn)對氣門升程、開啟時間和相位角連續(xù)調(diào)整。試驗中取得了令人滿意的效果，同時，低速下噪聲明顯降低。但機構及其控制較復雜：其三角形凸輪及其驅動控制機構的通用性較差，對確定幾何參數(shù)的機構其控制模式不可能進行動態(tài)調(diào)整；且由于附加機構受力大且復雜，導致增設零部件磨損嚴重；驅動耗功大；明顯影響該機構調(diào)節(jié)效果的因素較多，它包括：凸輪軸座和機油溫度以及發(fā)動機轉速對斜滑閥的調(diào)節(jié)作用的影響等負面因素。

邁克爾.B.賴利發(fā)明的中國專利號94193867.0，“內(nèi)燃機所用可變閥門的升程裝置”，以改變搖臂和指狀從動件的樞軸位置采實現(xiàn)。樞軸及搖臂或指狀從動件均有與該樞軸匹配的齒牙樞軸滾動跨過一根固定齒條以改變閥門升程與凸輪升程的比率。調(diào)整間隙對于樞軸的所有位置均可是恒定的，或可隨樞軸的位置而改變。由樞軸支承導板與一個固定的齒條刻劃的樞軸運動軌跡，可為一環(huán)形或接近此環(huán)形的弧形。改變調(diào)節(jié)間隙與樞軸位置之間的關系產(chǎn)生出受控的相位變化及工作時間變化。該裝置附加零部件較多，機構復雜等，存在以下缺陷：由于依賴變動搖臂某個支承點的方式實現(xiàn)位移的縮小或放大，因而為克服氣門彈簧力搖臂的受力的大小將隨支承點的運動而變化，從而導致齒條的磨損不均勻，尤其是在氣門最大升程時磨損最為嚴重；由于搖臂傳動比的變化引起閥門間隙隨之變化；對于確定的搖臂和驅動凸輪，其搖臂傳動比及閥門升程比率受限于零件的幾何參數(shù)，從而限制其調(diào)節(jié)作用范圍；由于附加零部件受力大、運動阻力大、傳動環(huán)節(jié)多等而影響其動態(tài)響應特性。

Hara.S.的美國專利US5452694，“配氣相位改變裝置”；Haas?M.的德國專利DE4404145，“配氣相位改變裝置”及Spath?MJ.的美國專利US5431133，“氣門升程改變裝置”等的共同特點是在凸輪軸上為驅動每個氣門配置了兩組或三組凸輪，分別對應于發(fā)動機高、中、低速時的配氣要求，在實踐中可滿足部分要求，取得了良好的效果。但由于調(diào)節(jié)作用是分段式進行的，因而其適應性受到限制，不可能在全域工況范圍內(nèi)達到最佳、且需要增設相應的機構用于完成從一個凸輪到另一個凸輪的過渡機構及由于運動環(huán)節(jié)增加而導致間隙變化而增設的間隙補償器，同時由于輸入量的不連續(xù)而影響性能輸出指標。