[發明專利]可變時間截面控制裝置

有效

• 申請號: 201110132927.7
• 申請日: 2011-05-23
• 公開（公告）號: CN102797532B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 鄧國峰
• 申請（專利權）人: 鄧國峰
• 主分類號: F01L13/08
• 分類號: F01L13/08;F02D9/08;F02D13/02;F01L1/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明適用于內燃機流體節流控制領域，主要涉及可變時間截面控制裝置(本發明中所指的時間截面定義為：Ω＝∫fdt，f為流體通道截面積，dt為時間微分元)，對內燃機的氣門有效相位、工作時間及有效升程進行狀態控制，明顯解決低溫起動性能存在的技術瓶頸，據此改善，通過優化結構及燃燒等技術參數，能使內燃機獲得優良經濟性、動力性、排放性能等指標。

目前，內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化方案，而大多數內燃機均必須在速度與負荷寬廣的范圍內工作，因而其不可能兼顧全域工況的綜合性能指標，導致存在內燃機的經濟、動力性能不佳，由于要考慮低溫起動性能，通常壓縮比要滿足低溫起動的條件，使壓縮終了溫度達到及高于燃油的自然溫度，而在運行時壓縮比就顯得過高，導致最高爆壓升高，使內燃機的工作粗暴，帶來一系列不利影響，如：機械負荷加大NO_x，噪聲增大，有害氣體排放濃度增高，可靠性下降等等。

在眾多的試驗研究工作中除了優化進、排通道及換氣機構的幾何參數、采用4氣門技術、合理布置氣門位置，優化燃燒室結構等外，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。與傳統氣門定時相比較，可變氣門定時(VVT)機構明顯改善內燃機的動力性能以及燃油經濟性具有巨大潛力，經濟性能改善16％左右，功率提高20％左右。內燃機工作者已提出并實施了許多方案，旨在優化流動過程，改善流體動態特性，但限于制造成本、運行可靠性、機構的復雜性、系統的適用范圍等諸多因素，目前只有少數功能簡單的系統應用于內燃機產品中。

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，分別對應于內燃機高、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。但由于調節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節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而影響性能輸出指標。

美國汽車工程師學會(SAE)第970251號(1997年)論文中，德國Berg?M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，實現對氣門升程、開啟時間和相位角連續調整。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，對確定幾何參數的機構其控制模式不可能進行動態調整；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；明顯影響該機構調節效果的因素較多，它包括：凸輪軸座和機油溫度以及內燃機轉速對斜滑閥的調節作用的影響等負面因素。

邁克爾.B.賴利發明的中國專利號94193867.0，“內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來實現。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，可為一環形或接近此環形的弧形。改變調節間隙與樞軸位置之間的關系產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，從而限制其調節作用范圍；由于附加零部件受力大、運動阻力大、傳動環節多等而影響其動態響應特性。