[發明專利]一種基于旋轉電機驅動的無凸輪軸氣門驅動機構

有效

• 申請號: 202010599785.4
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111894695B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 劉梁;蔣龍鑫;徐照平
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: F01L9/22
• 分類號: F01L9/22;F01L9/40;F01L13/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發明公開了一種基于旋轉電機驅動的無凸輪軸氣門驅動機構，包括旋轉電機、曲柄移動導桿機構和氣門組件，通過該傳動機構將旋轉電機的旋轉運動轉換為氣門的直線運動，每個氣門都由獨立的一套驅動機構進行驅動，通過增加或減少氣門開啟時旋轉電機的角度來改變氣門的升程，通過增加或減少旋轉電機的角速度來改變氣門開啟和關閉的過渡時間。本發明具有響應時間短，氣門升程控制靈活，氣門的落座速度可控等優點，從而可以實現全可變氣門機構的功能，達到發動機低油耗、低排放、高動力輸出的目的。

技術領域

本發明屬于發動機氣門驅動領域，具體涉及一種基于旋轉電機驅動的無凸輪軸氣門驅動機構。

背景技術

隨著各國經濟的迅速發展，車輛保有量的急劇增加，能源與環境問題已成為制約我國可持續發展的重要問題之一，發動機配氣相位固定不變的缺點越來越突出。與固定配氣相位相比，可變配氣相位則可以在發動機整個工作范圍內的轉速和負荷下，提供合適的氣門開啟、關閉時刻或升程，從而改善發動機進、排氣性能，較好的滿足發動機在高轉速與低轉速、大負荷與小負荷時動力性、經濟性、廢氣排放的要求，整體提高發動機綜合性能。

凸輪調相機構由于對原動機改動小，機構原理簡單，成本低，因而使用廣泛。凸輪調相機構通過操縱機械裝置是凸輪軸相對曲軸的轉角改變，進而改變配氣相位，調節進排氣重疊角和進氣門關閉角，影響發動機的性能。這種結構的缺點是氣門的開啟持續期和升程無法改變。最具代表性的為BMW公司開發的VANOS氣門正時系統，雙凸輪軸可變氣門正時系統改變凸輪線型，采用在不同的工況下，提供不同的凸輪線型驅動氣門。這種方法由于本身的限制，只能實現有極調節，結構較復雜。

無凸輪驅動取消了氣門機構中的從動件和凸輪軸，以電液式或電磁式等其它方式驅動氣門，屬于真正意義上的全可變配氣相位機構，其中電磁式驅動氣門響迅速，調節能力強，但落座速度大，使用壽命不高。另外作者蘇炎玲在《內燃機無凸輪電液驅動配氣機構的設計與控制研究》一文中采用了電液式驅動氣門，該系統通過電磁閥和單向閥與高壓源和低壓源相連，通過控制高壓和低壓液體的流入和流出控制室來改變液壓活塞上端面承受的壓力，從而控制液壓活塞帶動氣門運動，其中電液式驅動氣門具有柔性調節的優點，但其介質為液體，受溫度影響較大，且響應速度不夠高，液壓系統存在泄露問題。

發明內容

本發明的目的在于提出了一種基于旋轉電機驅動的無凸輪軸氣門驅動機構，替代了現有氣門驅動機構，擺脫了傳統凸輪軸的約束，使得每個氣門都能夠被獨立的旋轉電機驅動，從而實現氣門的全可變運動。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于旋轉電機驅動的無凸輪軸氣門驅動機構，包括旋轉電機、氣門組件和曲柄移動導桿機構，旋轉電機作為控制氣門的動力源，用于提供動力；氣門組件連接一個氣門，用于控制氣門的開啟閉合；曲柄移動導桿機構用于連接旋轉電機和氣門組件。

其中所述曲柄移動導桿機構包括旋轉臂和氣門連接件，旋轉電機的輸出軸與旋轉臂頂端固連，保證旋轉電機轉動時，兩者無相對滑動；氣門連接件中心設有一個長條形通孔，氣門連接件底部設有與長條形通孔中心軸線垂直的二階階梯孔，所述二階階梯孔中自上向下依次為第一階孔和第二階孔，第二階孔直徑大于第一階孔直徑，氣門伸入第一階孔，兩者間隙配合，第二階孔用于固連氣門組件，所述長條形通孔的中心軸線方向垂直于氣門的運動方向，旋轉臂末端置于氣門連接件的長條形通孔之中，R2為旋轉臂末端突出軸的半徑，R3為氣門連接件中長條形通孔內兩個半圓的半徑，其中R2＝R3，保證旋轉臂末端與氣門連接件的長條形通孔不產生平行于氣門方向的相對運動，氣門連接件的通孔方向垂直于氣門的運動方向。

其中所述的氣門組件包括氣門鎖夾和氣門卡座；氣門卡座內壁為圓錐形結構，與氣門鎖夾外壁的圓錐形結構精確匹配，氣門卡座與第二階孔固連，氣門鎖夾設置于第二階孔內，且位于氣門尾部的凹槽與氣門卡座之間。