本发明涉及发动机可变气门正时技术（ VVT , Variable Valve Timing )领域， 特别是涉及一种可变气门正时配气调节装置及 提高其机械性能的方法。 背景技术

气门开启相位、 气门开启持续角度和气门升程三个特性参数对 发动机的性 能、 油耗和排放有重要影响。 随着发动机负荷和转速的改变， 这三个特性参数， 特别是气门开启相位和气门开启持续角度的最 佳选择是不同的。 通常， 将气门 开启相位和气门开启持续角度通称为气门正时 。 由于在实际运转中， 发动机的 工作情况并非一成不变， 所以需要一种可以根据发动机的工况而实时改 变气门 正时来使发动机的性能达到最优的技术， 这便是发动机可变气门正时技术 ( VVT, Variable Valve Timing )„

发动机可变气门正时技术是近年来被逐渐应用 于现代轿车上的一种新技 术。 发动机采用可变气门正时技术可以提高发动机 的进气充量， 使进气充量系 数增加， 发动机的扭矩和功率可以得到进一步的提高。 然而， 由于可变气门正 时配气调节装置内的部件设置有相对旋转的结 构， 所以在相对旋转运动中配合 接触的表面， 容易出现旋转磨损， 甚至压溃。 造成此调节装置寿命加速缩短， 甚至会因此造成调节装置的失效。

具体， 请参考图 1与图 2, 其为一种现有的可变气门正时配气调节装置的 结 构示意图， 其中图 2为图 1中可变气门正时配气调节装置的 A-A截面视图。

如图所示， 该可变气门正时配气调节装置主要包括定子 1、 转子 2、 前盖板 3和后盖板 4。 其中， 定子 1 (当与正时轮做为一体时也可称为正时轮） 的周壁 有带轮或链轮（图中未示）齿形， 且具有多个定子型腔舵片 11 , 以在其上形成 多个定子型腔 12;转子 2上具有多个舵片 21 ,这些舵片 21位于定子型腔 12内， 以将定子型腔 12划分为两个密闭液压油腔 121与 122。 通常， 转子 2与凸轮轴 (图中未示） 经中空螺栓连接为一体， 曲轴（图中未示） 的转动经带或链传至 定子 1 , 由液压油控制转子 2相对定子 1转动， 从而控制气门正时。

详细请参看于 2009年 4月 8日公开的申请号为 200820114197.1的中国专利 申请中的可变气门正时的配气调节装置以及该 专利背景技术中所引用的美国专 利 US6615487B2和德国专利 DE10134320A1。

可见， 在以上可变气门正时配气调节装置存在多个相 对旋转的结构， 包括： 转子 2相对于定子 1的转动， 转子 2相对于前盖板 3的旋转， 转子 2相对于后 盖板 4 的旋转。 这些旋转均易使其部件之间因为旋转摩擦而磨 损， 加速调节装 置的损坏时间而使其寿命缩短； 同时， 磨损的杂质污染工作用油， 容易造成无 法完全实现其工作性能。 尤其是轻质合金材料为原料加工的部件（如以 上申请 号为 200820114197.1 的中国专利申请中的可变气门正时的配气调节 装置中的转 子和定子）， 强度不足以承受高速的相对旋转， 容易出现漏油、 磨损、 压溃等现 象， 严重的可能会导致整个配气调节装置的失效， 大大影响使用寿命。 发明内容

本发明的目的在于提供一种可变气门正时配气 调节装置及提高其机械性能 的方法， 以解决现有可变气门正时配气调节装置部件间 因为旋转摩擦而磨损的 技术问题。

为解决以上技术问题， 本发明提供一种提高可变气门正时配气调节装 置机 械性能的方法， 其包括对该可变气门正时配气调节装置的相对 旋转结构的部件 进行电化学表面处理， 以在该部件表面形成表面氧化覆盖膜。

优选的， 所述可变气门正时配气调节装置的相对旋转结 构的部件为轻质合 金部件。 优选的， 所述可变气门正时配气调节装置的相对旋转结 构的部件包括转子 和定子。

优选的， 所述表面氧化覆盖膜的厚度为 20 ~ 250um。

优选的， 所述电化学表面处理过程为阳极氧化处理过程 。

优选的， 所述电化学表面处理过程包括： 将所述部件放置于酸性电解液中 作为电解电极的阳极； 对电极两端施加直流或交流电压， 使得电解的阴阳极之 间形成电场进行阳极氧化。

优选的， 所述酸性电解液为中等溶解能力的酸性溶液。

优选的， 所述酸性电解液为为石克酸、 铬酸或草酸。

优选的， 所述酸性电解液的浓度为 40 ~ 300g/L, 所加电压为 20 ~ 150 V, 通 电时间为 40 ~ 180min, 且酸性电解液温度控制在 0士 10°C。

优选的， 在对所述部件进行阳极氧化处理之前还包括： 对所述部件进行除 污处理； 对所述部件进行出光处理。

优选的， 所述出光处理包括： 将所述部件放入 40〜200g/L 的硝酸溶液浸泡 2〜10s并晾干。

优选的， 在对所述部件进行阳极氧化处理之后还包括： 对所述部件进行水 洗处理； 对所述部件进行封闭处理； 对所述部件进行脱水处理。

优选的 , 所述水洗溶液的溶液 PH值在 3〜6。

优选的， 所述封闭处理的过程包括： 将所述部件隔绝空气并添加稀有金属 添加剂， 在 50°C〜100°C的温度范围内保温 10 ~ 100min。

优选的， 所述脱水处理的过程包括： 将所述部件在 60°C〜140°C下烘干。 本发明还提供一种可变气门正时配气调节装置 ， 该可变气门正时配气调节 装置的相对旋转结构的部件表面具有经电化学 表面处理形成的表面氧化覆盖 膜。 优选的， 所述可变气门正时配气调节装置的相对旋转结 构的部件为轻质合 金部件。

优选的， 所述可变气门正时配气调节装置的相对旋转结 构的部件包括转子 和定子。

优选的， 所述表面氧化覆盖膜的厚度为 20 ~ 250um。

优选的， 所述电化学表面处理过程为阳极氧化处理过程 。

实验表明， 在对可变气门正时配气调节装置的相对旋转结 构的部件进行电 化学表面处理后， 提高了其表面硬度和耐磨性能， 使得因旋转摩擦而造成的磨 损影响降低到最小， 也避免了压溃。 同时， 提高了部件的耐热性和抗腐蚀性， 使得其工作寿命大大延长。 另外， 实验还发现， 在电化学表面处理过程中， 部 件表面形成了大量的微孔， 可以吸附各种润滑剂， 因此降低了摩擦阻力， 使得 部件之间相对旋转更加的灵活， 也使得部件的外观光洁美观。 附图说明

图 1为一种现有的可变气门正时配气调节装置的� �构示意图；

图 2为图 1中可变气门正时配气调节装置的 A-A截面视图；

图 3 为本发明一较佳实施列提供的经由前期处理的 部件进行表面处理及加 热烘干而成的整个外表面均覆盖一层表面氧化 覆盖膜的流程示意图；

图 4 为本发明一实施列所提供的可变气门正时的配 气调节装置的转子的结 构示意图。 具体实施方式 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂， 下文特举示例性实施例， 并 配合附图， 作详细说明如下。

考虑到发动机可变气门正时配气调节装置中相 对旋转结构的部件（例如， 转子和定子）， 之间容易因为旋转摩擦而磨损， 尤其是以轻质合金材料为原料加 工的部件（以下简称轻质合金部件）硬度较低 ， 强度不足以承受高速的相对旋 转， 容易出现漏油、 磨损、 压溃等现象， 严重的可能会导致整个配气调节装置 的失效。 本发明提出了一种提高发动机可变气门正时配 气调节装置部件机械性 节装置部件， 尤其是轻质合金部件的表面来达到提高部件表 面机械性能， 进而 提高发动机可变气门正时配气调节装置部件整 体的机械性能。

具体， 本发明一实施例提供的提高可变气门正时配气 调节装置机械性能的 方法， 包括对该可变气门正时配气调节装置的相对旋 转结构的部件进行电化学 表面处理， 以在该部件表面形成表面氧化覆盖膜。

实验表明， 在对可变气门正时配气调节装置的相对旋转结 构的部件进行电 化学表面处理后， 提高了其表面硬度和耐磨性能， 使得因旋转摩擦而造成的磨 损影响降低到最小， 也避免了压溃。 同时， 提高了部件的耐热性和抗腐蚀性， 使得其工作寿命大大延长。 另外， 实验还发现， 在电化学表面处理过程中， 部 件表面形成了大量的微孔， 可以吸附各种润滑剂， 因此降低了摩擦阻力， 使得 部件之间相对旋转更加的灵活， 也使得部件的外观光洁美观。

通常， 可变气门正时配气调节装置的部件主要由钢 （或铁） 经过烧结或者 切削加工的粉末冶金制造。 如此， 存在质量较大而导致的转动惯量大以及加工 成本较高等技术问题。 为解决这一问题， 可以利用轻质合金材料来制造可变气 门正时配气调节装置的部件， 尤其是将其中相对旋转结构的部件利用轻质合 金 材料（例如铝合金等） 来制造。 然而， 轻质合金材料硬度较低， 强度不足以承 受高速的相对旋转， 容易出现漏油、 磨损、 压溃等现象。 为此， 较佳的， 可变 气门正时配气调节装置的相对旋转结构的部件 为轻质合金部件， 并对这些轻质 合金部件进行电化学表面处理。 由于定子 1和转子 2是可变气门正时配气调节 装置中的主要旋转部件， 为此， 较佳的， 将定子 1与转子 2利用轻质合金材料 制造， 并定子 1和转子 2进行电化学表面处理， 便可以旋转摩擦而造成的磨损 影响降低到理想范围， 解决可变气门正时配气调节装置部件间因为旋 转摩擦而 磨损的问题。 当然， 这仅是本发明的一较佳实施列， 本发明在此不以此为限， 本领域技术人员也可以根据需要对其他部件进 行电化学表面处理。

需要说明的是， 部件表面形成的表面氧化覆盖膜的厚度将影响 该部件的机 械性能， 经过大量实验与分析发现， 该表面氧化覆盖膜的厚度在 20 ~ 250um为 最佳。 而该表面氧化覆盖膜的厚度受电化学表面处理 的时间等参数的影响。 在 本发明的一较佳实施列中， 该化学表面处理技术采用了阳极氧化处理来实 现， 下面以阳极氧化处理为例， 来详细描述该化学表面处理过程。

将待处理的可变气门正时配气调节装置的相对 旋转结构的部件放置于酸性 电解液中作为电解的阳极， 选择铅板或铜板等其他金属板作为电解的阴极 ， 然 后对电极两端施加直流或交流电压， 使得电解的阴阳极之间形成电场进行阳极 氧化。 较佳的， 电解液可以为硫酸、 铬酸、 草酸等中等溶解能力的酸性溶液中 的一种。 电解液的浓度为 40 ~ 300g/L,所加电压为 20 ~ 150 V,通电时间为 40 ~ 180min, 且酸性电解液温度控制在 0 ± 10°C。 如此， 在电场作用下， 阳极端的部 件毛坯在水电解产生的氧离子氧化作用下形成 了一层氧化膜。 随氧化膜层的不 断加厚， 部件毛坯表面变得凸凹不平。 由于氧化膜层厚的地方电压较高， 电流 较小； 氧化膜层薄的地方电压较低， 电流较大。 在电场的作用下， 氧化膜层薄 的地方发生电化学溶解以及溶液侵蚀的化学溶 解反应， 使得凹处不断加深而出 现孔穴。 最终电化学溶解以及化学侵蚀和氧化膜层的加 厚达到动态平衡， 孔穴 加厚为大量细微多孔结构。 最终， 部件表面形成了大量的微孔， 这些微孔可以 吸附各种润滑剂， 进而在工作过程中降低旋转摩擦阻力， 使得部件之间相对旋 转更加的灵活， 也使得部件的外观光洁美观。

需要说明的是， 在对部件进行阳极氧化处理之前， 部件表面可能存在加工 过程中残留的油污等污迹， 这将不利于部件的阳极氧化处理， 故较佳的需要对 部件进行前期处理。 同样的， 在对部件进行阳极氧化处理之后， 器件表面残留 有酸性电解液， 如不清理干净， 日后会对部件的机械性能造成影响， 故较佳的 需要对部件进行后期处理。 具体请参考图 3 , 其给出了本发明一较佳实施列提供 的经由前期处理的部件进行表面处理及加热烘 干而成的整个外表面均覆盖一层 表面氧化覆盖膜的流程示意图， 此表面处理方法具体包括如下步骤：

前期处理：

步骤 S1 : 对部件进行除污处理。 例如， 将转子 2或与其配合的定子 1 (包 括但不限于这两个部件）等部件用专业除油粉 除油， 用水洗清干净， 并去除其 表面的氧化皮。

步骤 S2: 对部件进行出光处理。 即将以上除污后的部件放入 40〜200g/L的 硝酸溶液浸泡 2〜10s并晾干。

阳极氧化处理：

步骤 S3: 对部件进行以上所述的阳极氧化处理。

后期处理：

步骤 S4: 对部件进行水洗处理， 通常， 水洗溶液的溶液 PH值在 3〜6。 步骤 S5: 对部件进行封闭处理， 即将部件隔绝空气并添加稀有金属添加剂， 在 50°C〜100°C的温度范围内保温 10 ~ lOOmin。如此可以进一步提高部件的强度； 步骤 S6:对部件进行脱水处理，即将部件在 60°C〜140°C的温度范围内烘干。 下面以转子为例来详细描述利用以上方法获得 的可变气门正时的配气调节 装置的部件的结构。 具体， 如图 4所示， 其为本发明一实施例所提供的可变气 门正时的配气调节装置的转子的结构示意图。

如图所示， 该转子 200 的表面具有经电化学表面处理形成的表面氧化 覆盖 膜 210。

较佳的， 该转子 200 由为轻质合金材料制备而成， 以克服由钢（或铁）经 过烧结或者切削加工的粉末冶金制造所带来的 转动惯量大以及加工成本较高等 技术问题。

较佳的， 表面氧化覆盖膜 210的厚度为 20 ~ 250um。

需要说明的是， 以上实施列虽然以转子 200为例， 但本发明不以此为限， 本领域技术人员可根据以上提示推断出定子等 部件的结构特征， 即在其表面形 成有氧化覆盖膜。

综上所述， 经过以上电化学表面处理的可变气门正时的配 气调节装置的部 件具有如下优点：

1. 部件具备良好的耐磨性能， 其动摩擦系数可达 0.15。

2. 部件表面的氧化覆盖膜层， 传热系数低， 仅有 67kW / m2.K, 短时间内 能耐 1500 ~ 2000°C , 具备良好的耐热性能。

3. 从微观上观察， 部件表面形成了大量细微的孔， 可吸附各种润滑剂， 有 效的降低其摩擦阻力， 在转动或滑动配合中灵活易动。

4. 部件表面具备较高的硬度， 硬度数值可达到 HV400 ~ 500。

5. 部件表面光洁， 顺滑美观。

表 1列出了将发动机转速设定为 6000RPM的工作环境下， 安装在此发动机 上未经过电化学表面处理和经过此技术处理后 的调节装置的效果对比表。

表 1 从此表可以清楚的发现本发明大大的延长了调 节装置的工作寿命， 适应了 发动机苛刻的工作环境， 对于大规模的生产提供了保障。

以上显示和描述了本发明的基本原理、 主要特征和本发明的优点。 本领域 的技术人员应该了解， 本发明不受上述实施例的限制， 上述实施例和说明书中 描述的只是本发明的原理， 在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还 会有 各种变化和改进， 这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范 围内。 本发明 要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同 物界定。