CN101550847A - 发动机单桃凸轮驱动高升程-零升程可变气门挺柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机单桃凸轮驱动高升程－零升程可变气门挺柱，包括挺柱外壳、气门驱动座，以及锁销机构，挺柱外壳罩在气门驱动座的上面，挺柱外壳与气门驱动座的顶面之间设有顶部弹簧，锁销机构包括：位于挺柱外壳上的推动销孔和可在推动销孔中左右滑动的推动销；位于气门驱动座上的传动销孔和可在传动销孔中左右滑动的传动销；位于挺柱外壳上的回位销孔和可在回位销孔左右滑动的回位销；传动销的头部伸入推动销孔中；回位销的头部伸入传动销孔中；回位销的尾部与一回位弹簧相抵靠。利用单桃凸轮就可以使气门工作于高升程、零升程两种状态，结构简单、成本低，并且装配时对发动机缸盖的改动较小。

Description

发动机单桃凸轮驱动高升程-零升程可变气门挺柱

技术领域

本发明涉及一种发动机气门开启升程两级可变的气门驱动机构。

背景技术

汽油机部分负荷运行时，节气门开度较小，泵气损失增大，导致汽油机部分负荷运行时热效率不高，燃油经济性差。此时，通过停止向部分气缸供油供气，使这部分气缸停止工作，从而提高其余工作气缸的负荷，以提高汽油机热效率，同时降低排放的技术称为停缸技术。当车辆需要更强的动力，即发动机总的负荷提高到一定水平时，重新恢复向停止工作的气缸供油供气，使这部分气缸恢复正常工作，满足车辆加速等动力需求。据公开的报道，GM、CHRYSLFR和HONDA等汽车公司已经成功开发多款具有停缸功能的汽油机，并装备上市车型，受到市场的高度欢迎。

实现停缸功能，要求发动机能够根据电控单元(ECU)的指令，停止/恢复向某气缸供油、供气。供油的停止和恢复对于目前大多数的电喷汽油机而言比较简单，而供气的停止/恢复难度要大一些，要求气门驱动机构具备两种可以相互切换的工作状态，并且这种切换动作能够为电控单元所精确控制。

现有的一种具有停缸功能的气门驱动机构由内柱体、外筒、锁销机构等组成，发动机凸轮轴上每一个凸轮必须由三个桃组成，两个高升程的凸轮桃驱动挺杆外筒，夹在中间的零升程凸轮桃与挺杆的内柱体对应，内柱体连接并驱动气门。挺杆锁销机构锁止时，挺杆外筒与内柱体为一整体，因此高升程的凸轮桃最终驱动气门，实现正常的进排气工作；锁销机构处于解锁状态时，挺杆外筒与内柱体脱离，高升程的凸轮桃驱动挺杆外筒相对于内柱体上下运动，不能作用到气门上，与气门连接的内柱体只受零升程的中间凸轮桃驱动，气门实际没有运动，即始终处于关闭状态，这个气缸停止进、排气，实现停缸。锁销机构的锁止和解锁由机油驱动控制，而机油由电控单元管理的电磁阀来控制，从而最终实现上述两种工作状态的切换由电控单元灵活控制。

上述停缸用的气门驱动机构，存在尺寸大、结构复杂、对加工精度要求高、成本高等问题，特别是要求三桃式的凸轮，当需要在普通汽油机的基础上开发停缸技术时，将要求重新修改凸轮轴和气缸盖的设计，不能与原发动机共线生产，造成高额的开发成本等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种尺寸小、结构简单、成本低，能使用单桃凸轮驱动的高升程-零升程可变气门挺柱，可实现高升程(气门正常进排气)和零升程(气门始终关闭)两种状态，并在两种状态之间灵活切换。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种发动机单桃凸轮驱动高升程-零升程可变气门挺柱，包括挺柱外壳、可相对于挺柱外壳上下运动的气门驱动座，以及可锁止上述挺柱外壳和气门驱动座的锁销机构，所述挺柱外壳罩在气门驱动座的上面，挺柱外壳与气门驱动座的顶面之间设有顶部弹簧，所述锁销机构包括：位于挺柱外壳上的推动销孔和可在推动销孔中左右滑动的推动销；位于气门驱动座上的传动销孔和可在传动销孔中左右滑动的传动销；位于挺柱外壳上的回位销孔和可在回位销孔左右滑动的回位销；所述传动销的头部伸入所述推动销孔中；所述回位销的头部伸入所述传动销孔中；所述回位销的尾部与一回位弹簧相抵靠。

优选地，所述推动销孔与一进油孔相连通。

进一步地，所述推动销孔内固定装配一进油套筒，所述推动销位于进油套筒内。

进一步地，所述挺柱外壳上设有一环形油槽，所述进油孔与环形油槽相连通。

优选地，所述挺柱外壳包括一壳体和固定装配在壳体内壁上的内圈。

优选地，所述顶部弹簧为锥形弹簧。

优选地，所述传动销上套有定位弹簧，传动销孔的端部固定装配有定位套筒与定位弹簧相抵靠。

优选地，还包括与所述回位销孔相连通的气孔。

优选地，所述气门驱动座上设有沿轴向的定向槽，所述定向槽的顶端设有定位凸起。

本发明的有益效果是，利用锁销机构可以锁止或解锁挺柱外壳和气门驱动座，从而在利用单桃凸轮驱动挺柱外壳时，就可以使气门工作于高升程、零升程两种状态，用于实现汽油机停缸技术和柴油机进气涡流，降低发动机排放和油耗；本发明结构简单、体积小、重量轻、成本低，并且装配时对发动机缸盖的改动较小。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1是应用本发明单桃凸轮驱动高升程-零升程可变气门挺柱的气门驱动机构的剖视图。

图2是图1所示气门驱动机构的立体图。

图3是本发明单桃凸轮驱动高升程-零升程可变气门挺柱的左视图。

图4是本发明单桃凸轮驱动高升程-零升程可变气门挺柱的仰视图。

图5是本发明可变气门挺柱应用于发动机可实现的气门升程曲线图。

图6是本发明可变气门挺柱的剖视结构图(高升程状态)。

图7、图8是本发明可变气门挺柱的剖视结构图(零升程状态)。

图中：1发动机凸轮轴，2发动机气门，3气门弹簧座及锁夹，4气门弹簧，5单桃凸轮驱动高升程-零升程可变气门挺柱，6环形油槽，7进油孔，8定向槽，9气孔，10顶部弹簧，11内圈，12气门驱动座，13进油套筒，14推动销，15定位套筒，16传动销，17定位弹簧，18回位销，19回位弹簧，20挺柱外壳，21定位凸起

具体实施方式

参见图1～图4，将说明本发明实施例的高升程-零升程可变气门挺柱的单桃凸轮驱动实现方式。

如图1和图2所示，发动机运转带动凸轮轴1做旋转运动，凸轮轴1与气门挺柱5的挺柱外壳20相接触，带动气门挺柱5在气缸盖的挺柱孔内上下运动。

发动机气门2上固定有弹簧座及锁夹3，弹簧座下设有气门弹簧4，发动机气门2的上端与气门驱动座12相连接，气门驱动座12和挺柱外壳20之间设有一锁销机构，当锁销机构锁止时，气门驱动座12和挺柱外壳20可一同上下运动，从而驱动气门2开启和关闭，实现发动机气缸进、排气，此为高升程状态；当锁销机构解锁时，气门驱动座12可相对于挺柱外壳20上下运动，凸轮轴1的运动无法传递到气门2，气门2在气门弹簧4的作用下保持关闭，此为零升程状态，可实现的气门升程曲线图如图5所示。

如图6所示，挺柱外壳20罩在气门驱动座12的上面，挺柱外壳20与气门驱动座12的顶面之间设有顶部弹簧10，挺柱外壳20包括一壳体和一内圈11，内圈11通过过盈配合的方式固定在壳体内壁上。气门驱动座12与内圈11的内孔滑动配合，顶部弹簧10为锥形弹簧。

气门驱动座12的顶部设有一传动销孔，传动销16可在传动销孔中左右滑动，传动销16上套有定位弹簧17，传动销孔的一端固定有定位套筒15，定位弹簧17的左端抵靠定位套筒15上，右端抵靠在传动销16表面的环形凸起上，当传动销16的两端不受外力时，定位弹簧17使传动销16定位于传动销孔的中间，其两端正好与传动销孔的两端平齐。内圈11的一侧设有一推动销孔，一推动销14可在推动销孔中左右滑动。内圈11的另一侧设有一回位销孔，回位销孔为一盲孔，其中依次装有回位弹簧19和回位销18，回位销18可在回位销孔中左右滑动，当回位弹簧19处于最大压缩状态时，回位销18的端部正好与回位销孔的孔口平齐。为了保证回位销18能在回位销孔中顺畅地滑动，内圈11上开有与回位销孔相连通的气孔9。

气门驱动座12上设有一个与进油套筒13的端部相配合的定向槽8(如图4所示)，以阻止挺柱外壳20与气门驱动座12之间的相对转动；定向槽8是在气门驱动座12的外柱面上沿轴向加工出的一段平面，但并没有加工到头，从而在定向槽8的顶端形成定位凸起21(如图6、8所示)。进油套筒13的端部可在定向槽8内上下滑动，当进油套筒13的端部与定向槽8顶端的定位凸起21相接触时，上述的推动销孔、传动销孔和回位销孔正好在一条直线上，在回位弹簧19的推动下，回位销18的头部向左伸入传动销孔中并与传动销16的尾部相抵靠；进而，传动销16的头部向左伸入推动销孔并与推动销14相抵靠。这样，锁销机构就处于锁止状态，挺柱外壳20与气门驱动座12被锁合在一起，可由发动机凸轮轴驱动上下运动，带动气门开启或关闭，实现高升程状态。

推动销孔内设有一进油套筒13，推动销14在进油套筒13内滑动。推动销孔与一进油孔7相连通，进油孔7与挺柱外壳上的一环形油槽6相连通，如图3所示。由电磁阀控制，发动机气缸盖机油道中的高压机油经环形油槽6、进油孔7进入进油套筒13内，驱动推动销14、传动销16、回位销18向右移动，直至回位弹簧19处于最大压缩状态，如图7所示，此时，锁销机构处于解锁状态，挺柱外壳20与气门驱动座12分离。当凸轮1驱动挺柱外壳20时，由于气门弹簧4的弹力数倍大于顶部弹簧10的弹力，挺柱外壳20克服顶部弹簧10的弹力相对气门驱动座12向下运动，如图8所示，而气门驱动座12和发动机气门2保持不动，即气门2始终关闭，实现零升程状态。当凸轮转动到其基圆段型线与挺柱外壳20接触后，在顶部弹簧10作用下，挺柱外壳20向上运动回到图7所示状态。如果此时电磁阀切断发动机气缸盖机油道的机油供给，即推动销14不再受到高压机油的作用力，在回位弹簧19的作用下，回位销18、传动销16、推动销14向左移动到图6所示位置，锁销机构锁止，气门恢复到高升程状态。

本发明结构简单，元件较少，可以减少生产成本，并且应用本发明的可变气门机构可由单桃凸轮驱动，无需更改原发动机凸轮轴和气缸盖设计，实现汽油机停缸和柴油机进气涡流控制，降低发动机的油耗和排放。这种可变气门挺柱可用于汽油机实现前面描述的停缸技术，还可以用在多进气门柴油机上，通过始终关闭其中某个进气门，实现需要的特定进气运动形式。

上述实施例的描述是用来更清楚地理解本发明，但是本发明不局限于所公开的实施例。

Claims (9)

1.一种发动机单桃凸轮驱动高升程-零升程可变气门挺柱，包括挺柱外壳(20)、可相对于挺柱外壳上下运动的气门驱动座(12)，以及可锁止上述挺柱外壳(20)和气门驱动座(12)的锁销机构，其特征是：所述挺柱外壳(20)罩在气门驱动座(12)的上面，挺柱外壳(20)与气门驱动座(12)的顶面之间设有顶部弹簧(10)，所述锁销机构包括：

位于挺柱外壳(20)上的推动销孔和可在推动销孔中左右滑动的推动销(14)；

位于气门驱动座(12)上的传动销孔和可在传动销孔中左右滑动的传动销(16)；

位于挺柱外壳(20)上的回位销孔和可在回位销孔左右滑动的回位销(18)；

所述传动销(16)的头部伸入所述推动销孔中；

所述回位销(18)的头部伸入所述传动销孔中；

所述回位销(18)的尾部与一回位弹簧(19)相抵靠。

2.根据权利要求1所述的可变气门挺柱，其特征是：所述推动销孔与一进油孔(7)相连通。

3.根据权利要求2所述的可变气门挺柱，其特征是：所述推动销孔内固定装配有一进油套筒(13)，所述推动销(14)位于进油套筒(13)内。

4.根据权利要求2所述的可变气门挺柱，其特征是：所述挺柱外壳(20)上设有一环形油槽(6)，所述进油孔(7)与环形油槽(6)相连通。

5.根据权利要求1所述的可变气门挺柱，其特征是：所述挺柱外壳(20)包括一壳体和固定装配在壳体内壁上的内圈(11)。

6.根据权利要求1所述的可变气门挺柱，其特征是：所述顶部弹簧(10)为锥形弹簧。

7.根据权利要求1所述的可变气门挺柱，其特征是：所述传动销(16)上套有定位弹簧(17)，传动销孔的端部固定装配有定位套筒(15)与定位弹簧(17)相抵靠。

8.根据权利要求1所述的可变气门挺柱，其特征是：还包括与所述回位销孔相连通的气孔(9)。

9.根据权利要求1所述的可变气门挺柱，其特征是：所述气门驱动座(12)上设有沿轴向的定向槽(8)，所述定向槽(8)的顶端设有定位凸起(21)。

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