CN101571057A - 一种发动机可变配气机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种发动机可变配气机构，可以实现配气正时和气门升程随发动机转速和负荷连续灵活改变，主要包括发动机气缸盖、电磁铁、永磁铁、气门弹簧座、缓冲块、调节凸轮、调节凸轮支座、气门弹簧、气门、气门导管和壳体。利用电磁铁与永磁铁之间同性相斥的原理，通过电控系统控制电磁铁的通断来实现气门的开启与关闭。本发明简化了发动机结构，提高了发动机工作的可靠性；气门的开启、关闭时刻以及气门升程连续可调，使发动机在各种工况下的性能潜力得到充分的发挥；不再需要节气门体，从而可以有效的降低进气阻力、泵气损失和燃油消耗率。

Description

一种发动机可变配气机构
技术领域
本发明涉及发动机配气领域，具体涉及一种发动机可变配气机构。
背景技术
配气正时和气门升程直接影响发动机的进排气性能，对发动机的充量系数、泵气损失和热效率有很重要的影响。配气正时和气门升程的选取要考虑到发动机的高速功率、低速转矩、怠速油耗、部分负荷下的燃油经济性等问题。为了获得较好的发动机性能，配气正时和气门升程应随着转速和负荷的变化而变化。在低速时，采用较小的气门叠开角，较小的气门升程和较短的气门开启持续期，以防止缸内新鲜充量向进气系统的倒流，以便提高发动机转矩和燃油经济性；在高速时，采用较大的气门升程和较长的气门开启持续期，以便提高充量系数和发动机转矩。
现有的活塞式四冲程发动机采用凸轮轴直接或间接驱动进气门和排气门的配气机构。气门的运动规律通过曲轴与凸轮轴，以及凸轮轴与各气门之间的机械传动来控制。对于这种配气机构，气门的开启时刻、关闭时刻以及气门升程等参数是固定不变的，不能随发动机转速和负荷改变。这就不能在各种工况下都提供最佳配气正时和气门升程，发动机性能潜力不能得到充分发挥。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，可以实现配气正时和气门升程随发动机转速和负荷连续灵活改变的配气机构。
为了实现上述目的，本发明利用电磁铁与永磁铁之间同性相斥的原理，通过电控系统控制电磁铁的通断来实现气门的开启与关闭。
本发明一种发动机可变配气机构，包括发动机气缸盖、电磁铁、永磁铁、气门弹簧座、缓冲块、调节凸轮、调节凸轮支座、气门弹簧、气门、气门导管和壳体；
电磁铁固定在壳体内部顶端；壳体固定在发动机气缸盖上；
气门顶端坐落在气缸盖下部气道处，气门穿过气缸盖中部的中间通道进入到壳体内部；
气门导管固定并穿过发动机气缸盖，气门导管与气门同轴；气门与气门导管滑动连接；
永磁铁、气门弹簧座、缓冲块依次固定连接在一起，套接固定在气门的顶端，置于壳体内部，使永磁铁与电磁铁相对；电磁铁与永磁铁间的磁力是通过电控系统控制电磁铁的通断来实现的，进而控制气门的开启与关闭。
在气门外套有一气门弹簧，气门弹簧的下端固定在发动机气缸盖上，上端固定在气门弹簧座上；在气门弹簧座的下方设置了调节气门升程的调节凸轮。
所述调节凸轮由调节凸轮支座支撑，调节凸轮支座安置于壳体内，调节凸轮支座一端用来支撑调节凸轮，且顶部呈凹陷状，调节凸轮嵌入此凹陷状内，可以在步进电机的驱动下旋转，并调节缓冲块与调节凸轮的接触位置，调节凸轮支座另一端固定在气缸盖上。
本发明优点在于：
1、取消了现有配气机构的传动系统零部件，简化了发动机结构，从而提高了发动机工作的可靠性；
2、气门的开启、关闭时刻以及气门升程连续可调。这样就可以根据不同工况的需求，需要增加进气量时延长气门开启持续期并增大气门升程；需要减少进气量时缩短气门开启持续期并减小气门升程，使发动机在各种工况下的性能潜力得到充分的发挥；
3、不再需要节气门体，从而可以有效的降低进气阻力、泵气损失和燃油消耗率。
附图说明
图1为本发明气门处于关闭状态的结构图；
图2为气缸盖结构图；
图3为本发明气门处于小升程开启状态的结构图；
图4为本发明气门处于大升程开启状态的结构图。
图中：1-电磁铁；2-永磁铁；3-气门弹簧座；4-缓冲块；5-调节凸轮；6-调节凸轮支座；7-气门弹簧；8-壳体；9-气缸盖；10-气门导管；11-气门座；12-气门；13-中间通道；14-气道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明一种可变配气机构包括电磁铁1、永磁铁2、气门弹簧座3、缓冲块4、调节凸轮5、调节凸轮支座6、气门弹簧7、壳体8、气门导管10和气门12。
电磁铁1固定在壳体8内部顶端；壳体8固定在发动机气缸盖9上；
如图2所示，所述气缸盖9中部有一中间通道13，在气缸盖9一侧开有一气道14，此气道14与气缸盖9下部连通；在气道14与气缸盖9连通部位的边缘固定有气门座11。
如图1所示，气门12顶端坐落在气门座11上，气门12经由气缸盖9下部气道14处穿过并通过气缸盖9中部的中间通道13进入到壳体8内部；
气门导管10固定并穿过发动机气缸盖9，气门导管10与气门12同轴；气门12与气门导管10滑动连接；气门导管可使气门与发动机气缸形成密封，且可对气门的运动起到导向作用。
永磁铁2、气门弹簧座3和缓冲块4依次从上到下固定连接在一起，套接固定在气门12的顶端，置于壳体8内部，使永磁铁2与电磁铁1相对；电磁铁1与永磁铁2间的磁力是通过电控系统控制电磁铁1的通断来实现的，进而控制气门12的开启与关闭。
在气门12外套有一气门弹簧7，气门弹簧7的下端固定在发动机气缸盖9上，上端固定在气门弹簧座3上；为使气门升程灵活可调，在气门弹簧座3的下方设置了调节气门升程的调节凸轮5。
所述调节凸轮5由调节凸轮支座6支撑，调节凸轮支座6固定在气缸盖9上，且顶部呈凹陷状，调节凸轮5嵌入此凹陷状内，调节凸轮5在步进电机的驱动下旋转。
如图1所示，在常态下，电磁铁1不通电，在气门弹簧7的回复力的作用下，气门12与气缸盖9下端气道密闭，处于关闭状态。气门弹簧座3上的缓冲块4与调节凸轮5之间的距离为气门升程。
当气门开启时，电控系统对电磁铁1通电产生磁场，电磁铁1与永磁铁2之间产生磁力，在相斥的磁力作用下，气门12上的永磁铁2克服气门弹簧7的弹簧力向下运动，气门12开启。
为了保持气门的开启状态，电控系统对电磁铁1保持通电，并且要保证电磁铁1与永磁铁2之间的磁力略大于气门弹簧7的弹簧力，气门弹簧座3上的缓冲块4与调节凸轮5接触。通过步进电机驱动调节凸轮5可以调节气门弹簧座3上的缓冲块4与调节凸轮5的接触位置，从而达到灵活调节气门升程的目的。
如图3所示，气门12处于小升程开启状态，气门弹簧座3上的缓冲块4与调节凸轮5的顶点接触。
如图4所示，气门12处于大升程开启状态，气门弹簧座3上的缓冲块4与调节凸轮5的基圆接触。
当气门12关闭时，电控系统切断电磁铁1的供电，电磁铁1与永磁铁2之间的磁力消失，气门12在气门弹簧7回复力的作用下向上运动，气门12关闭。在气门12快要关闭时，电控系统可以对电磁铁1提供较小的电流，电磁铁1与永磁铁2之间的斥力可以有效的降低气门12的落座速度，从而使气门12平稳关闭。

Claims (5)

1、一种发动机可变配气机构，包括发动机气缸盖，其特征在于：还包括电磁铁、永磁铁、气门弹簧座、缓冲块、调节凸轮、调节凸轮支座、气门弹簧、气门、气门导管和壳体；
电磁铁固定在壳体内部顶端；壳体固定在发动机气缸盖上；
气门导管固定并穿过发动机气缸盖，所述气门导管与气门同轴，气门与气门导管滑动连接；
气门顶端坐落在气缸盖下部气道处，气门穿过气缸盖中部的中间通道进入到壳体内部；
永磁铁、气门弹簧座、缓冲块依次固定连接在一起，套接固定在气门的顶端，置于壳体内部，使永磁铁与电磁铁相对；
在气门外套有一气门弹簧，气门弹簧的下端固定在发动机气缸盖上，上端固定在气门弹簧座上；在气门弹簧座的下方设置了调节气门升程的调节凸轮；
调节凸轮由调节凸轮支座支撑，调节凸轮支座安置于壳体内，调节凸轮支座一端用来支撑调节凸轮，调节凸轮支座另一端固定在气缸盖上。
2、如权利要求1所述一种发动机可变配气机构，其特征在于：所述气门弹簧座下端固定连接一缓冲块。
3、如权利要求1所述一种发动机可变配气机构，其特征在于：所述电磁铁与永磁铁间的磁力是通过电控系统控制电磁铁的通断来实现的，进而控制气门的开启与关闭。
4、如权利要求1所述一种发动机可变配气机构，其特征在于：所述调节凸轮支座顶部呈凹陷状，调节凸轮嵌入此凹陷状内。
5、如权利要求1所述一种发动机可变配气机构，其特征在于：所述调节凸轮通过步进电机驱动调节缓冲块与调节凸轮的接触位置。
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