CN101619663B - 二冲程与四冲程可切换内燃机的配气凸轮机构 - Google Patents

Abstract

一种二冲程与四冲程可切换内燃机的配气凸轮机构，它包括有凸轮轴(5)、进气和排气复合凸轮(6)、进气摇臂(1)、排气摇臂(2)、进气门(3)和排气门(4)。在特定时刻，进气和排气复合凸轮(6)通过花键可以在凸轮轴(5)上相对轴向移动，实现进气摇臂(1)和排气摇臂(2)分别从四冲程工作模式进气凸轮(61)和排气凸轮(64)(或二冲程工作模式进气凸轮(63)和凸轮基圆(66))柔顺切换到二冲程工作模式进气凸轮(63)和凸轮基圆(66)(或四冲程工作模式进气凸轮(61)和排气凸轮(64))，从而实现内燃机二冲程与四冲程两种工作模式的相互切换。

Description

二冲程与四冲程可切换内燃机的配气凸轮机构

技术领域

本发明涉及一种凸轮机构，尤其是一种二冲程与四冲程可切换内燃机的配气凸轮机构。

背景技术

现有四冲程发动机有着燃油消耗低，使用寿命长、排放污染少、排气噪声低等优点。在机械加工技术不断提高的今天，四冲程发动机所存在的结构复杂的缺点已不成为什么问题，所以四冲程发动机有逐渐代替二冲程发动机的趋势。从另一个方面来看，随着电控燃油喷射技术和可变压缩比技术的发展与普及，二冲程发动机油耗高的缺点也会被克服，有的二冲程发动机已采用了电子控制喷油装置，若再采用四冲程发动机的润滑方式来解决二冲程发动机工作寿命低的缺点，那么，二冲程发动机体积小与质量轻的优势，就会更加明显地突出出来。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种二冲程与四冲程可切换内燃机的配气凸轮机构，它可实现内燃机二冲程与四冲程两种工作模式之间的相互切换。

本发明所采用的技术方案是：一种二冲程与四冲程可切换内燃机的配气凸轮机构，该机构中的凸轮轴与进气和排气复合凸轮通过花键连接并且可以相对轴向移动。进气和排气复合凸轮是由二冲程工作模式用到的进气凸轮与凸轮基圆和四冲程工作模式用到的进气凸轮与四冲程工作模式排气凸轮分别圆滑过渡连接，并制作成一体。其中，四冲程工作模式进气凸轮、四冲程工作模式排气凸轮为单峰凸轮。四冲程工作模式进气凸轮通过进气摇臂控制进气门的开闭，四冲程工作模式排气凸轮通过排气摇臂控制排气门的开闭。二冲程工作模式凸轮中，二冲程工作模式进气凸轮为双峰凸轮，两峰相隔180度凸轮轴转角。通过进气摇臂控制进气门在与四冲程工作模式相同的凸轮轴转速下实现2倍于四冲程进气门的开启次数，凸轮基圆使排气门在二冲程工作模式时保持关闭，而通过气缸体上的排气口进行排气和扫气等过程，这样进气和排气复合凸轮可以在特定时刻通过轴向移动，实现进气摇臂和排气摇臂从当前工作的四冲程工作模式进气凸轮和四冲程工作模式排气凸轮(或二冲程工作模式进气凸轮和凸轮基圆)经由第一过渡区域和第二过渡区域柔顺切换到二冲程工作模式进气凸轮和凸轮基圆(或四冲程工作模式进气凸轮和四冲程工作模式排气凸轮)工作，从而实现内燃机二冲程与四冲程两种工作模式相互切换的目的。

本发明的有益效果是：可以使得单台内燃机同时具备二冲程和四冲程两种工作模式，并且可以根据内燃机工况在两种工作模式之间切换，大大提高了单台内燃机的工作性能，拓宽了单台内燃机的应用范围。

附图说明

图1是二冲程与四冲程可切换内燃机的配气凸轮机构的结构示意图；

图2是进气和排气复合凸轮结构图，其中，

图2(a)是进气和排气复合凸轮右视图；

图2(b)是进气和排气复合凸轮前视图；

图2(c)是进气和排气复合凸轮左视图；

图2(d)是进气和排气复合凸轮仰视图；

图2(e)是进气和排气复合凸轮俯视图；

图2(f)是进气和排气复合凸轮轴侧图；

图3是凸轮轴轴侧图。

具体实施方式

本申请所涉及的二冲程与四冲程可切换内燃机的配气凸轮机构的结构如图1所示，由凸轮轴5、进气和排气复合凸轮6、进气摇臂1、排气摇臂2、进气门3和排气门4组成。其中，凸轮轴5和进气和排气复合凸轮6通过花键连接可以实现轴向相对移动，从而实现进气摇臂1和排气摇臂2在凸轮轴5轴向滑动，达到改变进气门3和排气门4由当前凸轮组合切换到另一凸轮组合的目的。

图2示意的是进气和排气复合凸轮6的结构，进气和排气复合凸轮6由二冲程工作模式用到的二冲程工作模式进气凸轮63与凸轮基圆66和四冲程工作模式用到的四冲程工作模式进气凸轮61与四冲程工作模式排气凸轮64通过第一过渡区域62和第二过渡区域65连接，并制作成一体，其中，四冲程工作模式进气凸轮61和四冲程工作模式排气凸轮64为单峰凸轮，四冲程工作模式进气凸轮61通过进气摇臂1控制进气门3的开闭，四冲程工作模式排气凸轮64通过排气摇臂2控制排气门4的开闭；二冲程工作模式工作凸轮中，二冲程工作模式进气凸轮63为双峰凸轮，两峰相隔180度凸轮轴转角，通过进气摇臂1控制进气门3在与四冲程工作模式相同的凸轮轴转速下实现2倍于四冲程进气门的开启次数，凸轮基圆66使排气门4在二冲程工作模式时保持关闭，而通过气缸体上的排气口进行排气和扫气等过程，这样进气和排气复合凸轮6可以在特定时刻通过轴向移动，实现进气摇臂1和排气摇臂2从当前工作凸轮组合经由第一过渡区域62和第二过渡区域65柔顺切换到另一工作凸轮组合，从而实现内燃机二冲程与四冲程两种工作模式相互切换的目的。

1.四冲程工作模式  四冲程工作模式进气凸轮61和四冲程工作模式排气凸轮64分别与进气摇臂1和排气摇臂2的辊子接触，通过进气摇臂1和排气摇臂2将运动分别传递到进气门3和排气门4，此种工作状态为传统的四冲程工作模式；

2.二冲程工作模式二冲程工作模式进气凸轮63与凸轮基圆66分别与进气摇臂1和排气摇臂2的辊子接触，通过进气摇臂1和排气摇臂2将运动分别传递到进气门3和排气门4，此种工作状态下，进气门开启频率为同发动机转速下四冲程工作模式的2倍，而排气门4由于处于凸轮基圆66一直保持关闭状态，排气和扫气等二冲程的换气过程通过进气门3与缸体排气口的协调工作实现；

3.二冲程切换到四冲程的过程  开始内燃机处于二冲程工作模式，二冲程工作模式进气凸轮63与凸轮基圆66分别与进气摇臂1和排气摇臂2的辊子接触，当需要切换到四冲程工作模式时，在电磁阀或液压系统的动力推动下，使进气和排气复合凸轮6产生一定的轴向位移，使进气摇臂1和排气摇臂2的辊子经由第一过渡区域62和第二过渡区域65柔顺切换到与四冲程工作模式进气凸轮61和四冲程工作模式排气凸轮64相接触的位置，从而进入四冲程工作模式；

4.四冲程切换到二冲程的过程  开始内燃机处于四冲程工作模式，四冲程工作模式进气凸轮61和四冲程工作模式排气凸轮64分别与进气摇臂1和排气摇臂2的辊子接触，当需要切换到二冲程工作模式时，在电磁阀或液压系统的动力推动下，使进气和排气复合凸轮6产生一定的轴向位移，使进气摇臂1和排气摇臂2的辊子经由第一过渡区域62和第二过渡区域65柔顺切换到与二冲程工作模式进气凸轮63与凸轮基圆66相接触的位置，从而进入二冲程工作模式。

Claims (2)

1.一种二冲程与四冲程可切换内燃机的配气凸轮机构，该配气机构包括进气摇臂(1)、排气摇臂(2)、进气门(3)、排气门(4)和凸轮轴(5)，其特征在于：该机构还包括进气和排气复合凸轮(6)，所述进气和排气复合凸轮(6)通过花键与凸轮轴(5)连接并且可以相对凸轮轴(5)进行轴向移动，实现进气和排气复合凸轮(6)相对于进气摇臂(1)和排气摇臂(2)在凸轮轴(5)轴向滑动，达到改变进气门(3)和排气门(4)由当前凸轮组合切换到另一凸轮组合的目的，从而实现内燃机二冲程与四冲程两种工作模式相互切换的目的，所述进气和排气复合凸轮(6)的结构如下：

四冲程工作模式进气凸轮(61)，为单峰凸轮；

第一过渡区域(62)，位于四冲程工作模式进气凸轮(61)和二冲程工作模式进气凸轮(63)之间并且圆滑连接；

二冲程工作模式进气凸轮(63)，为凸峰相隔180度凸轮轴转角的双凸峰凸轮；

凸轮基圆连接部分；

四冲程工作模式排气凸轮(64)，为单峰凸轮；

第二过渡区域(65)，位于四冲程工作模式排气凸轮(64)和二冲程工作模式凸轮基圆(66)之间并且圆滑连接；以及

二冲程工作模式凸轮基圆(66)，为无凸峰的凸轮基圆。

2.根据权利要求1所述的二冲程与四冲程可切换内燃机的配气凸轮机构，进气和排气复合凸轮(6)的特征在于：四冲程工作模式进气凸轮(61)用于四冲程工作模式驱动进气摇臂(1)和进气门(3)工作，四冲程工作模式排气凸轮(64)用于四冲程工作模式驱动排气摇臂(2)和排气门(4)工作，二冲程工作模式进气凸轮(63)用于二冲程工作模式驱动进气摇臂(1)和进气门(3)工作，二冲程工作模式凸轮基圆(66)用于二冲程工作模式驱动排气摇臂(2)和排气门(4)保持关闭状态工作，第一过渡区域(62)和第二过渡区域(65)用于在不同工作模式切换过程中，避免摇臂在不同凸轮廓线之间移动时出现卡塞和冲击现象。

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