CN101655020A - 一种新型的机械式可变挺柱机构及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种应用于汽车发动机领域的新型机械式可变挺柱机构,所述的挺柱机构的衬套(2)设置在挺柱壳体(1)内,中间镶套(11)安装在回复弹簧座(4)上,回复弹簧座(4)位于衬套(2)形成的圆孔内,高压油镶套(5)与弹簧销镶套(14)连接挺柱壳体(1)和衬套(2),中间镶套(11)内设置中间锁销(8),高压油镶套(5)与弹簧销镶套(14)内设置高压油销(6)和弹簧销(12),气门(16)通过调整垫片(15)与中间镶套(11)贴合,本发明同时还涉及这种可变挺柱机构的控制方法,本发明的挺柱结构及其控制方法,不仅使结构简化,还能达到节省燃料,提高燃料能量利用率,降低发动机废气排放的目的。

Description

一种新型的机械式可变挺柱机构及其控制方法
技术领域
本发明涉及汽车发动机领域,更具体的说,是涉及一种新型的机械式可变挺柱结构,本发明同时还涉及这种新型的机械式可变挺柱结构的控制方法。
背景技术
在汽车发动机领域,由于汽车转速和行驶工况的不同,发动机对最佳的气门升程要求也不同。通常,高速大负荷要求高的气门升程以保证发动机功率输出,而在低速小负荷的情况下则要求较小的气门升程(双升程策略)甚至零气门升程(熄缸策略)以提高燃油经济性。
目前,常规的挺柱只能保证一种气门升程,无法满足发动机对气门升程的可变要求。通过采用具有切换功能的机械式挺柱,并和具备高/低(零)双升程的凸轮配合,能够实现发动机升程可变的功能。
采用摇臂式的气门升程切换装置的结构过于复杂,首先需要增加一根摇臂轴,其次凸轮为复合凸轮,摇臂的数量也要相对增加,这样的结构使挺柱机构的成本增加,也使可靠性下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种可根据发动机的不同工况,实现一缸或几缸在发动机工作时实现灭缸功能,从而达到节省燃料,提高燃料能量利用率,降低发动机的废气排放的汽车发动机用的新型的机械式可变挺柱。
为解决本发明所述的技术问题,本实用新型采用的技术方案为:
本发明为一种新型的机械式可变挺柱机构,包括挺柱壳体,所述的机械式可变挺柱机构还包括衬套,回复弹簧,回复弹簧座,高压油镶套,高压油销,镶环,中间锁销,中间镶环,缓冲弹簧,中间镶套,弹簧销,弹簧,弹簧销镶套,调整垫片,外部油槽,所述的外部油槽通过挺柱壳体上的油孔与高压油镶套内部连通,衬套设置在挺柱壳体内部,中间镶套安装在回复弹簧座内,回复弹簧座位于衬套圆孔内部,高压油镶套与弹簧销镶套分别固定连接在挺柱壳体和衬套上,中间镶套内设置中间锁销,高压油镶套与弹簧销镶套内分别设置高压油销和弹簧销,气门与中间镶套贴合,所述的机械式可变挺柱机构与液压控制油路连接,液压控制油路上设置电磁阀,电磁阀与发动机ECU连接。
所述的衬套与挺柱壳体设置为固定连接的结构,挺柱壳体与衬套的侧边设置出穿空结构,穿空结构上安装固定挺柱壳体与衬套位置的高压油镶套和弹簧销镶套,所述的高压油镶套和弹簧销镶套均为空心的方形体结构,回复弹簧座在衬套内设置为可活动的结构。
所述的弹簧销活动安装在弹簧销镶套内,弹簧销镶套底部设置于弹簧销)贴合的弹簧;所述的高压油销活动设置在高压油镶套内;所述的中空结构的长方体形的中间镶套固定设置在衬套内,中间镶套内部安装中间锁销,中间锁销上套装起缓冲作用的缓冲弹簧,所述的气门一端与中间镶套外部固定连接,气门与中间镶套之间设置帽状结构的调整垫片,挺柱壳体与回复弹簧上部配合位置设置凹槽,回复弹簧设置在挺柱壳体的凹槽内,回复弹簧的另一端贴合在中间镶套上。
所述的衬套与挺柱壳体之间设置为过盈配合的结构。
所述的中间镶套与高压油镶套贴合的一端内部设置与中间镶套配合,并与中间锁销外径过盈配合的中间镶环,所述的高压油镶套与中间镶套贴合的一端内部设置与高压油镶套配合,并与高压油销外径过盈配合的镶环;所述的中间镶套的两侧竖向边均设置出倒角,所述高压油镶套上设置与外界相通的排气孔。
所述的挺柱壳体外侧设置沿其表面一周的凹下的外部油槽。
所述的回复弹簧座的两侧设置有切削面,便于使中间锁销和两侧锁销的同轴。
本发明同时还涉及这种新型的机械式可变挺柱机构的控制方法,所述的新型的机械式可变挺柱机构的控制方法为:
a)发动机正常工作状态时,ECU控制汽车发动机挺柱切换机构的油路的电磁阀处于关闭状态,中间锁销在弹簧销和弹簧的作用下,保持插入高压油镶套5内的状态,凸轮轴驱动挺柱使气门机构工作;
b)发动机转速、负荷等参数低于预先设定值时,ECU控制汽车发动机挺柱切换机构的油路的电磁阀打开,挺柱壳体的环形油槽上充满高压油,高压油通过推动高压油销动作,推动中间锁销退到回复弹簧座内,实现中间锁销与高压油镶套与弹簧销镶套解锁;
c)当发动机转速、负荷等参数再次高于此前预先设定值时,电磁阀再次关闭,高压油卸去,中间锁销在回复弹簧、弹簧销、弹簧的推动下,再次插入高压油镶套内,凸轮轴驱动挺柱使气门机构工作。
所述的ECU控制汽车发动机挺柱切换机构的油路的电磁阀打开后,高压油从环形油槽经过高压油销右侧的小孔进入高压油镶套,并推动高压油销动作,使中间锁销在缓冲弹簧和高压油的共同作用下实现运动,从而推动中间锁销退到回复弹簧座内。
采用本发明的技术方案,能带来以下的有益效果:
本发明的挺住结构,减少了挺柱体内零部件数量,使结构简化,降低加工工艺,使挺住机构拥有更宽广的适用范围。本发明的结构可根据发动机的不同工况,实现一缸或几缸在发动机工作时实现灭缸功能,从而达到节省燃料,提高燃料能量利用率,降低发动机的废气排放的目的。
附图说明
图1为本发明的发动机正常工作状态下的挺柱机构的内部结构示意图;
图2为发动机熄缸状态下的挺柱机构的内部结构示意图;
图3为挺柱外部油槽的轴视结构示意图;
图4为回复弹簧座4和中间镶套11的轴视结构示意图;
图中标记为:1、挺柱壳体;2、衬套;3、回复弹簧;4、回复弹簧座;5、高压油镶套;6、高压油销;7、镶环;8、中间锁销;9、中间镶环;10、缓冲弹簧;11、中间镶套;12、弹簧销;13、弹簧;14、弹簧销镶套;15、调整垫片;16、气门;17、外部油槽;18、镶套倒角;19、回复弹簧座切削面;20、排气孔;21、油孔;22、凹槽。
具体实施方式
下面对照附图,通过对实施例的描述,对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明:
如附图1所示,本发明为一种新型的机械式可变挺柱机构,包括挺柱壳体1,所述的机械式可变挺柱机构还包括衬套2,回复弹簧3,回复弹簧座4,高压油镶套5,高压油销6,镶环7,中间锁销8,中间镶环9,缓冲弹簧10,中间镶套11,弹簧销12,弹簧13,弹簧销镶套14,调整垫片15,外部油槽17,所述的外部油槽17通过挺柱壳体1上的油孔与高压油镶套5内部连通,衬套2设置在挺柱壳体1内部,中间镶套11安装在回复弹簧座4内,回复弹簧座4位于衬套2圆孔内部,高压油镶套5与弹簧销镶套14分别固定连接在挺柱壳体1和衬套2上,中间镶套11内设置中间锁销8,高压油镶套5与弹簧销镶套14内分别设置高压油销6和弹簧销12,气门16与中间镶套11通过调整垫片15贴合,所述的机械式可变挺柱机构与液压控制油路连接,液压控制油路上设置电磁阀,电磁阀与发动机ECU连接。
所述的衬套2与挺柱壳体1设置为固定连接的结构,挺柱壳体1与衬套2的侧边设置出穿空结构,穿空结构上安装固定挺柱壳体1与衬套2位置的高压油镶套5和弹簧销镶套14,所述的高压油镶套5和弹簧销镶套14均为空心内圆外方的结构,回复弹簧座4在衬套2内设置为可活动的结构。
所述的衬套2和挺柱壳体1过盈为一体,为降低加工时工艺性要求,特别将其分开作为两个部件,通过镶套14和5固定连接在一起。
所述的弹簧销12活动安装在弹簧销镶套14内,弹簧销镶套14底部设置于弹簧销12贴合的弹簧13;所述的高压油销6活动活动设置在高压油镶套5内;所述的中空结构的长方体形的中间镶套11设置在回复弹簧座4内,中间镶套11内部安装中间锁销8,中间锁销8上套装缓冲弹簧10,缓冲弹簧10起缓冲作用,防止在解锁和锁止时力量过大造成镶环7、中间镶环9的脱落。
所述的气门16一端通过调整垫片15与中间镶套11贴合,气门16与中间镶套11之间设置帽状结构的调整垫片15,回复弹簧3设置在挺柱壳体1的底部,回复弹簧3的另一端贴合在中间镶套11上。
所述的调整垫片15结构为帽子形状,这样降低了调整垫片的尺寸和质量。
所述的回复弹簧3为矩形弹簧,目的是为了使挺柱壳体1在熄缸状态下能够回复到先前位置,防止出现与凸轮之间的飞脱。
本发明的回复弹簧3同样可以换为截锥螺旋压缩弹簧用以降低高度。
所述的衬套2与挺柱壳体1之间设置为过盈配合的结构。
所述的中间镶套11与高压油镶套5贴合的一端内部设置与中间镶套11过盈配合,并与中间锁销8外径间隙配合的中间镶环9,所述的高压油镶套5与中间镶套11贴合的一端内部设置与高压油镶套5过盈配合,并与高压油销6外径间隙配合的镶环7;所述的中间镶套11的侧边竖向边均设置出倒角18,所述高压油镶套5上设置与外界相通的排气孔20,使其能够进入和排出空气,实现高压油销6的动作。
所述的挺柱壳体1外侧设置沿其表面一周的凹下的外部油槽17,所述的挺柱壳体1外部环向油槽17便于无论挺柱旋转到任何位置都能保证切换的功能。
所述的回复弹簧座4的两侧设置有切削面19,便于使中间锁销和两侧锁销的同轴。
附图2为发动机熄缸状态下的挺柱机构的内部结构示意图;
附图3为挺柱外部油槽的轴视结构示意图;
附图4为回复弹簧座4和中间镶套11的轴视结构示意图;
本发明同时还涉及这种新型的机械式可变挺柱机构的控制方法,所述的新型的机械式可变挺柱机构的控制方法为:
a)发动机正常工作状态时,ECU控制汽车发动机挺柱切换机构的油路的电磁阀处于关闭状态,中间锁销8在弹簧销12、弹簧13的作用下,保持插入高压油镶套5内的状态,凸轮轴驱动挺柱使气门机构工作;
b)发动机转速、负荷等参数低于预先设定值时,ECU控制汽车发动机挺柱切换机构的油路的电磁阀打开,挺柱壳体1的环形油槽17上充满高压油,高压油通过推动高压油销6动作,推动中间锁销8退到回复弹簧座4内,实现中间锁销8与高压油镶套5与弹簧销镶套14解锁;此时凸轮驱动挺柱壳体1就不能再次驱动中间锁销8、中间镶环9、缓冲弹簧10、中间镶套11这些部件,由于气门与这些部件固联,所以同样不能带动气门杆16向下运动,这样就实现熄缸。
c)当发动机转速、负荷等参数再次高于此前预先设定值时,电磁阀再次关闭,高压油卸去,中间锁销8在回复弹簧3、弹簧销12、弹簧13的推动下,再次插入高压油镶套5内,凸轮轴驱动挺柱使气门机构工作。此时的挺柱体又等同于一般结构的挺柱机构。
本发明的技术方案的默认形式为挺住机构的电磁阀处于关闭状态,挺柱体内锁止销处于锁止的状态,这样做是为了保证发动机在启动时全部气缸都工作,以免发生动力不足熄火的状态。
所述的ECU控制汽车发动机挺柱切换机构的油路的电磁阀打开后,高压油经过挺柱壳体上的环形油槽17通过高压油销6右侧的小孔进入高压油镶套5,并推动高压油销6动作,使中间锁销8在高压油的作用下实现运动,从而推动中间锁销8退到回复弹簧座4内。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述,显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进,或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的,均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1、一种新型的机械式可变挺柱机构,包括挺柱壳体(1),其特征在于:所述的机械式可变挺柱机构还包括衬套(2),回复弹簧(3),回复弹簧座(4),高压油镶套(5),高压油销(6),镶环(7),中间锁销(8),中间镶环(9),缓冲弹簧(10),中间镶套(11),弹簧销(12),弹簧(13),弹簧销镶套(14),调整垫片(15),外部油槽(17),所述的外部油槽(17)通过挺柱壳体(1)上的油孔(21)与高压油镶套(5)内部连通,衬套(2)设置在挺柱壳体(1)内,中间镶套(11)安装在回复弹簧座(4)内,回复弹簧座(4)位于衬套(2)圆孔内,高压油镶套(5)与弹簧销镶套(14)分别固定连接在挺柱壳体(1)和衬套(2)上,中间镶套(11)内设置中间锁销(8),高压油镶套(5)与弹簧销镶套(14)内分别设置高压油销(6)和弹簧销(12),气门(16)通过调整垫片(15)与中间镶套(11)贴合,所述的机械式可变挺柱机构与液压控制油路连接,液压控制油路上设置电磁阀,电磁阀与发动机ECU连接。
2、按照权利要求1所述的新型的机械式可变挺柱机构,其特征在于:所述的衬套(2)与挺柱壳体(1)设置为固定连接的结构,挺柱壳体(1)与衬套(2)的侧边设置出穿空结构,穿空结构上安装固定挺柱壳体(1)与衬套(2)位置的高压油镶套(5)和弹簧销镶套(14),所述的高压油镶套(5)和弹簧销镶套(14)均为空心的方形体结构,回复弹簧座(4)在衬套(2)内设置为可活动的结构。
3、按照权利要求1所述的新型的机械式可变挺柱机构,其特征在于:所述的弹簧销(12)活动安装在弹簧销镶套(14)内,弹簧销镶套(14)底部设置与弹簧销(12)贴合的弹簧(13);所述的高压油销(6)活动设置在高压油镶套(5)内;所述的中空结构的内圆外方的中间镶套(11)固定设置在衬套(2)内,中间镶套(11)内部安装中间锁销(8),中间锁销(8)上套装起缓冲作用的缓冲弹簧(10),所述的气门(16)一端与中间镶套(11)外部固定连接,气门(16)与中间镶套(11)之间设置帽状结构的调整垫片(15),挺柱壳体(1)与回复弹簧(3)上部配合位置设置凹槽(22),回复弹簧(3)设置在挺柱壳体(1)的凹槽(22)内,回复弹簧(3)的另一端贴合在中间镶套(11)上。
4、按照权利要求1或2所述的新型的机械式可变挺柱机构,其特征在于:所述的衬套(2)与挺柱壳体(1)之间设置为过盈配合的结构。
5、按照权利要求1或3所述的新型的机械式可变挺柱机构,其特征在于:所述的中间镶套(11)与高压油镶套(5)贴合的一端内部设置与中间镶套(11)过盈配合,并与中间锁销(8)外径间隙配合的中间镶环(9),所述的高压油镶套(5)与中间镶套(11)贴合的一端内部设置与高压油镶套(5)过盈配合,并与高压油销(6)外径间隙配合的镶环(7);所述的中间镶套(11)的两侧竖向边均设置出倒角(18),所述高压油镶套(5)上设置与外界相通的排气孔(20)。
6、按照权利要求1或2所述的新型的机械式可变挺柱机构,其特征在于:所述的挺柱壳体(1)外侧设置沿其表面一周凹下的外部油槽(17)。
7、按照权利要求1所述的新型的机械式可变挺柱机构,其特征在于:所述的回复弹簧座(4)的两侧设置有切削面(19)。
8、一种新型的机械式可变挺柱机构的控制方法,其特征在于:所述的新型的机械式可变挺柱机构的控制方法为:
a)发动机正常工作状态时,ECU控制汽车发动机挺柱切换机构的油路的电磁阀处于关闭状态,中间锁销(8)在弹簧销(12)、弹簧(13)的作用下,保持插入高压油镶套(5)内的状态,凸轮轴驱动挺柱,使气门机构工作;
b)发动机转速、负荷等参数低于预先设定值时,ECU控制汽车发动机挺柱切换机构的油路的电磁阀打开,挺柱壳体(1)的环形油槽(17)上充满高压油,高压油通过推动高压油销(6)动作,推动中间锁销(8)退到回复弹簧座(4)内,实现中间锁销(8)与高压油镶套(5)与弹簧销镶套(14)解锁;
c)当发动机转速、负荷等参数再次高于此前预先设定值时,电磁阀再次关闭,高压油卸去,中间锁销(8)在回复弹簧(3)、弹簧销(12)、弹簧(13)的推动下,再次插入高压油镶套(5)内,凸轮轴驱动挺柱使气门机构工作。
9、按照权利要求8所述的新型的机械式可变挺柱机构的控制方法,其特征在于:所述的ECU控制汽车发动机挺柱切换机构的油路的电磁阀打开后,高压油从高压油销(6)右侧的小孔进入高压油镶套(5),并推动高压油销(6)动作,使中间锁销(8)在缓冲弹簧(10)和高压油的共同作用下实现运动,从而推动中间锁销(8)退到回复弹簧座(4)内。
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