CN102155273A - 一种发动机可变配气机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种结构简单，控制精度高，气门升程曲线变化明显的发动机可变配气结构，包括提供轨道的导向块，与凸轮轴构成凸轮连接的一级摇臂，一级摇臂下方为包括基圆面和实际工作面的工作面，二级摇臂驱动气门，二级摇臂通过滚针轴承与一级摇臂下方的工作面紧密接触，调整机构可带动一级摇臂上方的支点在导向块的轨道内移动。本发明通过调整机构以及导向块提供的轨道，使一级摇臂上方的支点改变位置，从而调节凸轮轴依次经过一级摇臂和二级摇臂实际作用到气门上的升程，达到改变气门升程的目的。

Description

一种发动机可变配气机构
技术领域
本发明设计发动机机制造技术领域，具体涉及一种发动机可变配气机构。
背景技术
控制发动机充量交换过程的气门,其特性参数主要有三个:气门开启相位、气门开启持续角度(即气门保持开启持续的曲轴转角)和气门升程。随着发动机转速和负荷的改变,对阀系的最佳特性需求是不同的。为了提高功率,要提早开启、推迟关闭进气门,并提高进气门的升程;为了提高低速扭矩,需要较小的气门升程。在传统的发动机中,由于这三个特性参数在发动机运行过程中不能改变,往往将气门正时设计成高速全负荷工况最为有利,以便求得最大的标定功率。近年来由于更注重油耗和排放,所以将气门正时和升程设计成可变的,以满足发动机复杂的工况对气门升程的不同需求。
发明内容
本发明的目的是提出一种结构简单，控制精度高，气门升程曲线变化明显的发动机可变配气机构。
本发明的发动机可变配气机构，包括导向块：固定在发动机缸盖的支撑上，与一级摇臂上方的支点活动连接，并且具有供所述支点移动的轨道；一级摇臂：通过滚针轴承与发动机凸轮轴构成凸轮连接，一级摇臂还设有回位装置，一级摇臂的下方为工作面，所述工作面包括基圆面和实际作用面，所述基圆面为一段以一级摇臂上方的支点为圆心的弧面，所述实际作用面为与基圆面连接的平面或弧面；二级摇臂：二级摇臂的一侧与固定在发动机上的挺柱连接，另一侧与气门铰接，二级摇臂通过滚针轴承与一级摇臂下方的工作面紧密接触；调整机构：与一级摇臂活动连接，可使一级摇臂上方的支点改变位置；一级摇臂可在凸轮轴作用下绕支点摆动，并通过下方的工作面往下压迫二级摇臂的滚针轴承，使二级摇臂绕着与挺柱的连接点摆动，进而带动气门。
本发明的工作原理为：通过调整机构使一级摇臂上方的支点在导向块的轨道内移动，以此调整一级摇臂上方支点的位置，进而改变一级摇臂实际作用到二级摇臂上的升程从而改变气门升程；一级摇臂下方为基圆面和实际工作面，在发动机的工况需要最小升程时，可使一级摇臂上方的支点移动到指定位置，此时一级摇臂下方的工作面与二级摇臂的滚针轴承的初始接触点为基圆面相对实际工作面的另一端，这样一级摇臂在凸轮轴传递动力过程中，其下方滚过二级摇臂的滚针轴承的工作面先是基圆面，然后才到实际工作面，由于基圆面为一段以一级摇臂上方的支点为圆心的弧面，所以基圆面滚过二级摇臂的滚针轴承时，气门实际没有工作，实际上屏蔽了气门升程；在发动机的工况需要最大升程时，可使一级摇臂上方的支点移动到指定位置，此时一级摇臂下方的工作面与二级摇臂的滚针轴承的初始接触点为基圆面与实际工作面的连接处，这样一级摇臂在凸轮轴传递动力过程中，实际滚过二级摇臂的滚针轴承的工作面只有实际工作面，没有经过屏蔽气门升程的基圆面，此时可获得最大气门升程。
所述轨道为一段以二级摇臂的滚针轴承为圆心的圆弧。供一级摇臂上方的支点移动的轨道为圆弧，配合一级摇臂下方的基圆面，这样当一级摇臂上方的支点在圆弧轨道内移动改变气门升程时，气门升程曲线变化规律更好，利于调控。
所述实际工作面为与基圆面连接的向下弯的弧面。实际工作面可以是平面或弧面，弧面相对平面更能提供有效的气门升程。
所述一级摇臂由两个或两个以上的摇臂组成，所述摇臂的上方均与一根带有滚针轴承的轴固定连接，所述一级摇臂上方的支点为所述轴上的滚针轴承。本发明适用于两个或多个气门，只要这些气门的一级摇臂均连在同一根轴上，调整机构就可以通过带动此轴实现这些气门的升程的同时改变。
所述调整机构由步进电机驱动。通过步进电机驱动调整机构，使一级摇臂的支点在导向块内设计好的各点之间移动，就可以对应实际多变的工况对气门升程的要求。
所述回位装置为一个或多个扭力弹簧，所述扭力弹簧的一端与所述导向块或发动机缸盖固定，另一端抵靠在一级摇臂相对凸轮轴的另一侧。回位装置的作用是使一级摇臂始终保持与凸轮轴构成凸轮连接，起到蓄能作用，可以采用一个或多个与导向块或发动机缸盖固定的扭力弹簧，扭力弹簧的另一端抵靠在一级摇臂相对凸轮轴的另一侧。
所述一级摇臂在扭力弹簧抵靠处设有限位槽。为了防止上述扭力弹簧抵靠在一级摇臂的一端移位，可在一级摇臂上设置限位槽。
本发明通过调整机构以及导向块提供的轨道，使一级摇臂上方的支点改变位置，从而调节凸轮轴依次经过一级摇臂和二级摇臂实际作用到气门上的升程，达到改变气门升程的目的。
附图说明
图1是本发明的发动机可变配气机构的结构示意图；
图2是本发明的最大气门升程时的结构示意图；
图3是本发明的最小气门升程时的结构示意图；
图4是本发明的发动机可变配气机构移除发动机缸盖的立体视图；
图5是本发明的可变配气机构的作用下可获得的气门升程曲线图；
图6是本发明的可变配气机构的几何关系说明图；
图7是本发明的可变配气机构的导向块和回位装置的结构示意图；
图8是本发明的可变配气机构的一级摇臂结构示意图；
图9是本发明的调整机构的偏心轴的结构示意图；
图10是本发明的调整机构的连接臂的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图来详细说明本发明。
如图1、2、3、4，本发明的发动机可变配气机构，包括导向块1：固定在发动机缸盖2的支撑上，与一级摇臂3上方的支点31活动连接，并且具有供支点31移动的轨道11；一级摇臂3：通过滚针轴承32与发动机凸轮轴20构成凸轮连接，一级摇臂3还设有回位装置33，一级摇臂3的下方为工作面34，工作面34包括基圆面341和实际作用面342，基圆面341为一段以一级摇臂3上方的支点31为圆心的弧面，实际作用面342为与基圆面341连接的弧面；二级摇臂4：二级摇臂4的一侧与固定在发动机上的挺柱5连接，另一侧与气门6铰接，二级摇臂4通过滚针轴承41与一级摇臂3下方的工作面34紧密接触；调整机构7：与一级摇臂3活动连接，可使一级摇臂3上方的支点31改变位置；一级摇臂3可在凸轮轴4作用下绕支点31摆动，并通过下方的工作面34往下压迫二级摇臂4的滚针轴承41，使二级摇臂4绕着与挺柱5的连接点摆动，进而带动气门6。导向块1的轨道11为一段以二级摇臂4的滚针轴承41为圆心的圆弧，如图6，这样当一级摇臂3上方的支点31在圆弧轨道11内移动改变气门升程时，气门升程曲线变化规律更好，利于调控。导向块1上还设有减重孔12。本实施例的导向块1与回位装置9的结构如图7。一级摇臂3的实际工作面342为与基圆面341连接的向下弯的弧面，相对平面更能提供有效的气门升程。一级摇臂3由两个摇臂301和302组成，摇臂301和302的上方均与一根带有滚针轴承31的轴310固定连接，这样一级摇臂3上方的支点31就为轴310上的滚针轴承31，如图8。本发明适用于两个或多个气门，只要这些气门的一级摇臂均连在同一根轴310上，调整机构7就可以通过带动轴310实现这些气门的升程同时改变。又或者通过优化结构，可以使每个气门由单独的调整机构控制，以满足多缸发动机对不同排量的要求。
调整机构7由步进电机驱动。本发明的调整机构可以有多种，只要能使一级摇臂3上方的支点31在导向块1的轨道11内移动并且可以在固定点固定即可。本实施例的调整机构7为通过连接臂71与轴310活动连接的一根偏心轴8，偏心轴8上有偏心轮81，连接臂71安装在偏心轮81上，如图9、10。偏心轴81由同步电机驱动，这样偏心轴81由同步电机驱动发生旋转时便会带动连接臂71，从而拖动一级摇臂的轴310的支点31在导向块1的轨道11内移动。由于同步电机的运动特性，偏心轴8每次均转动一定角度，一级摇臂上方的支点31对应运动到导向块1的轨道11内的多个定点，相应的每个定点对应发动机不同的气门升程曲线，如图5。本实施例中根据发动机不同的工况要求调整偏心轴9的偏心角度，便可得到满足不同工况要求的发动机气门升程。同时，为了保证精确的调整精度和足够大的调整范围，本实施例的偏心轴8的偏心角度可以设计到180度。
本发明的回位装置的作用使一级摇臂3始终与凸轮轴20构成凸轮连接。本实施例的回位装置为两个扭力弹簧9，扭力弹簧9的一端与导向块1固定，另一端抵靠在一级摇臂3相对凸轮轴20的另一侧。而为了防止上述扭力弹簧9抵靠在一级摇臂3的一端移位，一级摇臂3在扭力弹簧9抵靠处设有限位槽35，如图8。
本发明的工作原理为：通过调整机构7使一级摇臂3上方的支点31在导向块1的轨道11内移动，以此调整一级摇臂3上方支点31的位置，进而改变一级摇臂3实际作用到二级摇臂4上的升程从而改变气门6的升程；一级摇臂3下方为基圆面341和实际工作面342，在发动机的工况需要最小升程时，可使一级摇臂3上方的支点31移动到指定位置，如图3，此时一级摇臂3下方的工作面34与二级摇臂4的滚针轴承41的初始接触点为基圆面341相对实际工作面的另一端，这样一级摇臂3在凸轮轴20传递动力过程中，其下方滚过二级摇臂4的滚针轴承41的工作面先是基圆面341，然后才到实际工作面342，由于基圆面341为一段以一级摇臂3上方的支点31为圆心的弧面，所以基圆面341滚过二级摇臂4的滚针轴承41时，气门6实际没有工作，实际上屏蔽了气门6的升程；在发动机的工况需要最大升程时，可使一级摇臂上3方的支点31移动到指定位置，如图2，此时一级摇臂3下方的工作面34与二级摇臂4的滚针轴承41的初始接触点为基圆面341与实际工作面342的连接处，这样一级摇臂3在凸轮轴20传递动力过程中，实际滚过二级摇臂4的滚针轴承41的工作面只有实际工作面342，没有经过屏蔽气门6的升程的基圆面341，此时可获得最大气门升程。

Claims (7)

1.一种发动机可变配气机构，其特征在于包括：
导向块：固定在发动机缸盖的支撑上，与一级摇臂上方的支点活动连接，并且具有供所述支点移动的轨道；
一级摇臂：通过滚针轴承与发动机凸轮轴构成凸轮连接，一级摇臂还设有回位装置，一级摇臂的下方为工作面，所述工作面包括基圆面和实际作用面，所述基圆面为一段以一级摇臂上方的支点为圆心的弧面，所述实际作用面为与基圆面连接的平面或弧面；
二级摇臂：二级摇臂的一侧与固定在发动机上的挺柱连接，另一侧与气门铰接，二级摇臂通过滚针轴承与一级摇臂下方的工作面紧密接触；
调整机构：与一级摇臂活动连接，可使一级摇臂上方的支点改变位置；
一级摇臂可在凸轮轴作用下绕支点摆动，并通过下方的工作面往下压迫二级摇臂的滚针轴承，使二级摇臂绕着与挺柱的连接点摆动，进而带动气门。
2.根据权利要求1所述的发动机可变配气机构，其特征在于所述轨道为一段以二级摇臂的滚针轴承为圆心的圆弧。
3.根据权利要求1所述的发动机可变配气机构，其特征在于所述实际工作面为与基圆面连接的向下弯的弧面。
4.根据权利要求1所述的发动机可变配气机构，其特征在于所述一级摇臂由两个或两个以上的摇臂组成，所述摇臂的上方均与一根带有滚针轴承的轴固定连接，所述一级摇臂上方的支点为所述轴上的滚针轴承。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的发动机可变配气机构，其特征在于所述调整机构由步进电机驱动。
6.根据权利要求6所述的发动机可变配气机构，其特征在于所述回位装置为一个或多个扭力弹簧，所述扭力弹簧的一端与所述导向块或发动机缸盖固定，另一端抵靠在一级摇臂相对凸轮轴的另一侧。
7.根据权利要求7所述的发动机可变配气机构，其特征在于所述一级摇臂在扭力弹簧抵靠处设有限位槽。
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