CN102678214B - 独立双摆杆全可变气门正时和升程机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了独立双摆杆全可变气门正时和升程机构，是内燃机领域中驱动气门的机构之一，能够使气门的升程和正时独立控制，可连续调节气门持续开启时间和升程，从而达到优化气门控制的目的。现有技术的可变气门正时和升程机构不能够使气门的正时控制和升程控制分离，造成调节气门正时会对气门升程产生有害影响。本发明在已有技术的基础上，使原有的一根固定摆杆可以调节位置，使气门升程可以调节，从而可以连续调节气门持续开启时间和升程，优化的气门控制。

Description

独立双摆杆全可变气门正时和升程机构

技术领域

本发明涉及一种独立双摆杆全可变气门正时和升程机构，是内燃机领域中驱动气门的机构之一，能够使气门的升程和正时独立控制，可连续调节气门持续开启时间和升程，从而达到优化气门控制的目的。

背景技术

内燃机的气门驱动采用连续可变气门正时可以提高内燃机气缸的充气率，提高功率和效率，降低气缸工作温度，降低内燃机的污染排放。内燃机的进气门驱动采用连续可变气门升程技术可以提高内燃机的进气效率，降低油耗，提高内燃机对油门的响应速度。

公开号CN101149000A名为内燃机的可变气门驱动机构的专利中，气门的正时和升程是相互关联的，即气门打开的持续时间与气门打开的升程是成比例关系，但由此带来的问题是不能很好兼顾可变气门正时和可变气门升程这两种调节的优点。

如果能够将连续可变气门正时与升程结合在一切，并可以做到相对独立调节，那么将能够提高内燃机的实际使用效果。

公开号CN101858233所述的包含变速摆机构的全可变气正时方法和机构中的可变动力臂-阻力臂的变速摆机构，其含有二根摆杆，因此有条件作为调节升程的机构而存在。

发明内容

本专利为改进上述不足作出新的解决方案，本发明提供这样一种独立双变速摆杆全可变气门正时和升程机构，包括：凸轮轴，所含的高角度凸轮角度对应曲轴角度可以满足内燃机最高转速时对气门持续开启时间的最佳要求；第一偏心轮轴，控制气门的正时；第二偏心轮轴，控制气门的升程；摆杆，一端固定，另一端有弧面和突起，与所述双连杆中处与所述平面支点机构相连的连杆之外的另一个连杆相连，可以在摆动时推动气门打开和控制气门关闭；凸轮摆杆，一端连接所述第二偏心轮轴，另一端有滚轮，滚轮与所述高角度凸轮轴接触；控制杆，将所述凸轮摆杆的摆动传递给所述摆杆，且受到所述第一偏心轮轴的控制，可以在摆杆的方向移动一段距离；弹簧，所述摆杆距离滚轮摇臂和滚轮较近的侧面位置与弹簧接触，弹簧的另一端固定在固定座上，而固定座是固定在气缸盖上的，为全可变气门正时和升程机构提供回复力，弹簧的弹力方向与摆杆摆动的方向垂直。

附图说明

图1是示意图，示出了独立双摆杆全可变气门正时和升程机构各部件之间的位置和连接关系。

图2是示意图，示出了第一偏心轮轴与控制杆的组装方法。

图3是示意图，示出了气门保持最大升程时，凸轮摆杆和摆杆的侧面平行。

图4是示意图，示出了单独调节气门持续开启时间的机构动作，此时第二偏心轮轴固定。

图5是示意图，示出了转动第一偏心轮轴后，调节气门持续开启时间使气门升程图的曲线宽度变宽。

图6是示意图，示出了单独调节气门升程的机构动作，此时第一偏心轮轴固定。

图7是示意图，示出了转动第一偏心轮轴后，调节气门持续开启时间使气门升程图的曲线宽度变宽。

具体实施方式

下面将参考附图来叙述一个例示性实施例。所有图中均未示出控制机构的驱动机构，也未示出凸轮轴的完整驱动机构，因此部分并不存在设计困难，使用公知的机械结构即可，凸轮的轴由通常的链条被曲轴所驱动，控制机构的驱动可使用液压或电机系统完成。

参考附图1，凸轮轴上的凸轮1紧密接触凸轮摆杆7上端的滚轮2，凸轮摆杆7下端固定在第二偏心轮轴8上。凸轮摆杆7背向凸轮的侧面与控制杆12上的滚轮10接触，滚轮10也与摆杆6的侧面紧密接触。滚轮10通过轴11与控制杆12连接。控制杆12连接在第一偏心轮轴5上的偏心轮9。同时，第一偏心轮轴5的轴部分也是摆杆6的固定轴。摆杆6距离滚轮摇臂14和滚轮13较近的侧面位置与弹簧3接触，弹簧3的另一端固定在固定座4上，而固定座4是固定在气缸盖上的。滚轮摇臂14架在液压顶柱20与气门19之间，通过摆杆6的摆动可以驱动滚轮摇臂14推动气门开启。

附图1中的凸轮轴上的凸轮1是高角度凸轮，即其对应的曲轴角度比一般的凸轮要大很多，比如可以到达300至360度的水平。具体的数值，视所服务的内燃机的最高转速的数值而定，只有如此大的凸轮角度才能保证气门具有足够的最大持续开启时间。

第一偏心轮轴5可以驱动控制杆12及其滚轮10沿摆杆6的侧面竖直方向移动一段距离。移动的距离根据所选摆杆6的长度而定，将滚轮10与摆杆6的接触位置放在中间位置的目的在于，即保证的足够的传动放大倍数，也就是摆杆6紧贴滚轮13的部分的摆动弧长与滚轮10沿水平方向移动的距离的比值，又不会使滚轮10因为大的传动放大倍数而产生过大的应力。

第二偏心轮轴8即所控制的凸轮摆杆7的摆动方向与摆杆相反，相反使得滚轮10的位置上下变化后，从凸轮1驱动冲程传递到摆杆6的摆动弧长可以有比较大的改变，使机构更加小巧。如果额外为凸轮摆杆7增加着力点在滚轮2附近的弹簧时，滚轮10与凸轮摆杆7接触的位置可以移动到距离第二偏心轮轴8很近的地方，使其传递的驱动冲程变得很小，从而使气门升程调节的范围增大。

参考附图2，第一偏心轮轴5上有一个偏心轮9，连接一个控制杆12。控制杆12上的一个孔15连接着轴11，轴11同时也连接着滚轮10的孔16。第一偏心轮轴5连接摆杆6的孔17，使其绕第一偏心轮轴5转动。弹簧3的一端插入固定座4的孔中，使弹簧3固定在气缸盖上。

参考附图3，首先将凸轮1设定在最大推程的角度，并使第二偏心轮轴8固定在气门最大升程的调节角度上。此时气门处于最大升程的位置上，凸轮摆杆7和摆杆6各自与滚轮接触的面是平行的。这个条件是机构在内燃机处于最大油门条件下的调节状态，表面此时机构可以使气门保持在最大升程的状态，并且无论如何调节气门的持续开启时间都不会影响气门的升程。

参考附图4，图中实线是机构的原始位置。将凸轮1调节至未推动凸轮摆杆7的位置，同时固定第二偏心轮轴8的角度。此时偏心轮9的转动带动控制杆12，使滚轮10向上移动至虚线位置。滚轮10的移动使摆杆6在弹簧的作用下弹至虚线的位置。由于摆杆6的移动，凸轮1在推动凸轮摆杆7的初期并不会导致摆杆6摆动推动滚轮13而令气门开启，因此气门的持续开启时间缩短了。

参考附图5，附图4的二个调节状态气门升程对比图。图中的呈实线的气门升程51代表附图4中实线的机构部件位置所带来的气门升程样式，而虚线的曲线52代表附图4中虚线的机构部件位置所带来的气门升程样式。气门升程51所占据的曲轴角度大于气门升程52，而二者的最大升程相等。

参考附图6，调整凸轮1角度，使凸轮1推动凸轮摆杆7至最大摆程处。此时固定第一偏心轮轴5，转动第二偏心轮轴8，凸轮摆杆7在第二偏心轮轴8的作用下移动到虚线位置，摆杆6在弹簧的作用下回弹至虚线位置，气门从最大升程位置弹回一个距离18，距离18就是气门升程减少的距离。

参考附图7，图中气门升程曲线53比曲线54的高度降低一些，曲线53对应附图6中部件的虚线位置，而曲线54对应附图6中部件的实线位置，表面所述的机构具有调节升程的能力。

因为控制杆12的调节也具有改变摆杆6的初始位置的功能，因此如果需要改变升程而不改变气门持续开启时间，可以用控制杆12的移动补偿凸轮摆杆7的移动。

总体而言，独立双变速摆杆全可变气门正时和升程机构乃是利用二个相对独立的摆动杆，凸轮摆杆用来调整凸轮轴对控制杆上的滚轮的推动的初始位置，而控制杆则控制滚轮与凸轮摆杆的接触位置，控制摆杆的摆程和初始位置的结果就是可以独立调节气门正时和升程的目的。

上述叙述仅仅是用于解释本发明的例示性实施例，它不是排他的或将本发明限制与其公开的具体形式。本领域技术人员可以理解，在不偏离本发明的范围内，可以做出各种改变以及其中的元素可用等同元素来替换。此外，可以做出很多修改以使特定情形或材料适用于本发明的主旨而不偏离实质范围。因此，本发明不限于作为构思实现本发明的最佳模式所公开的特定实施例，而是本发明包括属于本发明范围的所有实施方式。在不偏离本发明的精神和范围内，本发明能够以具体解释和阐明的方式以外的其他方式实施。

Claims (2)

1.一种独立双摆杆全可变气门正时和升程机构，包括：凸轮轴，所含的高角度凸轮角度对应曲轴角度可以满足内燃机最高转速时对气门持续开启时间的最佳要求；第一偏心轮轴，控制气门的正时；第二偏心轮轴，控制气门的升程；摆杆，一端固定，另一端有弧面和突起，可以在摆动时推动气门打开和控制气门关闭；凸轮摆杆，一端连接所述第二偏心轮轴，另一端有滚轮，滚轮与所述高角度凸轮轴上的凸轮接触；控制杆，将所述凸轮摆杆的摆动传递给所述摆杆，且受到所述第一偏心轮轴的控制，可以在摆杆的方向移动一段距离；弹簧，所述摆杆距离滚轮摇臂和滚轮较近的侧面位置与弹簧接触，弹簧的另一端固定在固定座上，而固定座是固定在气缸盖上的，为全可变气门正时和升程机构提供回复力，弹簧的弹力方向与摆杆摆动的方向垂直；

所述的独立双摆杆全可变气门正时和升程机构的特征还在于第一偏心轮轴的轴同时也是所述摆杆的固定轴；

所述的独立双摆杆全可变气门正时和升程机构的特征还在于所述摆杆和凸轮摆杆的摆动方向相反；

所述的独立双摆杆全可变气门正时和升程机构的特征还在于所述控制杆的一端有滚轮，滚轮同时与摆杆和凸轮摆杆相对的侧面接触；

所述的独立双摆杆全可变气门正时和升程机构的特征还在于所述控制杆一端的滚轮与所述摆杆的侧面接触的位置在中间位置范围内。

2.如权利要求1所述的独立双摆杆全可变气门正时和升程机构，其特征在于当所述第二偏心轮轴调节至气门最大升程位置时，所述凸轮轴推动所述凸轮摆杆使气门达到最大升程时，摆杆和凸轮摆杆相对的侧面平行。