CN102678219A - 可变平面支撑体全可变气门正时和升程机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可变平面支撑体全可变气门正时和升程机构，是往复式内燃机气门控制机构的一种。至今公开的技术能够改变气门持续开启时间，但或者具有改变气门升程的副作用，或者其控制系统的应力负荷过大。本发明利用一个平面移动控制机构一个支撑平面的角度和位置，从而能够单独控制气门持续开启时间和升程，且平面移动控制机构的应力大部分为贴近转轴的方向，所受的扭力不大。本发明可以优化内燃机气门的控制，降低泵气损耗，提高内燃机效率。

Description

可变平面支撑体全可变气门正时和升程机构

技术领域

本发明涉及一种可变平面支撑体全可变气门正时和升程机构，是指一种往复式内燃机气门驱动控制的机构，它所驱动的内燃机气门的持续开启时间在一定范围内可以连续调节。 

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。 

公开号为CN101858233的包含变速摆机构的全可变气门正时方法和机构的发明中，所述的可变支点结联双变速摆机构中，与凸轮接触的受到凸轮直接驱动的变速摆杆在控制凸轮的控制下可改变方向，但是控制凸轮在内燃机高转速时支撑变速摆杆的位置在控制凸轮的尖端，此时控制凸轮受到的扭转力矩比较大，不利于机构的使用寿命。而且变速摆杆与控制凸轮的接触是滑动摩擦，摩擦力比较大，部件易磨损，换成为滚轮的机构又比较复杂，因此希望所有移动比较大的接触部分都含有滚轮的滚动摩擦。 

发明内容

本专利为改进上述不足作出新的解决方案，发本发明提供这样一种可变平面支撑体全可变气门正时和升程机构，包含：凸轮，具有较大的凸轮角度，保证内燃机在最高转速下有最佳的气门开启持续时间；平面支撑体，有滑动平面和固定轴，调整气门的持续开启时间和升程；齿轮轴，控制所述平面支撑体绕其固定轴旋转，改变气门正时；偏心轮轴，控制一个偏心轮支架，使所述支撑平面体可以改变高低位置而改变气门升程；凸轮摆杆，将所述凸轮的圆周运动转换为凸轮摆杆的平移运动；摆杆，一端固定，另一端有弧面和突起，可以推动气门开启；弹簧，为机构提供恢复弹力。 

附图说明

图1是示意图，示出了可变平面支撑体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，示出了平面移动控制机构的部件和组装方法。 

图3是示意图，示出了机构调节正时的方法是通过转动齿轮轴从而改变平面支撑体的角度。 

图4是示意图，示出了机构调节升程的方法是通过转动偏心轮轴从而改变平面支撑体的高度。 

图5是正时示意图，示出了机构可以在最大油门时连续改变气门的持续开启时间而不改变气门升程。 

图6是升程示意图，示出了机构可以在连续改变气门的升程。 

具体实施方式

下面将参考附图来叙述一个例示性实施例。 

参考附图1，是可变平面支撑体全可变气门正时和升程机构的左前视图。凸轮1驱动凸轮摆杆7的上端，凸轮摆杆7下端与摆杆6中间的突起以轴相连。平面支撑体2有平面11，控制凸轮摆杆7的摆动情况。平面支撑体2的边缘有齿轮，齿轮与齿轮轴8啮合。偏心轮轴10的偏心轮嵌入偏心轮支架9中的一个槽14中，在控制偏心轮支架9的同时还可以滑动一段距离。与凸轮1同样是固定在内燃机气缸盖上的并且可以转动，二者的轴线平行。凸轮摆杆7的下端与摆杆6中间位置的突起以固定轴相连，摆杆6的突起在面对凸轮1的这一侧。弹簧3与摆杆6接触的位置在摆杆靠近气门19一端的侧面，此侧面是摆杆6与所述凸轮摆杆7连接的突起所在的反侧。摆杆6的上端由固定轴5固定在气缸盖上，摆杆6可以绕固定轴5转动。摆杆6的下端表面是一段以固定轴5为弧心的圆弧，以及一个突起，此突起可以在摆杆6摆动到一定角度时推动滚轮13及滚轮摇臂12，借助液压挺柱20，可以驱动气门19打开。 

从附图中易见，平面支撑体2与凸轮摆杆7接触的平面11，在靠近凸轮1一边比相反方向的一变要高，这是由机构的结构特征决定的，因为摆杆6摆动推动气门19打开时，凸轮摆杆7是下降的。因而当凸轮1推动凸轮摆杆移动时，受到平面支撑体2的导向作用，会同时向下运动，从而打开气门19。凸轮摆杆7的下降可以使摆杆6向打开气门19的方向摆动，调整平面支撑体2的导向作用，可以调节气门的持续开启时间，平面支撑体2靠近凸轮的一端的高度受到齿轮轴8的控制作用，位置越低，凸轮摆杆7的初始位置，即凸轮1不推动凸轮摆杆7时的位置越低，气门19打开越早，同样由于运动的对称性，气门19关闭越晚，气门的持续开启时间越长。因此内燃机低速运行时，平面支撑体2的位置偏上；反之则偏下。 

参考附图2，是平面移动控制机构的组装方法。平面支撑体2的轴21嵌入偏心轮支架9中的孔22。齿轮轴8的轴23嵌入偏心轮支架9中的孔24。偏心轮轴10上的偏心轮27嵌入偏心轮支架9中的槽14。平面支撑体2的平面11的上端边缘有突起26，这是为了在气门出处最短持续开启时间，也就是平面11的接近竖直时限制凸轮摆杆7上的滚轮17不会过度向上移动，或者不会对平面产生过大的压力。滚轮17以轴18固定在凸轮摆杆7的中间位置的 突起上的孔25中，是凸轮摆杆7与平面11接触的部件。滚轮15以轴16固定在凸轮摆杆7的上端，是凸轮摆杆7与凸轮接触的部件。偏心轮轴10和齿轮轴23是固定在气缸盖上的，且可以转动，而轴21可以随偏心轮支架9转动。在调节偏心轮轴10和齿轮轴8时，如果在气门打开至调节的最大升程时，轴18与轴21共轴，那么气门的升程就不随着气门持续开启时间的改变而改变，这是全可变气门正时的成立条件。 

参考附图3，是机构调节气门持续开启时间的方法。保持偏心轮轴10的角度不变，凸轮1处于未推动凸轮摆杆7的位置，此时偏心轮支架9保持不动，因此平面支撑体可以绕自身的轴旋转。转动齿轮轴8，依靠啮合的齿轮驱动平面支撑体2，使之旋转，改变角度方向，于是凸轮摆杆7向上运动，摆杆6向左运动，改变了摆杆的初始位置。因为满足附图2说明段落指出的全可变气门正时的条件，因此气门最大升程不变，持续开启时间改变了，因为摆杆6从不推动气门至开始推动气门有一段空滑的时间，因此气门持续开启时间变短了。附图中虚线位置是调节后气门持续开启时间较短的部件位置，实线则相反。 

参考附图4，是机构调节气门升程的方法。保持凸轮1在最大推动凸轮摆杆7的位置，固定齿轮轴8不转动，调节偏心轮轴10的角度，于是偏心轮支架9的高度改变了，凸轮摆杆7的位置上升，摆杆6的位置更加向左，于是气门回缩了一个距离28，这表明气门的升程降低了。虚线是降低升程的调节位置，实线则相反。 

参考附图3和4，因为偏心轮支架9的位置若要实现单独对气门的持续开启时间和升程做调节，就需要使偏心轮轴10和齿轮轴8的调节相配合，而非一对一调节，因为凸轮摆杆7和摆杆6的运动比较复杂，不是平面的线性关系。 

参考附图5，是机构改变气门持续开启时间的气门升程图。在单独调节气门正时的状态下，任意气门持续开启时间的调节都不会改变气门的最大升程。在正时图中实线与虚线的气门升程与曲轴角度关系的曲线对应实施例机构在如附图3中的部件实线与虚线的位置，实线代表内燃机最高转速时，虚线相反。低速调节状态使机构所具有的高角度凸轮的等效曲轴角度被等比缩小，升程不变。假设凸轮所对应的曲轴角度是实线所代表的典型的凸轮驱动气门的升程曲线，在最低转速下，实施例机构可以将此曲轴角度降低到虚线所代表较低的水平，这是曲线52所具有的意义。而在内燃机处于最高转速时，恢复这个角度到最大凸轮角度，这是曲线51所具有的意义。因此，凸轮的角度决定了机构可以提供给气门的最大持续开启时间的驱动。改变机构的具体设计参数可以改变最大和最小气门持续开启时间，满足具体内燃机的需求。 

参考附图6，是机构改变气门升程的气门升程图。在附图4所示的调节下，气门的升程有变化。因为在改变偏心轮支架的高度时候也改变了平面支撑体的角度，所以气门持续开启时间也随同气门升程一起变化。因此形成了附图6所示的实线54与虚线53二条气门升程曲线，分别对应附图4中的实线与虚线的部件调节位置。 

参考附图5和6中可见，气门升程曲线51、52、53、54是左右对称的，这是凸轮修形的结果，如果是对称凸轮，由于附图1中的滚轮11相对于凸轮1有一个角向的移动，因此气门 的升程曲线会偏向一边。以附图3为例，当凸轮1逆时针转动，且气门正时图中的曲轴角度左小右大时，气门升程曲线会偏向右边，即气门开启比较慢，关闭比较快。因此凸轮1需要向转动方向偏置一点，使气门打开与关闭的时间是相同的。 

凸轮1与凸轮摆杆7的接触是依靠滚轮11，凸轮摆杆7与平面支撑体9的接触是依靠滚轮13，因此在高速运转时，凸轮1和凸轮摆杆的应力比较大的接触都是滚动摩擦接触，因而降低了部件的磨损，提高了寿命。 

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。 

总体而言，可变平面支撑体全可变气门正时和升程机构的原理乃是利用齿轮轴和偏心轮轴控制一个支撑凸轮摆杆的滑动的平面支撑体的角度和位置，从而控制凸轮摆杆的初始位置和移动位置的范围，通过摆杆作为具体的执行部件，使气门升程在调节气门持续开启时间的过程中保持不变，以及改变气门的升程。 

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 (8)

1.一种可变平面支撑体全可变气门正时和升程机构，包含：凸轮，具有较大的凸轮角度，保证内燃机在最高转速下有最佳的气门开启持续时间；平面支撑体，有滑动平面和固定轴，调整气门的持续开启时间和升程；齿轮轴，控制所述平面支撑体绕其固定轴旋转，改变气门正时；偏心轮轴，控制一个偏心轮支架，使所述支撑平面体可以改变高低位置而改变气门升程；凸轮摆杆，将所述凸轮的圆周运动转换为凸轮摆杆的平移运动；摆杆，一端固定，另一端有弧面和突起，可以推动气门开启；弹簧，为机构提供恢复弹力。

2.如权利要求1所述的可变平面支撑体全可变气门正时机构，其特征在于所述凸轮摆杆有二个滚轮，一个位于凸轮摆杆的中间位置，与所述平面支撑体接触，另一个位于凸轮摆杆的上端位置朝向所述凸轮的一侧，与凸轮表面接触。所述凸轮摆杆的特征还在于凸轮摆杆的下端与摆杆中间的突起相连接。

3.如权利要求1所述的可变平面支撑体全可变气门正时和升程机构，其特征在于所述平面支撑体有轴，轴的安装在所述偏心轮轴的连杆上。

4.如权利要求1所述的可变平面支撑体全可变气门正时和升程机构，其特征在于所述偏心轮支架与所述齿轮轴相连，以齿轮轴为轴心旋转。

5.如权利要求1所述的可变平面支撑体全可变气门正时和升程机构，其特征在于所述平面支撑体的平面靠近凸轮这一边位置比较高。

6.如权利要求1所述的可变平面支撑体全可变气门正时和升程机构，其特征在于所述平面支撑体的平面靠近凸轮这一边的边缘有突起。

7.如权利要求1所述的可变平面支撑体全可变气门正时，其特征在于所述弹簧与所述摆杆接触的位置在摆杆靠近气门一端的侧面，此侧面是摆杆与所述凸轮摆杆连接的突起所在的反侧。

8.一种平面移动控制机构，包括偏心轮轴、齿轮轴和平面支撑体。所述偏心轮轴有一个偏心轮支架，支架同时连接在所述齿轮轴上。所述平面支撑体的轴固定在偏心轮支架上。所述平面支撑体的边缘有齿轮，与所述齿轮轴的齿轮啮合。所述平面移动控制机构的特征在于，所述偏心轮支架具有滑槽，滑槽与所述偏心轮接触。

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