CN102777226B - 一种发动机连续可变气门升程机构 - Google Patents
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Abstract
一种发动机连续可变气门升程机构，用于改善车辆的动力性能、燃油经济性能和排放指标，它包括驱动组件、传动单元和气门组件，其特别之处在于，所述驱动组件包括凸轮轴和补偿凸轮轴，所述补偿凸轮轴在发动机ECU的控制下，由步进电机驱动实现对气门升程的控制，所述传动单元包括一组数量与发动机缸数匹配的铰接式摇臂组件，所述摇臂组件与凸轮轴及补偿凸轮轴配装。本发明通过铰接结构的摇臂组件，使得气门升程的可变量更大，可以更好的提升汽车的动力性和燃油经济性，改善发动机的排放性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车发动机连续可变气门升程机构，属于发动机技术领域。
背景技术
随着汽车制造技术的进步，消费者对汽车动力性、经济性、乘坐舒适性和排放指标等方面的要求不断提高，给汽车新产品的研发提出了新的挑战。为提升发动机的动力性和燃油经济性，实现发动机低排放目标，涡轮增压、VVT(可变气门正时)、VVL（可变气门升程）、缸内直喷、可变涡流等先进技术备受关注，尤其是可变气门升程技术在欧洲和日本得到广泛应用和发展，但该项技术的实施难度较大，对大多数采用双凸轮型线与控制执行机构配合的模式来实现气门升程的改变，存在结构复杂，凸轮轴质量大，加工困难，应用成本高的缺陷，严重制约了该技术在汽车上的应用，影响着普通汽车的发展。
发明内容
本发明的目的在于为改善车辆的动力性、燃油经济性和排放性能，提供一种结构简单、性能可靠、加工成本低、便于实施的发动机连续可变气门升程机构。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种发动机连续可变气门升程机构，它包括驱动组件、传动单元和气门组件，其特别之处在于，所述驱动组件包括凸轮轴和补偿凸轮轴，所述补偿凸轮轴在发动机ECU的控制下，由步进电机驱动实现对气门升程的控制，所述传动单元包括一组数量与发动机缸数匹配的铰接式摇臂组件，所述摇臂组件与凸轮轴及补偿凸轮轴配装。
上述发动机连续可变气门升程机构，所述摇臂组件安装在发动机缸盖上设置的摇臂组件安装槽中，它由上摇臂、下摇臂、摇臂连接轴和复位卡簧组成，所述上摇臂上端设有与补偿凸轮轴型线匹配的圆弧曲面，上摇臂的下端与下摇臂的上端通过摇臂连接轴铰接，所述复位卡簧套装在摇臂连接轴外面，两端分别安装在上摇臂下端设置的上摇臂卡簧槽和下摇臂上端设置的下摇臂卡簧槽里面。。
上述发动机连续可变气门升程机构，所述凸轮轴与发动机曲轴之间通过传动链传递动力，凸轮轴在发动机运转的所有工况均处于连续工作状态，凸轮轴的凸轮型线与上摇臂下端及下摇臂上端侧面接触。
上述发动机连续可变气门升程机构，所述气门组件包括气门和挺柱，所述挺柱位于气门杆顶端，挺柱上端面与传动组件的下摇臂下端配装。
本发明通过凸轮轴和补偿凸轮轴驱动摇臂组件来实现气门升程连续可变的功能。其中，凸轮轴与普通发动机凸轮轴的功能和动作规律相同，在发动机小负荷和怠速工况时，补偿凸轮轴不工作，由凸轮轴来推动摇臂组件，使得摇臂组件的上摇臂与下摇臂相对转动，下摇臂带动挺柱和气门做上下往复运动，实现气门的开启和关闭，完成发动机进、排气功能；在发动机大负荷工况时，由发动机ECU控制步进电机动作，通过步进电机驱动补偿凸轮轴转动一定角度，使补偿凸轮轴的顶端与摇臂组件配合，气门升程增大，进气量增加，满足了发动机大负荷工况的要求，增大了发动机的功率和扭矩，提高了发动机的动力性和经济性。本发明中，由于补偿凸轮轴的工作频率较低，结构设计较简单，加工成本低，具有很强的实用性；本发明通过铰接结构的摇臂组件，使得气门升程的可变量更大，可以更好的提升汽车的动力性和燃油经济性，改善发动机的排放性能。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明结构及与动力源驱动关系示意图。
图2是本发明在气门关闭状态时的结构示意图；
图3是本发明在气门开启最大升程状态时的结构示意图；
图4是摇臂组件装配关系示意图；
图5是摇臂组件与缸盖上的摇臂安装槽装配关系俯视图。
图中各标号为：1、补偿凸轮轴，2、上摇臂，2-1、上摇臂卡簧槽，2-2、圆弧曲面，3、下摇臂，3-1、下摇臂卡簧槽，4、气门，5、挺柱，6、凸轮轴，7、复位卡簧，8、摇臂连接轴，9、发动机缸盖，9-1、摇臂组件安装槽，10、步进电机，11、发动机ECU，12、发动机曲轴，13、传动链。
具体实施方式
参看图 1、图 2、图3，本发明包括驱动组件、传动单元和气门组件，其特别之处在于，所述驱动组件包括凸轮轴6和补偿凸轮轴1，所述补偿凸轮轴1在发动机ECU 11的控制下，由步进电机10驱动实现对气门升程的控制，所述传动单元包括一组数量与发动机缸数匹配的铰接式摇臂组件，所述摇臂组件与凸轮轴6及补偿凸轮轴1配装。
参看图 4、图5，本发明的摇臂组件安装在发动机缸盖9上设置的摇臂组件安装槽9-1中，它由上摇臂2、下摇臂3、摇臂连接轴8和复位卡簧7组成，所述上摇臂2上端设有与补偿凸轮轴1型线匹配的圆弧曲面2-2，上摇臂2的下端与下摇臂3的上端通过摇臂连接轴8铰接，所述复位卡簧7套装在摇臂连接轴8外面，两端分别安装在上摇臂下端设置的上摇臂卡簧槽2-1和下摇臂上端设置的下摇臂卡簧槽3-1里面。
参看图1、图2、图3、图4，本发明的工作原理是：
本发明通过凸轮轴6和补偿凸轮轴1驱动摇臂组件来实现气门升程连续可变的功能，其中，凸轮轴6与普通发动机凸轮轴的功能和动作规律相同。
在发动机小负荷和怠速工况时，补偿凸轮轴1不工作，凸轮轴6推动摇臂组件，使得摇臂组件的上摇臂2与下摇臂3相对转动，下摇臂3带动挺柱5和气门4做上下往复运动，实现气门4的开启和关闭，完成发动机进、排气功能。具体工作步骤为：a、发动机在进气过程中，凸轮轴6配合发动机曲轴12运动向右推动摇臂组件，使得摇臂组件的上摇臂2与下摇臂3相对转动，下摇臂3下行推开气门4进气；b、在发动机活塞上行的压缩过程中，随着凸轮轴6的旋转，在摇臂复位卡簧7的作用下摇臂组件的下摇臂3上行带动气门关4闭。
在发动机大负荷工况时，发动机ECU 11控制步进电机10动作，通过步进电机10驱动补偿凸轮轴1转动一定角度，使补偿凸轮轴1外廓形线的不同部位与摇臂组件配合，气门升程增大，进气量增加，满足了发动机大负荷工况的要求。具体工作步骤为：c、发动机在进气过程中，凸轮轴6运动规律不变，补偿凸轮轴1配合凸轮轴6做相应的运动，推动摇臂组件整体向下移动，增大进气门的开度和行程；d、在发动机活塞上行的压缩过程中，补偿凸轮轴1配合凸轮轴6动作，可以顺利完成气门4的关闭。
本发明是通过上下两端直线距离可以变化的摇臂组件和补偿凸轮轴1的配合来实现气门升程连续变化的，不需要复杂的控制机构和高加工难度的凸轮轴，与国内、外的现有技术相比具有结构简单、性能可靠、加工成本低、便于实施的特点，满足了发动机各种工况下的动力性能和经济性能的要求，降低了发动机的排放指标。
Claims (2)
1.一种发动机连续可变气门升程机构，它包括驱动组件、传动单元和气门组件，其特征是，所述驱动组件包括凸轮轴（6）和补偿凸轮轴（1），所述补偿凸轮轴（1）在发动机ECU （11）的控制下，由步进电机（10）驱动实现对气门升程的控制，所述传动单元包括一组数量与发动机缸数匹配的铰接式摇臂组件，所述摇臂组件与凸轮轴（6）及补偿凸轮轴（1）配装；
所述摇臂组件安装在发动机缸盖（9）上设置的摇臂组件安装槽（9-1）中，它由上摇臂（2）、下摇臂（3）、摇臂连接轴（8）和复位卡簧（7）组成，所述上摇臂（2）上端设有与补偿凸轮轴（1）型线匹配的圆弧曲面（2-2），上摇臂（2）的下端与下摇臂（3）的上端通过摇臂连接轴（8）铰接，所述复位卡簧（7）套装在摇臂连接轴（8）外面，两端分别安装在上摇臂下端设置的上摇臂卡簧槽（2-1）和下摇臂上端设置的下摇臂卡簧槽（3-1）里面；
所述凸轮轴（6）与发动机曲轴（12）之间通过传动链（13）传递动力，凸轮轴（6）在发动机运转的所有工况均处于连续工作状态，凸轮轴（6）的凸轮型线与上摇臂（2）下端及下摇臂（3）上端侧面接触；
在发动机小负荷和怠速工况时，补偿凸轮轴不工作，由凸轮轴来推动摇臂组件，使得摇臂组件的上摇臂与下摇臂相对转动，下摇臂带动挺柱和气门做上下往复运动，实现气门的开启和关闭，完成发动机进、排气功能；在发动机大负荷工况时，由发动机ECU控制步进电机动作，通过步进电机驱动补偿凸轮轴转动一定角度，使补偿凸轮轴的顶端与摇臂组件配合，气门升程增大，进气量增加，满足了发动机大负荷工况的要求，增大了发动机的功率和扭矩。
2.根据权利要求1所述的一种发动机连续可变气门升程机构，其特征是，所述气门组件包括气门（4）和挺柱（5），所述挺柱（5）位于气门（4）顶端，挺柱（5）上端与摇臂组件的下摇臂下端配装。
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