CN103835780A - 一种发动机辅助气门运动装置 - Google Patents

Abstract

一种发动机辅助气门运动装置，包括一个双气门致动器、一个单气门致动器和一个辅助运动控制机构。双气门致动器包括双气门驱动机构，单气门致动器包括单气门驱动机构，辅助运动控制机构同时控制双气门驱动机构和单气门驱动机构。当辅助运动控制机构开通时，双气门驱动机构从操作位置变为非操作位置，双气门致动器与发动机的两个气门之间的链接断开，取消发动机的常规气门运动；与此同时，单气门驱动机构从非操作位置变为操作位置，单气门致动器驱动两个气门中的一个，产生发动机的辅助气门运动。本发明的发动机的辅助气门运动与常规气门运动互不干涉，可用于发动机制动，减小制动载荷，提高制动性能。

Description

一种发动机辅助气门运动装置

技术领域: 

本发明涉及机械领域，尤其涉及车辆发动机的气门驱动领域，特别涉及用于产生发动机辅助气门运动的装置，具体的是一种发动机辅助气门运动装置。

背景技术: 

已有技术中，车辆发动机的常规气门致动器的技术为人共知，其应用已有一百多年的历史。但由于对发动机排放与制动等其它需求，越来越多的发动机需要在常规气门运动的基础上，增加辅助气门运动。事实上，采用发动机辅助气门运动的发动机制动器已经逐渐成为商用车（尤其是12吨以上重型卡车）发动机必配的装置。

发动机制动技术也广为人知。只需将发动机暂时转换为压缩机。转换过程中切断燃油，在发动机活塞压缩行程接近结束时打开气门，允许被压缩气体（制动时为空气）被释放，发动机在压缩行程中压缩气体所吸收的能量，不能在随后的膨胀行程返回到发动机的汽缸活塞和曲轴，而是通过发动机的排气及散热系统散发掉。最终的结果是有效的发动机制动和车辆速度的减缓。 

在一百多年的车载发动机应用历史中，常规气门致动器采用的都是机械式或固链式（非液压式）的连接与驱动，将发动机的凸轮运动传递给气门，产生常规气门运动。而目前世界上所应用的发动机气门驱动装置大都是采用液压式的连接或驱动，产生制动气门运动。 

现有技术中，发动机的辅助气门运动过程中伴随有发动机的常规气门运动，因此，发动机的辅助气门运动不独立，性能受到限制。 

发明内容： 

本发明的目的在于提供一种发动机辅助气门运动装置，所述的这种发动机辅助气门运动装置要解决现有技术中发动机的辅助气门运动过程中伴随有发动机的常规气门运动、发动机的辅助气门运动不独立、性能有局限限的技术问题。

本发明的发动机辅助气门运动装置，包括一个双气门致动器、一个单气门致动器和一个辅助运动控制机构，所述双气门致动器包括一个双气门驱动机构，所述单气门致动器包括一个单气门驱动机构，所述辅助运动控制机构同时控制双气门驱动机构和单气门驱动机构，其特征在于：当所述辅助运动控制机构开通时，双气门驱动机构从操作位置变为非操作位置，双气门致动器与发动机的两个气门之间的链接断开，取消发动机的常规气门运动；与此同时，单气门驱动机构从非操作位置变为操作位置，单气门致动器驱动所述两个气门中的一个，产生发动机的辅助气门运动。 

进一步的，所述的发动机辅助气门运动装置的双气门驱动机构为液压式驱动机构或固链式驱动机构。 

进一步的，所述的发动机辅助气门运动装置的单气门驱动机构为液压式驱动机构或固链式驱动机构。 

进一步的，所述的发动机辅助气门运动装置的单气门驱动机构和双气门驱动机构集成在发动机的气门桥内。 

进一步的，所述的发动机辅助气门运动装置的单气门驱动机构集成在发动机的摇臂内。 

进一步的，所述的发动机辅助气门运动装置的双气门致动器还包括发动机的常规凸轮和常规摇臂，当所述双气门驱动机构处于操作位置时，所述常规凸轮的运动通过常规摇臂递给发动机的两个气门，产生发动机的常规气门运动。 

进一步的，所述的发动机辅助气门运动装置的单气门致动器还包括辅助凸轮和辅助摇臂，当所述单气门驱动机构处于操作位置时，所述辅助凸轮的运动通过辅助摇臂传递给所述两个气门中的一个，产生发动机的辅助气门运动。 

进一步的，所述的发动机辅助气门运动装置的辅助凸轮包括用于发动机制动的制动凸轮，所述辅助摇臂包括用于发动机制动的制动摇臂，所述辅助气门运动包括用于发动机制动的气门运动。 

进一步的，所述的发动机辅助气门运动装置的制动凸轮含有压缩释放制动凸台、废气再循环凸台、排气释放制动凸台和排气反充凸台。 

进一步的，所述的发动机辅助气门运动装置的压缩释放制动凸台位于发动机的压缩上止点附近，所述废气再循环凸台位于发动机的进气下止点附近，所述排气释放制动凸台位于发动机的排气上止点附近，所述排气反充凸台位于压缩释放制动凸台和排气释放制动凸台之间。 

本发明的工作原理是：当需要发动机从常规气门运动转换至辅助气门运动时，发动机的辅助运动控制机构开通，双气门驱动机构从操作位置变为非操作位置，双气门致动器与发动机的两个气门之间的链接断开，失去发动机的常规气门运动；与此同时，单气门驱动机构从非操作位置变为操作位置，单气门致动器通过单气门驱动机构驱动两个气门中的一个气门，产生发动机的辅助气门运动。当不需要辅助气门运动时，发动机的辅助运动控制机构断开，双气门驱动机构从非操作位置变为操作位置，双气门致动器通过双气门驱动机构驱动发动机的两个气门，产生发动机的常规气门运动；与此同时，单气门驱动机构从操作位置变为非操作位置，单气门致动器与气门之间的链接断开，失去发动机的辅助气门运动。 

本发明和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本发明在产生发动机的辅助气门运动的同时，消除了发动机的常规气门运动，得到了独立的、性能更好的辅助气门运动。 

附图说明： 

图1是本发明的发动机辅助气门运动装置中单气门致动器和双气门致动器相互关系的示意图。

图2是本发明的发动机辅助气门运动装置的辅助运动控制机构处于接通（供油）状态的示意图。 

图3是本发明的发动机辅助气门运动装置的辅助运动控制机构处于断开（排油）状态的示意图。 

图4是本发明的发动机辅助气门运动装置的一个实施例在辅助运动控制机构处于断开（排油）状态时的示意图。 

图5是本发明的发动机辅助气门运动装置的一个实施例在辅助运动控制机构处于接通（供油）状态时的示意图。 

图6是本发明的发动机辅助气门运动装置的第二个实施例的结构排列示意图。 

具体实施方式： 

实施例1:

图1、图2、图3、图4和图5用于描述实施例一。

图1描述了本发明的发动机辅助气门运动装置中单气门致动器200b和双气门致动器200之间的相互关系。发动机的单气门致动器200b可以用来驱动发动机的气门一301，产生发动机的辅助气门运动10。发动机的双气门致动器200可以用来驱动发动机的气门一301和气门二302，产生发动机的常规气门运动20。为了使辅助气门运动10和常规气门运动20之间相互不受影响，本发明采用了发动机的辅助运动控制机构50，同时控制双气门致动器200中的双气门驱动机构100和单气门致动器200b中的单气门驱动机构100b。 

当需要发动机从常规气门运动20转换至辅助气门运动10时，发动机的辅助运动控制机构50开通，双气门驱动机构100从操作位置变为非操作位置，双气门致动器200与发动机的两个气门301和302之间的链接断开，取消发动机的常规气门运动250；与此同时，单气门驱动机构100b从非操作位置变为操作位置，单气门致动器200b驱动发动机的两个气门中的一个气门301，产生发动机的辅助气门运动10。 

当不需要辅助气门运动10时，发动机的辅助运动控制机构50断开，双气门驱动机构100从非操作位置变为操作位置，双气门致动器200驱动发动机的两个气门301和302，产生发动机的常规气门运动20；与此同时，单气门驱动机构100b从操作位置变为非操作位置，单气门致动器200b与气门301之间的链接断开，取消发动机的辅助气门运动10。 

如图2和图3所示，本发明的发动机辅助气门运动装置的辅助运动控制机构50处于接通（供油）和断开（排油）的位置。图中的电磁阀51为二位三通型。当制动控制机构50的正负电极55和57接通时（图2），电磁阀51的阀体58向下打开供油口111，同时关闭排油口222，发动机的低压机油（润滑油）从流体通道流向单气门驱动机构100b和双气门驱动机构100（图5）。当制动控制机构50的正负电极55和57断开时（图3），电磁阀51的阀体58向上关闭供油口111，同时打开卸油口222，发动机的低压机油（润滑油）停止流向单气门驱动机构100b和双气门驱动机构100（图4），反而从流体通道和排油口222排油。 

如图4所示，当辅助运动控制机构50处于断开（排油）位置时（图3），双气门致动器200的双气门驱动机构100处于操作位置。图4中的双气门致动器200包括常规凸轮230、凸轮滚轮235、常规摇臂210、常规阀隙调节系统、双气门驱动机构100和气门桥400。常规阀隙调节系统包括调节螺钉110，固紧螺母105和象足垫114，发动机的两个气门301和302位于气门桥400两侧的下面，由发动机的气门弹簧311和312偏置在发动机缸体500的阀座320上，阻止气体在发动机汽缸和排气管600之间流动。常规摇臂210摇动式地安装在常规摇臂轴205上，常规摇臂210的一端通过滚轮235与凸轮230相连，常规摇臂210的另一端与气门桥400内的双气门驱动机构100相连。常规凸轮230在内基圆225上有一常规凸台220。 

双气门驱动机构100 包括位于气门桥400的中心孔290内的活塞（或柱塞）260、活塞弹簧277、一个或多个锁球270和锁球弹簧271。锁球弹簧271将位于气门桥400的水平孔272内的锁球270向外推入活塞260上的环槽275内，阻止了活塞260与气门桥400之间的相对运动，形成了一种固体链接（或机械链接）。常规凸轮230的运动通过常规摇臂210、双气门驱动机构100和气门桥400传递给发动机的两个气门301和302，使其周期性地开闭，产生发动机的常规气门运动20，用于发动机的常规（点火）运作。 

与此同时，图4中的单气门致动器200b的单气门驱动机构100b处于非操作位置。单气门致动器200b包括辅助凸轮230b、滚轮235b、辅助摇臂210b、辅助阀隙调节系统和单气门驱动机构100b。辅助阀隙调节系统包括调节螺钉110b，固紧螺母105b和象足垫114b。辅助摇臂210b摇动式地安装在辅助摇臂轴205b上，辅助弹簧198b将辅助摇臂210b的一端通过滚轮235b偏置在辅助凸轮230b上。辅助摇臂210b的另一端与气门桥400内的单气门驱动机构100b相邻。辅助凸轮230b在内基圆225b上有一个或多个（图4中为两个）辅助凸台232和233。 

单气门驱动机构100b包括位于气门301上方的气门桥400的一侧开口向上的盲孔190内的活塞（或柱塞）160、活塞弹簧177和单向阀170。活塞弹簧177将活塞160推入气门桥400的盲孔190内，形成了活塞160与辅助摇臂210b(象足垫114b)之间的间隙132，断开了单气门致动器200b与气门301之间的链接，辅助凸轮230b的运动不会传递给气门301（取消或失去了发动机的辅助气门运动10）。活塞160上的油孔197用于泄油。 

如图5所示，当辅助运动控制机构50处于 “供油”位置（图2）时，双气门致动器200的双气门驱动机构100处于非操作位置。发动机的机油通过常规摇臂轴205中的油道211和212、常规摇臂210内的油道213和214、阀隙调节螺钉110的油道115进入活塞260内的油道215和环槽275，油压克服锁球弹簧271的作用力，将锁球270推入气门桥400的水平孔272内，容许活塞260与气门桥400之间的相对运动，断开了双气门致动器200与发动机的两个气门301和302之间的链接，常规凸轮230的运动不会传递个两个气门301和302（取消或失去了发动机的常规气门运动20）。安置在弹簧座278上面的活塞弹簧277将活塞260偏置向上，始终与常规摇臂210接触，起到防飞脱的作用。 

于此同时，图5中的单气门致动器200b的单气门驱动机构100b处于操作位置。发动机的机油从活塞260内的环槽275通过单向阀进入盲孔190. 油压克服活塞弹簧177的作用力，将活塞160向上推出。活塞160上面的间隙132被消除，与辅助摇臂210b(象足垫114b)相连，油孔197被堵塞密封，活塞160的下面与气门桥400之间形成液压链接，辅助凸轮230b的运动通过辅助摇臂210b、单气门驱动机构100b和气门桥400传递给两个气门中的一个气门301，产生发动机的辅助气门运动10。 

实施例2: 

如图6所示，本发明的发动机辅助气门运动装置中常规摇臂210与辅助摇臂210b的另一种排列方式。双气门致动器200的常规摇臂210和单气门致动器200b的辅助摇臂210b并排地安装在同一根摇臂轴，如常规摇臂轴205上面。本实施例的工作原理和操作方法与实施例一相同，在此不再详述。

总之，本发明的发动机辅助气门运动装置通过一个辅助运动控制机构50，同时控制双气门致动器200的双气门驱动机构100和单气门致动器200b的单气门驱动机构100b。当辅助运动控制机构50处于 断开（排油）位置时（图3），双气门致动器200的双气门驱动机构100处于操作位置，而单气门致动器200b的单气门驱动机构100b处于非操作位置（图4），发动机的两个气门301和302只产生常规气门运动，没有辅助气门运动。当辅助运动控制机构50处于 接通（供油）位置时（图2），双气门致动器200的双气门驱动机构100处于非操作位置，而单气门致动器200b的单气门驱动机构100b处于操作位置（图5），发动机的两个气门301和302失去常规气门运动，而其中的一个气门301产生辅助气门运动。 

还有，本发明的双气门致动器200的双气门驱动机构100和单气门致动器200b的单气门驱动机构100b都集成在发动机的气门桥400内，结构简单，降低了成本，增加了可靠性，避免了发动机高度和重量的增加。 

本发明的应用之一是发动机制动。双气门致动器200为排气门致动器，常规凸轮230为排气凸轮，常规摇臂210为排气摇臂，两个气门301和302为排气门；单气门致动器200b为发动机制动器，辅助凸轮230b为制动凸轮，辅助摇臂210b为制动摇臂。其中制动凸轮230b可以含有压缩释放制动凸台、废气再循环凸台、排气释放制动凸台和排气反充凸台。压缩释放制动凸台位于发动机的压缩上止点附近，废气再循环凸台位于发动机的进气下止点附近，排气释放制动凸台位于发动机的排气上止点附近，排气反充凸台位于压缩释放制动凸台和排气释放制动凸台之间。当发动机需要制动时，将辅助运动控制机构50设置在 接通（供油）位置（图2），双气门驱动机构100从操作位置变为非操作位置（图5），排气门致动器200与两个排气门301和302之间的链接断开，取消发动机的常规气门运动。于此同时，单气门驱动机构100从非操作位置变为操作位置，制动凸轮230b上面的四个凸台所产生的运动，全部传递给两个排气门中的一个301，产生发动机制动运动。这种没有常规气门运动的独立的制动气门运动，有利于提高发动机制动性能，减小发动机制动载荷。 

上述说明包含了很多具体的实施方式，这不应该被视为对本发明范围的限制，而是作为代表本发明的一些具体例证，许多其他演变都有可能从中产生。举例来说，这里显示的发动机辅助气门运动装置，不但可以用于产生发动机制动的制动气门运动，也可以用于产生废气再循环等其它气门运动。 

此外，这里显示的发动机辅助气门运动装置，不但可用于顶置式凸轮发动机，也可用于推杆/推管式发动机；不但可以用来驱动排气门，也可用来驱动进气门。 

还有，这里显示的双气门致动器或单气门致动器，不但可以是摇臂机构，也可以是箱体结构等；不但可以是液压式，也可以是机械式（或固链式）。 

此外，这里显示的双气门驱动机构不但可以是固链式驱动机构，也可以是液压式驱动机构；同样，单气门驱动机构不但可以是液压式驱动机构，也可以是固链式驱动机构。双气门驱动机构或单气门驱动机构不但可以集成在气门桥内，也可以集成在摇臂内，或者置于箱体内等。 

还有，双气门驱动机构或单气门驱动机构的种类和安装方式可以多种多样，其零部件也可以采用不同的形式，比如活塞（柱塞）的形状、弹簧的形状、环槽的形状等，锁球也可以是柱形的锁柱。 

因此，本发明的范围不应由上述的具体例证来决定，而是由所附属的权利要求及其法律相当的权利来决定。 

Claims (10)

1.一种发动机辅助气门运动装置，包括一个双气门致动器、一个单气门致动器和一个辅助运动控制机构，所述双气门致动器包括一个双气门驱动机构，所述单气门致动器包括一个单气门驱动机构，所述辅助运动控制机构同时控制双气门驱动机构和单气门驱动机构，其特征在于：当所述辅助运动控制机构开通时，双气门驱动机构从操作位置变为非操作位置，双气门致动器与发动机的两个气门之间的链接断开，取消发动机的常规气门运动，与此同时，单气门驱动机构从非操作位置变为操作位置，单气门致动器驱动所述两个气门中的一个，产生发动机的辅助气门运动。

2.如权利要求1所述的发动机辅助气门运动装置，其特征在于：所述双气门驱动机构为液压式驱动机构或固链式驱动机构。

3.如权利要求1所述的发动机辅助气门运动装置，其特征在于：所述单气门驱动机构为液压式驱动机构或固链式驱动机构。

4.如权利要求1所述的发动机辅助气门运动装置，其特征在于：所述单气门驱动机构和双气门驱动机构集成在发动机的气门桥内。

5.如权利要求1所述的发动机辅助气门运动装置，其特征在于：所述单气门驱动机构集成在发动机的摇臂内。

6.如权利要求1所述的发动机辅助气门运动装置，其特征在于：所述双气门致动器还包括发动机的常规凸轮和常规摇臂，当所述双气门驱动机构处于操作位置时，所述常规凸轮的运动通过常规摇臂递给发动机的两个气门，产生发动机的常规气门运动。

7.如权利要求1所述的发动机辅助气门运动装置，其特征在于：所述单气门致动器还包括辅助凸轮和辅助摇臂，当所述单气门驱动机构处于操作位置时，所述辅助凸轮的运动通过辅助摇臂传递给所述两个气门中的一个，产生发动机的辅助气门运动。

8.如权利要求7所述的发动机辅助气门运动装置，其特征在于：所述辅助凸轮包括用于发动机制动的制动凸轮，所述辅助摇臂包括用于发动机制动的制动摇臂，所述辅助气门运动包括用于发动机制动的气门运动。

9.如权利要求8所述的发动机辅助气门运动装置，其特征在于：所述制动凸轮含有压缩释放制动凸台、废气再循环凸台、排气释放制动凸台和排气反充凸台。

10.如权利要求9所述的发动机辅助气门运动装置，其特征在于：所述压缩释放制动凸台位于发动机的压缩上止点附近，所述废气再循环凸台位于发动机的进气下止点附近，所述排气释放制动凸台位于发动机的排气上止点附近，所述排气反充凸台位于压缩释放制动凸台和排气释放制动凸台之间。

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