CN103850737A - 一种基于分体凸轮的挡板式可变气门装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于分体凸轮的挡板式可变气门装置，包括活动凸轮，摇臂，挺柱，凸轮轴，电磁阀，活动凸轮内部设有液压腔，液压腔内设有带有挡板的柱塞；凸轮轴外表面设有叶片挡板，通过控制电磁阀的开闭，柱塞挡板与叶片挡板互相配合，液压腔内壁与圆柱形柱塞之间设有弹簧，圆柱形柱塞在液压腔中往复运动，柱塞挡板与叶片挡板之间可形成一封闭液压腔，封闭液压腔形成的时刻及持续时间决定活动凸轮的摆动规律，本发明中的凸轮轴带动活动凸轮摆动，进而实现气门正时与升程的改变，本发明既可以单独运用，也可以和无凸轮配气技术结合，解决其流量不足，落座速度快的缺点。适应范围广，能耗低，控制简单，有利于可变配气技术在发动机上的推广。

Description

一种基于分体凸轮的挡板式可变气门装置

技术领域

本发明涉及一种发动机可变气门液压执行机构。

背景技术

内燃机至今仍然是热效率最高、单位体积和单位重量功率最大的原动机，应用非常广泛，然而随着世界能源的逐渐短缺以及环境资源的不断恶化，我们需要内燃机满足更严格的排放法规。传统内燃机采取固定型线的凸轮驱动气门，这使得内燃机的排放与油耗并不能在所有的工况点达到最佳，因此，大多新型内燃机都采用可变气门技术控制排放，降低油耗。

可变气门技术目前主要分为基于凸轮的可变配气技术及无凸轮配气技术。前者又可细分为基于凸轮的机械可变配气技术和基于凸轮的电液可变配气技术，其中，基于凸轮的机械可变配气技术主要通过一系列的凸轮和齿轮来改变气门的运动规律，因此结构相对简单，响应速度快，但是因为保留了凸轮，其气门只是相对可变，并不能任意可变。

而基于凸轮的电液可变配气技术，气门行程一部分由凸轮提供，另一部分由液压弹性改变，其特点为，气门可变程度更灵活，耗能也较低，然而其落座仍然受到凸轮的限制。

无凸轮配气技术则可以任意的改变气门正时、升程、持续期及运动次数。就驱动方式来分，无凸轮配气技术分为电磁驱动、电气驱动、电机驱动、电液驱动等方式。相对于电磁驱动的能耗大，电气驱动的响应速度低及不稳定，电机驱动的系统复杂等缺点，电液驱动的无凸轮配气技术结构相对简单、响应速度较快。然而它也有不可避免的缺点：高转速下液压系统流量不够，气门达到最大升程处及落座处速度快、冲击力大。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种基于分体凸轮的挡板式可变气门装置，既可以单独运用，也可以和无凸轮配气技术结合，解决其流量不足，落座速度快的缺点。

为了解决上述技术问题，本发明一种基于分体凸轮的挡板式可变气门装置，包括活动凸轮、凸轮轴、挺柱、摇臂和发动机气门，所述摇臂的两端分别与所述挺柱和所述发动机气门压紧连接，所述挺杆的另一端与所述活动凸轮轮廓接触，所述活动凸轮沿轴向方向设有通孔，所述通孔与所述凸轮轴转动配合，所述活动凸轮绕凸轮轴摆动带动所述摇臂的转动，从而驱动发动机气门，位于所述通孔的轴向中部设有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽与所述通孔同轴设置，所述活动凸轮内部设有液压腔和第一通道、第四通道和第五通道，所述液压腔底部经过第四通道和第五通道与所述第一环形凹槽贯通，所述通孔设有所述第一通道自所述液压腔的顶部连接至所述通孔的内回转表面；所述液压腔内设有一圆柱形柱塞，所述圆柱形柱塞的底部设有柱塞挡板，所述柱塞挡板在所述第五通道内滑动，所述柱塞挡板的底端是与凸轮轴外回转表面吻合的圆弧面；所述凸轮轴的内部沿轴向方向设有第二通道和第三通道，所述第二通道的一端与低压油源相通，自所述第二通道的另一端至所述凸轮轴的外表面贯通有一圆孔，所述圆孔在所述凸轮轴的轴向位置与所述第一环形凹槽对正，所述凸轮轴的外回转表面上还设有一叶片挡板和第二环形凹槽，所述叶片挡板与所述第一环形凹槽之间为间隙配合，所述第三通道的一端设有一电磁阀，通过所述电磁阀控制第三通道与高压油源和低压油源之间的切换，所述第三通道的另一端与所述第二环形凹槽相通，所述第一通道由与液压腔底部贯通的轴向段和与所述第一环形凹槽贯通的径向段构成；所述液压腔的挡圈与所述圆柱形柱塞之间设有压力弹簧，所述圆柱形柱塞在所述液压腔中往复运动，所述柱塞挡板与所述叶片挡板之间可形成一封闭液压腔，所述封闭液压腔形成的时刻及持续时间决定所述活动凸轮的摆动规律。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

由于在本发明中的活动凸轮的内部设有柱塞挡板，在凸轮轴的外表面上设有叶片挡板，因此可以通过电磁阀的开闭控制柱塞挡板与叶片挡板之间的相互位置关系，使凸轮轴带动所述活动凸轮摆动，进而实现气门正时与升程的改变，本发明既可以单独运用，也可以和无凸轮配气技术结合，解决其流量不足，落座速度快的缺点。适应范围广，能耗低，控制简单，有利于可变配气技术在发动机上的推广。

附图说明

图1是本发明可变气门装置在气门关闭状态下的装配图；

图2是本发明可变气门装置在气门开启状态下的装配图；

图3-1是本发明中活动凸轮的端向视图；

图3-2是图3-1所示活动凸轮A-A剖切位置的左剖视图；

图4-1是本发明中凸轮轴的端向视图；

图4-2是图4-1所示凸轮轴的轴向视图；

图5-1是本发明中柱塞的主视图；

图5-2是图5-1所示柱塞的左视图。

图中：1-活动凸轮，2-发动机气门(带弹簧)，3-摇臂，4-挺柱，5-凸轮轴，6-圆柱形柱塞，7-电磁阀，11-第一通道，12-液压腔，13-第一环形凹槽，14-通孔，15第四通道，16-第五通道，51-第二通道，52-第三通道，53-叶片挡板，54-第二环形凹槽，55-圆孔。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1和图2所示，本发明一种基于分体凸轮的挡板式可变气门装置，包括活动凸轮1、凸轮轴5、挺柱4、摇臂3和发动机气门2，所述摇臂3的两端分别与所述挺柱4和所述发动机气门2压紧连接，所述挺杆4的另一端与所述活动凸轮1轮廓接触。

如图3-1和图3-2所示，所述活动凸轮1沿轴向方向设有通孔14，所述通孔14与所述凸轮轴5转动配合，所述活动凸轮1绕凸轮轴5摆动带动所述摇臂3的转动，从而驱动发动机气门2，进而实现气门正时与升程的改变。位于所述通孔14的轴向中部设有第一环形凹槽13，所述第一环形凹槽13与所述通孔14同轴设置，所述活动凸轮1内部设有液压腔12、第一通道11、第四通道15和第五通道16，所述液压腔12底部经过第四通道15和第五通道16与所述第一环形凹槽13贯通；所述通孔14设有所述第一通道11自所述液压腔12的顶部连接至所述通孔14的内回转表面。

所述液压腔12内设有一圆柱形柱塞6，如图5-1和图5-2所示，所述圆柱形柱塞6的底部（即圆柱形柱塞6靠近通孔的一侧）设有柱塞挡板61，所述柱塞挡板61在所述第五通道16内滑动，所述柱塞挡板61的底端是与凸轮轴5外回转表面吻合的圆弧面。

如图4-1和图4-2所示，所述凸轮轴5的内部沿轴向方向设有第二通道51和第三通道52，所述第二通道51的一端与低压油源相通，自所述第二通道51的另一端至所述凸轮轴5的外表面贯通有一圆孔55，所述圆孔55在所述凸轮轴5的轴向位置与所述第一环形凹槽13对正，所述凸轮轴5的外回转表面上还设有一叶片挡板53和第二环形凹槽54，所述叶片挡板53与所述第一环形凹槽13之间为间隙配合，所述第三通道52的一端设有一电磁阀7，通过所述电磁阀7控制第三通道52与高压油源和低压油源之间的切换，所述第三通道52的另一端与所述第二环形凹槽54相通，所述第二环形凹槽54与所述第一通道11对正；如图3-2所示，所述第一通道11由与液压腔12底部贯通的轴向段和与所述第一环形凹槽13贯通的径向段构成。

如图1和图2所示，所述液压腔12的底部与所述圆柱形柱塞6之间设有压力弹簧，如图5-1和图5-2所示，在所述圆柱形柱塞6的底部设有两个突起，如图1和图2所示，压力弹簧的一端定位在该突起上，压力弹簧的另一端顶在液压腔的挡圈上，所述圆柱形柱塞6可以在所述液压腔12中往复运动，由于所述柱塞挡板的底端是与所述凸轮轴5外圆互相配合的圆弧面，因此，所述柱塞挡板61与所述叶片挡板53之间可形成一封闭液压腔，所述封闭液压腔形成的时刻及持续时间决定所述活动凸轮1的摆动规律。

本发明可变气门装置的工作过程如下：

图1为本发明可变气门装置初始状态（即气门关闭状态）下的原理图，此时，所述第三通道52在电磁阀7的控制下与低压油源相通，所述圆柱形柱塞6在压力弹簧的作用下远离所述凸轮轴5，所述凸轮轴5的顺时针转动带动所述第一环形凹槽13中液体的流动，在液体摩擦力的作用下使所述活动凸轮1沿顺时针转动，由于其液体摩擦力不足以克服气门弹簧力作用，所述活动凸轮1凸起端顺时针紧靠所述挺柱4，但并未使所述挺柱4运动。

图2为本发明可变气门装置开启状态下的原理图。当发动机气门2确定开启时，此时所述第三通道52在电磁阀7的控制下与高压油源相通，所述圆柱形柱塞6克服压力弹簧的弹簧力作用接近所述凸轮轴5，所述圆柱形柱塞6与所述液压腔12之间的液体从第四通道15流进所述第一环形凹槽13，进而从所述第二通道51中流出，所述柱塞挡板61与所述叶片挡板53形成一封闭液压腔，从而凸轮轴5的顺时针转动带动圆柱形柱塞6的转动，进而带动与圆柱形柱塞6相连的活动凸轮1的转动，发动机气门2开启。

当发动机气门2确定关闭时，此时所述第三通道52在电磁阀7的控制下与低压油源相通，所述柱塞6在弹簧的作用下远离所述凸轮轴5，所述凸轮1在所述挺柱4的作用下逆时针转动，气门回落。

如上所述，通过控制第三通道52与高低压油源相通的时刻与时间，从而可以控制气门的开启时刻与持续时间（气门升程），持续期越长，气门升程越大。

尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (2)

1.一种基于分体凸轮的挡板式可变气门装置，包括活动凸轮（1）、凸轮轴（5）、挺柱（4）、摇臂（3）和发动机气门（2），所述摇臂（3）的两端分别与所述挺柱（4）和所述发动机气门（2）压紧连接，所述挺杆（4）的另一端与所述活动凸轮（1）轮廓接触，所述活动凸轮（1）沿轴向方向设有通孔（14），所述通孔（14）与所述凸轮轴（5）转动配合，所述活动凸轮（1）绕凸轮轴（5）摆动带动所述摇臂（3）的转动，从而驱动发动机气门（2），其特征在于，

位于所述通孔（14）的轴向中部设有第一环形凹槽（13），所述第一环形凹槽（13）与所述通孔（14）同轴设置，所述活动凸轮（1）内部设有液压腔（12）、第一通道（11）、第四通道（15）和第五通道（16），所述液压腔（12）底部经过第四通道（15）和第五通道（16）与所述第一环形凹槽（13）贯通，，所述通孔设有所述第一通道（11）自所述液压腔（12）的顶部连接至所述通孔（14）的内回转表面；

所述液压腔（12）内设有一圆柱形柱塞（6），所述圆柱形柱塞（6）的底部设有柱塞挡板（61），所述柱塞挡板（61）在所述第五通道（16）内滑动，所述柱塞挡板（61）的底端是与凸轮轴（5）外回转表面吻合的圆弧面；

所述凸轮轴（5）的内部沿轴向方向设有第二通道（51）和第三通道（52），所述第二通道（51）的一端与低压油源相通，自所述第二通道（51）的另一端至所述凸轮轴（5）的外表面贯通有一圆孔（55），所述圆孔（55）在所述凸轮轴（5）的轴向位置与所述第一环形凹槽（13）对正，所述凸轮轴（5）的外回转表面上还设有一叶片挡板（53）和第二环形凹槽（54），所述叶片挡板（53）与所述第一环形凹槽（13）之间为间隙配合，所述第三通道（52）的一端设有一电磁阀（7），通过所述电磁阀（7）控制第三通道（52）与高压油源和低压油源之间的切换，所述第三通道（52）的另一端与所述第二环形凹槽（54）相通，所述第二环形凹槽（54）与所述第一通道（11）对正，所述第一通道（11）由与液压腔（12）底部贯通的轴向段和与所述第一环形凹槽（13）贯通的径向段构成；

所述液压腔（12）的底部与所述圆柱形柱塞（6）之间设有压力弹簧，所述圆柱形柱塞（6）在所述液压腔（12）中往复运动，所述柱塞挡板（61）与所述叶片挡板（53）之间可形成一封闭液压腔，所述封闭液压腔形成的时刻及持续时间决定所述活动凸轮（1）的摆动规律。

2.根据权利要求1所述的基于分体凸轮的挡板式可变气门装置，其特征在于，所述的电磁阀（7）为两位四通电磁阀。

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