CN103967555B - 一种基于活动凸轮的可变气门升程装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于活动凸轮的可变气门升程装置，包括固定装置，活动凸轮，气门，气门弹簧，摇臂，挺柱，电磁阀，凸轮轴，凸轮轴的转动带动活动凸轮转动，使气门的挺柱进行往复运动，从而压缩气门弹簧驱动发动机气门；活动凸轮内部设有可沿活动凸轮对称中心移动的键，同时活动凸轮内部设有一通孔，通孔靠近凸轮最大半径端为半椭圆面，固定装置内部设有与半椭圆面互相配合的活动柱塞，通过控制电磁阀，改变活动柱塞与通孔的相对位置关系，从而改变活动凸轮的运动规律，实现气门升程的可变，本发明适应范围广，能耗低，控制简单(只在气门运动规律改变时才进行控制，而不需要每个发动机工作循环进行控制)，有利于可变配气技术在发动机上的推广。

Description

一种基于活动凸轮的可变气门升程装置

技术领域

本发明涉及一种发动机可变气门升程装置。

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活动凸轮的可变气门升程装置，包括固定装置、活动凸轮，气门组件，摇臂，气门挺柱，凸轮轴，电磁阀，所述固定装置内部设有活动柱塞，所述活动凸轮内部设有键槽可沿活动凸轮对称中心移动，同时活动凸轮内部设有一通孔，其靠近凸轮端为半椭圆形，通过控制所述电磁阀，改变所述活动柱塞与所述通孔的相对位置关系，从而改变活动凸轮的运动规律，进而实现气门升程的可变。

为了解决上述技术问题，本发明一种基于活动凸轮的可变气门升程装置，包括固定装置，活动凸轮，气门，气门弹簧，摇臂，挺柱，电磁阀，凸轮轴，所述凸轮轴的转动带动活动凸轮转动，使气门的挺柱进行往复运动，从而利用摇臂的杠杆原理压缩气门弹簧驱动发动机气门；

所述固定装置的内部沿径向设有一液压腔，所述液压腔中设有第一柱塞和第二柱塞，所述的第一柱塞和第二柱塞之间还设有压紧的柱塞弹簧，所述柱塞弹簧的作用力小于所述气门弹簧的预紧力，所述固定装置的内部沿轴向设有贯穿油道，所述贯穿油道的一端与所述电磁阀相连，所述贯穿油道的另一端连接至所述第二柱塞；

所述活动凸轮的内部沿轴向设有贯通的第一导向长槽、第一通孔和第二导向长槽，所述第一导向长槽与所述第二导向长槽的对称中心与所述活动凸轮的对称中心重合，所述第一通孔的横截面形状由半圆形曲线和半椭圆形曲线相连构成，其中，所述半椭圆形曲线位于活动凸轮的最大半径一侧，所述半圆形曲线位于活动凸轮的最小半径一侧，所述半圆形曲线的中心与所述活动凸轮基圆的圆心重合，所述半椭圆形曲线的短轴与所述活动凸轮的对称轴重合；

所述凸轮轴内部沿轴向设有第二通孔，所述凸轮轴的一端面设有第一键和第二键，所述第一键插在所述第一导向长槽中，所述第二键插在所述第二导向长槽中；在活动凸轮的径向上，所述第一导向长槽和第二导向长槽的尺寸分别大于所述第一键和第二键的尺寸；所述活动凸轮沿所述第一导向长槽至所述第二导向长槽方向相对于所述凸轮轴径向移动；

所述固定装置穿过所述第一通孔和所述第二通孔，所述第一柱塞在柱塞弹簧的作用下与所述第一通孔的内表面之间互相压紧配合；

在原机气门状态下，所述第一键与第二键均离所述活动凸轮的最大半径端最近。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明为基于活动凸轮的可变气门升程装置，既可以单独运用，也可以和正时机构结合实现全可变气门，适应范围广，能耗低，控制简单只在气门运动规律改变时才进行控制，而不需要每个发动机工作循环进行控制，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原机气门处于关闭状态下的装配图；

图2是本发明可变气门装置在原机气门处于最大升程状态下的装配图；

图3是本发明可变气门装置即将改变原机气门运动规律时的装配图；

图4是本发明可变气门装置在气门最大升程增大时的装配图；

图5是图2中固定装置的左视图；

图6是图2中活动凸轮的左视图；

图7是本发明中凸轮轴主视图；

图8是凸轮轴与活动凸轮的装配图。

图中：

1-固定装置，2-活动凸轮，3-气门，4-气门弹簧，5-摇臂，6-挺柱，7-电磁阀，8-凸轮轴，11-油道，12-第一柱塞，13-柱塞弹簧，14-第二柱塞，21-第一导向长槽，22-第一通孔，23-第二导向长槽，81-第一键，82-第二键，83-第二通孔。

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所示，本发明一种基于活动凸轮的可变气门升程装置，包括固定装置1，活动凸轮2，气门3，气门弹簧4，摇臂5，挺柱6，电磁阀7，凸轮轴8，所述凸轮轴8的转动带动活动凸轮21转动，使气门的挺柱6进行往复运动，从而利用摇臂5的杠杆原理压缩气门弹簧4驱动发动机气门，实现发动机气门开启和关闭。

如图5所示，所述固定装置1的内部沿径向设有一液压腔，所述液压腔中设有第一柱塞12和第二柱塞14，所述的第一柱塞12和第二柱塞14之间还设有压紧的柱塞弹簧13，所述柱塞弹簧13的作用力小于所述气门弹簧4的预紧力，所述固定装置1的内部沿轴向设有贯穿油道11，所述贯穿油道11的一端与所述电磁阀7相连，所述贯穿油道11的另一端连接至所述第二柱塞14。

如图6所示，所述活动凸轮2的内部沿轴向设有贯通的第一导向长槽21、第一通孔22和第二导向长槽23，所述第一导向长槽21与所述第二导向长槽23的对称中心与所述活动凸轮2的对称中心重合，所述第一通孔22的横截面形状由半圆形曲线和半椭圆形曲线相连构成，其中，所述半椭圆形曲线位于活动凸轮2的最大半径一侧，所述半圆形曲线位于活动凸轮的最小半径一侧，所述半圆形曲线的中心与所述活动凸轮2基圆的圆心重合，所述半椭圆形曲线的短轴与所述活动凸轮2的对称轴重合。

如图7所示，所述凸轮轴8内部沿轴向设有第二通孔83，所述固定装置1穿过所述第一通孔22和所述第二通孔83，所述第一柱塞12在柱塞弹簧13的作用下与所述第一通孔22的内表面之间互相压紧配合；所述凸轮轴8的一端面设有第一键81和第二键82，如图8所示，所述第一键81插在所述第一导向长槽21中，所述第二键82插在所述第二导向长槽23中；在活动凸轮2的径向上，所述第一导向长槽21和第二导向长槽23的尺寸分别大于所述第一键81和第二键82的尺寸，即，所述第一键81可以在所述第一导向长槽21中沿活动凸轮2的径向往复运动，所述第二键82可以在所述第二导向长槽23中沿活动凸轮2的径向往复运动，因此，所述活动凸轮可以沿所述第一导向长槽至所述第二导向长槽方向相对于所述凸轮轴径向移动；

在原机气门状态下，所述第一键81与第二键82均离所述活动凸轮2的最大半径端即活动凸轮轮廓线的突出端最近。

本发明可变气门升程装置的工作过程如下：

图1和图2分别是本发明可变气门装置在原机气门处于关闭状态下和气门处于最大升程状态下的装配图，此时，在所述电磁阀7的控制下，所述第二柱塞14处于最低点，在气门关闭状态时，所述第一柱塞12与所述第二柱塞14分离，由于所述柱塞弹簧13的作用力小于所述气门弹簧4预紧力，所述第一柱塞12在所述柱塞弹簧13的作用下始终压紧所述活动凸轮2而未使所述气门3运动，当气门准备开启时，由于所述第一键81与第二键82离所述活动凸轮2轮廓线上的最大半径端即活动凸轮轮廓线的突出端最近，所述活动凸轮2在第一键81与第二键82的带动下推动所述气门挺柱6运动，气门打开。

图3和图4分别是本发明可变气门装置即将改变原机气门运动规律和最大气门升程增大时的装配图，此时在所述电磁阀7的控制下，所述第二柱塞14升起，由于所述第一通孔22的内表面在靠近所述活动凸轮2轮廓线上的最大半径端的一侧为半椭圆形曲面，当所述活动凸轮2旋转到如图3所示位置时，所述活动凸轮2将在所述第二柱塞14的作用下沿所述活动凸轮2对称轴方向运动，改变了原有的气门运动规律，随着所述活动凸轮2旋转到如图4所示位置时，气门升程达到最大。

如上所述，通过控制所述第二柱塞14相对于所述固定装置1的位置，从而调整了气门的运动规律。

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 (1)

1.一种基于活动凸轮的可变气门升程装置，包括固定装置(1)，活动凸轮(2)，气门(3)，气门弹簧(4)，摇臂(5)，挺柱(6)，电磁阀(7)，凸轮轴(8)，所述凸轮轴(8)的转动带动活动凸轮(2)转动，使气门的挺柱(6)进行往复运动，从而利用摇臂(5)的杠杆原理压缩气门弹簧(4)驱动发动机气门，其特征在于，

所述固定装置(1)的内部沿径向设有一液压腔，所述液压腔中设有第一柱塞(12)和第二柱塞(14)，所述的第一柱塞(12)和第二柱塞(14)之间还设有压紧的柱塞弹簧(13)，所述柱塞弹簧(13)的作用力小于所述气门弹簧(4)的预紧力，所述固定装置(1)的内部沿轴向设有贯穿油道(11)，所述贯穿油道(11)的一端与所述电磁阀(7)相连，所述贯穿油道(11)的另一端连接至所述第二柱塞(14)；

所述活动凸轮(2)的内部沿轴向设有贯通的第一导向长槽(21)、第一通孔(22)和第二导向长槽(23)，所述第一导向长槽(21)与所述第二导向长槽(23)的对称中心与所述活动凸轮(2)的对称中心重合，所述第一通孔(22)的横截面形状由半圆形曲线和半椭圆形曲线相连构成，其中，所述半椭圆形曲线位于活动凸轮(2)的最大半径一侧，所述半圆形曲线位于活动凸轮的最小半径一侧，所述半圆形曲线的中心与所述活动凸轮(2)基圆的圆心重合，所述半椭圆形曲线的短轴与所述活动凸轮(2)的对称轴重合；

所述凸轮轴(8)内部沿轴向设有第二通孔(83)，所述凸轮轴(8)的一端面设有第一键(81)和第二键(82)，所述第一键(81)插在所述第一导向长槽(21)中，所述第二键(82)插在所述第二导向长槽(23)中；在活动凸轮(2)的径向上，所述第一导向长槽(21)和第二导向长槽(23)的尺寸分别大于所述第一键(81)和第二键(82)的尺寸；所述活动凸轮(2)沿所述第一导向长槽(21)至所述第二导向长槽(23)方向相对于所述凸轮轴(8)径向移动；

所述固定装置(1)穿过所述第一通孔(22)和所述第二通孔(83)，所述第一柱塞(12)在柱塞弹簧(13)的作用下与所述第一通孔(22)的内表面之间互相压紧配合；

在气门最大升程为最小时，所述第一键(81)与第二键(82)均离所述活动凸轮(2)的最大半径端最近。