CN104100325A - 两级可变气门升程装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两级可变气门升程装置，包括可变升程凸轮轴、气门挺柱和气门组件，气门挺柱由低升程挺柱和位于低升程挺柱内的高升程挺柱组成，在低升程挺柱的挺柱体上沿径向开设有挺柱槽，高升程挺柱位于该挺柱槽内与挺柱体和挺柱筒滑动配合，在挺柱筒内设置有支撑板，高升程挺柱通过支撑弹簧支撑在该支撑板上，在低升程挺柱的挺柱体内横向开设有第一、第三锁销导向孔，在第一锁销导向孔内设置有回位弹簧和第一锁销，在第三锁销导向孔内设置有第三锁销，在高升程挺柱内横向开设有第二锁销导向孔，其内设置有第二锁销，在油压控制下，将低升程挺柱与高升程挺柱锁定连为一体。本发明可根据发动机不同工况下的转速需求，通过油压控制来实现气门高、低升程开度切换。

Description

两级可变气门升程装置

技术领域

本发明涉及汽车发动机配气技术，具体涉及一种两级可变气门升程装置。

背景技术

随着石油资源的日益紧缺，改善发动机动力性能，提高燃料的利用率显得更为紧迫。常规发动机凸轮型线设计是对发动机在全工况下的平衡性选择，其结果是发动机既得不到最佳的低速扭矩，也得不到最佳的燃油经济性。如果能够根据发动机不同工况下的转速需求，进行气门高、低升程开度切换，则将使发动机的性能得到极大程度的改善。

发明内容

本发明的目的是提供一种两级可变气门升程装置，可根据发动机不同工况下的转速需求，通过油压控制来实现气门高、低升程开度切换。

本发明所述的两级可变气门升程装置，包括可变升程凸轮轴、气门挺柱和气门组件，可变升程凸轮轴上设置有两只低升程凸轮和位于两只低升程凸轮之间的高升程凸轮，气门挺柱由低升程挺柱和位于低升程挺柱内的高升程挺柱组成，低升程挺柱是由联为一体的挺柱体和挺柱筒组成，在挺柱体上沿径向开设有与挺柱筒连通的挺柱槽，高升程挺柱位于该挺柱槽内与挺柱体和挺柱筒滑动配合，在挺柱筒内设置有支撑板，高升程挺柱通过支撑弹簧支撑在该支撑板上，支撑板与气门上端头接触。

在低升程挺柱的挺柱体内横向开设有第一锁销导向孔和第三锁销导向孔，第一、第三锁销导向孔同轴线，并与所述挺柱槽的侧壁垂直，在第一锁销导向孔内设置有第一锁销和回位弹簧，第一锁销与第一锁销导向孔滑动配合，在第三锁销导向孔内设置有第三锁销，第三锁销与第三锁销导向孔滑动配合；在高升程挺柱内横向开设有第二锁销导向孔，第二锁销导向孔可与第一、第三锁销导向孔同轴线，其内设置有第二锁销与第二锁销导向孔滑动配合；在油压控制下，第三锁销的一端可位于第二锁销导向孔内，并使第二锁销的一端位于第一锁销导向孔内与第一锁销导向孔滑动配合，将低升程挺柱与高升程挺柱锁定连为一体；当低升程凸轮在其型面最低位置处与低升程挺柱顶面接触时，高升程凸轮型面最低位置处亦与高升程挺柱顶面接触。

使用时，两级可变气门升程装置与缸盖主油道连接，在第三锁销导向孔内建立油压，控制第三锁销在第三锁销导向孔内运动，从而可推动第二、第一锁销一起在气门挺柱内横向滑动，第一锁销的移动使得回位弹簧被压缩；油压卸去后，回位弹簧使第一、第二、第三锁销回位，通过第一、第二、第三锁销在气门挺柱内的横向滑动，实现低升程挺柱与高升程挺柱由锁定到未锁定状态的切换，从而实现气门高、低升程开度的切换。

第二锁销导向孔为台阶孔，第二锁销为台阶轴。

所述第二锁销的长度小于或等于高升程挺柱的宽度。

所述第一锁销的长度与回位弹簧在常态下的长度之和等于第一锁销导向孔的长度。

第二锁销的大直径轴的直径大于第三锁销的直径。

所述支撑板上开设有漏油孔。

本发明所述的两级可变气门升程装置，可根据发动机不同工况下的转速需求，通过油压控制来实现气门高、低升程开度切换，即在中小负荷时，采用低升程凸轮，降低了泵气的损失，改善了进气流动，提高了进气效率，进而提升了整机燃油经济性；在中高负荷时，利用高升程凸轮能够提供足够的进气量，以保证所需的动力输出，同时优化的进气流动也将有效改善缸内燃烧效率。

附图说明

图1为本发明所述的两级可变气门升程装置的轴测示意图。

图2为本发明中低升程挺柱的轴测示意图；

图3为本发明中气门挺柱的内部结构示意图；

图4为该两级可变气门升程装置的结构示意图之一（低升程状态时）；

图5为该两级可变气门升程装置的结构示意图之二（高升程状态时）；

图6为本发明中气门挺柱油路布置示意图；

图7为本发明中液压油路电磁阀示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1至图6所示的两级可变气门升程装置，包括可变升程凸轮轴13、气门挺柱和气门组件，可变升程凸轮轴13上设置有两只低升程凸轮11和位于两只低升程凸轮11之间的高升程凸轮12，气门挺柱由低升程挺柱21和位于低升程挺柱21内的高升程挺柱22组成，低升程挺柱21是由挺柱体21a和挺柱筒21c联为一体组成的筒状结构，在挺柱体21a上沿径向开设有与挺柱筒21c连通的挺柱槽21e，高升程挺柱22位于该挺柱槽21e内与挺柱体21a和挺柱筒21c滑动配合，在挺柱筒21c内设置有支撑板21f，高升程挺柱22通过支撑弹簧5支撑在该支撑板21f上，支撑板21f与气门64端头接触，支撑板21f上开设有漏油孔21g。

在低升程挺柱21的挺柱体21a内横向开设有第一锁销导向孔21b和第三锁销导向孔21d，第一、第三锁销导向孔21b、21d同轴线，并与所述挺柱槽21e的侧壁垂直，在第一锁销导向孔21b内设置有第一锁销31和回位弹簧34，第一锁销31与第一锁销导向孔21b滑动配合，在第三锁销导向孔21d内设置有第三锁销33，第三锁销33与第三锁销导向孔21d滑动配合；在高升程挺柱22内横向开设有第二锁销导向孔22a，第二锁销导向孔22a可与第一、第三锁销导向孔21b、21d同轴线，其内设置有第二锁销32与第二锁销导向孔22a滑动配合；在油压控制下，第三锁销33的一端可位于第二锁销导向孔22a内，并使第二锁销32的一端位于第一锁销导向孔21b内与第一锁销导向孔21b滑动配合，将低升程挺柱21与高升程挺柱22锁定连为一体。

如图4和图5所示，第二锁销32的长度略小于（或等于）高升程挺柱22的宽度，防止气门低升程运动时第二锁销32被卡死，第二锁销32为台阶轴，且第二锁销32的大直径轴的直径大于第三锁销33的直径，同时，高升程挺柱22中的第二锁销导向孔22a为台阶孔，与第二锁销导向孔22a配合，以实现左端定位的同时，防止液压油路卸去后回位弹簧34作用惯性力使第二锁销32插入第三锁销导向孔21d内。第三锁销33的长度设计既要保证预留一定的液压油路通道，又要确保气门挺柱处于锁止状态下，第三锁销33约一半可处于第二锁销导向孔22a内；第一锁销31的长度与回位弹簧34在常态下的长度之和等于第一锁销导向孔21b的长度，且回位弹簧34与第一锁销31固联，以避免泄压时第一锁销31在回位弹簧34作用下插入到第二锁销导向孔22a内。

如图6所示，为了确保可变升程凸轮轴运转时气门挺柱的平衡性，在第三锁销导向孔21d与缸盖主油道之间设置有衔接块4，该衔接块4上布置有缸盖油路通道41，该缸盖油路通道41将缸盖主油道与两只第三锁销导向孔21d连通，在缸盖主油道与缸盖油路通道41之间设置有控制油压的电磁阀7，电磁阀7由发动机ECU控制。 

如图7所示，电磁阀7设计有A、B、C三道油路，其中A与缸盖主油道连接，B不接（即：空置），C与缸盖油路通道41的进油端相连。低升程状态时，液压油路无需加压，电磁阀7处于状态a；高升程状态时电磁阀7处于状态b，液压油路加压驱动第一、第二、第三锁销31、32、33运动；由高升程向低升程转换泄压过程中，电磁阀7处于状态c。

如图2所示，气门组件包括气门64、气门弹簧61、气门导管62和气门弹簧座63，由于与现有气门组件的结构相同，故此处不在赘述。

以下具体说明本发明实施高升程模式和低升程模式的操作：

（1）当发动机正常工作时，ECU控制电磁阀7处于无油压状态，第一、第二、第三锁销31、32、33处于各自挺柱内部，未锁止。此时高升程挺柱22可压动挺柱支撑弹簧5，低升程凸轮11压动低升程挺柱21，使支撑板21f驱动气门，实现低升程运动；

（2）当发动机运行转速、负荷等参数高于预设值时，ECU控制电磁阀7切换至状态b，缸盖主油道的油液经缸盖油路通道41进入第三锁销导向孔21d并建立油压，从而推动第三、第二、第一锁销33、32、31一起横向移动，回位弹簧34被压缩，使第二锁销32的一部分插入到第一锁销导向孔21b内，第三锁销33的一部分插入到第二锁销导向孔22a内，使低升程挺柱21和高升程挺柱22锁定连为一体，此时只有高升程凸轮12驱动挺柱，实现高升程运动；

（3）当发动机运行转速、负荷等参数再次低于预设值时，ECU控制电磁阀7切换至状态c，第三锁销导向孔21d内泄压，第一、第二、第三锁销31、32、33在回位弹簧34的作用下一起向右移动，最后恢复至各自挺柱内部，实现了低升程挺柱21与高升程挺柱22由锁定到未锁定状态的切换，从而实现气门高、低升程开度的切换。

Claims (6)

1.一种两级可变气门升程装置，包括可变升程凸轮轴（13）、气门挺柱和气门组件，可变升程凸轮轴上设置有两只低升程凸轮（11）和位于两只低升程凸轮之间的高升程凸轮（12），气门挺柱由低升程挺柱（21）和位于低升程挺柱内的高升程挺柱（22）组成，其特征在于：低升程挺柱是由联为一体的挺柱体（21a）和挺柱筒（21c）组成，在挺柱体上沿径向开设有与挺柱筒连通的挺柱槽（21e），高升程挺柱位于该挺柱槽内与挺柱体和挺柱筒滑动配合，在挺柱筒内设置有支撑板（21f），高升程挺柱通过支撑弹簧（5）支撑在该支撑板上，支撑板与气门（64）上端头接触；

在低升程挺柱（21）的挺柱体内横向开设有第一锁销导向孔（21b）和第三锁销导向孔（21d），第一、第三锁销导向孔同轴线，并与所述挺柱槽的侧壁垂直，在第一锁销导向孔内设置有第一锁销（31）和回位弹簧（34），第一锁销与第一锁销导向孔滑动配合，在第三锁销导向孔内设置有第三锁销（33），第三锁销与第三锁销导向孔滑动配合；在高升程挺柱（22）内横向开设有第二锁销导向孔（22a），第二锁销导向孔可与第一、第三锁销导向孔同轴线，其内设置有第二锁销（32）与第二锁销导向孔滑动配合；在油压控制下，第三锁销的一端可位于第二锁销导向孔内，并使第二锁销的一端位于第一锁销导向孔内与第一锁销导向孔滑动配合，将低升程挺柱（21）与高升程挺柱（22）锁定连为一体；当低升程凸轮（11）在其型面最低位置处与低升程挺柱（21）顶面接触时，高升程凸轮（12）型面最低位置处亦与高升程挺柱（22）顶面接触。

2.根据权利要求1所述的两级可变气门升程装置，其特征在于：第二锁销导向孔（22a）为台阶孔，第二锁销（32）为台阶轴。

3.根据权利要求1或2所述的两级可变气门升程装置，其特征在于：所述第二锁销（32）的长度小于或等于高升程挺柱（22）的宽度。

4.根据权利要求3所述的两级可变气门升程装置，其特征在于：所述第一锁销（31）的长度与回位弹簧（34）在常态下的长度之和等于第一锁销导向孔（21b）的长度。

5.根据权利要求1所述的两级可变气门升程装置，其特征在于：所述第二锁销（32）的大直径轴的直径大于第三锁销（33）的直径。

6.根据权利要求1所述的两级可变气门升程装置，其特征在于：所述支撑板（21f）上开设有漏油孔（21g）。