CN104314633B

CN104314633B - 一种发动机的可变气门驱动机构

Info

Publication number: CN104314633B
Application number: CN201410544937.5A
Authority: CN
Inventors: 杨洲
Original assignee: Shanghai Universoon Auto Parts Co Ltd
Current assignee: Shanghai Youshun Automobile Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2034-10-15
Also published as: CN104314633A

Abstract

一种发动机的可变气门驱动机构，包括发动机气门、凸轮、凸轮滚轮、滚轮轴、滚轮拨叉和滚轮驱动机构，滚轮驱动机构通过滚轮拨叉将凸轮滚轮在滚轮轴上的第一个轴向位置和第二个轴向位置之间转换，使凸轮滚轮与不同的凸轮连接，产生不同的发动机气门事件。滚轮驱动机构包括活塞和弹簧，活塞与滚轮拨叉的一端相连，滚轮拨叉的另一端设置有两个分开的导向孔，两个分开的导向孔套在滚轮轴上并将凸轮滚轮夹在中间，活塞的运动通过滚轮拨叉传递给凸轮滚轮。本发明采用位于凸轮滚轮之外的滚轮驱动机构，通过滚轮拨叉移动凸轮滚轮，结构简单紧凑，运行耐久可靠，应用非常广泛，如发动机闭缸、发动机制动、发动机废弃再循环和发动机的启动与关闭等。

Description

一种发动机的可变气门驱动机构

技术领域:

本发明涉及机械领域，尤其涉及发动机的气门驱动领域，特别是一种发动机的可变气门驱动机构。

背景技术:

已有技术中，发动机的常规气门驱动方法为人共知，其应用已有一百多年的历史。但由于对发动机排放和发动机制动的额外要求，越来越多的发动机需要在常规气门运动的基础上，增加其它气门运动，如用于废气再循环的气门运动和发动机制动的气门运动。有时为了增加燃油效益，发动机的某些汽缸的气门需要完全关闭（气门运动完全丢失或消除），闭缸时除了消除气门运动之外，还停止向缸内喷射燃油。

为了得到可变气门运动，比如说两种不同的气门运动，人们往往需要采用两个凸轮和两个摇臂，如中国专利申请CN 200920142242.9和CN 201110001373.7。但并非所有的发动机都有类似的两个摇臂的排列方式或空间。

还有，美国专利US 6,293,248 (2001年)披露了两冲程发动机制动的装置和方法。为了在四冲程发动机上实现两冲程发动机制动（每一个发动机周期内产生两次发动机制动），除了需要四个凸轮之外，还必须采用四根摇臂：两根排气摇臂（其中一根制动用），两根进气摇臂（其中一根制动用），结构与控制都很复杂。

美国专利US 7,980,211 (2011年) 披露了一种用于发动机可变气门驱动的凸轮从动机构。其中凸轮滚轮可以在滚轮轴上做轴向运动，与不同的凸轮连接，实现不同的气门事件（Valve Events）。但是驱动凸轮滚轮的气缸活塞机构的活塞是凸轮滚轮本身，整个机构集成在凸轮滚轮内，其运行的可靠性和耐久性受到影响。因为凸轮滚轮受力很大，一旦凸轮滚轮受力变形，也就意味着活塞变形，整个气缸活塞机构将被卡死而失效。

发明内容：

本发明的目的在于提供发动机的可变气门驱动机构，所述的这种发动机可变气门驱动机构要解决现有技术中需要增加摇臂来实现另一种气门运动的技术问题，特别是增加摇臂后占有空间、结构与控制复杂、增加成本、可靠性与耐久性差和应用有限的技术问题。

本发明的这种发动机可变气门驱动机构，包括发动机气门、凸轮、凸轮滚轮、滚轮轴、滚轮拨叉和滚轮驱动机构，其特征在于：所述的凸轮滚轮安置在滚轮轴上，所述的滚轮驱动机构通过滚轮拨叉将凸轮滚轮在滚轮轴上的第一个轴向位置和第二个轴向位置之间转换，所述的凸轮滚轮在滚轮轴上的两个不同的轴向位置对应发动机的两种不同的气门事件。

进一步的，所述的滚轮驱动机构包括活塞和弹簧，所述的活塞与滚轮拨叉的一端相连，滚轮拨叉的另一端设置有两个分开的导向孔，所述的两个分开的导向孔套在滚轮轴上并将凸轮滚轮夹在其间，弹簧在活塞上的作用力方向与活塞上所受的流体作用力方向相反，所述的两种作用力通过活塞带动滚轮拨叉，滚轮拨叉将凸轮滚轮在滚轮轴上的第一个轴向位置和第二个轴向位置之间转换。

进一步的，所述的凸轮包括两个相邻的不同凸轮，当凸轮滚轮在第一个轴向位置和第二个轴向位置之间转换时，凸轮滚轮分别与两个不同的凸轮连接，产生两种不同的气门事件。

进一步的，所述的凸轮只含有一个凸轮，位于第一轴向位置的凸轮滚轮与所述的一个凸轮相连，产生一种气门事件，当凸轮滚轮在滚轮轴上从第一个轴向位置移动到第二个轴向位置时，凸轮滚轮脱离所述的一个凸轮，导致发动机的气门运动完全丢失，产生发动机闭缸时的气门事件。

进一步的，所述的凸轮包括下述凸轮中的一种：

1.用于发动机常规进气门或排气门事件的凸轮，

2.用于发动机制动的凸轮，

3.用于发动机废弃再循环的凸轮，以及

4.用于发动机启动或关闭的凸轮。

进一步的，所述的发动机包括顶置凸轮发动机，所述的顶置凸轮发动机包括摇臂，摇臂内包括所述的滚轮驱动机构。

进一步的，所述的发动机包括推杆式发动机，所述的推杆式发动机包括凸轮从动件，凸轮从动件内包括所述的滚轮驱动机构。

本发明的工作原理是：当需要转换发动机的气门事件（Valve Event）时，发动机的气门控制机构（未显示）开通，滚轮驱动机构通过滚轮拨叉将凸轮滚轮在滚轮轴上的第一个轴向位置移动到第二个轴向位置，凸轮滚轮得到的运动发生改变，产生不同的发动机气门事件。

本发明和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本发明通过移动凸轮滚轮在滚轮轴上的轴向位置，实现两种以上不同的气门事件，具有结构简单紧凑、制造组装容易和应用广泛等优点。此外，本发明的滚轮驱动机构位于凸轮滚轮之外，没有凸轮的作用力和相应的变形，更加可靠耐用。

附图说明：

图1是本发明的发动机可变气门驱动机构的实施例中凸轮滚轮处于第一轴向位置时的示意图。

图2是本发明的发动机可变气门驱动机构的实施例中凸轮滚轮处于第二轴向位置时的示意图。

具体实施方式：

图1和图2描述了本发明的发动机可变气门驱动机构的实施例中相关零部件之间的位置关系。这些零部件是发动机的气门驱动链200的组成部分。其中凸轮滚轮235转动式地安置在滚轮轴231上，滚轮轴231安置在部件210上。部件210可以是顶置凸轮发动机的摇臂，也可以是推杆式发动机的凸轮从动件（由于人们对发动机都很熟悉，有些发动机的零部件，如摇臂、推杆、凸轮从动件和气门等，在这里没有列出）。部件210内设置有滚轮驱动机构100。这里的滚轮驱动机构100包括弹簧156和活塞164。活塞164的一侧（图中左侧）受到弹簧156的作用力，活塞164的另一侧（图中右侧）受到流体（如发动机的机油）的作用力，两个作用力方向相反，可以将活塞164在活塞缸260内左右移动。活塞164与滚轮拨叉236的一端237相连（这里的连接方式是滚轮拨叉236的连接端237位于活塞164的环槽126内，部件210内有连接端237的导向槽270），滚轮拨叉236的另一端设置有两个分开的导向孔238和239，它们套在滚轮轴231上，而凸轮滚轮235位于滚轮拨叉236的两个分开的导向孔238和239之间。活塞164的运动通过滚轮拨叉136传递给凸轮滚轮235，使凸轮滚轮235在滚轮轴231上的第一个轴向位置（图1）和第二个轴向位置（图2）之间移动。当凸轮滚轮235处于第一个轴向位置时，它与凸轮轴225上的凸轮230相连（图1）；当凸轮滚轮235处于第二个轴向位置时，它与凸轮轴225上的凸轮2302相连（图2）。

本实施例的操作过程如下。弹簧156将活塞164偏置在活塞缸260的底面（靠右侧），活塞164通过滚轮拨叉236将凸轮滚轮235压靠在第一轴向位置（图1中的右侧），凸轮滚轮235与凸轮230相连，将凸轮230的运动传递给发动机的气门，产生一种气门事件。当需要转换发动机的气门事件时，打开发动机的气门控制机构（未显示），将流体，如发动机机油通过流体通道214输入活塞缸260，油压克服弹簧156的作用力，将活塞164移到活塞缸260的开口一侧（靠左侧），活塞164带动滚轮拨叉236将凸轮滚轮235压靠在第二轴向位置（图2中的左侧），凸轮滚轮235与凸轮2302相连，将凸轮2302的运动传递给发动机的气门，产生另一种气门事件。

凸轮230和2302中的每一个凸轮可以含有至少一个凸台，包括产生发动机的常规气门运动的凸台，产生发动机制动的凸台，产生发动机废弃再循环的凸台和产生发动机的启动与关闭的凸台等。举例来说，当四冲程的发动机需要两冲程发动机制动时，可以采用四个凸轮，其中一个常规进气凸轮，一个制动用进气凸轮，一个常规排气凸轮和一个制动用排气凸轮。当发动机需要常规运作时，进气滚轮驱动机构和排气滚轮驱动机构分别将进气凸轮滚轮和排气凸轮滚轮与常规进气凸轮和常规排气凸轮相连，产生常规气门运动。但当发动机需要两冲程发动机制动时，进气滚轮驱动机构和排气滚轮驱动机构分别将进气凸轮滚轮和排气凸轮滚轮与制动用进气凸轮和制动用排气凸轮相连，产生两冲程制动的气门运动。这里的两冲程制动用进气和排气凸轮都含有两个或两个以上凸台。

凸轮230和2302中的一个凸轮也可以没有任何凸台，此时的这个凸轮是一个不产生任何运动的凸轮基圆（圆柱），用于闭缸（Cylinder Cutout）时的气门事件。当发动机需要常规运作时，滚轮驱动机构将凸轮滚轮与常规凸轮相连，产生常规气门运动。但当发动机不需要气门运动时，滚轮驱动机构将凸轮滚轮从常规凸轮上移开，与不产生任何运动的凸轮基圆相连，消除发动机的气门运动。

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，这里显示的发动机可变气门驱动机构，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。

此外，这里显示的滚轮驱动机构，不但可以是活塞和弹簧机构，也可以是其它的机构，如液压机构、气动机构、电磁机构、机械机构及上述机构的组合；不但可以集成在摇臂内，也可以包含在其它凸轮从动件内。而且摇臂或其它发动机部件内还可以增加其它形式的可变气门驱动机构，与这里显示的可变气门机构一起，产生两种以上的发动机气门事件。

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

Claims

1.一种发动机的可变气门驱动机构，包括发动机气门、凸轮、凸轮滚轮、滚轮轴、滚轮拨叉和滚轮驱动机构，其特征在于：所述的凸轮滚轮安置在滚轮轴上，所述的滚轮驱动机构通过滚轮拨叉将凸轮滚轮在滚轮轴上的第一个轴向位置和第二个轴向位置之间转换，所述的凸轮滚轮在滚轮轴上的两个不同的轴向位置对应发动机的两种不同的气门事件，所述的滚轮驱动机构包括活塞和弹簧，所述的活塞与滚轮拨叉的一端相连，滚轮拨叉的另一端设置有两个分开的导向孔，所述的两个分开的导向孔套在滚轮轴上并将凸轮滚轮夹在其间，弹簧在活塞上的作用力方向与活塞上所受的流体作用力方向相反，所述的两种作用力通过活塞带动滚轮拨叉，滚轮拨叉将凸轮滚轮在滚轮轴上的第一个轴向位置和第二个轴向位置之间移动。

2.如权利要求1所述的发动机可变气门驱动机构，其特征在于：所述的凸轮包括两个相邻的不同凸轮，当凸轮滚轮在第一个轴向位置和第二个轴向位置之间转换时，凸轮滚轮分别与两个不同的凸轮连接，产生两种不同的气门事件。

3.如权利要求1所述的发动机可变气门驱动机构，其特征在于：所述的凸轮只含有一个凸轮，位于第一轴向位置的凸轮滚轮与所述的一个凸轮相连，产生一种气门事件，当凸轮滚轮在滚轮轴上从第一个轴向位置移动到第二个轴向位置时，凸轮滚轮脱离所述的一个凸轮，导致发动机的气门运动完全丢失，产生发动机闭缸时的气门事件。

4.如权利要求1所述的发动机可变气门驱动机构，其特征在于：所述的凸轮包括下述凸轮中的一种：1)用于发动机常规进气门或排气门事件的凸轮，2)用于发动机制动的凸轮，3)用于发动机废弃再循环的凸轮，以及4)用于发动机启动或关闭的凸轮。

5.如权利要求1所述的发动机可变气门驱动机构，其特征在于：所述的发动机包括顶置凸轮发动机，所述的顶置凸轮发动机包括摇臂，摇臂内包括所述的滚轮驱动机构。

6.如权利要求1所述的发动机可变气门驱动机构，其特征在于：所述的发动机包括推杆式发动机，所述的推杆式发动机包括凸轮从动件，凸轮从动件内包括所述的滚轮驱动机构。