CN105298573B - 一种用于内燃机可控停缸的气门摇臂机构 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃机可控停缸的气门摇臂机构，包括摇臂，摇臂内设有销轴，销轴上从内向外分别设有滚针及滚针轴承，摇臂分为外摇臂和内摇臂，内摇臂嵌在外摇臂中,外摇臂连接气门挺杆，内摇臂与凸轮相抵；外摇臂前端内腔设为滑槽，内摇臂前端设有与滑槽相匹配的弧形端部。本发明结构简练，装配紧凑，加工也较为简便,用以实现行程切换的摇臂为沿滑槽移动，在被凸轮压下时会沿轨道做远离气门挺杆的移动，不会发生干涉，达到停缸的目的。在端部使用了特殊设计的弧形结构，使其在受扭力弹簧作用恢复至初始位置时减少和轨道的摩擦，且可以准确的固定到轨道末端，所使用滑槽结构，省去了已有机构使用的轴等部件，减小了系统惯量。

Description

一种用于内燃机可控停缸的气门摇臂机构

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种用于内燃机可控停缸的气门摇臂机构。

背景技术

停缸技术也称为可变排量技术，是指发动机在部分负荷下运行时，通过相关机构切断部分气缸的燃油供给、点火和进排气，停止其工作，使剩余工作气缸负荷率增大，以提高效率，降低燃油消耗。

在需要停缸时，通过停缸机构立即关闭进 、排气门，同时相应的喷油系统也被关闭。此时活塞在压缩冲程中，缸内气体被压缩，消耗功；吸气冲程和膨胀冲程中，已经压缩的气体发生膨胀，对外做功。理论上，如果没有洩漏损失和热损失，那么压缩功和膨胀功正好相抵，使气缸形成空气弹簧腔；另外由于气门弹簧也停止工作， 从而也减少了相应的机械损失。汽油发动机在部分负荷时, 因节气门开度小, 节流作用变大, 致使进气歧管压力降低, 发动机的充气效率下降。假如在此工况下, 停止部分气缸工作(停缸),要让发动机输出停缸前的功率, 必须给工作缸更多的可燃混合气, 就得开大节气门, 使节流作用变小,发动机进气管内的压力上升, 充气效率提高, 滞留在缸内的残余废气量相对减少, 从而提高混合气的燃烧品质,减少了发动机的循环波动。发动机停缸后, 燃烧室总表面积的减少可降低燃烧过程的传热损失, 从而提高了发动机的循环热效率,这也是停缸节油的一个原因。

现有的停缸技术结构上一般多为做行程切换的摇臂绕一固定位置的轴旋转，在结构上难以规避和气门挺杆干涉碰撞的问题。且因为设置了轴和其定位装置，整个机构的惯量大，导致气门阀系在工作中的负载很大，对系统的稳定性产生了影响。而且，因摇臂本身结构较小，其复杂的轴、卡环、转动臂结构对生产和装配的要求很高。

发明内容

本发明要解决现有技术的问题，提供一种用于内燃机可控停缸的气门摇臂机构，改变摇臂的运动行程，避免和气门挺杆干涉碰撞，减小了系统惯量。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于内燃机可控停缸的气门摇臂机构，包括摇臂，摇臂内设有销轴，销轴上从内向外分别设有滚针及滚针轴承，所述摇臂分为外摇臂和内摇臂，内摇臂嵌在外摇臂中,外摇臂连接气门挺杆，内摇臂与凸轮相抵；所述外摇臂前端内腔设为滑槽，所述内摇臂前端设有与滑槽相匹配的弧形端部，滑槽和弧形端部的结构设计使内摇臂可在外摇臂中作滑移运动。当内摇臂和外摇臂之间相对固定时，在凸轮的作用力下，摇臂组合正常驱动气门开闭，当解除固定关系时，在凸轮的作用力下，内摇臂沿滑槽作滑移运动，无法带动外摇臂驱动气门挺杆，为空行程运动，达到停闭汽缸的目的。

优选的，所述外摇臂两侧设有弧形孔，所述内摇臂两侧设有轴孔, 所述销轴穿过弧形孔和轴孔。进一步限定内摇臂的运动轨迹，使内摇臂在停缸工作状态时，内摇臂的运动为沿外摇臂滑槽的滑移运动和沿弧形孔的旋转运动组成的复合运动。

优选的，设有控制机构，控制机构使外摇臂和内摇臂之间相对固定或解除固定，控制机构包括所述外摇臂后端内腔设为前小后大的阶梯状孔，所述内摇臂后端设有定位槽，阶梯状孔内设有形状相匹配的液压柱塞，液压柱塞前端可凸出阶梯状孔伸入定位槽与之相抵。当液压柱塞伸入定位槽并与之相抵时，外摇臂和内摇臂相对固定，摇臂组合正常工作，当液压柱塞缩回阶梯状孔中时，解除了外摇臂和内摇臂之间的固定关系，达到停缸的目的。

优选的，所述外摇臂位于阶梯状孔的较大孔和较小孔的交界处设有排油孔和进油孔，所述液压柱塞后端与阶梯状孔后端之间设有回位弹簧。此为实现液压柱塞活动的机构，排油孔和进油孔用于使由液压间隙调节器流入的液压油通过。通过改变油压的大小控制液压柱塞是否从阶梯状孔中伸出：当油压相对于圆柱回位弹簧作用力较小时，液压柱塞端部从阶梯状孔中伸出，将内摇臂锁止使之保持与外摇臂相对固定,并一同驱动气门开闭；当油压作用力大于圆柱回位弹簧作用力时，液压油将液压柱塞压至阶梯状孔内，使其失去对内摇臂的支撑固定作用，凸轮驱动内摇臂沿外摇臂的弧形孔及滑槽的轨迹滑动，使之无法带动外摇臂驱动气门挺杆，达到停闭汽缸的目的。

优选的，所述外摇臂的阶梯状孔后端设有旋转槽, 旋转槽内设有固定环，固定环上设有弹簧限位环。回位弹簧固定于弹簧限位环，起到限位的作用。

优选的，所述外摇臂外壁两侧对称位置设有凸台和限位槽，所述销轴两端设有旋转槽，凸台上套有复位扭簧，复位扭簧两端设为较短臂和较长臂，较短臂设于限位槽中，起固定位置作用，较长臂与旋转槽相抵，起到使内摇臂在做空行程后的复位作用。其中，上述外摇臂上弧形孔的弧线圆心设计在凸台的圆心上，使内摇臂做空行程运动时，复位扭簧与旋转槽的接触位置始终一致，防止摩擦。

优选的，所述外摇臂上部位于内摇臂后端位置设有限位板结构。用于限制内摇臂在向上方向的位移，使其不会在汽缸停闭期间受复位扭簧的作用恢复到工作位置时和凸轮发生冲击。

优选的，所述外摇臂前端设为两端向内凹进的气门侧。所使用滑槽及弧形端部结构，省去了已有机构使用的轴等部件，气门侧的轻量化设计为通过在保证内摇臂运动稳定性和强度的前提下，减少外摇臂和内摇臂的宽度，这样可以减少整个机构的惯量，达到减少系统载荷和增加稳定性的目的。

本发明的有益效果在于：本发明结构简练，装配紧凑，加工也较为简便,用以实现行程切换的摇臂为沿滑槽移动，在被凸轮压下时会沿轨道做远离气门挺杆的移动，不会发生干涉，达到停缸的目的。在端部使用了特殊设计的弧形结构，使其在受扭力弹簧作用恢复至初始位置时减少和轨道的摩擦，且可以准确的固定到轨道末端，所使用滑槽结构，省去了已有机构使用的轴等部件，减小了系统惯量和系统载荷，增加了稳定性。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是图1的剖面图。

图3是图1的结构爆炸图。

图4是本发明外摇臂的结构示意图。

图5是图4的剖面图。

图6是本发明内摇臂的结构示意图。

图7是本发明复位扭簧的结构示意图。

图8是本发明销轴的结构示意图。

图中：1、外摇臂；1a、滑槽；1b、阶梯状孔；1c、排油孔；1d、进油孔；1e、凸台；1f、限位槽；1g、限位板；1h、弧形孔；1i、气门侧；1j、旋转槽；2、内摇臂；2a、弧形端部；2b、轴孔；2c、定位槽；3、滚针轴承；4、复位扭簧；4a、较短臂；4b、较长臂；5、销轴；5a、旋转槽；6、滚针；7、液压柱塞；8、固定环；9、弹簧限位环；10、回位弹簧。

具体实施方式

下面通过具体实施方式和附图对本发明作进一步的说明。

实施方式为：如图1-8所示，一种用于内燃机可控停缸的气门摇臂机构，包括摇臂，摇臂内设有销轴5，销轴5上从内向外分别设有滚针6及滚针轴承3，摇臂分为外摇臂1和内摇臂2，内摇臂2嵌在外摇臂1中,外摇臂1连接气门挺杆，内摇臂2与凸轮相抵；外摇臂1前端内腔设为滑槽1a，两侧设有弧形孔1h，内摇臂2前端设有与滑槽1a相匹配的弧形端部2a，两侧设有轴孔2b, 销轴5穿过弧形孔1h和轴孔2b。

其中，设有控制机构，控制机构使外摇臂1和内摇臂2之间相对固定或解除固定，控制机构包括外摇臂1后端内腔设为前小后大的阶梯状孔1b，外摇臂1位于阶梯状孔1b的较大孔和较小孔的交界处设有排油孔1c和进油孔1d，内摇臂2后端设有定位槽2c，阶梯状孔1b内设有形状相匹配的液压柱塞7，液压柱塞7前端可凸出阶梯状孔1b伸入定位槽2c与之相抵，液压柱塞7后端与阶梯状孔1b后端之间设有回位弹簧10。

其中，外摇臂1的阶梯状孔1b后端设有旋转槽1j, 旋转槽1j内设有固定环8，固定环8上设有弹簧限位环9，外摇臂1外壁两侧对称位置设有凸台1e和限位槽1f，销轴5两端设有旋转槽5a，凸台1e上套有复位扭簧4，复位扭簧4两端设为较短臂4a和较长臂4b，较短臂4a设于限位槽1f中，较长臂4b与旋转槽5a相抵，外摇臂1上部位于内摇臂2后端位置设有限位板1g结构。

其中，外摇臂1前端设为两端向内凹进的气门侧1i。气门侧1i的轻量化设计为通过在保证内摇臂2运动稳定性和强度的前提下，减少外摇臂1和内摇臂2的宽度，这样可以减少整个机构的惯量，达到减少系统载荷增加稳定性的目的。

工作原理为：通过控制排油孔1c和进油孔1d改变油压的大小控制液压柱塞7是否从阶梯状孔1b中伸出：

当油压作用力小于圆柱回位弹簧10作用力时，回位弹簧10伸长，液压柱塞7在回位弹簧10的作用力下，其端部从阶梯状孔1b中伸出，将内摇臂2锁止使之保持与外摇臂1相对固定,在内摇臂2受凸轮的作用力下一同驱动气门开闭。

当油压作用力大于圆柱回位弹簧10作用力时，回位弹簧10收缩，液压油将液压柱塞7压至阶梯状孔1b内，使其失去对内摇臂2的支撑固定作用，凸轮驱动内摇臂2的运动为沿滑外摇臂1滑槽1a的滑移运动和沿弧形孔1h的旋转运动组成的复合运动，为空行程运动，使之无法带动外摇臂1驱动气门挺杆，达到停闭汽缸的目的。同时，复位扭簧4的较长臂4b相接触并保持在旋转槽5a中，使摇臂可以在停缸状态时，正常的驱动销轴5带动内摇臂2、滚针轴承3及滚针6回复至工作位置，限位板1g用于限制内摇臂2在向上方向的位移，使其不会在汽缸停闭期间受扭簧4的作用恢复到工作位置时和凸轮发生冲击。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，本发明可以用于类似的产品上，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (8)

1.一种用于内燃机可控停缸的气门摇臂机构，包括摇臂，摇臂内设有销轴（5），销轴（5）上从内向外分别设有滚针（6）及滚针轴承（3），其特征在于：所述摇臂分为外摇臂（1）和内摇臂（2），内摇臂（2）嵌在外摇臂（1）中,外摇臂（1）连接气门挺杆，内摇臂（2）与凸轮相抵；所述外摇臂（1）前端内腔设为滑槽（1a），所述内摇臂（2）前端设有与滑槽（1a）相匹配的弧形端部（2a），滑槽（1a）和弧形端部（2a）的结构设计使内摇臂（2）可在外摇臂（1）中作滑移运动。

2.根据权利要求1所述的一种用于内燃机可控停缸的气门摇臂机构，其特征在于：所述外摇臂（1）两侧设有弧形孔（1h），所述内摇臂（2）两侧设有轴孔（2b）, 所述销轴（5）穿过弧形孔（1h）和轴孔（2b）。

3.根据权利要求2所述的一种用于内燃机可控停缸的气门摇臂机构，其特征在于：设有控制机构，控制机构使外摇臂（1）和内摇臂（2）之间相对固定或解除固定，控制机构包括所述外摇臂（1）后端内腔设为前小后大的阶梯状孔（1b），所述内摇臂（2）后端设有定位槽（2c），阶梯状孔（1b）内设有形状相匹配的液压柱塞（7），液压柱塞（7）前端可凸出阶梯状孔（1b）伸入定位槽（2c）与之相抵。

4.根据权利要求3所述的一种用于内燃机可控停缸的气门摇臂机构，其特征在于：所述外摇臂（1）位于阶梯状孔（1b）的较大孔和较小孔的交界处设有排油孔（1c）和进油孔（1d），所述液压柱塞（7）后端与阶梯状孔（1b）后端之间设有回位弹簧（10）。

5.根据权利要求4所述的一种用于内燃机可控停缸的气门摇臂机构，其特征在于：所述外摇臂（1）的阶梯状孔（1b）后端设有旋转槽（1j）, 旋转槽（1j）内设有固定环（8），固定环（8）上设有弹簧限位环（9）。

6.根据权利要求5所述的一种用于内燃机可控停缸的气门摇臂机构，其特征在于：所述外摇臂（1）外壁两侧对称位置设有凸台（1e）和限位槽（1f），所述销轴（5）两端设有旋转槽（5a），凸台（1e）上套有复位扭簧（4），复位扭簧（4）两端设为较短臂（4a）和较长臂（4b），较短臂（4a）设于限位槽（1f）中，较长臂（4b）与旋转槽（5a）相抵。

7.根据权利要求6所述的一种用于内燃机可控停缸的气门摇臂机构，其特征在于：所述外摇臂（1）上部位于内摇臂（2）后端位置设有限位板（1g）结构。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种用于内燃机可控停缸的气门摇臂机构，其特征在于：所述外摇臂（1）前端设为两端向内凹进的气门侧（1i）。