CN107100687A - 一种紧凑型变冲程气门驱动系统 - Google Patents

一种紧凑型变冲程气门驱动系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107100687A
CN107100687A CN201710420453.3A CN201710420453A CN107100687A CN 107100687 A CN107100687 A CN 107100687A CN 201710420453 A CN201710420453 A CN 201710420453A CN 107100687 A CN107100687 A CN 107100687A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stroke
exhaust
valve
driving cam
changeover module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710420453.3A
Other languages
English (en)
Inventor
崔靖晨
田华
隆武强
田江平
王阳
刘威
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Priority to CN201710420453.3A priority Critical patent/CN107100687A/zh
Publication of CN107100687A publication Critical patent/CN107100687A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/06—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like the cams, or the like, rotating at a higher speed than that corresponding to the valve cycle, e.g. operating fourstroke engine valves directly from crankshaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F01L1/267—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder with means for varying the timing or the lift of the valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/46—Component parts, details, or accessories, not provided for in preceding subgroups
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

一种紧凑型变冲程气门驱动系统，属于发动机气门驱动及变冲程领域。它主要包括凸轮轴和轴套、以及设置在轴套上的进气四冲程驱动凸轮、进气二冲程驱动凸轮、排气四冲程驱动凸轮、排气二冲程驱动凸轮、两个切换槽以及两个切换组件。通过控制两个切换组件的状态，实现四冲程驱动和二冲程驱动两种模式的灵活无缝切换；直接与传统可变气门机构相结合，达到全工况范围内发动机高动力、低油耗和低排放输出。本发明结构简单紧凑、可靠性高、成本低廉；两种模式间无缝切换，满足车辆响应性。

Description

一种紧凑型变冲程气门驱动系统
技术领域
本发明涉及一种紧凑型变冲程气门驱动系统，属于发动机气门驱动及变冲程领域。
背景技术
随着发动机保有量的急剧增加，能源与环境问题已成为制约我国可持续发展的重大问题之一。因其能够有效提高发动机的动力输出、降低油耗和排放，变冲程技术备受关注。发动机四冲程驱动模式和二冲程驱动模式下，进/排气门开启频率、开启正时和开启持续期均存在极大地差异，这极大地增加了变冲程气门驱动系统的开发难度。在研究领域，电磁或者电液无凸轮气门驱动系统被用于研究变冲程技术的性能，然而这些系统短期内实用化极为困难。由于现有实用化的可变气门驱动系统大多用于四冲程驱动模式的发动机，不能满足变冲程发动机的要求。此外，二冲程驱动模式是在低速大扭矩工况下被用于实现发动机高动力输出，因此变冲程技术要求气门驱动系统能够在四冲程驱动和二冲程驱动模式之间切换时，可以做到无缝切换，即两种模式之间没有延迟，并且进排气门升程曲线无变形等问题。因此，开发一套可靠性高、结构紧凑且满足变冲程发动机要求的气门驱动系统势在必行。
发明内容
本发明的目的在于：通过设计一种紧凑型变冲程气门驱动系统，用于实现：（a）为了达到发动机高动力、低油耗和低排放的运行，需要气门驱动系统实现四冲程驱动模式和二冲程驱动模式，并且在两种模式间灵活切换。（b）为了满足车辆对响应性的要求，特别是保证动力输出不中断，两种模式之间要做到无缝切换。（c）为了进一步改善发动机的性能，并且尽可能减少前期投入，需要本发明与现有可变气门技术相兼容，即可以直接或者通过微调后采用现有可变气门机构。（d）为了拓展应用范围，需要针对不同机型，提供不同的备选方案。（e）为了满足市场需求，需要气门驱动系统实现结构简单紧凑、工作可靠、成本低廉等；为了提高零部件的通用性和可更换性，需要将各组件采用标准件或者设计成独立模块。
本发明所采用的技术方案是：这种紧凑型变冲程气门驱动系统包括进气门组件、排气门组件、进气摇臂、排气摇臂、进气摇臂支点和排气摇臂支点。它还包括安装在凸轮轴上并且进行轴向移动的轴套，以及两个切换组件。轴套上设置有进气四冲程驱动凸轮、进气二冲程驱动凸轮、排气四冲程驱动凸轮、排气二冲程驱动凸轮、第一切换槽和第二切换槽。切换组件包括第一切换组件和第二切换组件。进气摇臂与进气摇臂支点相接触，排气摇臂与排气摇臂支点相接，进气摇臂驱动进气门组件，排气摇臂驱动排气门组件。在四冲程驱动模式下，进气摇臂与进气四冲程驱动凸轮相接触，排气摇臂与排气四冲程驱动凸轮相接触。在二冲程驱动模式下，进气摇臂与进气二冲程驱动凸轮相接触，排气摇臂与排气二冲程驱动凸轮相接触。四冲程驱动模式向二冲程驱动模式切换时，第一切换组件工作。二冲程驱动模式向四冲程驱动模式切换时，第二切换组件工作。切换组件至少包括可伸缩的销。销的伸缩状态由电磁、液压或气体控制。摇臂和气门组件之间增设可变气门驱动机构、气门桥或可变气门驱动机构和气门桥的组合。凸轮直接或通过挺杆和推杆与摇臂接触。
本发明的有益效果是：这种紧凑型变冲程气门驱动系统主要包括可轴向移动的并且设置有进气四冲程驱动凸轮、进气二冲程驱动凸轮、排气四冲程驱动凸轮、排气二冲程驱动凸轮和两个切换槽的轴套以及两个切换组件等。（a）通过控制各切换组件的状态，实现四冲程驱动模式和二冲程驱动模式，达到高动力、低油耗和低排放。（b）模式间无缝切换，满足车辆对响应性的要求，这对二冲程驱动模式与四冲程驱动模式之间切换时满足响应快速且动力输出连续至关重要。（c）通过摇臂和气门组件增设可变气门机构，从而在每种模式下实现了可变气门事件，最终实现了发动机在驱动工况范围内更好的高动力输出、低油耗和低排放的效果；针对不同机型，提供电磁、液压或气动等多种方式控制切换组件，应用范围广。（d）各部件采用集成设计，系统结构紧凑；各组件采用标准件或者被设计成独立模块，如切换组件，提高了零部件的通用性和可更换性。（e）液压或气体控制的方案中，油路布置紧凑并且降低了加工难度。系统结构简单紧凑、可靠性高、成本低廉、短期内实用化潜力高，具有良好的应用前景。
附图说明
下面结合附图与实施例对本发明进一步说明。
图1是第一类系统示意图。
图2是第一类系统的轴套第一方案展开示意图。
图3是第一类系统的轴套第二方案展开示意图。
图4是第二类系统示意图。
图5是第二类系统的轴套第一方案轴套展开示意图。
图6是第二类系统的轴套第二方案轴套展开示意图。
图7是第三类系统示意图。
图中：1、凸轮轴； 2、轴套；251、进气四冲程驱动凸轮；252、进气二冲程驱动凸轮；261、排气四冲程驱动凸轮；262、排气二冲程驱动凸轮；271、第一切换槽；272、第二切换槽；301、进气摇臂；302、排气摇臂；401、进气摇臂支点；402、排气摇臂支点；5、进气门组件；6、排气门组件；701、第一切换组件；702、第二切换组件；8、固定件；801、第一油路；802、第二油路；9、气门桥；10、可变气门机构。
具体实施方式
本发明涉及一种紧凑型变冲程气门驱动系统。图
图1、图4和图7是系统的三种实施方案。图2和图3分别是第一类系统的轴套第一和第二方案展开示意图。图5和图6分别是第二类系统的轴套第一和第二方案轴套展开示意图。它包括进气门组件5、排气门组件6、进气摇臂301、排气摇臂302、进气摇臂支点401和排气摇臂支点402。它还包括安装在凸轮轴1上并且进行轴向移动的轴套2，以及两个切换组件。轴套2上设置有进气四冲程驱动凸轮251、进气二冲程驱动凸轮252、排气四冲程驱动凸轮261、排气二冲程驱动凸轮262、第一切换槽271和第二切换槽272。切换组件包括第一切换组件701和第二切换组件702。进气摇臂301与进气摇臂支点401相接触，排气摇臂302与排气摇臂支点402相接，进气摇臂301驱动进气门组件5，排气摇臂302驱动排气门组件6。在四冲程驱动模式下，进气摇臂301与进气四冲程驱动凸轮251相接触，排气摇臂302与排气四冲程驱动凸轮261相接触。在二冲程驱动模式下，进气摇臂301与进气二冲程驱动凸轮252相接触，排气摇臂302与排气二冲程驱动凸轮262相接触。摇臂和气门组件之间增设可变气门驱动机构10、气门桥9或可变气门驱动机构10和气门桥9的组合，如图7。凸轮直接或通过挺杆和推杆与摇臂接触。
切换组件至少包括可伸缩的销。销的伸缩状态由电磁、液压或气体控制。图4中，切换组件采用液压或气体控制的传统柱塞偶件。第一切换组件701与第一油路801相连，第二切换组件702与第二油路802相连，采用两个控制阀分别控制这两个油路的压力状态。当切换组件工作时，销伸出；当切换组件不工作时，销保持缩回状态。定义：第N切换组件70N对应的销为第N销（N取1、2）。
根据待切换的两种模式所采用的凸轮的公共基圆段，确定最大可切换区间。根据凸轮与后续部件的接触点（凸轮输出点）的周向位置、凸轮轴的旋转方向以及切换机构的周向位置，确定切换槽的切换区间。所述任意一种条件改变时，需要调节其他条件。因此，在实际情况下，需要根据实际机型来确定凸轮的公共基圆段、凸轮轴的旋转方向和凸轮输出点的周向位置，调整切换槽的切换区间和切换机构的周向位置。此外，第一和第二切换槽可以相互分离，如图2和图5；通过合并二者的公共导向段，可将二者合并成一体，如图3和图6。本发明列出的实施方案中，凸轮轴1逆时针旋转，切换组件的周向位置和切换槽形式各采用两种不同的方案，如图2、图3、图5和图6。
四冲程驱动模式向二冲程驱动模式切换时，第一切换组件701工作，第一销伸出到第一切换槽271内，随着凸轮轴1的旋转，第一销推动轴套2向左移动，驱动进气摇臂301的凸轮由进气四冲程驱动凸轮251切换成进气二冲程驱动凸轮252，驱动排气摇臂302的凸轮由排气四冲程驱动凸轮261切换成排气二冲程驱动凸轮262。
二冲程驱动模式向四冲程驱动模式切换时，第二切换组件702工作，第二销伸出到第二切换槽272内，随着凸轮轴1的旋转，第二销推动轴套2向右移动，驱动进气摇臂301的凸轮由进气二冲程驱动凸轮252切换成进气四冲程驱动凸轮251，驱动排气摇臂302的凸轮由排气二冲程驱动凸轮262切换成排气四冲程驱动凸轮261。
注意：系统示意图中，向着纸面外部移动为向左移动，反之为向右移动。
由上述可见，通过控制各切换组件的状态，实现四冲程驱动模式和二冲程驱动模式，达到高动力、低油耗和低排放。当切换组件工作，相应的销伸出到切换槽内后，模式间切换在一个循环内完成。因此，实现了各模式间无缝切换，满足车辆对响应性的要求，这对二冲程驱动模式与四冲程驱动模式之间切换时满足响应快速且动力输出连续至关重要。
系统结构简单紧凑、可靠性高、成本低廉、短期内实用化潜力高，具有良好的应用前景。

Claims (4)

1.一种紧凑型变冲程气门驱动系统，它包括进气门组件（5）、排气门组件（6）、进气摇臂（301）、排气摇臂（302）、进气摇臂支点（401）和排气摇臂支点（402），其特征是：它还包括安装在凸轮轴（1）上并且进行轴向移动的轴套（2），以及两个切换组件；所述轴套（2）上设置有进气四冲程驱动凸轮（251）、进气二冲程驱动凸轮（252）、排气四冲程驱动凸轮（261）、排气二冲程驱动凸轮（262）、第一切换槽（271）和第二切换槽（272）；所述切换组件包括第一切换组件（701）和第二切换组件（702）；所述进气摇臂（301）与进气摇臂支点（401）相接触，排气摇臂（302）与排气摇臂支点（402）相接，进气摇臂（301）驱动进气门组件（5），排气摇臂（302）驱动排气门组件（6）；在四冲程驱动模式下，进气摇臂（301）与进气四冲程驱动凸轮（251）相接触，排气摇臂（302）与排气四冲程驱动凸轮（261）相接触；在二冲程驱动模式下，进气摇臂（301）与进气二冲程驱动凸轮（252）相接触，排气摇臂（302）与排气二冲程驱动凸轮（262）相接触；四冲程驱动模式向二冲程驱动模式切换时，第一切换组件（701）工作；二冲程驱动模式向四冲程驱动模式切换时，第二切换组件（702）工作。
2.根据权利要求1所述的一种紧凑型变冲程气门驱动系统，其特征是：所述切换组件至少包括可伸缩的销；所述销的伸缩状态由电磁、液压或气体控制；当切换组件工作时，销伸出；当切换组件不工作时，销保持缩回状态。
3.根据权利要求1所述的一种紧凑型变冲程气门驱动系统，其特征是：所述摇臂和气门组件之间增设可变气门驱动机构（10）、气门桥（9）或可变气门驱动机构（10）和气门桥（9）的组合。
4.根据权利要求1所述的一种紧凑型变冲程气门驱动系统，其特征是：所述凸轮直接或通过挺杆和推杆与摇臂接触。
CN201710420453.3A 2017-06-07 2017-06-07 一种紧凑型变冲程气门驱动系统 Pending CN107100687A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710420453.3A CN107100687A (zh) 2017-06-07 2017-06-07 一种紧凑型变冲程气门驱动系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710420453.3A CN107100687A (zh) 2017-06-07 2017-06-07 一种紧凑型变冲程气门驱动系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107100687A true CN107100687A (zh) 2017-08-29

Family

ID=59660140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710420453.3A Pending CN107100687A (zh) 2017-06-07 2017-06-07 一种紧凑型变冲程气门驱动系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107100687A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108071442A (zh) * 2017-11-29 2018-05-25 大连理工大学 一种变模式气门机构
JP2020112045A (ja) * 2019-01-08 2020-07-27 本田技研工業株式会社 可変動弁装置
CN114135402A (zh) * 2021-11-26 2022-03-04 中国北方发动机研究所(天津) 一种二四冲程可变发动机气门机构

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19945340A1 (de) * 1999-09-22 2001-03-29 Schaeffler Waelzlager Ohg Auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil umschaltbarer Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine
DE10227870A1 (de) * 2002-06-22 2004-01-08 Bayerische Motoren Werke Ag Ventiltrieb für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine
CN101619663A (zh) * 2009-07-30 2010-01-06 燕山大学 二冲程与四冲程可切换内燃机的配气凸轮机构
CN104018905A (zh) * 2014-05-30 2014-09-03 燕山大学 变冲程发动机液压式配气切换机构
CN104141519A (zh) * 2014-07-18 2014-11-12 燕山大学 一种可变冲程发动机配气切换机构
CN104329133A (zh) * 2014-09-24 2015-02-04 宁波捷成轴业有限公司 一种自润滑式变冲程凸轮轴
CN106762010A (zh) * 2016-12-13 2017-05-31 大连理工大学 一种轴向移动式多模式杠杆式可变气门驱动系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19945340A1 (de) * 1999-09-22 2001-03-29 Schaeffler Waelzlager Ohg Auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil umschaltbarer Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine
DE10227870A1 (de) * 2002-06-22 2004-01-08 Bayerische Motoren Werke Ag Ventiltrieb für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine
CN101619663A (zh) * 2009-07-30 2010-01-06 燕山大学 二冲程与四冲程可切换内燃机的配气凸轮机构
CN104018905A (zh) * 2014-05-30 2014-09-03 燕山大学 变冲程发动机液压式配气切换机构
CN104141519A (zh) * 2014-07-18 2014-11-12 燕山大学 一种可变冲程发动机配气切换机构
CN104329133A (zh) * 2014-09-24 2015-02-04 宁波捷成轴业有限公司 一种自润滑式变冲程凸轮轴
CN106762010A (zh) * 2016-12-13 2017-05-31 大连理工大学 一种轴向移动式多模式杠杆式可变气门驱动系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108071442A (zh) * 2017-11-29 2018-05-25 大连理工大学 一种变模式气门机构
JP2020112045A (ja) * 2019-01-08 2020-07-27 本田技研工業株式会社 可変動弁装置
CN114135402A (zh) * 2021-11-26 2022-03-04 中国北方发动机研究所(天津) 一种二四冲程可变发动机气门机构
CN114135402B (zh) * 2021-11-26 2023-08-11 中国北方发动机研究所(天津) 一种二四冲程可变发动机气门机构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107060940B (zh) 一种多模式气门驱动系统
CN107060942B (zh) 一种紧凑型多模式气门驱动系统
CN107060941A (zh) 一种双凸轮轴开关支点式变模式气门驱动系统
CN107100687A (zh) 一种紧凑型变冲程气门驱动系统
CN107023342A (zh) 一种变模式气门驱动系统
CN106545380B (zh) 一种锁定式多模式杠杆式可变气门驱动系统
CN101619663B (zh) 二冲程与四冲程可切换内燃机的配气凸轮机构
CN107100686A (zh) 一种单凸轮轴开关支点式变模式气门驱动系统
CN101078375A (zh) 汽油发动机气门升程和相位可变系统
CN113279834B (zh) 一种发动机缸内制动机构及方法
JP2015507140A (ja) 自動車弁駆動調整装置
CN101086212A (zh) 一种可控气缸停歇的发动机气门机构
CN110080849A (zh) 发动机的凸轮轴及气门驱动装置
CN105134323A (zh) 一种多功能可变气门驱动系统
CN106968752B (zh) 一种轴向移动式多模式可变气门驱动系统
CN106640252B (zh) 一种轴向移动式多模式液压可变气门驱动系统
CN106545381B (zh) 一种轴向移动式多模式四杆式可变气门驱动系统
CN106854999B (zh) 一种集约型液压轴向移动式两阶段可变气门驱动系统及其控制方法
CN106703924B (zh) 一种集约型液压轴向移动式三阶段可变气门驱动系统
CN106762010B (zh) 一种轴向移动式多模式杠杆式可变气门驱动系统
CN102966391B (zh) 双凸轮控制的摇臂机构
CN108167044A (zh) 一种气门摇臂总成、可变配气机构及发动机
CN201391340Y (zh) 一种全可变凸轮型线机构
CN104454158A (zh) 可变冲程气动内燃混合动力发动机及其运行方法
US7866251B2 (en) Power plant

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170829

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication