CN107489474A - 一种发动机及其可变气门升程装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变气门升程装置，包括凸轮和可与发动机缸盖配合的气门，所述气门与所述凸轮之间设有自身高度可调的挺柱，所述挺柱沿其自身高度方向的一端与所述气门连接，另一端可在所述凸轮转动时与所述凸轮的周部抵接。本发明所提供的可变气门升程装置，通过改变所述挺柱的高度，可以改变所述凸轮与所述挺柱的有效接触距离，进而改变所述气门的行程，可根据不同的发动机工况调节所述气门的行程，达到节能的目的，该配气机构结构简单、装配方便，成本低。本发明还公开了一种包括上述可变气门升程装置的发动机。

Description

一种发动机及其可变气门升程装置

技术领域

本发明涉及发动机配气设备领域，特别是涉及一种可变气门升程装置。此外，本发明还涉及一种包括上述可变气门升程装置的发动机。

背景技术

可变气门升程装置是发动机的重要组成部分，可变气门升程装置可以根据发动机的动作循环点火要求，控制着气缸内的气体流动，定时开启和关闭气缸的进、排气门，使新鲜的可燃混合气进入气缸，并使废气排出气缸。

可变气门升程装置的主要组成为凸轮，凸轮转动驱动气门往复运动，实现气门的开启与关闭，现有技术中，气门的移动行程是根据发动机性能确定的，在发动机的各个工况下一致，气门的运动规律完全由凸轮的形线决定。

然而，由于单发动机的工况是不同的，固定的气门运动规律不能适应发动机的不同工况，无法达到发动机的最佳油耗，导致在某些特殊工况下，发动机的油耗较高，排放差，同时，现有技术中所使用的可以改变气门行程的技术，一般结构都过于复杂，不方便装配及布置，成本高，并难以实现小型化。

因此，如何提高可变气门升程装置的适用性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可变气门升程装置，该可变气门升程装置结构简单，并且可实现气门升程可变，能够有效的提高自身的适用性。本发明的另一目的是提供一种包括上述可变气门升程装置的发动机。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可变气门升程装置，包括凸轮和可与发动机缸盖配合的气门，所述气门与所述凸轮之间设有自身高度可调的挺柱，所述挺柱沿其高度方向的一端与所述气门连接，另一端可在所述凸轮转动时与所述凸轮的周部抵接。

优选的，所述挺柱包括内部具有压力腔的壳体，所述壳体沿高度方向设有用于形成所述压力腔的可活动挡板，当所述凸轮转动时，所述压力腔的体积恒定。

优选的，所述挡板的一侧与所述壳体压力腔，另一侧设有可使所述挡板复位的弹性部件。

优选的，所述壳体的外周部与所述发动机缸盖的油槽密封连接，并且所述壳体上设有供机油在所述发动机缸盖的油槽与所述压力腔之间流通的油孔；所述挡板可在所述压力腔中的机油压力增大时压缩所述弹性部件，并在所述压力腔中的机油压力减小时复位。

所述壳体的内周部设有用于防止所述挡板移动至越过所述油孔(45)的限位凸台。

优选的，所述壳体的一端具有开口，并且其开口端朝向所述凸轮，所述弹性部件位于所述凸轮与所述挡板之间，并且所述弹性部件与所述凸轮之间通过盖板抵接，所述盖板可沿所述壳体的内腔上下滑动。

优选的，所述弹性部件具体为弹簧。

优选的，还包括用于检测所述挡板位移的位移传感器，以及用于根据所述位移传感器获取的位移信息控制所述压力腔内的体积保持恒定的控制器。

优选的，还包括用于改变所述压力腔内的压力的控制阀，所述控制阀与所述控制器连接。

本发明还提供一种发动机，包括上述任意一项所述的可变气门升程装置。

本发明所提供的可变气门升程装置，包括凸轮和可与发动机缸盖配合的气门，所述气门与所述凸轮之间设有自身高度可调的挺柱，所述挺柱沿其高度方向的一端与所述气门连接，另一端可在所述凸轮转动时与所述凸轮的周部抵接。该可变气门升程装置，通过改变所述挺柱的高度，可以改变所述凸轮与所述挺柱的有效接触距离，进而改变所述气门的行程，可根据不同的发动机工况调节所述气门的行程，达到节能的目的，该配气机构结构简单、装配方便，成本低。

在一种优选实施方式中，所述壳体呈筒状，所述挡板位于所述壳体的内腔中，并且所述挡板的一侧与所述壳体的底面形成压力腔，所述盖板的另一侧设有可使所述挡板复位的弹性部件。上述设置，通过所述压力腔内压力的改变可以实现所述挡板位置的改变，进而实现所述挺柱高度的变化，同时，还通过设置所述弹性部件，当所述压力腔内的压力降低时，所述弹性部件可推动所述挡板复位，降低所述挺柱的高度，进而减小所述气门的行程。

本发明所提供的发动机设有上述可变气门升程装置，由于所述可变气门升程装置具有上述技术效果，因此，设有该可变气门升程装置的发动机也应当具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的可变气门升程装置一种具体实施方式的剖面结构示意图；

图2为图1所示可变气门升程装置的挺柱剖面结构示意图；

其中：1-发动机缸盖、11-油道、12-油槽、2-气门、3-凸轮、4-挺柱、41-壳体、42-压力腔、43-挡板、44-弹性部件、45-油孔、46-盖板、47-限位凸台。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种可变气门升程装置，该可变气门升程装置可实现气门的升程可变，能够显著的提高自身的适用性，降低能耗。本发明的另一核心是提供一种包括上述可变气门升程装置的发动机。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供的可变气门升程装置一种具体实施方式的剖面结构示意图；图2为图1所示可变气门升程装置的挺柱剖面结构示意图。

在该实施方式中，可变气门升程装置包括凸轮3、气门2和挺柱4。

其中，气门2可与发动机缸盖1配合使用，挺柱4自身的高度可以调节，此处挺柱4的高度可调是挺柱4沿竖直方向的长度可以调节，并且挺柱4位于气门2与凸轮3之间，同于将凸轮3的动力传递给气门2，挺柱4沿其高度方向的一端与气门2连接，具体的，挺柱4与气门2的连接可以为抵接，也可以为固定连接，挺柱4的另一端可在凸轮3转动时与凸轮3的周部抵接。

具体的，挺柱4包括内部具有压力腔42的壳体41，壳体41沿高度方向设有用于形成压力腔42的可活动挡板43，可活动挡板43还可以用于调节壳体41的高度，即挺柱4的高度变化，是通过可活动挡板43的移动实现的，同时，可活动挡板43的移动是通过压力腔42内的压力变化推动的，如此设置的挺柱4，可以通过调节压力腔42内的压力，来改变挺柱4的高度，调节过程简单。

该可变气门升程装置，通过改变挺柱4的高度，可以改变凸轮3与挺柱4的有效接触距离，进而改变气门2的行程，可根据不同的发动机工况调节气门2的行程，达到节能的目的，该配气机构结构简单、装配方便，成本低。

另外，当气门2的行程确定后，压力腔42的体积应当恒定，即挺柱4的高度应当恒定，只有当气门2的行程需要变化时，才需要调节挺柱4的高度。

这里需要说明的是，压力腔42内具体可以填充有机油，即压力腔42与供排有油系统连接，供排油系统中设有电磁阀，可以调节供排油系统中的油压，进而调节压力腔42内的油压。

当然，压力腔42内也可以填充气体，但是，由于气体的填充效果不佳，同时气体对于挡板43的推动效果差，因此优选为采用机油填充压力腔42，同时，采用机油可以直接采用发动机润滑系统中的机油，节约成本，并且借助已有的控制系统，操作方便。

这里需要说明的是，上述设置中，通过带有压力腔42的壳体41实现了壳体41的高度变化，即实现了挺柱4的高度变化，当然，挺柱4也可以采用其他方式实现高度的变化，例如，也可以直接采用更换不同高度挺柱4的方法实现，当然，直接更换挺柱4工序复杂，在此不予采用。并且，当凸轮3与气门2之间的距离大于挺柱4的高度，并且挺柱4的高度方向两侧没有其他部件时，如果挺柱4位于靠近气门2的一侧，则凸轮3在转动一定的角度后，才可以与挺柱4接触。

在上述各实施方式的基础上，挡板43的一侧与壳体41的底面形成压力腔42，盖板46的另一侧设有可使挡板43复位的弹性部件44，优选的，壳体41呈筒状，挡板43位于壳体41的内腔中，挡板43可沿壳体41的内壁上下滑动，以改变壳体41的高度。这里需要说明的是，壳体41的高度，是指挡板43与壳体41底面之间的高度，即作用在凸轮3与气门2之间的实际有效高度。

同时，弹性部件44也放置在壳体41的内腔中，即弹性部件44的伸缩是在壳体41的内腔中实现的，壳体41的内腔对弹性部件44可以起到限位作用，保证弹性部件44的伸缩方向与壳体41的高度方向一致。

这里需要说明的是，为了便于加工，以及方便壳体41与发动机缸盖1的密封连接，壳体41优选为圆筒状。

另外，壳体41的一端具有开口，并且其开口优选为朝上设置，并且压力腔42位于壳体41的内腔下部，弹性部件44安装在挡板43的上部，弹性部件44的一端与凸轮3抵接，另一端与挡板43抵接，弹性部件44可在压缩至最大压缩程度后，将凸轮3的压力传递给挡板43，此时压力腔42的体积恒定，挡板43可推动整个壳体41向下移动，进而推动气门2实现气门2的开启。

上述设置，通过压力腔42内压力的改变可以实现挡板43位置的改变，进而实现挺柱4高度的变化，同时，还通过设置弹性部件44，当压力腔42内的压力降低时，弹性部件44可推动挡板43复位，降低挺柱4的高度，进而减小气门2的行程。

这里需要说明的是，压力腔42的恒定是通过调节挡板43两侧的压力相等实现的，即当凸轮3下压弹性部件44时，弹性部件44对挡板43的压力增大，此时，应当同时增加压力腔42中的压力，实现挡板43两侧的压力相等，进而保证挡板43的位置固定，即压力腔42的体积恒定。

优选的，壳体41的内周部设有用于防止挡板43移动至越过油孔45的限位凸台47。具体的，限位凸台47设置在压力腔42的内部，当壳体41的开口朝上时，限位凸台47的设置高度大于油孔45的设置高度，即防止挡板43移动至油孔45以下的位置，导致机油流出。

具体的，为了检测挡板43的位置变化，该配气机构还包括用于检测挡板43位移的位移传感器，以及用于根据位移传感器获取的位移信息控制压力腔42内的体积保持恒定的控制器。

更具体的，当挡板43具有向下的位移量时，说明弹性部件44的弹力大于压力腔42内的压力，此时，应当提高压力腔42的压力，反之，则应当降低压力腔42的压力。

当然，除了上述采用位移传感器检测挡板43的位置变化外，还可以采用压力传感器，检测挡板43两侧的压力变化以调节压力腔42的压力大小。

进一步，还包括用于改变压力腔42内的压力的控制阀，控制阀与控制器连接，即压力腔42中的压力是通过调节控制阀的流量实现的，具体的，该控制阀优选为OCV机油控制阀，控制器优选为ECU电子控制单元，该电子控制单元具体可以为车辆上所具有的电子控制单元。

对于壳体41而言，具体的，壳体41的外周部与发动机缸盖1的油槽12密封连接，并且壳体41上设有供机油在发动机缸盖1的油槽12与压力腔42之间流通的油孔45；挡板43可在压力腔42中的机油压力增大时压缩弹性部件44，并在压力腔42中的机油压力减小时复位，上述挡板43的移动过程，是指在调节壳体41高度时的移动过程。

该配气机构中，壳体41高度的改变相当于改变气门2的长度，当液压机油压力小，相当于气门2变短，液压油压力高，相当于气门2变长；而气门2与凸轮3的相对位置不变，挺柱4或者壳体41的高度改变即可改变气门2的升程，这里挺柱4或者壳体41的高度均指压力腔42的高度。

优选的，壳体41的开口端朝向凸轮3，弹性部件44位于凸轮3与挡板43之间，并且弹性部件44与凸轮3之间通过盖板46抵接，盖板46可沿壳体41的内腔上下滑动。更优选的，弹性部件44具体为弹簧，弹簧成本低，弹性好，并且安装方便。

优选的，挺柱4的开口端设有用于防止盖板46脱离壳体41的限位部。

具体的，本发明所提供的配气机构，在传统配气机构的基础上增加一个挺柱4，并在发动机缸盖1上配合有液压油道11；通过采用挡板43作为滑动阀，实现压力腔42高度的变化；壳体41优选为一端开口的圆柱桶状，侧壁上设计有油孔45，并沿着油孔45一周设计有油槽12；挡板43、弹簧及盖板46分别装在壳体41内，凸轮3压在盖板46上；发动机缸盖1上设计有高压油道11，并设计有挺柱安装孔，在挺柱安装孔内设计有长条形油槽12，油道11与油槽12连通，油道11内的机油首先进入油槽12然后通过油孔45进入压力腔42中，油道11内的液压油由OCV机油控制阀控制，即油道11内的油压是可控的；根据发动机不同的工况，由ECU电子控制单元控制OCV机油控制阀，进而控制发动机缸盖1内的油压，发动机缸盖1内油道11的机油通过油槽12进入到挺柱4的挡板43下面的压力腔42中；

在凸轮3静止时，滑动阀，即挡板43的下面为液压油，上面为弹簧，可以达到一个平衡状态，压力腔42中的油压不同，弹簧的压缩量即不同；

当凸轮3旋转时，由于凸轮3压在盖板46上，盖板46压在弹簧上，凸轮3首先要将弹簧压缩到不可压缩位置之后，再通过挺柱4，即壳体41，压住气门2，驱动气门2往复运动；

由于弹簧的总压缩量一致，如果发动机缸盖1内的液压油压力高，则弹簧的预压紧量大，即弹簧的预压缩量大，则凸轮3对其的压缩量就小，则挺柱4将很快驱动气门2运动，气门2开启的行程大；反之，当液压油的压力低时，弹簧接近自由状态，凸轮3在转动时首先要克服弹簧的行程，克服弹簧行程之后才能驱动气门2运动，气门2行程小；

发动机缸盖1上的油槽12要覆盖挺柱4上的油孔45的运动轨迹，保证液压油，如机油，时刻与挺柱4内的压力腔42中的机油相通，保证压力腔42内的压力可控。

除了上述可变气门升程装置以外，本发明还提供了一种包括上述可变气门升程装置的发动机，该发动机的其他各部分结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的可变气门升程装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可变气门升程装置，包括凸轮(3)和可与发动机缸盖(1)配合的气门(2)，其特征在于，所述气门(2)与所述凸轮(3)之间设有自身高度可调的挺柱(4)，所述挺柱(4)沿其高度方向的一端与所述气门(2)连接，另一端可在所述凸轮(3)转动时与所述凸轮(3)的周部抵接。

2.根据权利要求1所述的可变气门升程装置，其特征在于，所述挺柱(4)包括内部具有压力腔(42)的壳体(41)，所述壳体(41)沿高度方向设有用于形成所述压力腔(42)的可活动挡板(43)，当所述凸轮(3)转动时，所述压力腔(42)的体积恒定。

3.根据权利要求2所述的可变气门升程装置，其特征在于，所述挡板(43)的一侧与所述壳体(41)形成压力腔(42)，另一侧设有可使所述挡板(43)复位的弹性部件(44)。

4.根据权利要求3所述的可变气门升程装置，其特征在于，所述壳体(41)的外周部与所述发动机缸盖(1)的油槽(12)密封连接，并且所述壳体(41)上设有供机油在所述发动机缸盖(1)的油槽(12)与所述压力腔(42)之间流通的油孔(45)；所述挡板(43)可在所述压力腔(42)中的机油压力增大时压缩所述弹性部件(44)，并在所述压力腔(42)中的机油压力减小时复位。

5.根据权利要求4所述的可变气门升程装置，其特征在于，所述壳体(41)的内周部设有用于防止所述挡板(43)移动至越过所述油孔(45)的限位凸台(47)。

6.根据权利要求3所述的可变气门升程装置，其特征在于，所述壳体(41)的一端开口，并且其开口端朝向所述凸轮(3)，所述弹性部件(44)位于所述凸轮(3)与所述挡板(43)之间，并且所述弹性部件(44)与所述凸轮(3)之间通过盖板(46)抵接，所述盖板(46)可沿所述壳体(41)的内腔上下滑动。

7.根据权利要求3所述的可变气门升程装置，其特征在于，所述弹性部件(44)具体为弹簧。

8.根据权利要求2至7任意一项所述的可变气门升程装置，其特征在于，还包括用于检测所述挡板(43)位移的位移传感器，以及用于根据所述位移传感器获取的位移信息控制所述压力腔(42)内的体积保持恒定的控制器。

9.根据权利要求8所述的可变气门升程装置，其特征在于，还包括用于改变所述压力腔(42)内的压力的控制阀，所述控制阀与所述控制器连接。

10.一种发动机，包括可变气门升程装置，其特征在于，所述可变气门升程装置为权利要求1至9任意一项所述的可变气门升程装置。