CN110107373A - 一种可变气门升程的发动机气门桥结构及其控制方法 - Google Patents

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CN110107373A CN201910330489.1A CN201910330489A CN110107373A CN 110107373 A CN110107373 A CN 110107373A CN 201910330489 A CN201910330489 A CN 201910330489A CN 110107373 A CN110107373 A CN 110107373A
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张芳
万虎
吴囿霖
吴红亮
李智
范雨
李庆华
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Abstract

本发明一种可变气门升程的发动机气门桥结构，包括摇臂总成、气门桥，气门桥的内部设置有一号空腔、二号空腔，一号空腔、二号空腔的内部分别设置有执行活塞、销钉，执行活塞上开设有锥形环槽，摇臂总成、执行活塞的内部分别设置有一号控制油路、二号控制油路，一种可变气门升程的发动机气门桥结构的控制方法为控制一号控制油路、二号控制油路与外部油路连通后，推动销钉退出锥形环槽，执行活塞向下运动，直至执行活塞的底部与一号空腔的底部相接触，摇臂总成带动气门桥一起运动。该方法不仅实现了发动机气门桥的气门升程的可调，而且结构简单、成本低，另外，具有较高的通用性。

Description

一种可变气门升程的发动机气门桥结构及其控制方法
技术领域
本发明属于车辆发动机配气结构技术领域，具体涉及一种可变气门升程的发动机气门桥结构及其控制方法，适用于实现发动机气门桥的气门升程的可调。
背景技术
近年来，国内外各大汽车企业及零部件供应商研发了各种各样的发动机气门控制技术，以改善不同工况的缸内燃烧，使发动机在高速与低速区都有良好的响应，提高发动机的燃油经济性及动力性。发动机气门控制技术包括可变气门升程技术和发动机制动技术，可变气门升程技术可以改变发动机运行时的气门升程，发动机制动技术利用发动机的压缩行程产生的压缩阻力、内摩擦力、进排气阻力对驱动轮形成制动作用，可变气门升程运动机构一般可通过可变凸轮、可变摇臂比等方式来改变气门的升程，但是可变凸轮及可变摇臂比需要通过改变凸轮位置或摇臂受力位置才能实现，其结构复杂，成本较高，在柴油机上没有得到广泛的应用。
中国专利：授权公众号CN103758606A、授权公告日2014年04月30日的发明公开了一种发动机的集成式摇臂制动装置，该装置中铰接在摇臂轴上的摇臂的一端通过铰接在该端的滚轮与排气凸轮接触连接，摇臂的另一端设置有控制排气门桥动作的制动机构，制动机构与摇臂轴之间的摇臂上设置有控制机构，排气凸轮带动摇臂的转动配合电磁阀控制的液压机构通过控制机构和制动机构进而控制排气门桥的动作，虽然该设计改善了控制机构的布局，优化了制动机构的集成化，是制动机构更加紧凑，但是该设计不能改变发动机气门桥的气门升程，不能提高发动机的燃油经济性和动力性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中气门升程不可变的问题，提供一种可变气门升程的发动机气门桥结构及其控制方法。
为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：
一种可变气门升程的发动机气门桥结构，包括凸轮、摇臂总成、气门桥总成，所述摇臂总成包括摇臂本体、摇臂轴，所述摇臂轴与摇臂本体中部开设的摇臂孔插入配合，所述摇臂本体可绕摇臂轴旋转，摇臂本体的一端与凸轮相接触，摇臂本体的另一端与气门桥总成的中部固定连接，所述气门桥总成包括气门桥，所述气门桥的两侧分别与一号气门、二号气门固定连接，气门桥的中部开设有开口向上的一号空腔，所述一号空腔的内壁上开设有二号空腔，所述二号空腔的一端与一号空腔相连通，其另一端延伸至近二号气门处；
所述一号空腔的内部设置有执行活塞，所述执行活塞的底端通过一号弹簧与一号空腔的底部相抵接，执行活塞的顶端延伸至一号空腔的外部后与摇臂本体的另一端固定连接，执行活塞中部的外壁上开设有锥形环槽；
所述二号空腔的内部设置有销钉，所述销钉的一端通过二号弹簧与二号空腔的内壁相抵接，销钉的另一端为锥形结构，其外壁与锥形环槽的内壁相配合；
所述摇臂总成的内部设置有一号控制油路，所述执行活塞的内部设置有二号控制油路，所述一号控制油路的一端与外部油路相连通，一号控制油路的另一端与二号控制油路的一端相连通，所述二号控制油路的另一端与锥形环槽相连通。
所述执行活塞的底端设置有连接杆，所述连接杆的顶端与执行活塞底端的中部固定连接，连接杆的底端与一号弹簧插入配合。
所述摇臂总成还包括调整螺母、象足球碗，所述摇臂本体的一端通过摇臂滚子与凸轮相接触，摇臂本体的另一端开设有通孔，所述调整螺母的一端穿过通孔后通过调整螺栓与摇臂本体固定连接，调整螺母的另一端设置有凸弧面，所述凸弧面与设置在象足球碗一侧的凹弧面相配合，所述象足球碗的另一侧为平面，所述平面与执行活塞的顶部固定连接。
所述一号控制油路包括位于摇臂轴内部的一号油路、位于摇臂本体内部的二号油路、位于调整螺母内部的三号油路、位于象足球碗内的四号油路，所述一号油路的一端与外部油路相连通，其另一端依次通过二号油路、三号油路、四号油路后与二号控制油路的一端相连通。
所述一号空腔的底部设置有泄油孔，所述泄油孔的一端与一号空腔相连通，其另一端与气门桥的外部相连通。
所述摇臂轴的内部还设置有润滑油路。
一种可变气门升程的发动机气门桥结构的控制方法，所述控制方法为：
一、当发动机处于正常工作状态时，控制一号控制油路与外部油路断开，销钉位于锥形环槽的内部，此时，摇臂本体带动气门桥总成一起运动；
二、当发动机处于变换驱动、制动状态时，控制一号控制油路与外部油路连接，机油由外部油路依次通过一号控制油路、二号控制油路后进入锥形环槽，推动销钉朝向远离执行活塞的方向运动，直至销钉退出锥形环槽，随后，摇臂本体带动执行活塞向下运动，直至执行活塞的底部与一号空腔的底部相接触，最后，摇臂本体带动气门桥总成一起运动。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明一种可变气门升程的发动机气门桥结构中气门桥上集成了执行活塞、销钉，摇臂本体、气门桥中均设置有油路，通过油路的通断来控制执行活塞与气门桥的相对位置，从而实现了气门升程的可调，当油路为断开状态时，执行活塞与气门桥的相对位置不变，气门升程维持不变，当油路为连通状态时，执行活塞与气门桥的相对位置发生改变，气门升程发生变化，不仅可适用于可变气门位移结构、发动机高功率制动结构或上述结构的集成装置，在进气和排气上均可使用，而且相比传统的通过可变凸轮、可变摇臂比调控气门升程的方式，本设计的结构简单，成本低，另外，本设计通用性高，适用于四气门设计的发动机，易于大规模的推广应用。因此，本发明不仅实现了发动机气门桥的气门升程的可调，而且结构简单、成本低，另外，具有较高的通用性。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图。
图中，凸轮1、摇臂总成2、摇臂本体21、通孔211、摇臂孔22、润滑油路221、调整螺母23、凸弧面231、象足球碗24、凹弧面241、平面242、摇臂滚子25、调整螺栓26、一号控制油路27、一号油路271、二号油路272、三号油路273、四号油路274、气门桥总成3、气门桥31、一号空腔311、泄油孔3111、二号空腔312、执行活塞32、锥形环槽321、连接杆322、销钉33、一号弹簧34、二号弹簧35、二号控制油路36、摇臂轴4、一号气门5、二号气门6、气门推杆7。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
参见图1，一种可变气门升程的发动机气门桥结构，包括凸轮1、摇臂总成2、气门桥总成3，所述摇臂总成2包括摇臂本体21、摇臂轴4，所述摇臂轴4与摇臂本体21中部开设的摇臂孔22插入配合，所述摇臂本体21可绕摇臂轴4旋转，摇臂本体21的一端与凸轮1相接触，摇臂本体21的另一端与气门桥总成3的中部固定连接，所述气门桥总成3包括气门桥31，所述气门桥31的两侧分别与一号气门5、二号气门6固定连接，气门桥31的中部开设有开口向上的一号空腔311，所述一号空腔311的内壁上开设有二号空腔312，所述二号空腔312的一端与一号空腔311相连通，其另一端延伸至近二号气门6处；
所述一号空腔311的内部设置有执行活塞32，所述执行活塞32的底端通过一号弹簧34与一号空腔311的底部相抵接，执行活塞32的顶端延伸至一号空腔311的外部后与摇臂本体21的另一端固定连接，执行活塞32中部的外壁上开设有锥形环槽321；
所述二号空腔312的内部设置有销钉33，所述销钉33的一端通过二号弹簧35与二号空腔312的内壁相抵接，销钉33的另一端为锥形结构，其外壁与锥形环槽321的内壁相配合；
所述摇臂总成2的内部设置有一号控制油路27，所述执行活塞32的内部设置有二号控制油路36，所述一号控制油路27的一端与外部油路相连通，一号控制油路27的另一端与二号控制油路36的一端相连通，所述二号控制油路36的另一端与锥形环槽321相连通。
所述执行活塞32的底端设置有连接杆322，所述连接杆322的顶端与执行活塞32底端的中部固定连接，连接杆322的底端与一号弹簧34插入配合。
所述摇臂总成2还包括调整螺母23、象足球碗24，所述摇臂本体21的一端通过摇臂滚子25与凸轮1相接触，摇臂本体21的另一端开设有通孔211，所述调整螺母23的一端穿过通孔211后通过调整螺栓26与摇臂本体21固定连接，调整螺母23的另一端设置有凸弧面231，所述凸弧面231与设置在象足球碗24一侧的凹弧面241相配合，所述象足球碗24的另一侧为平面242，所述平面242与执行活塞32的顶部固定连接。
所述一号控制油路27包括位于摇臂轴4内部的一号油路271、位于摇臂本体21内部的二号油路272、位于调整螺母23内部的三号油路273、位于象足球碗24内的四号油路274，所述一号油路271的一端与外部油路相连通，其另一端依次通过二号油路272、三号油路273、四号油路274后与二号控制油路36的一端相连通。
所述一号空腔311的底部设置有泄油孔3111，所述泄油孔3111的一端与一号空腔311相连通，其另一端与气门桥31的外部相连通。
所述摇臂轴4的内部还设置有润滑油路221。
一种可变气门升程的发动机气门桥结构的控制方法，所述控制方法为：
一、当发动机处于正常工作状态时，控制一号控制油路27与外部油路断开，销钉33位于锥形环槽321的内部，此时，摇臂本体21带动气门桥总成3一起运动；
二、当发动机处于变换驱动、制动状态时，控制一号控制油路27与外部油路连接，机油由外部油路依次通过一号控制油路27、二号控制油路36后进入锥形环槽321，推动销钉33朝向远离执行活塞32的方向运动，直至销钉33退出锥形环槽321，随后，摇臂本体21带动执行活塞32向下运动，直至执行活塞32的底部与一号空腔311的底部相接触，最后，摇臂本体21带动气门桥总成3一起运动。
本发明的原理说明如下：
本发明的工作原理为：当发动机处于正常工作状态时，控制一号控制油路27与外部油路断开，销钉33位于锥形环槽321的内部，执行活塞32无法上下移动，此时，摇臂本体21带动气门桥总成3一起运动，气门升程维持不变，当发动机处于变换驱动、制动状态时，控制一号控制油路27与外部油路连接，机油由外部油路依次通过一号控制油路27、二号控制油路36后进入锥形环槽321，推动销钉33克服二号弹簧35的阻力朝向远离执行活塞32的方向运动，直至销钉33退出锥形环槽321，随后，摇臂本体21带动执行活塞32向下运动，直至执行活塞32的底部与一号空腔311的底部相接触，最后，摇臂本体21带动气门桥总成3一起运动，由于部分正常的气门升程被连接杆连接杆322底端到一号空腔311底部的距离相抵消，该部分气门升程丢失，气门升程发生变化。
所述平面242与执行活塞32的顶部之间存在冷态间隙，该冷态间隙可通过调整螺栓26进行控制。
泄油孔3111：用于一号空腔311内泄露机油的排出，防止执行活塞32的运动卡滞。
所述一号气门5可为驱动气门、制动气门中的一种，所述二号气门6可为驱动气门、制动气门中的一种。
实施例1：
参见图1，一种可变气门升程的发动机气门桥结构，包括凸轮1、摇臂总成2、气门桥总成3、一号气门5、二号气门6、气门推杆7，所述摇臂总成2包括摇臂本体21、调整螺母23、象足球碗24、摇臂轴4，所述气门桥总成3包括气门桥31、执行活塞32、销钉33，所述气门桥31的一侧与驱动气门5固定连接，气门桥31的另一侧通过气门推杆7与制动气门6固定连接，气门桥31的中部开设有开口向上的一号空腔311，所述空腔311的内壁上开设有二号空腔312，所述二号空腔312的一端与一号空腔311相连通，其另一端延伸至近二号气门6处，所述销钉33位于二号空腔312的内部，销钉33的一端通过二号弹簧35与二号空腔312的内壁相抵接，销钉33的另一端为锥形结构，其外壁与开设在执行活塞32中部外壁上的锥形环槽321的内壁相配合，所述执行活塞32位于一号空腔311的内部，执行活塞32的底端设置有连接杆322，所述连接杆322的顶端与执行活塞32底端的中部固定连接，连接杆322的底端与一号弹簧34插入配合，所述一号弹簧34的一端与执行活塞32的下表面相接触，一号弹簧34的另一端与一号空腔311的底部相抵接，所述执行活塞32的顶端延伸至一号空腔311的外部后与设置在象足球碗24一侧的平面242固定连接，所述象足球碗24的另一侧设置有凹弧面241，所述凹弧面241与位于调整螺母23一端的凸弧面231相配合，所述调整螺母23的另一端穿过开设在摇臂本体21一端的通孔211后通过调整螺栓26与摇臂本体21固定连接，所述摇臂本体21的中部开设有与摇臂轴4插入配合的摇臂孔22，摇臂本体21可绕摇臂轴4旋转，摇臂本体21的另一端与凸轮1相接触，所述摇臂本体21的内部设置有二号油路272，所述摇臂轴4的内部设置有一号油路271、润滑油路221，所述调整螺母23的内部设置有三号油路273，所述象足球碗24的内部设置有四号油路274，所述执行活塞32的内部设置有二号控制油路36，所述一号油路271的一端与外部油路相连通，一号油路271的另一端依次通过二号油路272、三号油路273、四号油路274后与二号控制油路36的一端相连通，所述二号控制油路36的另一端与锥形环槽321相连通，所述一号空腔311的底部设置有泄油孔3111，所述泄油孔3111的一端与一号空腔311相连通，其另一端与气门桥31的外部相连通。
一种可变气门升程的发动机气门桥结构的控制方法，所述控制方法为：当发动机处于正常工作状态时，控制一号控制油路27与外部油路断开，销钉33位于锥形环槽321的内部，此时，摇臂本体21带动气门桥总成3一起运动，当发动机处于变换驱动、制动状态时，控制一号控制油路27与外部油路连接，机油由外部油路依次通过一号控制油路27、二号控制油路36后进入锥形环槽321，推动销钉33朝向远离执行活塞32的方向运动，直至销钉33退出锥形环槽321，随后，摇臂本体21带动执行活塞32向下运动，直至执行活塞32的底部与一号空腔311的底部相接触，最后，摇臂本体21带动气门桥总成3一起运动。

Claims (7)

1.一种可变气门升程的发动机气门桥结构，包括凸轮(1)、摇臂总成(2)、气门桥总成(3)，所述摇臂总成(2)包括摇臂本体(21)、摇臂轴(4)，所述摇臂轴(4)与摇臂本体(21)中部开设的摇臂孔(22)插入配合，所述摇臂本体(21)可绕摇臂轴(4)旋转，摇臂本体(21)的一端与凸轮(1)相接触，摇臂本体(21)的另一端与气门桥总成(3)的中部固定连接，其特征在于：
所述气门桥总成(3)包括气门桥(31)，所述气门桥(31)的两侧分别与一号气门(5)、二号气门(6)固定连接，气门桥(31)的中部开设有开口向上的一号空腔(311)，所述一号空腔(311)的内壁上开设有二号空腔(312)，所述二号空腔(312)的一端与一号空腔(311)相连通，其另一端延伸至近二号气门(6)处；
所述一号空腔(311)的内部设置有执行活塞(32)，所述执行活塞(32)的底端通过一号弹簧(34)与一号空腔(311)的底部相抵接，执行活塞(32)的顶端延伸至一号空腔(311)的外部后与摇臂本体(21)的另一端固定连接，执行活塞(32)中部的外壁上开设有锥形环槽(321)；
所述二号空腔(312)的内部设置有销钉(33)，所述销钉(33)的一端通过二号弹簧(35)与二号空腔(312)的内壁相抵接，销钉(33)的另一端为锥形结构，其外壁与锥形环槽(321)的内壁相配合；
所述摇臂总成(2)的内部设置有一号控制油路(27)，所述执行活塞(32)的内部设置有二号控制油路(36)，所述一号控制油路(27)的一端与外部油路相连通，一号控制油路(27)的另一端与二号控制油路(36)的一端相连通，所述二号控制油路(36)的另一端与锥形环槽(321)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种可变气门升程的发动机气门桥结构，其特征在于：所述执行活塞(32)的底端设置有连接杆(322)，所述连接杆(322)的顶端与执行活塞(32)底端的中部固定连接，连接杆(322)的底端与一号弹簧(34)插入配合。
3.根据权利要求1或2所述的一种可变气门升程的发动机气门桥结构，其特征在于：所述摇臂总成(2)还包括调整螺母(23)、象足球碗(24)，所述摇臂本体(21)的一端通过摇臂滚子(25)与凸轮(1)相接触，摇臂本体(21)的另一端开设有通孔(211)，所述调整螺母(23)的一端穿过通孔(211)后通过调整螺栓(26)与摇臂本体(21)固定连接，调整螺母(23)的另一端设置有凸弧面(231)，所述凸弧面(231)与设置在象足球碗(24)一侧的凹弧面(241)相配合，所述象足球碗(24)的另一侧为平面(242)，所述平面(242)与执行活塞(32)的顶部固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种可变气门升程的发动机气门桥结构，其特征在于：所述一号控制油路(27)包括位于摇臂轴(4)内部的一号油路(271)、位于摇臂本体(21)内部的二号油路(272)、位于调整螺母(23)内部的三号油路(273)、位于象足球碗(24)内的四号油路(274)，所述一号油路(271)的一端与外部油路相连通，其另一端依次通过二号油路(272)、三号油路(273)、四号油路(274)后与二号控制油路(36)的一端相连通。
5.根据权利要求1或2所述的一种可变气门升程的发动机气门桥结构，其特征在于：所述一号空腔(311)的底部设置有泄油孔(3111)，所述泄油孔(3111)的一端与一号空腔(311)相连通，其另一端与气门桥(31)的外部相连通。
6.根据权利要求1或2所述的一种可变气门升程的发动机气门桥结构，其特征在于：所述摇臂轴(4)的内部还设置有润滑油路(221)。
7.一种权利要求1所述的可变气门升程的发动机气门桥结构的控制方法，其特征在于：
所述控制方法为：
一、当发动机处于正常工作状态时，控制一号控制油路(27)与外部油路断开，销钉(33)位于锥形环槽(321)的内部，此时，摇臂本体(21)带动气门桥总成(3)一起运动；
二、当发动机处于变换驱动、制动状态时，控制一号控制油路(27)与外部油路连接，机油由外部油路依次通过一号控制油路(27)、二号控制油路(36)后进入锥形环槽(321)，推动销钉(33)朝向远离执行活塞(32)的方向运动，直至销钉(33)退出锥形环槽(321)，随后，摇臂本体(21)带动执行活塞(32)向下运动，直至执行活塞(32)的底部与一号空腔(311)的底部相接触，最后，摇臂本体(21)带动气门桥总成(3)一起运动。
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