CN112824654B - 一种发动机用气门机构、发动机和具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发动机用气门机构、发动机和具有其的车辆，发动机用气门机构发包括：气门，气门的一端设在发动机气缸中以用于控制发动机气门孔的打开或关闭，气门的另一端形成为气门杆，气门杆的外壁面设有外螺纹；连接组件，连接组件的一端设有朝向气门杆敞开的连接孔，连接孔的内壁面设有与外螺纹配合的内螺纹，气门杆与连接组件通过螺纹副相连；驱动件，驱动件安装在发动机气缸盖上且与连接组件的另一端相连以驱动连接组件旋转，连接组件带动气门上升或下降以关闭或打开气门孔。根据本发明的发动机用气门机构不仅结构简单，成本低廉，而且便于实现气门升程的变化和配气正时的无极可变。

Description

一种发动机用气门机构、发动机和具有其的车辆

技术领域

本发明涉及车辆领域，具体涉及一种发动机用气门机构、发动机和具有其的车辆。

背景技术

传统车用发动机需要凸轮轴驱动气门(或气门摇臂，再由摇臂驱动气门挺柱)运动，以实现发动机的换气过程。凸轮轴通过链条、皮带或齿轮等传动系统与曲轴连接，曲轴旋转从而带动凸轮轴旋转。

凸轮轴上的凸轮驱动气门运动，曲轴和凸轮轴之间通过链条、皮带或曲轴连接，气门的运动完全由机械结构控制，实现气门升程可变或气门可变正时往往需要比较复杂的发动机用气门机构。而且由于机械连接，需考虑润滑或密封等问题，发动机用气门机构的布置空间和结构均受到限制，此外，由于凸轮只能给气门施加推力，必须单独设置气门弹簧实现气门回位，结构复杂，增加了加工制造成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种发动机用气门机构。

本发明还提供一种具有上述发动机用气门机构的发动机。

本发明还提供一种具有上述发动机的车辆。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明第一方面实施例的发动机用气门机构，包括：

气门，所述气门的一端设在发动机气缸中以用于控制所述发动机气门孔的打开或关闭，所述气门的另一端形成为气门杆，所述气门杆的外壁面设有外螺纹；

连接组件，所述连接组件的一端设有朝向所述气门杆敞开的连接孔，所述连接孔的内壁面设有与所述气门杆的外螺纹配合的内螺纹，所述气门杆与所述连接组件通过螺纹副相连；

驱动件，所述驱动件安装在所述发动机气缸盖上且与所述连接组件的另一端相连以驱动所述连接组件旋转，所述连接组件带动所述气门上升或下降以关闭或打开所述气门孔。

进一步地，所述驱动件为步进电机。

进一步地，所述连接组件包括：

第一连接件，所述第一连接件内限定有安装腔且一端设有与所述安装腔连通的连接孔，另一端与所述驱动件相连，所述安装腔的内壁面设有多个均匀间隔开设置的安装槽；

第二连接件，所述第二连接件形成为设在所述安装腔内的柱体，所述第二连接件内限定沿其轴向延伸且与所述安装腔连通的通道，所述第二连接件的外壁面设有沿其径向延伸且与所述安装槽对应设置的多个安装孔；

弹性件，所述弹性件沿所述安装孔的轴向可伸缩地设在所述安装孔内；

钢球，所述钢球设在所述安装孔内且位于所述弹性件和所述安装槽之间。

进一步地，所述安装槽形成为三分之一球形槽。

进一步地，所述第一连接件包括：

第一连接部，所述第一连接部形成为圆形柱，所述第一连接部内限定有所述安装腔且一端设有与所述安装腔连通的连接孔，所述第一连接部的周向上设有多个所述安装槽；

第二连接部，所述第二连接部形成为圆形筒，所述第二连接部内部限定有沿其轴向延伸且一端敞开的延伸孔，所述第二连接部的一端与所述第一连接部相连且所述延伸孔与所述安装腔连通，另一端与所述驱动件相连。

进一步地，所述第一连接部与所述第二连接部的轴向横截面形成为“凸”字形。

进一步地，所述第一连接件还包括：

连接杆，所述连接杆的一端与所述第二连接部的另一端相连，另一端与所述驱动件相连。

进一步地，所述第一连接部、所述第二连接部和所述连接杆为一体成型件。

根据本发明第二方面实施例的发动机包括上述实施例的发动机用气门机构。

根据本发明第三方面实施例的车辆包括上述实施例的发动机。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

根据本发明实施例的发动机用气门机构，通过驱动件与连接组件相连，连接组件与气门通过螺纹副相连，螺纹副将驱动件的旋转运动转化成气门的直线运动，从而实现气门的开启与关闭，该发动机用气门机构不仅结构简单，成本低廉，而且便于实现气门升程的变化和配气正时的无极可变。

附图说明

图1为本发明实施例的发动机用气门机构的结构示意图；

图2为本发明实施例的发动机用气门机构的第一连接件和第二连接件配合的结构示意图；

图3为本发明实施例的发动机用气门机构的一个轴向剖面图。

附图标记

发动机用气门机构100；

气门10；

连接组件20；第一连接件21；第一连接部211；第二连接部212；连接杆213；第二连接件22；弹性件23；钢球24；

驱动件30；

螺纹副40。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的发动机用气门机构100。

如图1至图3所示，根据本发明实施例的发动机用气门机构100包括气门10、连接组件20和驱动件30。

具体而言，气门10的一端设在发动机气缸中以用于控制发动机气门孔的打开或关闭，气门10的另一端形成为气门杆，气门杆的外壁面设有外螺纹，连接组件20的一端设有朝向气门杆敞开的连接孔，连接孔的内壁面设有与气门杆的外螺纹配合的内螺纹，气门杆与连接组件20通过螺纹副40相连，驱动件30安装在发动机气缸盖上且与连接组件20的另一端相连以驱动连接组件20旋转，连接组件20带动气门10上升或下降以关闭或打开气门孔，即实现气门10的开启与关闭。

换言之，发动机用气门机构100主要由气门10、连接组件20和驱动件30组成，其中，驱动件30安装在气缸盖上，驱动件30与连接组件20相连，连接组件20内限定有连接孔，气门10的一端设在气门孔内，另一端形成为气门杆，气门杆与连接组件20通过螺纹副40相连，驱动件30驱动连接组件20转动，螺纹副40将驱动件30的旋转运动转化成气门10的直线运动，从而实现气门10的开启与关闭。此外，与传统的气门机构相比，该发动机用气门机构100省去了凸轮轴及凸轮轴和曲轴之间复杂的传动系统，结构简单。

由此，根据本发明实施例的发动机用气门机构100，通过驱动件30与连接组件20相连，连接组件20与气门10通过螺纹副40相连，螺纹副40将驱动件30的旋转运动转化成气门10的直线运动，从而实现气门10的开启与关闭，该发动机用气门机构100不仅结构简单，成本低廉，而且便于实现气门10升程的变化和配气正时的无极可变。

根据本发明的一个实施例，驱动件30可以为步进电机，通过控制步进电机的转速以控制气门10的开启速度。由于不受凸轮加工型线的限制，气门10开启时，可以通过步进电机快速旋转的方式，快速打开气门10，从而获得更大的有效通过面积，增加发动机进气量。

根据本发明的一些具体的实施例，连接组件20包括第一连接件21、第二连接件22、弹性件23和钢球24。

具体地，第一连接件21内限定有安装腔且一端设有与安装腔连通的连接孔，另一端与驱动件30相连，安装腔的内壁面设有多个均匀间隔开设置的安装槽，第二连接件22形成为设在安装腔内的柱体，第二连接件22内限定沿其轴向延伸且与安装腔连通的通道，第二连接件22外壁面设有沿其径向延伸且与安装槽对应设置的多个安装孔，弹性件23沿安装孔的轴向可伸缩地设在安装孔内，钢球24设在安装孔内且两端分别止抵弹性件23和安装槽。

换言之，连接组件20主要由第一连接件21、第二连接件22、弹性件23和钢球24组成。当驱动件30为步进电机时，步进电机的输出轴与第一连接件21固定相连，第二连接件22与弹性件23和钢球24组成扭矩控制系统，弹性件23和钢球24设在安装孔内且钢球24可止抵安装槽以使第一连接件21与第二连接件22相对固定，钢球24也可以压缩弹性件23使第一连接件21与第二连接件22相对转动，其中，弹性件23可以为弹簧。

具体而言，当步进电机接到发动机ECU打开气门10的第一控制信号后，逆时针旋转，并通过螺纹副40带动气门10向下运动，气门10打开，当气门10开启到规定程度后，步进电机停止旋转，气门10位置保持不变。可以通过调整步进电机的转速控制气门10的打开速度，通过控制步进电机的通电时刻，控制气门10的开启和停止时刻，便于实现气门10升程和气门10正时。

当步进电机接到发动机ECU关闭气门10的第二控制信号后，顺时针旋转，带动第一连接件21旋转，通过弹性件23和钢球24带动扭矩控制系统旋转，通过螺纹副40，带动气门10向上运动，关闭气门10。气门10落座后，由于气门座圈的限制，第二连接件22不能带动气门10继续向上运动，第二连接件22停止运动，步进电机输出的扭矩克服弹性件23施加在钢球24上的压力后，弹性件23被压缩，第一连接件21和第二连接件22相对旋转，从而避免气门10落座后步进电机过载，导致步进电机损坏。如图3所示，弹性件23、钢球24、安装孔和安装槽的个数可以分别为四个。

优选地，安装槽形成为三分之一球形槽，也就是说，安装槽形成为直径与钢球24的直径相同的三分之一球形槽以便于与钢球24配合。

根据本发明的一个实施例，第一连接件21包括第一连接部211和第二连接部212。

具体而言，第一连接部211形成为圆形柱，第一连接部211内限定有安装腔且一端设有与安装腔连通的连接孔，第一连接部211的周向上设有多个安装槽，第二连接部212形成为圆形筒，第二连接部212内部限定有沿其轴向延伸且一端敞开的延伸孔，第二连接部212的一端与第一连接部211相连且延伸孔与安装腔连通，另一端与驱动件30相连。

也就是说，第一连接件21由第一连接部211和第二连接部212组成，其中，第一连接部211形成为圆形柱，第一连接部211内限定有圆柱形安装腔，第一连接部211的一端设有与安装腔连通的连接孔，第二连接部212形成为圆形筒，第二连接部212内限定有延伸孔，延伸孔与安装腔连通，第二连接件22可以形成为内部限定有通道的圆形柱，结构简单，便于加工。

可选地，连接孔、延伸孔和通道同轴设置且直径相等以便于装配。

根据本发明的一个实施例，第一连接部211与第二连接部212的轴向横截面形成为“凸”字形。

换言之，第二连接部212的外径小于第一连接部211的外径，第二连接部212的内径小于第一连接部211的内径，第一连接件21结构简单，便于气门10运动。

在本发明的一个实施例中，第一连接件21还包括连接杆213，连接杆213的一端与第二连接部212的另一端相连，另一端与驱动件30相连，也就是说，连接杆213的另一端与步进电机的输出端相连，易于安装。

优选地，第一连接部211、第二连接部212和连接杆213为一体成型件，一体成型件不仅结构稳固，而且便于加工。

总而言之，根据本发明实施例的发动机用气门机构100，通过驱动件30与连接组件20相连，连接组件20与气门10通过螺纹副40相连，螺纹副40将驱动件30的旋转运动转化成气门10的直线运动，从而实现气门10的开启与关闭，该发动机用气门机构100不仅结构简单，成本低廉，而且便于实现气门10升程的变化和配气正时的无极可变。

根据本发明实施例的发动机包括根据上述实施例的发动机用气门机构100，由于根据本发明上述实施例的发动机用气门机构100具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的发动机也具有相应的技术效果，即成本低廉，便于实现气门10升程的变化和配气正时的无极可变。

根据本发明实施例的发动机的其他结构和操作对于本领域技术人员而言都是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。

根据本发明实施例的车辆包括根据上述实施例的发动机，由于根据本发明上述实施例的发动机具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的车辆也具有相应的技术效果，即成本低廉，便于实现气门10升程的变化和配气正时的无极可变。

根据本发明实施例的车辆的其他结构和操作对于本领域技术人员而言都是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种发动机用气门机构，其特征在于，包括：

气门，所述气门的一端设在发动机气缸中以用于控制所述发动机气门孔的打开或关闭，所述气门的另一端形成为气门杆，所述气门杆的外壁面设有外螺纹；

连接组件，所述连接组件的一端设有朝向所述气门杆敞开的连接孔，所述连接孔的内壁面设有与所述气门杆的外螺纹配合的内螺纹，所述气门杆与所述连接组件通过螺纹副相连；

驱动件，所述驱动件安装在所述发动机气缸盖上且与所述连接组件的另一端相连以驱动所述连接组件旋转，所述连接组件带动所述气门上升或下降以关闭或打开所述气门孔；

所述连接组件包括：

第一连接件，所述第一连接件内限定有安装腔且一端设有与所述安装腔连通的连接孔，另一端与所述驱动件相连，所述安装腔的内壁面设有多个均匀间隔开设置的安装槽；

第二连接件，所述第二连接件形成为设在所述安装腔内的柱体，所述第二连接件内限定沿其轴向延伸且与所述安装腔连通的通道，所述第二连接件的外壁面设有沿其径向延伸且与所述安装槽对应设置的多个安装孔；

弹性件，所述弹性件沿所述安装孔的轴向可伸缩地设在所述安装孔内；

钢球，所述钢球设在所述安装孔内且位于所述弹性件和所述安装槽之间。

2.根据权利要求1所述的发动机用气门机构，其特征在于，所述驱动件为步进电机。

3.根据权利要求1所述的发动机用气门机构，其特征在于，所述安装槽形成为三分之一球形槽。

4.根据权利要求1所述的发动机用气门机构，其特征在于，所述第一连接件包括：

第一连接部，所述第一连接部形成为圆形柱，所述第一连接部内限定有所述安装腔且一端设有与所述安装腔连通的连接孔，所述第一连接部的周向上设有多个所述安装槽；

第二连接部，所述第二连接部形成为圆形筒，所述第二连接部内部限定有沿其轴向延伸且一端敞开的延伸孔，所述第二连接部的一端与所述第一连接部相连且所述延伸孔与所述安装腔连通，另一端与所述驱动件相连。

5.根据权利要求4所述的发动机用气门机构，其特征在于，所述第一连接部与所述第二连接部的轴向横截面形成为“凸”字形。

6.根据权利要求4所述的发动机用气门机构，其特征在于，所述第一连接件还包括：

连接杆，所述连接杆的一端与所述第二连接部的另一端相连，另一端与所述驱动件相连。

7.根据权利要求6所述的发动机用气门机构，其特征在于，所述第一连接部、所述第二连接部和所述连接杆为一体成型件。

8.一种发动机，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的发动机用气门机构。

9.一种车辆，其特征在于，包括权利要求8所述的发动机。

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