CN113107634A - 气门升程可调的发动机和气门升程调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气门升程可调的发动机，其包括：气门；凸轮轴，所述凸轮轴能够相对于所述气门距离可调地安装在发动机上。通过凸轮轴的位置变化实现气门升程的变化。该结构简单易于操作。本发明还公开了一种发动机气门升程调节的方法，其包括：自检，当凸轮轴安装支架位于启动目标升程位置时，完成自检；实时获取气门升程需求值以及气门升程实际值，调节凸轮轴相对于气门的距离，且当气门升程实际值小于当前的气门升程需求值时，则缩短凸轮轴与气门之间的距离；当气门升程实际值大于当前的气门升程需求值时，则增大凸轮轴与气门之间的距离；直至气门升程实际值与气门升程需求值在允差范围内。本发明还公开了一种气门升程调节方法。

Description

气门升程可调的发动机和气门升程调节方法

技术领域

本发明涉及发动机的技术领域，尤其是一种气门升程可调的发动机和气门升程调节方法。

背景技术

传统发动机的气门升程在设计完成后只能按凸轮的固定型线移动，是无法改变的，其最大升程和开启、关闭时刻是发动机可能运行的全工况下的折衷方案。但这种方法一方面不能保证在低转速中低负荷的油耗是最优，另一方面也无法兼顾高速高负荷时发动机的扭矩输出最高。

与固定气门升程相比，可变气门升程技术则可以在发动机整个工作范围内的转速和负荷下，提供合适的气门开启、关闭高度，从而改善发动机进、排气性能，较好的满足发动机在高转速与低转速、大负荷与小负荷时动力性、经济性以及排放方面的要求。随着排放和油耗法规越来越严格，可变气门升程技术已成为提升发动机性能的标致性关键技术之一。

因此，如何提供一种实现发动机气门升程可调的装置，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种气门升程可调的发动机，实现发动机气门升程可调。此外，本发明的另一目的在于提供一种发动机气门升程调节的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种气门升程可调的发动机，其包括：

气门；

凸轮轴，所述凸轮轴能够相对于所述气门距离可调的安装在发动机上。

优选的，上述的气门升程可调的发动机中，所述凸轮轴通过凸轮轴安装支架安装在所述发动机的盖体上，所述凸轮轴安装支架相对于所述气门距离可调的滑动安装在所述发动机上。

优选的，上述的气门升程可调的发动机中，所述凸轮轴安装支架通过滑轨结构可滑动的安装在所述发动机的盖体上，所述凸轮轴安装支架具有润滑油管道；

还包括用于驱动所述凸轮轴安装支架滑动的驱动件。

优选的，上述的气门升程可调的发动机中，所述发动机的盖体上设置有用于对所述凸轮轴安装支架的移动位置进行限位的限位件。

优选的，上述的气门升程可调的发动机中，所述驱动件包括：

可转动的安装在所述发动机上的螺杆，所述螺杆与所述凸轮轴安装支架齿形连接；

驱动所述螺栓转动的驱动电机。

优选的，上述的气门升程可调的发动机中，还包括：

位移传感器，所述位移传感器用于检测所述凸轮轴的位移；

电子控制单元，所述电子控制单元用于计算得出气门升程需求值并与获取的所述位移传感器测得的气门升程实际值进行比较，且所述电子控制单元用于控制所述螺栓的转向；

当气门升程实际值小于气门升程需求值时，则顺时针转动所述螺栓，缩短所述凸轮轴与所述气门之间的距离，直至气门升程实际值与气门升程需求值在允差范围内；当气门升程实际值大于气门升程需求值时，则反向转动所述螺栓，增大所述凸轮轴与所述气门之间的距离，直至气门升程实际值与气门升程需求值在允差范围内。

优选的，上述的气门升程可调的发动机中，还包括：

标定单元，所述标定单元设定有所述凸轮轴位移的预设限值，且当所述凸轮轴位移超过预设限值时，所述电子控制单元则控制所述驱动电机停止工作并报错。

优选的，上述的气门升程可调的发动机中，所述电子控制单元控制所述凸轮轴移动时，若预设时间内所述气门升程实际值没有达到气门升程需求值，则发出报错。

一种发动机气门升程调节的方法，其包括：

自检，当凸轮轴安装支架位于启动目标升程位置时，完成自检；

实时获取气门升程需求值以及气门升程实际值，调节凸轮轴相对于气门的距离，且当气门升程实际值小于当前的气门升程需求值时，则缩短所述凸轮轴与所述气门之间的距离，直至气门升程实际值与气门升程需求值在允差范围内；当气门升程实际值大于当前的气门升程需求值时，则增大所述凸轮轴与所述气门之间的距离，直至气门升程实际值与气门升程需求值在允差范围内。

优选的，上述的方法中，还包括：当所述凸轮轴位移超过预设限值时，发动机停止工作并报错；

当预设时间内气门升程实际值没有达到气门升程需求值，则发出报错。

由以上技术方案可以看出，本发明所公开的一种气门升程可调的发动机，凸轮轴能够相对于气门距离可调的安装在发动机上，通过凸轮轴的位置变化实现气门升程的变化。该结构简单易于操作。

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，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中公开的气门升程可调的发动机的一种结构示意图；

图2为本发明实施例中公开的气门升程可调的发动机的另一种结构示意图；

图3为本发明实施例中公开的气门升程可调的发动机的凸轮轴安装的主视图；

图4为图3中AA方向的剖视图；

图5为图3中BB方向的剖视图；

图6为本发明实施例中公开的气门升程可调的发动机的凸轮轴安装的俯视图。

具体实施方式

有鉴于此，本发明的核心在于公开了一种气门升程可调的发动机，实现发动机气门升程可调。此外，本发明的另一核心在于公开了一种发动机气门升程调节的方法。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1-图6所示，本发明公开了一种气门升程可调的发动机，包括气门5和凸轮轴2，本申请中的凸轮轴2能够相对于气门5距离可调的安装在发动机上。具体的，在有摇臂3的结构时，凸轮轴2相对于摇臂3的位置可调，凸轮轴2通过摇臂滚子4将力传递值摇臂3从而驱动气门5，即相当于相对于气门5距离可调。改变凸轮轴2的位置即为改变凸轮轴2上的凸轮1的位置。

在实际中可通过液压或机械等方式调整，在调节相对于气门5的距离时，使凸轮轴2绕另一根凸轮轴的轴心发生转动，如图1所示，以使驱动凸轮轴2的两链轮或皮带轮间对应的链条或皮带长度不变。由于气门升程调整范围一般比较小，一般在0～10mm范围内，在如此小的范围内，若使用摇臂3，则凸轮轴2移动基本可以控制在约5mm以内；即便为凸轮轴2直接驱动机械挺柱6，如图2所示，位移与气门5相同，也不过10mm。

距离移动足够小时，即便凸轮轴2移动方向是垂直向上，对链条或皮带长度和包角也不会有明显影响。而且链系统或正时皮带由于配合使用张紧器和导轨等措施，故而移动凸轮轴2对链系统或正时皮带也不会产生跳齿等异常影响。即，凸轮轴2位移方向可以以另一根凸轮轴为圆心圆周移动，在位移足够小对驱动链系统或皮带系统影响可忽略时，也可按其他方式如与气门同轴方向位移。

结合上述可知，在凸轮轴2相对于气门5距离调节时，不会影响发动机现有的功能，并通过凸轮轴2的位置变化实现气门5升程的变化。该结构简单易于操作。

具体的实施例中，上述的凸轮轴2通过凸轮轴安装支架9安装在发动机上，而凸轮轴安装支架9相对于气门5距离可调的滑动安装在发动机的盖体上。此处提供了一种凸轮轴2的连接方式，具体的，凸轮轴2通过凸轮轴瓦盖7安装在凸轮轴安装支架9上，凸轮轴安装支架9安装在发动机上，并通过改变凸轮轴安装支架9的位置，而实现凸轮轴2位置的改变。而凸轮轴安装支架9位置的改变是通过与发动机的盖体的滑动配合实现改变。在实际中也可采用其他方式，例如通过弹性件的压缩量的改变实现。

具体的实施例中，上述的凸轮轴安装支架9通过滑轨结构可滑动的安装在发动机的盖体上。具体的，在凸轮轴安装支架9上具有滑块11，而发动机的盖体上具有与上述滑块11配合的滑轨，本申请中记载的盖体为缸盖或凸轮轴罩盖。此外，还包括用于驱动凸轮轴安装支架9滑动的驱动件，驱动件为凸轮轴安装支架9的滑动提供动力支持。为了保证运行的稳定性，在凸轮轴安装支架9上设置有润滑油管道，该润滑油管道参照非支架式缸盖或凸轮轴罩盖的油道设计，只要能够满足对凸轮轴安装支架9和凸轮轴2的润滑即可。

优选的实施例中，为了防止凸轮轴安装支架9移动过程中，脱离发动机的盖体，本申请中在发动机的盖体上设置了用于对凸轮轴安装支架9移动位置进行限位的限位件。具体的，可为固定在盖体上的凸块，当凸轮轴安装支架9移动到与凸块相抵后，则达到移动的极限位置。

进一步的实施例中，上述的驱动件包括：螺杆8和驱动电机。其中，螺杆8可转动的安装在发动机上，而螺杆8与凸轮轴安装支架9螺纹连接，即当螺杆8转动时，由于凸轮轴安装支架9与盖体通过滑轨结构连接，因此，凸轮轴安装支架9会沿螺杆8的轴向移动，以改变凸轮轴2相对于气门5的距离。上述的驱动电机为螺杆8的转动提供动力支持，对于电机的种类可根据实际需要进行设置，且均在保护范围内。

更进一步的实施例中，本申请中公开的气门升程可调的发动机还包括位移传感器12和电子控制单元。其中，位移传感器12用于检测凸轮轴2位移；而电子控制单元用于计算得出气门升程需求值并与获取的位移传感器12测得的气门升程实际值进行比较，且电子控制单元用于控制螺杆8的转向；当气门升程实际值小于气门升程需求值时，则顺时针转动螺杆8，缩短凸轮轴2与所述气门5之间的距离，直至气门升程实际值与气门升程需求值在允差范围内；当气门升程实际值大于气门升程需求值时，则反向转动螺杆8，增大凸轮轴2与所述气门5之间的距离，直至气门升程实际值与气门升程需求值在允差范围内。对于螺杆8的转向还与螺纹的走向有关。

此外，还包括配合位移传感器12测量凸轮轴2旋转角度的凸轮轴信号盘10。

发动机启动后正常驾驶时，ECU(电子控制单元)根据其他测量参数和预设控制参数，实时计算得出的气门升程需求值，此部分为现有技术，在此不做详细介绍。单子控制单元计算得到的气门升程需求值与当前通过位移传感器12测得的实际凸轮轴位移计算得出的气门升程实际值进行比较。

更进一步的实施例中，上述的气门升程可调的发动机还包括标定单元，且该标定单元设定有凸轮轴2位移的预设限值，且当凸轮轴2位移超过预设限值时，电子控制单元则控制驱动电机停止工作并报错。电子控制单元控制凸轮轴2移动时，若预设之间内气门升程实际值没有达到气门升程需求值，则发出报错。此处公开了在工作过程中出现问题时的操作。

优选的，本申请中在凸轮轴上凸轮基圆段两侧可以设置挡边，避免基圆段不接触摇臂滚子时摇臂位置发生凸轮轴方向偏移。对于挡边的尺寸和形状可根据不同的需要进行限定。

此外，本申请还公开了一种发动机气门升程调节方法，其包括：

步骤S1：自检。

启动发动机时，可以预设启动时气门升程在控制单元内。在起动前先行给电机和位移传感器供电，确认凸轮轴安装支架位置处在起动目标升程位置，即完成起动初试升程自检后执行起动命令。

步骤S2：调节。

实时获取气门升程需求值以及气门升程实际值，其中，气门升程需求值为ECU根据其他测量参数和预设控制参数，实时计算得出；而气门升程实际值则通过位移传感器测得。

在车辆正常行驶过程中，即将获取的气门升程需求值与当前的气门升程实际值比较，当气门升程实际值小于当前的气门升程需求值时，则缩短凸轮轴与所述气门之间的距离，直至气门升程实际值与气门升程需求值在允差范围内；当气门升程实际值大于当前的气门升程需求值时，则增大凸轮轴与所述气门之间的距离，直至气门升程实际值与气门升程需求值在允差范围内。

在工作过程中，当凸轮轴位移超过预设限制时，发动机停止工作并报错；当预设时间内气门升程值没有达到气门升程需求值，则发出报错。

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。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种气门升程可调的发动机，其特征在于，包括：

气门(5)；

凸轮轴(2)，所述凸轮轴(2)能够相对于所述气门(5)距离可调地安装在发动机上。

2.根据权利要求1所述的气门升程可调的发动机，其特征在于，

所述凸轮轴(2)通过凸轮轴安装支架(9)安装在所述发动机的盖体上，所述凸轮轴安装支架(9)相对于所述气门(5)距离可调地滑动安装在所述发动机上。

3.根据权利要求2所述的气门升程可调的发动机，其特征在于，所述凸轮轴安装支架(9)通过滑轨结构可滑动地安装在所述发动机的盖体上，所述凸轮轴安装支架(9)具有润滑油管道；

还包括用于驱动所述凸轮轴安装支架(9)滑动的驱动件。

4.根据权利要求3所述的气门升程可调的发动机，其特征在于，所述发动机的盖体上设置有用于对所述凸轮轴安装支架(9)的移动位置进行限位的限位件。

5.根据权利要求3所述的气门升程可调的发动机，其特征在于，所述驱动件包括：

可转动的安装在所述发动机上的螺杆(8)，所述螺杆(8)与所述凸轮轴安装支架(9)齿形连接；

驱动所述螺杆(8)转动的驱动电机。

6.根据权利要求5所述的气门升程可调的发动机，其特征在于，还包括：

位移传感器(12)，所述位移传感器(12)用于检测所述凸轮轴(2)的位移；

电子控制单元，所述电子控制单元用于计算得出气门升程需求值并与获取的所述位移传感器(12)测得的气门升程实际值进行比较，且所述电子控制单元用于控制所述螺杆(8)的转向；

当气门升程实际值小于气门升程需求值时，则顺时针转动所述螺杆(8)，缩短所述凸轮轴(2)与所述气门(5)之间的距离，直至气门升程实际值与气门升程需求值在允差范围内；当气门升程实际值大于气门升程需求值时，则反向转动所述螺杆(8)，增大所述凸轮轴(2)与所述气门(5)之间的距离，直至气门升程实际值与气门升程需求值在允差范围内。

7.根据权利要求6所述的气门升程可调的发动机，其特征在于，还包括：

标定单元，所述标定单元设定有所述凸轮轴(2)位移的预设限值，且当所述凸轮轴(2)位移超过预设限值时，所述电子控制单元则控制所述驱动电机停止工作并报错。

8.根据权利要求6所述的气门升程可调的发动机，其特征在于，所述电子控制单元控制所述凸轮轴(2)移动时，若预设时间内所述气门升程实际值没有达到气门升程需求值，则发出报错。

9.一种发动机气门升程调节的方法，其特征在于，包括：

自检，当凸轮轴安装支架位于启动目标升程位置时，完成自检；

实时获取气门升程需求值以及气门升程实际值，调节凸轮轴相对于气门的距离，且当气门升程实际值小于当前的气门升程需求值时，则缩短所述凸轮轴与所述气门之间的距离，直至气门升程实际值与气门升程需求值在允差范围内；当气门升程实际值大于当前的气门升程需求值时，则增大所述凸轮轴与所述气门之间的距离，直至气门升程实际值与气门升程需求值在允差范围内。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：当所述凸轮轴位移超过预设限值时，发动机停止工作并报错；

当预设时间内气门升程实际值没有达到气门升程需求值，则发出报错。

Images