CN115217568B - 一种发动机配气机构及方法 - Google Patents
一种发动机配气机构及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115217568B CN115217568B CN202210967753.4A CN202210967753A CN115217568B CN 115217568 B CN115217568 B CN 115217568B CN 202210967753 A CN202210967753 A CN 202210967753A CN 115217568 B CN115217568 B CN 115217568B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rocker arm
- arm body
- cam
- locked
- valve
- 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.)
- Active
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 83
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 261
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 19
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 14
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 6
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 abstract description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 6
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000009420 retrofitting Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
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
- F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
- F01L1/18—Rocking arms or levers
-
- 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
- F01L1/044—Reciprocating cams
-
- 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
- F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
-
- 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
- F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
- F01L1/18—Rocking arms or levers
- F01L2001/186—Split rocking arms, e.g. rocker arms having two articulated parts and means for varying the relative position of these parts or for selectively connecting the parts to move in unison
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
Abstract
本发明公开了一种发动机配气机构及方法,涉及发动机技术领域,进气侧和排气侧中至少一侧的配气机构采用可变配气机构;可变配气机构包括输入总成、可变输出摇臂总成和输出总成;输入总成与可变输出摇臂总成驱动连接,可变输出摇臂总成与输出总成传动连接;可变输出摇臂总成包括第一摇臂体和第二摇臂体;第一摇臂体和第二摇臂体均皆转动连接于公共铰接上;第一摇臂体和第二摇臂体通过锁定组件连接并形成常开摇臂或常锁摇臂。通过本发明的设置,提供了一种采用纯机械传动方式的可变配气机构,在不改变原机传动机构并且实现多种可变气门事件的同时,避免缸内压力对气门升程的影响,实现发动机性能的大幅度提升,尤其适用于底置凸轮轴发动机。
Description
技术领域
本发明涉及发动机技术领域,尤其涉及一种发动机配气机构及方法。
背景技术
随着发动机节能减排相关法规的日益严格,在货车、机车、船舶等发动机上亟需应用可变气门技术来提升发动机驱动性能,如部分工况下采用单气门运行,再如采用EGR事件,再如采用米勒事件等。另外,整车安全性也备受关注,在中重型货车发动机上还亟需采用发动机减压制动(包括四冲程制动和二冲程制动两类)来提升整车安全性。由于发动机制动时,排气门在上止点附近开启,在中高速下排气门受到数十个大气压的缸内压力作用,需要只开启一个排气门来尽可能降低作用在排气门上的气体力,进而提高配气机构的可靠性和零部件寿命。上述功能的实现均需要相应的可变配气机构。
由于布置方面的限制,现有针对底置凸轮轴式发动机设计的可变配气机构可实现的可变气门灵活程度受限制,例如现有机构尚无法实现发动机四冲程驱动模式和二冲程制动模式的切换,也难以实现发动机单气门运行和多气门运行的切换等。
可实现上述部分功能的现有可变配气机构大多针对顶置凸轮轴式发动机设计的,每缸的配气机构均采用多条从凸轮到气门的配气传动链。例如皆可博的HPD可变配气机构可实现发动机四冲程驱动模式和二冲程制动模式。每缸的HPD机构包括四条配气传动链,分别为进气驱动传动链、进气制动传动链、排气驱动传动链和排气制动传动链。每条传动链均为凸轮-摇臂-气门桥或气门驱动件,其中,在制动摇臂上设置有液压活塞,气门桥上设置有驱动切换机构。通过控制每条传动链是否起作用来实现发动机不同模式的切换。现有顶置凸轮轴式可变配气机构很难改造并应用于底置凸轮轴发动机。这是由于:(a)就布置而言,由于现有货车发动机大多采用底置凸轮轴式配气机构,每缸配气机构具有两个推杆,分别为进气驱动推杆和排气驱动推杆,各推杆周围布置有气道、冷却水道等。如果要将现有顶置凸轮轴式可变配气机构改造并应用于底置凸轮轴发动机上时,需要在凸轮和摇臂之间增加挺柱和推杆。以HPD机构为例,每缸需要布置四个推杆,即进气驱动推杆、进气制动推杆、排气驱动推杆和排气制动推杆。这将导致上述推杆与发动机气道、冷却水道等干涉,故布置问题限制了该方案的应用。(b)就成本而言,如果将现有顶置凸轮轴式发动机改造成顶置凸轮轴式布置,这必然需要修改从曲轴到凸轮轴的发动机传动机构,以及机体和缸盖等相关零部件,这将产生发动机生产厂家所无法接受的巨额改造成本。因此,布置和成本问题将限制现有顶置凸轮轴式配气机构方案改造并应用于底置凸轮轴发动机。
此外,对于实现上述部分功能的现有可变配气机构大多采用液压传动方式。研究表明:不管是顶置凸轮轴式还是底置凸轮轴式结构,只要从凸轮到气门的配气传动链上存在液压传动部分,发动机缸内压力与配气机构的液压传动之间存在强耦合关系。这将导致气门运行一致性和可控性明显变差。此外,对应发动机制动模式而言,还存在:在上止点附近的排气门开启阶段,缸内压力导致排气门升程大幅度降低,后者导致发动机制动功率的大幅度降低等问题。因此,亟需一套采用纯机械传动方式的可变配气机构来避免缸内压力对气门升程的影响,进而保证气门运行一致性和可控性等运行指标,实现发动机制动功率的大幅度提升。
综上所述,亟需一套能够在保证发动机原机改动量尽可能小的基础上,实现上述预期功能的纯机械传动式可变配气机构。也就是说需要尽可能不改变原机凸轮轴位置,即从曲轴到凸轮轴的传动机构不改变,并且不增加配气机构传动链数量,即避免干涉问题的前提下,实现可变气门功能,例如实现发动机多种运行模式,尤其是实现单个气门运行和多个气门运行的切换。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷,而提出的一种发动机配气机构及方法。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种发动机配气机构,包括进气侧配气机构和排气侧配气机构,进气侧和排气侧中至少一侧的配气机构采用可变配气机构;可变配气机构包括输入总成、可变输出摇臂总成和输出总成;
输入总成至少包括一个凸轮;
输出总成至少包括一个气门组件;
输入总成与可变输出摇臂总成驱动连接,可变输出摇臂总成与输出总成传动连接;
可变输出摇臂总成包括第一摇臂体和第二摇臂体;第一摇臂体和第二摇臂体均皆转动连接于公共铰接上;
所述第一摇臂体和第二摇臂体通过锁定组件连接并形成常开摇臂或常锁摇臂;
所述第一摇臂体通过第一输出端与输出总成的第一输入端配合,所述第二摇臂体通过第二输出端与输出总成的第二输入端配合,所述第一摇臂体或所述第二摇臂体设置有与输入总成配合的第三输入端。
进一步的,所述输入总成包括复合凸轮;所述复合凸轮包括基圆段、缓冲段、低凸起段和高凸起段;所述第三输入端设置于第一摇臂体上;所述复合凸轮驱动第一摇臂体;
所述第一摇臂体通过第一输出端与输出总成的第一输入端配合,并且第一输出端和第一输入端之间形成第一间隙;
所述第二摇臂体通过第二输出端与输出总成的第二输入端配合,并且第二输出端与第二输入端之间形成第二间隙;
所述第一摇臂体和第二摇臂体未通过锁紧组件锁定时,通过所述第一间隙的设置,使得复合凸轮的高凸起段驱动到输出总成的第一输入端,并且复合凸轮的低凸起段不驱动到输出总成的第一输入端;
所述将第一摇臂体和第二摇臂体通过锁定组件锁定时,通过所述第二间隙的设置,使得复合凸轮低凸起段驱动到输出总成的第二输入端,并且复合凸轮的缓冲段不驱动到输出总成的第二输入端。
进一步的,所述第三输入端设置于第二摇臂体上;输出总成包括气门桥和气门驱动件;第一摇臂体上的第一输出端与气门桥连接,所述气门桥与气门驱动件活动连接;所述第二摇臂体上的第二输出端与气门驱动件连接;
当第一摇臂体和第二摇臂体不被锁定时,所述输入总成仅驱动第二摇臂体,所述第二摇臂体驱动气门驱动件;
当第一摇臂体和第二摇臂体被锁定时,所述输入总成驱动第二摇臂体,第二摇臂体带动第一摇臂体摆动,第一摇臂体驱动气门桥,气门桥驱动气门驱动件。
进一步的,输入总成包括传动件和凸轮;所述传动件包括第一传动件和第二传动件;所述凸轮包括与第一传动件对应的第一凸轮,与第二传动件对应的第二凸轮;第一传动件驱动第三输入端;当第一传动件和第二传动件不被锁定时,第一凸轮驱动第三输入端;当第一传动件和第二传动件被锁定时,第一凸轮和第二凸轮共同驱动第三输入端。
进一步的,输入总成包括传动件和凸轮;所述传动件包括第一传动件、中间传动件和第二传动件;所述凸轮包括与第一传动件对应的第一凸轮、与第二传动件对应的第二凸轮;中间传动件驱动第三输入端;当第一传动件和中间传动件被锁定,并且中间传动件和第二传动件不被锁定时,第一凸轮驱动第三输入端;当第一传动件和中间传动件不被锁定,并且中间传动件和第二传动件被锁定时,第二凸轮驱动第三输入端;当第一传动件、中间传动件和第二传动件被锁定时,第一凸轮和第二凸轮共同驱动第三输入端;当第一传动件、中间传动件和第二传动件均不被锁定时,第一凸轮和第二凸轮均不驱动第三输入端。
更进一步的,所述凸轮还包括第三凸轮,第三凸轮对应第三传动件,第三凸轮始终驱动第三输入端。
更进一步的,所述传动件为摇臂,传动件转动连接到可调机构的输出轴上,可调机构用于控制输出轴的轴心位置。
更进一步的,所述锁定组件设置在第一摇臂体和第二摇臂体之间。
一种发动机配气方法,利用上述的一种发动机配气机构,并包含以下步骤:
当第一摇臂体和第二摇臂体不被锁定,并且第一传动件和第二传动件不被锁定时,只有第一凸轮驱动气门驱动件,实现发动机单气门运行的第一模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体被锁定,并且第一传动件和第二传动件不被锁定时,只有第一凸轮驱动气门桥,实现发动机多气门运行的第一模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体不被锁定,并且第一传动件和第二传动件被锁定时,所述第一凸轮和第二凸轮共同驱动气门驱动件,实现发动机单气门运行的第二模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体被锁定,并且第一传动件和第二传动件被锁定时,所述第一凸轮和第二凸轮共同驱动气门桥,实现发动机多气门运行的第二模式。
一种发动机配气方法,利用上述的一种发动机配气机构,并包含以下步骤:
当第一摇臂体和第二摇臂体不被锁定,第一传动件和中间传动件被锁定,并且中间传动件和第二传动件不被锁定时,只有第一凸轮驱动气门驱动件,实现发动机单气门运行的第一模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体被锁定,第一传动件和中间传动件被锁定,并且中间传动件和第二传动件不被锁定时,只有第一凸轮驱动气门桥,实现发动机多气门运行的第一模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体不被锁定,第一传动件和中间传动件不被锁定,并且中间传动件和第二传动件被锁定时,只有第二凸轮驱动气门驱动件,实现发动机单气门运行的第二模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体被锁定,第一传动件和中间传动件不被锁定,并且中间传动件和第二传动件被锁定时,只有第二凸轮驱动气门桥,实现发动机多气门运行的第二模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体不被锁定,并且第一传动件、中间传动件和第二传动件被锁定时,所述第一凸轮和第二凸轮共同驱动气门驱动件,实现发动机单气门运行的第三模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体被锁定,并且第一传动件、中间传动件和第二传动件被锁定时,所述第一凸轮和第二凸轮共同驱动气门桥,实现发动机多气门运行的第三模式;
当第一传动件、中间传动件和第二传动件均不被锁定时,所述第一凸轮和第二凸轮均不起作用,实现发动机无气门运行的第四模式。
有益效果
相比于现有技术,本发明的有益效果在于:通过本发明的设置,提供了一种采用纯机械传动方式的可变配气机构,可在不改变发动机原机从曲轴到凸轮轴的传动机构,以及基本不改变机体和缸盖结构的前提下,实现从凸轮轴到气门组件之间纯机械传动以及可变气门事件,满足了发动机升级低成本、气门运行高一致性和可靠性且灵活可变等多方面的目标,为发动机节能减排和车辆安全运行提供有力保障,尤其适用于底置凸轮轴发动机。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。
图1a为采用第一类可变输出摇臂总成的可变配气机构示意图;
图1b为采用横向常开锁定组件的第一类可变输出摇臂总成示意图;
图1c为采用纵向常开锁定组件的第一类可变输出摇臂总成示意图;
图1d为排气侧的复合凸轮型线及对应的气门升程曲线;
图2为采用第二类可变输出摇臂总成的可变配气机构示意图;
图3为不同种类输出总成示意图;
图4a为采用三个传动件的摇臂式可变输入总成的可变配气机构不同视图;
图4b为采用非独立式锁定组件的摇臂式可变输入总成示意图;
图4c为四冲程驱动模式和四冲程制动模式的排气凸轮型线;
图4d和图4e为采用独立式锁定组件的摇臂式可变输入总成不同截面的示意图;
图4f为四冲程驱动模式和二冲程制动模式的排气凸轮型线;
图5a和图5b为采用两个传动件的挺柱式可变输入总成的可变配气机构侧视图和主视图;
图6为不同种类可调机构的输出轴示意图。
图中:P1、第三输入端;P2、第一输出端;P3、第二输出端;P4、公共铰接;1、第一摇臂体;2、第二摇臂体;3、第一摇臂轴;4、复合凸轮;5A、第一凸轮;5B、第二凸轮;6、第一输入摇臂;7、中间摇臂;8、第二输入摇臂;9、第二摇臂轴;9A、第一类输出轴;9B、第二类输出轴;9C、第三类输出轴;10、第一挺柱;11、第二挺柱;12、壳体;S1、第一被控油道;S2、第一液压活塞;S3、第一锁销;S4、第一锁销弹簧;S5、第一弹簧帽;S01、第二被控油道;S02、第二液压活塞;S03、第二锁销;S04、第二锁销弹簧;S05、第二弹簧帽;S11、第三被控油道;S13、第三锁销;S14、第三锁销弹簧;S15、第三弹簧帽。
具体实施方式
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。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
参照说明书附图,实施例1:
一种发动机配气机构,包括进气侧配气机构和排气侧配气机构,进气侧和排气侧中至少一侧的配气机构采用可变配气机构;可变配气机构包括输入总成、可变输出摇臂总成和输出总成;输入总成至少包括一个凸轮;输出总成至少包括一个气门组件;输入总成与可变输出摇臂总成驱动连接,可变输出摇臂总成与输出总成传动连接;可变输出摇臂总成包括第一摇臂体和第二摇臂体;第一摇臂体和第二摇臂体均皆转动连接于公共铰接P4上;第一摇臂体和第二摇臂体通过锁定组件连接并形成常开摇臂或常锁摇臂;第一摇臂体通过第一输出端与输出总成的第一输入端配合,第二摇臂体通过第二输出端与输出总成的第二输入端配合,第一摇臂体或第二摇臂体设置有与输入总成配合的第三输入端。
在其他优选的实施例中,参照图1a-图1c,输入总成包括复合凸轮;复合凸轮包括基圆段、缓冲段、低凸起段和高凸起段;第三输入端设置于第一摇臂体上;复合凸轮驱动第一摇臂体;第一摇臂体通过第一输出端与输出总成的第一输入端配合,并且第一输出端和第一输入端之间形成第一间隙;第二摇臂体通过第二输出端与输出总成的第二输入端配合,并且第二输出端与第二输入端之间形成第二间隙;第一摇臂体和第二摇臂体未通过锁紧组件锁定时,通过第一间隙的设置,使得复合凸轮的高凸起段驱动到输出总成的第一输入端,并且复合凸轮的低凸起段不驱动到输出总成的第一输入端;将第一摇臂体和第二摇臂体通过锁定组件锁定时,通过第二间隙的设置,使得复合凸轮低凸起段驱动到输出总成的第二输入端,并且复合凸轮的缓冲段不驱动到输出总成的第二输入端。
在其他优选的实施例中,参照图2(第二类可变输出摇臂总成),第三输入端设置于第二摇臂体上;输出总成包括气门桥和气门驱动件;第一摇臂体上的第一输出端与气门桥连接,气门桥与气门驱动件活动连接;第二摇臂体上的第二输出端与气门驱动件连接;当第一摇臂体和第二摇臂体不被锁定时,输入总成仅驱动第二摇臂体,第二摇臂体驱动气门驱动件;当第一摇臂体和第二摇臂体被锁定时,输入总成驱动第二摇臂体,第二摇臂体带动第一摇臂体摆动,第一摇臂体驱动气门桥,气门桥驱动气门驱动件。
在其他优选的实施例中,参照图5a和图5b(第一类可变输入总成),输入总成包括传动件和凸轮;传动件包括第一传动件和第二传动件;凸轮包括与第一传动件对应的第一凸轮,与第二传动件对应的第二凸轮;第一传动件驱动第三输入端;当第一传动件和第二传动件不被锁定时,第一凸轮驱动第三输入端;当第一传动件和第二传动件被锁定时,第一凸轮和第二凸轮共同驱动第三输入端。
在其他优选的实施例中,参照图4a、图4b、图4d和图4e(第二类可变输入总成),输入总成包括传动件和凸轮;传动件包括第一传动件、中间传动件和第二传动件;凸轮包括与第一传动件对应的第一凸轮、与第二传动件对应的第二凸轮;中间传动件驱动第三输入端;当第一传动件和中间传动件被锁定,并且中间传动件和第二传动件不被锁定时,第一凸轮驱动第三输入端;当第一传动件和中间传动件不被锁定,并且中间传动件和第二传动件被锁定时,第二凸轮驱动第三输入端;当第一传动件、中间传动件和第二传动件被锁定时,第一凸轮和第二凸轮共同驱动第三输入端;当第一传动件、中间传动件和第二传动件均不被锁定时,第一凸轮和第二凸轮均不驱动第三输入端。
优选的,凸轮还包括第三凸轮,第三凸轮对应第三传动件,第三凸轮始终驱动第三输入端。
在其他优选的实施例中,参照图6,传动件为摇臂,传动件转动连接到可调机构的输出轴上,可调机构用于控制输出轴的轴心位置。
优选的,锁定组件设置在第一摇臂体和第二摇臂体之间。
一种发动机配气方法,采用第二类输出摇臂总成和第一类可变输入总成,并包含以下步骤:
当第一摇臂体和第二摇臂体不被锁定,并且第一传动件和第二传动件不被锁定时,只有第一凸轮驱动气门驱动件,实现发动机单气门运行的第一模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体被锁定,并且第一传动件和第二传动件不被锁定时,只有第一凸轮驱动气门桥,实现发动机多气门运行的第一模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体不被锁定,并且第一传动件和第二传动件被锁定时,第一凸轮和第二凸轮共同驱动气门驱动件,实现发动机单气门运行的第二模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体被锁定,并且第一传动件和第二传动件被锁定时,第一凸轮和第二凸轮共同驱动气门桥,实现发动机多气门运行的第二模式。
另一种发动机配气方法,采用第二类输出摇臂总成和第二类可变输入总成,并包含以下步骤:
当第一摇臂体和第二摇臂体不被锁定,第一传动件和中间传动件被锁定,并且中间传动件和第二传动件不被锁定时,只有第一凸轮驱动气门驱动件,实现发动机单气门运行的第一模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体被锁定,第一传动件和中间传动件被锁定,并且中间传动件和第二传动件不被锁定时,只有第一凸轮驱动气门桥,实现发动机多气门运行的第一模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体不被锁定,第一传动件和中间传动件不被锁定,并且中间传动件和第二传动件被锁定时,只有第二凸轮驱动气门驱动件,实现发动机单气门运行的第二模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体被锁定,第一传动件和中间传动件不被锁定,并且中间传动件和第二传动件被锁定时,只有第二凸轮驱动气门桥,实现发动机多气门运行的第二模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体不被锁定,并且第一传动件、中间传动件和第二传动件被锁定时,第一凸轮和第二凸轮共同驱动气门驱动件,实现发动机单气门运行的第三模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体被锁定,并且第一传动件、中间传动件和第二传动件被锁定时,第一凸轮和第二凸轮共同驱动气门桥,实现发动机多气门运行的第三模式;
当第一传动件、中间传动件和第二传动件均不被锁定时,第一凸轮和第二凸轮均不起作用,实现发动机无气门运行的第四模式。
实施例2:
第三输入端设置在第一摇臂体1上。
本方案可以用多种配气机构。以一种用于排气侧并且实现发动机四冲程驱动模式和四冲程制动模式的可变配气机构为例,说明本方案的结构和工作原理。
图1a为采用第一类可变输出摇臂总成的可变配气机构示意图;图1b为采用横向常开锁定组件的第一类可变输出摇臂总成示意图;图1c为采用纵向常开锁定组件的第一类可变输出摇臂总成示意图;图1d为排气侧的复合凸轮型线及对应的气门升程曲线。
其中,图1b和图1c中的输出摇臂总成均为被通过锁定组件中分面切开后的部分结构。
如图1a,该机构包括复合凸轮4、第一摇臂体1、第二摇臂体2、第一摇臂轴3、气门桥、气门驱动件、气门组件等。输入总成采用复合凸轮4,复合凸轮4包括基圆段、缓冲段、低凸起段和高凸起段。公共铰接采用第一摇臂轴3。第一类可变输出摇臂总成包括第一摇臂体1和第二摇臂体2。输出总成包括气门桥、气门驱动件、气门组件等。第一摇臂体1和第二摇臂体2均转动连接于第一摇臂轴3上。第一摇臂体1和第二摇臂体2通过锁定组件连接。本机构中的第三输入端P1设置在第一摇臂体1上。复合凸轮驱动第三输入端P1。第一摇臂体1上的第一输出端P2驱动排气侧气门桥(即输出总成的第一输入端),二者间设置大间隙(即第一间隙)。第二摇臂体2上的第二输出端P3驱动靠近第一摇臂轴的单个排气门组件(命名为制动排气门,也是输出总成的第二输入端),二者间设置小间隙(即第二间隙)。复合凸轮具有四冲程驱动凸起和四冲程制动凸起。该机构采用常开锁定组件,可采用如图1b所示的横向锁定组件,也可采用图1c所示的纵向锁定组件。
当被控油道S1为低压油时,第一摇臂体1和第二摇臂体2不被锁定,第一摇臂体1起作用,第二摇臂体2不起作用。复合凸轮4通过第一摇臂体1驱动排气侧气门桥,排气侧气门桥驱动两个排气门。由于第一输出端P2与排气侧气门桥间设置有大间隙,因此,图1d中超过第一界线的凸轮型线(即四冲程驱动凸起的高凸起段)驱动到第一输出端P2的驱动对象。图1d给出了驱动模式下排气门升程曲线,故实现了四冲程驱动模式。
当被控油道S1为高压油时,第一摇臂体1和第二摇臂体2被锁定。由于第一输出端P2与排气侧气门桥间设置有大间隙,第二输出端P3和制动排气门设置有小间隙,因此,对于远离第一摇臂轴的单个气门(命名为非制动排气门),当排气侧气门桥具有导向时,可实现图1d所示的驱动模式下排气门升程曲线;当排气侧气门桥不具有导向时,较第一界线更高的凸起段才有可能起作用。对于制动排气门而言,图1d中超过第二界线的凸轮型线(即四冲程驱动凸起和四冲程制动凸起)驱动到第二输出端P3的驱动对象,图1d给出了制动模式下制动排气门升程曲线,故实现了四冲程制动模式。由于在压缩上止点(TDCc)附近只开启制动排气门(即TDCc附近只开启一个排气门)来将缸内被压缩的高压气体排出,因此,较在TDCc附近开启两个排气门的情况而言,机构受到的气体力降低50%左右,相关零部件可靠性和寿命大幅度提高。
本方案可用于多种可变配气机构上。例如,用于进气侧并且实现发动机四冲程驱动模式和四冲程制动模式的可变配气机构;用于进气侧并且实现具备不同米勒程度的四冲程驱动模式的可变配气机构;用于进气侧和/或排气侧并且实现不同EGR率的四冲程驱动模式的可变配气机构等。需要说明的是:第一输出端P2和第二输出端P3的驱动对象根据实际需要选择,例如,第一输出端P2和第二输出端P3可分别驱动气门桥和单个气门,可分别驱动单个气门和气门桥,可分别驱动两个单个气门,可都驱动气门桥,还可都驱动同一个气门等。上述气门可以是同名气门(即同为进气门或同为排气门),也可以是不同名气门。除了发动机制动模式且中高速下需要在上止点附近开启一个排气门以外,在其他领域中,气门受到的气体力较小,无需从配气机构可靠性角度去考虑几个气门运行的问题,只需要根据发动机性能需要来决定几个气门运行。另外,锁定组件采用常开还是常锁结构也是根据发动机启动时需要配气机构所处的工作状态来选择。例如,对于需要在发动机启动和暖机等阶段以较小的开度开启一个排气门来增加缸内残余废气量进而实现对发动机气缸及排气系统等相关部件的加热,在大负荷等阶段以较大开度开启多个排气门以满足发动机充分换气,此时,锁定组件采用常开结构,第一输出端P2驱动单个排气门,第二输出端P3驱动排气侧气门桥。再例如,对于需要在发动机低速下以较小的开度开启多个进气门,在高速下以较大开度开启多个进气门,以满足发动机各转速下均能够实现充分换气,此时,锁定组件采用常开结构,第一输出端P2驱动进气侧气门桥,第二输出端P3也驱动进气侧气门桥。
实施例3:
本方案用于实现单个气门运行和多个气门运行的切换。在驱动模式的较大负荷下,需要多个气门同时运动来保证充分换气。而在部分负荷等情况下,需要采用一个气门运行。例如,在驱动模式的部分负荷下,可采用单个进气门和/或单个排气门运行的模式。前者可增强发动机缸内气流运动,进而促进燃烧;后者可提升涡轮增压器的运行特性,进而提升发动机动力响应性等指标。再例如,在制动模式下,排气侧采用单个气门运行的方案可降低气门受到的缸内气体力,进而提升配气机构的可靠性和寿命。
无论是进气侧还是排气侧,采用图2所示的第二类可变输出摇臂总成即可实现上述功能。它包括输入总成、第一摇臂体1、第二摇臂体2、第一摇臂轴3、气门桥、气门驱动件和气门组件等。第一摇臂体1和第二摇臂体2均转动连接于第一摇臂轴3上。第一摇臂体1和第二摇臂体2通过锁定组件连接。本机构中的第三输入端P1设置在第二摇臂体2上。输入总成驱动第三输入端P1。第一摇臂体1上的第一输出端P2驱动气门桥。第二摇臂体2上的第二输出端P3驱动气门驱动件,气门驱动件驱动单个气门(命名为常运行气门)。
当第一摇臂体1和第二摇臂体2不被锁定,第二摇臂体2起作用,第一摇臂体1不起作用。输入总成通过第二摇臂体2驱动气门驱动件,气门驱动件常运行气门,实现单个气门运行模式。
当第一摇臂体1和第二摇臂体2被锁定,输入总成推动第二摇臂体2摆动,第二摇臂体2带动第一摇臂体1摆动,第一摇臂体1驱动气门桥,气门桥驱动气门驱动件,最终实现多个气门运行模式。
需要说明的是:常运行气门可以是靠近第一摇臂轴的气门,也可以是远离第一摇臂轴的气门。另外,锁定组件采用常开还是常锁结构也是根据发动机启动时需要配气机构的工作状态来选择。此外,图2给出了采用纵向常锁锁定组件的示意图。还可采用横向锁定组件等。此外,第一摇臂体和第二摇臂体的公共铰接可以是轴铰接,也可以是球铰接等其他方式。
实施例4:
在四冲程发动机上,采用第一类可变输出摇臂总成只能实现四冲程模式,无法真正实现完整的二冲程模式;另外,第一输出端P2与第一输入端之间的间隙取值与复合凸轮的型线设计相互制约,因此,相应的发动机性能提升受限。针对需要更高性能的发动机而言,可以采用同时具备可变输入总成和第二类可变输出摇臂总成的配气机构。
可变输入总成至少具有第一传动件和第二传动件,还可以根据需要增设中间传动件。两个独立的凸轮分别驱动第一传动件和第二传动件。可变输入总成可采用摇臂式或挺柱式结构。摇臂式结构中,所述传动件为摇臂;挺柱式结构中,所述传动件为挺柱。
当不设置中间传动件时,第一传动件驱动第三输入端P1。在第一传动件和第二传动件之间设置锁定组件,由锁定组件的状态决定第一传动件和第二传动件是否被锁定。当二者不被锁定时,第一传动件对应的凸轮驱动第三输入端P1;当二者被锁定时,两个凸轮共同驱动第三输入端P1(即两个凸轮中较高凸起驱动第三输入端P1)。
当设置中间传动件时,中间传动件驱动第三输入端P1。在第一传动件、中间传动件和第二传动件之间设置锁定组件,由锁定组件的状态决定三者的锁定状态。相应的锁定组件可采用非独立式或独立式锁定组件。
对于采用非独立式锁定组件,具有两种模式:当第一传动件和中间传动件被锁定时,第一传动件对应的凸轮驱动第三输入端P1;当中间传动件和第二传动件被锁定时,第二传动件对应的凸轮驱动第三输入端P1。
对于采用独立式锁定组件,具有多种模式:当第一传动件和中间传动件被锁定,并且中间传动件和第二传动件不被锁定时,第一传动件对应的凸轮驱动第三输入端P1;当第一传动件和中间传动件不被锁定,并且中间传动件和第二传动件被锁定时,第二传动件对应的凸轮驱动第三输入端P1;当第一传动件、中间传动件和第二传动件均被锁定时,两个凸轮共同驱动第三输入端P1;当第一传动件、中间传动件和第二传动件均不被锁定时,两个凸轮均无法驱动第三输入端P1。
需要注意的是,根据实际情况的需要,还可进一步增设一个凸轮,该凸轮驱动中间传动件,在上述各模式中,中间传动件对应的凸轮始终驱动第三输入端P1。另外,本文涉及的每种锁定组件所需设置的数量是根据相关零部件的可靠性决定的。
当可变输入总成与第二类可变输出摇臂总成相配合时,可变输入总成决定上述何种凸轮驱动第三输入端P1;第二类可变输出摇臂总成决定单气门运行还是多气门运行。
接下来,以采用三个传动件的摇臂式可变输入总成的可变配气机构和采用两个传动件的挺柱式可变输入总成的可变配气机构为例,说明本方案的结构和工作原理。
图4a为摇臂式可变输入总成的可变配气机构示意图;图4b为采用非独立式锁定组件的摇臂式可变输入总成示意图;图4c为四冲程驱动模式和四冲程制动模式的排气凸轮型线;图4d和图4e为采用独立式锁定组件的摇臂式可变输入总成不同截面的示意图;图4f为四冲程驱动模式和二冲程制动模式的排气凸轮型线。
在其他优选的实施例中,如图4a,该机构包括第一凸轮5A、第二凸轮5B、第一输入摇臂6、中间摇臂7、第二输入摇臂8、第二摇臂轴9、推杆、第一摇臂体1、第二摇臂体2、第一摇臂轴3、气门桥、气门驱动件和气门组件等。第一输入摇臂6、中间摇臂7、第二输入摇臂8三者均转动连接于第二摇臂轴9上。第一摇臂体1和第二摇臂体2转动连接于第一摇臂轴3上。第一凸轮5A驱动第一输入摇臂6,第二凸轮5B驱动第二输入摇臂8,中间摇臂7驱动推杆,推杆驱动第二摇臂体2,第一摇臂体1上的第一输出端P2驱动气门桥,第二摇臂体2上的第二输出端P3驱动单个气门(即常运行气门)。第一摇臂体1和第二摇臂体2之间设置有锁定组件。第一输入摇臂6、中间摇臂7、第二输入摇臂8之间也设置有非独立式或独立式锁定组件。
以实现四冲程驱动模式和四冲程制动模式为例,如图4b和图4c,对于第一输入摇臂6、中间摇臂7、第二输入摇臂8之间设置有非独立式锁定组件时,第一凸轮5A为常规的四冲程驱动凸轮;第二凸轮5B采用四冲程制动凸轮,可实现以下运行模式:
(a)多个气门运行的驱动模式:当第一输入摇臂6和中间摇臂7被锁定,中间摇臂7和第二输入摇臂8不被锁定,并且第一摇臂体1和第二摇臂体2也被锁定时,第一凸轮5A驱动气门桥,进而驱动两个气门。
(b)单个气门运行的驱动模式:当第一输入摇臂6和中间摇臂7被锁定,中间摇臂7和第二输入摇臂8不被锁定,并且第一摇臂体1和第二摇臂体2不被锁定时,第一凸轮5A只驱动气门驱动件,气门驱动件驱动常运行气门。
(c)多个气门运行的制动模式:当第一输入摇臂6和中间摇臂7不被锁定,中间摇臂7和第二输入摇臂8被锁定,并且第一摇臂体1和第二摇臂体2被锁定时,第二凸轮5B驱动气门桥,进而驱动两个气门。
(d)单个气门运行的制动模式:当第一输入摇臂6和中间摇臂7不被锁定,中间摇臂7和第二输入摇臂8被锁定,并且第一摇臂体1和第二摇臂体2不被锁定时,第二凸轮5B只驱动气门驱动件,气门驱动件驱动常运行气门。
如图4d、图4e和图4f,对于第一输入摇臂6、中间摇臂7、第二输入摇臂8之间设置有独立式锁定组件时,可实现以下运行模式:
(a)多个气门运行的驱动模式:当第一输入摇臂6和中间摇臂7被锁定,中间摇臂7和第二输入摇臂8不被锁定,并且第一摇臂体1和第二摇臂体2也被锁定时,第一凸轮5A驱动气门桥,进而驱动多个气门。
(b)单个气门运行的驱动模式:当第一输入摇臂6和中间摇臂7被锁定,中间摇臂7和第二输入摇臂8不被锁定,并且第一摇臂体1和第二摇臂体2不被锁定时,第一凸轮5A只驱动气门驱动件,气门驱动件驱动常运行气门。
(c)多个气门运行的制动模式:当第一输入摇臂6和中间摇臂7不被锁定,中间摇臂7和第二输入摇臂8被锁定,并且第一摇臂体1和第二摇臂体2被锁定时,第二凸轮5B驱动气门桥,进而驱动多个气门。
(d)单个气门运行的制动模式:当第一输入摇臂6和中间摇臂7不被锁定,中间摇臂7和第二输入摇臂8被锁定,并且第一摇臂体1和第二摇臂体2不被锁定时,第二凸轮5B驱动气门驱动件,气门驱动件驱动常运行气门。
(e)停缸模式:当第一输入摇臂6、中间摇臂7和第二输入摇臂8均不被锁定时,无论第一摇臂体1和第二摇臂体2是否被锁定,第一凸轮5A和第二凸轮5B均不起作用,气门保持关闭状态。
对于需要第一凸轮5A和第二凸轮5B一起驱动的情况,还具有以下模式:
(f)多个气门运行的混合模式:当第一输入摇臂6、中间摇臂7和第二输入摇臂8均被锁定,并且第一摇臂体1和第二摇臂体2也被锁定时,第一凸轮5A和第二凸轮5B均驱动气门桥,进而驱动两个气门。
(g)单个气门运行的混合模式:当第一输入摇臂6、中间摇臂7和第二输入摇臂8均被锁定,并且第一摇臂体1和第二摇臂体2不被锁定时,第一凸轮5A和第二凸轮5B均驱动气门驱动件,气门驱动件驱动常运行气门。
图5a和图5b为采用两个传动件的挺柱式可变输入总成的可变配气机构侧视图和主视图。
在其他优选的实施例中,如图5a和图5b所示该机构包括第一凸轮5A、第二凸轮5B、第一挺柱10、第二挺柱11、壳体12、推杆、第一摇臂体1、第二摇臂体2、第一摇臂轴3、气门桥、气门驱动件和气门组件等。第一挺柱10和第二挺柱11均可相对壳体12往复运动。第一凸轮5A驱动第一挺柱10,第二凸轮5B驱动第二挺柱11,第一挺柱10驱动推杆,推杆驱动第二摇臂体2,第一摇臂体1上的第一输出端P2驱动气门桥,第二摇臂体2上的第二输出端P3驱动气门驱动件,气门驱动件驱动单个气门(即常运行气门)。第一挺柱10和第二挺柱11之间设置有锁定组件。
以实现四冲程驱动模式和四冲程制动模式为例,第一凸轮5A为常规的四冲程驱动凸轮;第二凸轮5B采用四冲程制动凸轮,可实现以下运行模式:
(a)多个气门运行的驱动模式:当第一挺柱10和第二挺柱11不被锁定,并且第一摇臂体1和第二摇臂体2也被锁定时,第一凸轮5A驱动气门桥,进而驱动多个气门。
(b)单个气门运行的驱动模式:当第一挺柱10和第二挺柱11不被锁定,并且第一摇臂体1和第二摇臂体2不被锁定时,第一凸轮5A只驱动气门驱动件,气门驱动件驱动常运行气门。
(c)多个气门运行的制动模式:当第一挺柱10和第二挺柱11被锁定,并且第一摇臂体1和第二摇臂体2被锁定时,第一凸轮5A和第二凸轮5B共同驱动气门桥,进而驱动多个气门。
(d)单个气门运行的制动模式:当第一挺柱10和第二挺柱11被锁定,并且第一摇臂体1和第二摇臂体2不被锁定时,第一凸轮5A和第二凸轮5B共同驱动气门驱动件,气门驱动件驱动常运行气门。
需要说明的是图5a和图5b给出了第一挺柱10和第二挺柱11同轴的方案,还可以根据发动机布置等实际情况采用并排布置等其他方案。只要保证第一挺柱10和第二挺柱11的轴线平行即可。
对于所有实施例而言,对于采用可变输入总成和第二类可变输出摇臂总成的可变配气机构,当其用于排气侧且发动机转速较低时,缸内压力较低,可采用多气门运行的制动模式,也可采用单气门运行的制动模式;当其用于排气侧且发动机转速较高时,缸内压力较高,只采用单气门运行的制动模式,保证配气机构相关零部件的可靠性和寿命。当其用于进气侧时,无需考虑缸内压力的影响,因此,如果不需要单气门运行模式,此时可将第二类可变输出摇臂总成替换成传统不可变摇臂,可实现成本的降低。
图1d(不采用可变输入总成)、图4c(采用非独立锁定组件的可变输入总成)和图4f(采用独立锁定组件的可变输入总成)对比可见,不采用可变输入总成时,各模式所采用的凸轮被已集成到一个复合凸轮上,相应的凸轮型线是不独立的,此时需要第一输出端P2与其驱动对象之间设置大间隙,该间隙对复合凸轮的凸轮型线设计存在限制作用,这将限制发动机性能提升的程度;采用可变输入总成时,各模式所采用的凸轮是独立的凸轮,相应的凸轮型线也是独立的,不需要第一输出端P2与其驱动对象之间设置大间隙,也不存在该间隙对凸轮型线设计的限制,实现了发动机性能的大幅度提升。
进一步,采用独立式锁定组件的三个传动件的方案,第一传动件和第二传动件对应的凸轮可以独立驱动第三输入端P1,因此两个凸轮的凸轮型线之间相互独立;采用两个传动件的方案以及采用非独立式锁定组件的三个传动件的方案,第一传动件和第二传动件对应的凸轮需要共同驱动第三输入端P1,因此两个凸轮的凸轮型线之间相互限制。因此,前者可获得更高程度的发动机性能提升。
需要说明的是根据发动机实际需要来确定模式类型和相应的凸轮型线,本文给出的仅是一小部分示例。例如,第一传动件对应的凸轮采用四冲程驱动凸轮时,第二传动件对应的凸轮还可以采用与其配套的四冲程制动凸轮、EGR凸轮或者米勒凸轮等。再如,第一传动件对应的凸轮还可以采用二冲程驱动凸轮,第二传动件对应的凸轮可以采用与其配套的二冲程制动凸轮、EGR凸轮或者米勒凸轮等。
本发明涉及各类锁定组件,其采用常开还是常锁设置是由发动机启动时对应的被锁部件是否被锁定的要求决定;锁定组件具体结构需要根据被锁部件的结构、安装空间、油路布置以及常开或常锁要求等共同决定;同类锁定组件的使用数量需要根据锁销及相应的被锁部件的可靠性决定。
在其他优选的实施例中,如图1b和图1c所示的第一摇臂体1和第二摇臂体2之间的锁定组件;图4e所示的中间摇臂7和第二输入摇臂8之间的锁定组件;图5a所示的第一挺柱10和第二挺柱11之间的锁定组件,均为具有两个被锁部件的常开锁定组件。它包括锁销、锁销弹簧和弹簧帽。当第一被控油道S1为低压油时,在锁销弹簧的作用下,锁销完全处于其中一个被锁部件内,两个被锁部件不被锁定。当被控油道为高压油时,在锁销上的液压力的作用下,锁销弹簧被压缩,锁销处于两个被锁部件内,两个被锁部件被锁定。
如图2所示的第一摇臂体1和第二摇臂体2之间的锁定组件,为具有两个被锁部件的常锁锁定组件,它至少包括第一锁销S3和第一锁销弹簧S4。再如图4d所示的第一输入摇臂6和中间摇臂7之间的锁定组件,为具有两个被锁部件的常锁锁定组件,它至少包括锁销和锁销弹簧。当两个锁定部件之间无法形成可靠密封时,还需要增设液压活塞。本文给出的实施例均采用了具有液压活塞的常锁锁定组件,以保证可靠密封,以免出现模式不正常切换等问题。
对于如图5a和图5b所示的挺柱式可变输入总成可以保证可靠密封,当其采用常开锁定组件时,可以不采用液压活塞。当被控油道为低压油时,在第三锁销弹簧S14的作用下,锁销S13完全处于一个被锁部件内,两个被锁部件不被锁定;当第三被控油道S11为高压油时,高压油直接作用在锁销上(对于存在液压活塞的情况,高压油作用在液压活塞上,液压活塞将液压力传递给锁销),在液压力的作用下,锁销弹簧被压缩,锁销处于两个被锁部件内,两个被锁部件被锁定。
如果图5a和图5b所示的挺柱式可变输入总成采用常锁锁定组件时,也可以不采用液压活塞。仅需要微调锁销等零部件的结构尺寸,即可实现:当被控油道为低压油时,在第三锁销弹簧的作用下,锁销处于两个被锁部件内,两个被锁部件被锁定;当第三被控油道为高压油时,高压油直接作用在锁销上(对于存在液压活塞的情况,高压油作用在液压活塞上,液压活塞将液压力传递给锁销),在液压力的作用下,锁销弹簧被压缩,锁销完全处于一个被锁部件内,两个被锁部件不被锁定。
优选的,第三锁销弹簧S14的两端设置有第三弹簧帽S15,第三锁销弹簧S14通过第三弹簧帽S15与锁销S13配合。
如图4b所示的第一输入摇臂6、中间摇臂7和第二输入摇臂8三者之间的锁定组件,为具有三个被锁部件的锁定组件。它至少包括第二锁销S03、第二锁销弹簧S04和第二弹簧帽S05。同样,对于不满足可靠密封的情况,还需要增设液压活塞。通过控制第二被控油道S01为低压油还是高压油,决定锁销所处位置,进而决定三个被锁部件的锁定状态。如图4b,图中状态为被控油道为低压油的状态,第一输入摇臂6和中间摇臂7被锁定;当被控油道为高压油时,高压油作用在液压活塞上,液压活塞将液压力传递给锁销,锁销弹簧被压缩,锁销将移动到中间摇臂7和第二输入摇臂8之间并将二者锁定。当然,在移动过程中,存在第一输入摇臂6、中间摇臂7和第二输入摇臂8三者均被锁定的状态。将上述锁定组件反向布置,即可实现相反的控制状态,即:被控油道为低压油时,中间摇臂7和第二输入摇臂8被锁定;被控油道为高压油时,第一输入摇臂6和中间摇臂7被锁定。
另外,为了尽可能消除应力集中以及降低接触应力,还可以在锁销及其锁定部位上开设锁定面,如图1d所示的常开锁定组件和图2所示的常锁锁定组件均开设有锁定面。
传动件为摇臂时,传动件转动连接于轴铰接或球铰接上。进一步地,传动件转动连接到可调机构的输出轴上,可调机构用于控制输出轴的轴心位置。例如,如图6所示,输出轴可以为第一类输出轴9A,即采用偏心轮,可调机构旋转偏心轴,即可控制输出轴的轴心位置;输出轴可以为第二类输出轴9B,即为调节臂的第二铰接端,调节臂的第一铰接端连接到可调机构上,可调机构带动调节臂旋转,即可控制输出轴的轴心位置;输出轴还可以为第三类输出轴9C,即输出轴同时与偏心凸轮和轨道接触,可调机构旋转偏心凸轮轴,推动第二摇臂轴沿着轨道移动,即可控制输出轴的轴心位置。通过调节输出轴的轴心位置,即可实现整个配气机构初始位置的改变,进而实现可变气门运行。
输出总成可以采用图3所示的结构一种或其他现有技术中的气门桥及气门驱动件。
与输出总成的第一输入端配合的第一摇臂体的第一输出端,和/或与输出总成的第二输入端配合的第二摇臂体的第二输出端,可采用螺钉加球帽组件、耐磨曲面等现有技术的连接端,如图1a和图2中的第一输出端采用螺钉加球帽组件,第二输出端采用耐磨曲面。对于采用摇臂式可变输入总成且传动件转动连接到可调机构的输出轴上时,第一输出端和/或第二输出端还可采用配套的输出曲面,该输出曲面包括以第一摇臂体和第二摇臂体的公共铰接为圆心的等半径基圆段和与基圆段光滑连接的凸起段。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种发动机配气机构,其特征在于,包括进气侧配气机构和排气侧配气机构,进气侧和排气侧中至少一侧的配气机构采用可变配气机构;可变配气机构包括输入总成、可变输出摇臂总成和输出总成;
输入总成至少包括一个凸轮;
输出总成至少包括一个气门组件;
输入总成与可变输出摇臂总成驱动连接,可变输出摇臂总成与输出总成传动连接;
可变输出摇臂总成包括第一摇臂体和第二摇臂体;第一摇臂体和第二摇臂体均皆转动连接于公共铰接上;
所述第一摇臂体和第二摇臂体通过锁定组件连接并形成常开摇臂或常锁摇臂;
所述第一摇臂体通过第一输出端与输出总成的第一输入端配合,所述第二摇臂体通过第二输出端与输出总成的第二输入端配合,所述第一摇臂体或所述第二摇臂体设置有与输入总成配合的第三输入端。
2.根据权利要求1所述的一种发动机配气机构,其特征在于,所述输入总成包括复合凸轮;所述复合凸轮包括基圆段、缓冲段、低凸起段和高凸起段;所述第三输入端设置于第一摇臂体上;所述复合凸轮驱动第一摇臂体;
所述第一摇臂体通过第一输出端与输出总成的第一输入端配合,并且第一输出端和第一输入端之间形成第一间隙;
所述第二摇臂体通过第二输出端与输出总成的第二输入端配合,并且第二输出端与第二输入端之间形成第二间隙;
所述第一摇臂体和第二摇臂体未通过锁紧组件锁定时,通过所述第一间隙的设置,使得复合凸轮的高凸起段驱动到输出总成的第一输入端,并且复合凸轮的低凸起段不驱动到输出总成的第一输入端;
所述第一摇臂体和第二摇臂体通过锁定组件锁定时,通过所述第二间隙的设置,使得复合凸轮低凸起段驱动到输出总成的第二输入端,并且复合凸轮的缓冲段不驱动到输出总成的第二输入端。
3.根据权利要求1所述的一种发动机配气机构,其特征在于,所述第三输入端设置于第二摇臂体上;输出总成包括气门桥和气门驱动件;第一摇臂体上的第一输出端与气门桥连接,所述气门桥与气门驱动件活动连接;所述第二摇臂体上的第二输出端与气门驱动件连接;
当第一摇臂体和第二摇臂体不被锁定时,所述输入总成仅驱动第二摇臂体,所述第二摇臂体驱动气门驱动件;
当第一摇臂体和第二摇臂体被锁定时,所述输入总成驱动第二摇臂体,第二摇臂体带动第一摇臂体摆动,第一摇臂体驱动气门桥,气门桥驱动气门驱动件。
4.根据权利要求1所述的一种发动机配气机构,其特征在于,输入总成包括传动件和凸轮;所述传动件包括第一传动件和第二传动件;所述凸轮包括与第一传动件对应的第一凸轮,与第二传动件对应的第二凸轮;第一传动件驱动第三输入端;当第一传动件和第二传动件不被锁定时,第一凸轮驱动第三输入端;当第一传动件和第二传动件被锁定时,第一凸轮和第二凸轮共同驱动第三输入端。
5.根据权利要求1所述的一种发动机配气机构,其特征在于,输入总成包括传动件和凸轮;所述传动件包括第一传动件、中间传动件和第二传动件;所述凸轮包括与第一传动件对应的第一凸轮、与第二传动件对应的第二凸轮;中间传动件驱动第三输入端;当第一传动件和中间传动件被锁定,并且中间传动件和第二传动件不被锁定时,第一凸轮驱动第三输入端;当第一传动件和中间传动件不被锁定,并且中间传动件和第二传动件被锁定时,第二凸轮驱动第三输入端;当第一传动件、中间传动件和第二传动件被锁定时,第一凸轮和第二凸轮共同驱动第三输入端;当第一传动件、中间传动件和第二传动件均不被锁定时,第一凸轮和第二凸轮均不驱动第三输入端。
6.根据权利要求5所述的一种发动机配气机构,其特征在于,所述凸轮还包括第三凸轮,第三凸轮对应第三传动件,第三凸轮始终驱动第三输入端。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的一种发动机配气机构,其特征在于,所述传动件为摇臂,传动件转动连接到可调机构的输出轴上,可调机构用于控制输出轴的轴心位置。
8.根据权利要求3或4所述的一种发动机配气机构,其特征在于,所述锁定组件设置在第一摇臂体和第二摇臂体之间。
9.一种发动机配气方法,其特征在于,利用权利要求8所述的一种发动机配气机构,并包含以下步骤:
当第一摇臂体和第二摇臂体不被锁定,并且第一传动件和第二传动件不被锁定时,只有第一凸轮驱动气门驱动件,实现发动机单气门运行的第一模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体被锁定,并且第一传动件和第二传动件不被锁定时,只有第一凸轮驱动气门桥,实现发动机多气门运行的第一模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体不被锁定,并且第一传动件和第二传动件被锁定时,所述第一凸轮和第二凸轮共同驱动气门驱动件,实现发动机单气门运行的第二模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体被锁定,并且第一传动件和第二传动件被锁定时,所述第一凸轮和第二凸轮共同驱动气门桥,实现发动机多气门运行的第二模式。
10.一种发动机配气方法,其特征在于,利用权利要求8所述的一种发动机配气机构,并包含以下步骤:
当第一摇臂体和第二摇臂体不被锁定,第一传动件和中间传动件被锁定,并且中间传动件和第二传动件不被锁定时,只有第一凸轮驱动气门驱动件,实现发动机单气门运行的第一模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体被锁定,第一传动件和中间传动件被锁定,并且中间传动件和第二传动件不被锁定时,只有第一凸轮驱动气门桥,实现发动机多气门运行的第一模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体不被锁定,第一传动件和中间传动件不被锁定,并且中间传动件和第二传动件被锁定时,只有第二凸轮驱动气门驱动件,实现发动机单气门运行的第二模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体被锁定,第一传动件和中间传动件不被锁定,并且中间传动件和第二传动件被锁定时,只有第二凸轮驱动气门桥,实现发动机多气门运行的第二模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体不被锁定,并且第一传动件、中间传动件和第二传动件被锁定时,所述第一凸轮和第二凸轮共同驱动气门驱动件,实现发动机单气门运行的第三模式;
当第一摇臂体和第二摇臂体被锁定,并且第一传动件、中间传动件和第二传动件被锁定时,所述第一凸轮和第二凸轮共同驱动气门桥,实现发动机多气门运行的第三模式;
当第一传动件、中间传动件和第二传动件均不被锁定时,所述第一凸轮和第二凸轮均不起作用,实现发动机无气门运行的第四模式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210967753.4A CN115217568B (zh) | 2022-08-12 | 2022-08-12 | 一种发动机配气机构及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210967753.4A CN115217568B (zh) | 2022-08-12 | 2022-08-12 | 一种发动机配气机构及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115217568A CN115217568A (zh) | 2022-10-21 |
CN115217568B true CN115217568B (zh) | 2023-10-24 |
Family
ID=83616696
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210967753.4A Active CN115217568B (zh) | 2022-08-12 | 2022-08-12 | 一种发动机配气机构及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115217568B (zh) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101595280A (zh) * | 2006-12-04 | 2009-12-02 | 伊顿公司 | 双升程摇臂锁定机构及其操纵装置 |
US7712449B1 (en) * | 2009-05-06 | 2010-05-11 | Jacobs Vehicle Systems, Inc. | Lost motion variable valve actuation system for engine braking and early exhaust opening |
CN203640792U (zh) * | 2013-12-09 | 2014-06-11 | 绵阳富临精工机械股份有限公司 | 一种两级可变升程气门用摇臂 |
CN103912336A (zh) * | 2013-01-09 | 2014-07-09 | 上海尤顺汽车部件有限公司 | 开单气门的发动机辅助气门致动器 |
CN104373170A (zh) * | 2014-09-11 | 2015-02-25 | 绵阳富临精工机械股份有限公司 | 一种气门升程控制压杆 |
CN108049931A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-18 | 大连理工大学 | 一种变模式连续可变气门机构 |
CN110685768A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-01-14 | 姬腾飞 | 发动机的可变气门驱动装置及发动机 |
CN210152746U (zh) * | 2019-05-29 | 2020-03-17 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种可切换摇臂 |
CN111828121A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-10-27 | 马振万 | 内燃机缸内制动装置 |
CN113272528A (zh) * | 2018-11-30 | 2021-08-17 | 伊顿智能动力有限公司 | 配气机构总成 |
CN114575954A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-06-03 | 大连理工大学 | 一种摇臂机构 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107829791B (zh) * | 2010-07-27 | 2021-01-05 | 雅各布斯车辆系统公司 | 组合发动机制动和正功率发动机空动阀致动系统 |
-
2022
- 2022-08-12 CN CN202210967753.4A patent/CN115217568B/zh active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101595280A (zh) * | 2006-12-04 | 2009-12-02 | 伊顿公司 | 双升程摇臂锁定机构及其操纵装置 |
US7712449B1 (en) * | 2009-05-06 | 2010-05-11 | Jacobs Vehicle Systems, Inc. | Lost motion variable valve actuation system for engine braking and early exhaust opening |
CN103912336A (zh) * | 2013-01-09 | 2014-07-09 | 上海尤顺汽车部件有限公司 | 开单气门的发动机辅助气门致动器 |
CN203640792U (zh) * | 2013-12-09 | 2014-06-11 | 绵阳富临精工机械股份有限公司 | 一种两级可变升程气门用摇臂 |
CN104373170A (zh) * | 2014-09-11 | 2015-02-25 | 绵阳富临精工机械股份有限公司 | 一种气门升程控制压杆 |
CN108049931A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-18 | 大连理工大学 | 一种变模式连续可变气门机构 |
CN113272528A (zh) * | 2018-11-30 | 2021-08-17 | 伊顿智能动力有限公司 | 配气机构总成 |
CN210152746U (zh) * | 2019-05-29 | 2020-03-17 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种可切换摇臂 |
CN110685768A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-01-14 | 姬腾飞 | 发动机的可变气门驱动装置及发动机 |
CN111828121A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-10-27 | 马振万 | 内燃机缸内制动装置 |
CN114575954A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-06-03 | 大连理工大学 | 一种摇臂机构 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115217568A (zh) | 2022-10-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2018223803A1 (zh) | 一种紧凑型多模式气门驱动系统 | |
WO2018223798A1 (zh) | 一种双凸轮轴开关支点式变模式气门驱动系统 | |
CN107023342B (zh) | 一种变模式气门驱动系统 | |
EP0515520B2 (en) | Valve control means | |
CN107100686B (zh) | 一种单凸轮轴开关支点式变模式气门驱动系统 | |
US10895174B2 (en) | Heavy duty variable valve actuation | |
US7404386B1 (en) | Multi-step valve actuation system | |
JPH03130509A (ja) | エンジンの弁作動装置 | |
CN114622963A (zh) | 盒组件、摇臂组件和气门总成 | |
JPS63100212A (ja) | エンジンのバルブ駆動装置 | |
CN109854325B (zh) | 一种二冲程辅助制动机构 | |
JPH09184407A (ja) | 内燃機関の動弁機構 | |
US7665434B2 (en) | Internal combustion engine with continuous variable valve lift system | |
CN115217568B (zh) | 一种发动机配气机构及方法 | |
CN114961917B (zh) | 一种发动机动态闭缸用摇臂式气门控制机构及发动机 | |
CN114575954B (zh) | 一种摇臂机构 | |
WO2022048072A1 (zh) | 一种高效多级制动机构 | |
CN109958493B (zh) | 一种紧凑型辅助制动机构 | |
WO2017189626A1 (en) | Valvetrain with variable valve actuation | |
CN103835780B (zh) | 一种发动机辅助气门运动装置 | |
JPS62131907A (ja) | エンジンのバルブ駆動装置 | |
US11448104B2 (en) | Type II valvetrain and hydraulic engine brake arrangement | |
CN219826943U (zh) | 一种发动机气门驱动机构 | |
JPH02191805A (ja) | エンジンの動弁装置 | |
JPS61250317A (ja) | エンジンの動弁装置 |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |