CN115434780A - 一种发动机可变气门开关升程控制结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机可变气门开关升程控制结构，包括发动机的气门、用于控制气门开关升程的气门摇臂、凸轮，气门摇臂与凸轮的环面相接触，还包括有高速限位块，高速限位块被弹性件约束至紧靠于凸轮基圆，凸轮转动时产生的离心惯性力不足以克服弹性件对高速限位块的约束力时，高速限位块不与所述气门摇臂不接触；凸轮转动时产生的离心惯性力克服弹性件对高速限位块的约束力时，高速限位块与所述气门摇臂相接触。本发明可根据发动机高速转速实现自适应调节气门开关升程。

Description

一种发动机可变气门开关升程控制结构

技术领域

本发明涉及发动机气门控制结构领域，具体是一种发动机可变气门开关升程控制结构。

背景技术

对于小型通用发动机,一般都把设计的重点放在提高高速动力性方面。因此，进排气定时、升程、气门数及通过面积、进排气管、化油器等选的较大，特别是大的气门升程的采用，使小型通用发动机的高速性能得到很大的提高，但同时却产生了低速动力性，特别是中低速、中小负荷经济性和稳定性很差，这对矛盾严重的制约了小型通用发动机的发展应用。

发动机中气门的开关升程由气门摇臂控制，凸轮环面与气门摇臂的接触，当凸轮转动至基圆位置时不推动气门摇臂动作，此时气门关闭，当凸轮转动时非基圆位置时，凸轮的凸出部分环面与气门摇臂接触，从而推动气门摇臂动作，使气门打开，由此实现气门升程的控制。传统的汽油发动机的气门升程是固定不可变的，也就是凸轮轴的凸轮型线只有一种，这就造成了该升程不可能使发动机在高速区和低速区都得到良好响应。因为发动机低速和高速运转下，对于进气量的需求是不同的，高速运转下需要吸入更多的气体，来获得更大发动机效率，传统的发动机由于气门摇臂动作幅度取决于凸轮型线，而凸轮型线是不变的，因此气门摇臂动作幅度是固定的，进而导致气门开关升程是固定不可变的，当发动机高速运转需要更多进气时，这种固定不变的气门开关升程明显无法满足需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种发动机可变气门开关升程控制结构，以解决现有技术发动机气门开关升程固定不可变的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种发动机可变气门开关升程控制结构，包括发动机的气门以及用于控制气门开关升程的气门摇臂，以及发动机曲轴箱内的转动安装的凸轮，所述气门摇臂与凸轮的环面相接触，所述凸轮转动至基圆位置时气门关闭，所述凸轮转动至非基圆位置时推动气门摇臂动作使气门打开，其特征在于，还包括有高速限位块，所述高速限位块被弹性件约束至紧靠于凸轮基圆；所述凸轮转动时产生的离心惯性力不足以克服弹性件对高速限位块的约束力时，高速限位块紧靠于凸轮基圆并且不与所述气门摇臂不接触；所述凸轮转动时产生的离心惯性力克服弹性件对高速限位块的约束力时，高速限位块脱离凸轮基圆并与所述气门摇臂相接触。

进一步的，所述高速限位块为弧形件，高速限位块通过内弧面紧靠于凸轮的环面。

进一步的，所述弹性件包括回位弹簧、卡簧，所述卡簧对高速限位块施加拉力使高速限位块紧靠凸轮基圆，所述回位弹簧对高速限位块施加压力使高速限位块紧靠凸轮基圆，所述约束力为卡簧拉力、回位弹簧压力之和。

进一步的，所述回位弹簧装配在回位弹簧固定销上，一端固定于凸轮基圆上，利用凸轮基圆作为依靠产生弹力；另一端固定于高速限位块上，低速时利用回位弹簧弹力使高速限位块紧靠在凸轮基圆上。

进一步的，所述卡簧一端固定于凸轮基圆上，利用凸轮基圆作为支撑平台；另一端固定于高速限位块上，防止高速限位块的轴向窜动，保证高速限位块在高速状态下能自由甩开，而不是散架脱落。

进一步的，气门摇臂有部分位置与凸轮外环面之间有空隙，所述高速限位块设于所述空隙中。

本发明中，在传统的气门开关升程控制部分增加了高速限位块，该高速限位块通过弹性件约束，使高速限位块紧靠于凸轮基圆。当凸轮低速转动时，产生的离心惯性力不足以克服弹性件对高速限位块的约束力时，则此时高速限位块保持被约束至紧靠凸轮基圆，并且高速限位块不与气门摇臂接触；当凸轮高速转动至产生的离心惯性力足以克服弹性件对高速限位块的约束力时，则高速限位块从凸轮基圆脱离并与气门摇臂接触，此时高速限位块对气门摇臂施加推力，使气门摇臂动作幅度增大，从而可扩大气门打开升程。凸轮转动速度越高，产生的离心惯性力越大，则高速限位块对气门摇臂施加的推力越大，气门摇臂动作幅度越大。因此本发明可在凸轮高速转动时，自动增大气门的开关升程，以满足高速转动时发动机对进气量的需求。

与现有技术相比，本发明能够使发动机在高速转动时，自动调节增大气门的开关升程，由此形成可变气门开关升程控制，并能够根据发动机转速实现自适应调节。

附图说明

图1是本发明的正视图。

图2是本发明的右视图。

图3是本发明的爆炸图。

图4是本发明的凸轮组件正视图。

图5是本发明的凸轮组件剖示图。

图6是本发明的凸轮组件爆炸图。

图中：1凸轮组件；1A正时链轮；1B凸轮基圆；1C高速限位块；1D回位扭簧；1E限位销；1F卡簧；1G回位扭簧固定销；2正时链条；3气门间隙调整螺栓；4气门间隙调整螺母；5气门摇臂支柱；6气门弹簧；6气门弹簧座；8气门导管；9气门摇臂；10进气门；11排气门；12左张紧器；13左固定座；14右张紧器；15右固定座；16固定座销轴；17张紧器扭簧；18固定螺栓；19定位销；20进气门座圈；21排气门座圈；22曲轴箱体；23凸轮固定轴；24O型圈；25曲轴连杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-图6所示，本实施例专利发动机可变气门开关升程控制结构，主要包括凸轮组件1；正时链条2；气门弹簧6；气门摇臂9；进气门10；排气门11等零部件。

发动机起动后,曲轴连杆组件25上正时齿轮带动正时链条2转动,而凸轮组件1依靠正时链条2带动,传动比例为2:1,即曲轴连杆组件25转动两圈,凸轮组件1转动一圈完成一次工作循环。

凸轮组件1中的凸轮通过凸轮固定轴23装配在曲轴箱体22上面；正时链条2的张紧依靠左张紧器12和右张紧器14，而左张紧器12和右张紧器14分别依靠左固定座13和右固定座15来固定在曲轴箱体22上面。

气门摇臂9通过气门摇臂支柱5转动安装在曲轴箱体22上。气门摇臂9上端与气门弹簧座7接触，下端与凸轮组件1中凸轮的环面相接触。进气门10和排气门11分别装配在气门弹簧座7上面，气门弹簧6也装配在进气门10和排气门11上面。当凸轮组件1中凸轮转动至非基圆位置时，凸轮组件1中凸轮推动气门摇臂9绕气门摇臂支柱5旋转运动时，气门摇臂9通过气门弹簧座7使进气门10和排气门11向下运动，分别脱离进气门座圈20和排气门座圈21；凸轮组件1中凸轮转动至基圆位置时，气门弹簧6实现进气门10和排气门11的复位，即实现控制气门开启和关闭，进而控制相应发动机所需的新鲜空气量及废气排除。

凸轮组件1包括正时链轮1A、凸轮基圆1B、1C高速限位块1C、回位扭簧1D、限位销1E、卡簧1F和回位扭簧固定销1G等零件。本实施例在原来凸轮基圆1B上面加了个提高凸轮升程的高速限位块1C。低速时，高速限位块1C产生的离心力不能克服回位弹簧力，所以不与气门摇臂9接触；而高速时，高速限位块1C产生的离心力克服回位弹簧力，所以与气门摇臂9接触。高速限位块1C通过回位扭簧1D、卡簧1F约束紧靠在凸轮基圆1B，其中所回位弹簧1D装配在回位弹簧固定销上，一端固定于凸轮基圆上1B，利用凸轮基圆1B作为依靠产生弹力；另一端固定于高速限位块上1C，低速时，利用其弹力使高速限位块1C紧靠在凸轮基圆1B上。所述卡簧1F一端固定于凸轮基圆1B上，利用凸轮基圆1B作为支撑平台；另一端固定于高速限位块1C上，防止高速限位块1C的轴向窜动，保证高速限位块1C在高速状态下能自由甩开，而不是散架脱落。

当凸轮组件1中凸轮低速转动时，凸轮产生的离心惯性力不足以克服回位扭簧1D、卡簧1F共同对高速限位块1C的约束力，则高速限位块1C仍然紧靠于凸轮组件1中凸轮基圆，并且高速限位块1C不与气门摇臂9接触，这样就保证低速状态下，不会影响到气门的开启大小。当凸轮组件1中凸轮高速转动时，若产生的离心惯性力足以克服回位扭簧1D、卡簧1F共同对高速限位块1C的约束力，则高速限位块1C依靠离心惯性从凸轮组件1中凸轮基圆脱离，并与气门摇臂9接触，此时高速限位块1C推动气门摇臂9进一步动作，使气门摇臂9的动作幅度增大，从而可实现气门升程的加大，气门升程加大时进气量增加，从而保证高速时发动机对进气量的需求。可变气门升程正是利用控制气门开启升程大小，进而控制进气量的大小，满足在高速区和低速区等不同工况下对氧气量的需求,改善发动机高速功率和低速扭矩。并且，发动机转速越高(即凸轮转速越高)，则凸轮产生的离心惯性力越大，气门升程也随之增大，可见本发明能够实现对发动机高转速时自适应调节气门开关升程。

本发明使发动机在高速区和低速区都能得到满足需求的气门升程,从而改善发动机高速功率和低速扭矩。传统的汽油发动机的气门升程是固定不可变的。也就是凸轮轴的凸轮型线只有一种。这就造成了该升程不可能使发动机在高速区和低速区都得到良好响应。传统汽油机发动机的气门升程,即凸轮型线设计是对发动机在全工况下的平衡性选择。其结果是发动机既得不到最佳的高速效率，也得不到最佳的低速扭矩。本发明可变气门升程技术就是随着发动机使用工况的变化而系统可变的技术，它可使发动机在很大的使用转速范围内的动力性和经济性同时得到改善，特别明显的是改善中低速的经济性和稳定性。另一方面,可变气门升程技术是有前途和比较具有创新力的解决排放问题的途径，它能够克服已有技术的缺陷，它根据每个循环周期中的发动机负荷要求和燃烧室内部的气体交换需求，控制进气升程和排气升程的开启高度,即通过精准的控制燃烧室混合气体的各个成分，使得燃烧更加高效并且减少NOx的排放。

传统的气门开关升程主要由凸轮轴旋转对气门摇臂施压，进而推动进排气门向下运动顶开，气门开关的升程，则有凸轮凸起部分的大小来决定，越大的凸轮自然向下顶开的距离越远，即气门升程越大，而凸轮形状固定时，气门开关升程自然固定不变。

本发明在原来凸轮基圆上面加了个提高凸轮升程的高速限位块，高速限位块通过回位扭簧紧靠在凸轮基圆上，低速时不与气门摇臂接触，这样就保证低速状态下，不会影响到气门的开启大小。高速时依靠离心惯性力与气门摇臂接触，实现气门升程的加大，保证高速性能。

当发动机转速降低时，离心惯性力减小，高速限位块回位，此时凸轮基圆与气门摇臂接触，气门再次回到低速工作模式。这样循环往复,使发动机在高速区和低速区都能得到满足需求的气门升程,从而改善发动机高速功率和低速扭矩。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (6)

1.一种发动机可变气门开关升程控制结构，包括发动机的气门以及用于控制气门开关升程的气门摇臂，以及发动机曲轴箱内的转动安装的凸轮，所述气门摇臂与凸轮的环面相接触，所述凸轮转动至基圆位置时气门关闭，所述凸轮转动至非基圆位置时推动气门摇臂动作使气门打开，其特征在于，还包括有高速限位块，所述高速限位块被弹性件约束至紧靠于凸轮基圆；所述凸轮转动时产生的离心惯性力不足以克服弹性件对高速限位块的约束力时，高速限位块紧靠于凸轮基圆并且不与所述气门摇臂不接触；所述凸轮转动时产生的离心惯性力克服弹性件对高速限位块的约束力时，高速限位块脱离凸轮基圆并与所述气门摇臂相接触。

2.根据权利要求1所述的一种发动机可变气门开关升程控制结构，其特征在于，所述高速限位块为弧形件，高速限位块通过内弧面紧靠于凸轮的环面。

3.根据权利要求1所述的一种发动机可变气门开关升程控制结构，其特征在于，所述弹性件包括回位弹簧、卡簧，所述卡簧对高速限位块施加拉力使高速限位块紧靠凸轮基圆，所述回位弹簧对高速限位块施加压力使高速限位块紧靠凸轮基圆，所述约束力为卡簧拉力、回位弹簧压力之和。

4.根据权利要求3所述的一种发动机可变气门开关升程控制结构，其特征在于，所述回位弹簧装配在回位弹簧固定销上，一端固定于凸轮基圆上，利用凸轮基圆作为依靠产生弹力；另一端固定于高速限位块上，低速时利用回位弹簧弹力使高速限位块紧靠在凸轮基圆上。

5.根据权利要求3所述的一种发动机可变气门开关升程控制结构，其特征在于，所述卡簧一端固定于凸轮基圆上，利用凸轮基圆作为支撑平台；另一端固定于高速限位块上，防止高速限位块的轴向窜动，保证高速限位块在高速状态下能自由甩开，而不是散架脱落。

6.根据权利要求1所述的一种发动机可变气门开关升程控制结构，其特征在于，气门摇臂有部分位置与凸轮外环面之间有空隙，所述高速限位块设于所述空隙中。

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