CN1948721A - 三气门摩托车发动机可变进气门配气装置 - Google Patents

Abstract

一种三气门摩托车发动机可变进气门配气装置，在凸轮轴(1)上有排气凸轮(7)、主进气凸轮(2)和进气惰轮(3)，进气惰轮(3)的型线为整圆，其直径等于主进气凸轮(2)的基圆直径。进气摇臂轴(4)上有主、次进气摇臂(5、6)，在主、次进气摇臂(5、6)之间设置有由主动活塞(10)、限位弹簧(11)、切换活塞(12)、阻挡活塞(13)、阻挡弹簧(14)及锁片构成的离合机构。本发明可根据发动机转速和负荷状态，使发动机在单进气门和双进气门工作模式之间进行自动切换，从而有助于提高摩托车在整个转速和负荷工况范围内的动力性、经济性和排放特性，整个机构结构简单，布置紧凑，对发动机原配气机构的改动很小。

Description

三气门摩托车发动机可变进气门配气装置

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体地说，涉及摩托车发动机的配气装置。

背景技术

传统中小排量(50ml～250ml)摩托车发动机大多采用的是单缸四冲程两气门结构，其配气装置主要采用结构紧凑的单顶置凸轮轴形式。在发动机的设计制造中，为提高发动机的高速动力性、燃油经济性和降低有害排放物，采用多气门技术是目前有效的技术措施和手段。三气门结构较其它多气门结构更适合于中小排量摩托车发动机空间结构紧凑的要求，并且更能有效发挥多气门技术的特点和优势，因此三气门(两个进气门和一个排气门)发动机已逐渐成为中小排量摩托车的配置主流。

三气门摩托车发动机采用两个进气门，使进气门流通面积显著增大，发动机充气效率上升，循环充量加大，输出扭矩提高；加之两个进气门代替原来一个进气门使得单个气门的尺寸减小，重量减轻，流经每个进气门的平均马赫数大幅降低，有利于提高发动机的标定转速，增大功率。因此，三气门摩托车发动机的动力性能指标要明显高于传统两气门摩托车发动机。

但是，现有三气门结构的摩托车发动机其配气装置是在进气摇臂轴上设置一个双联进气摇臂，双联进气摇臂在凸轮轴上的进气凸轮作用下，同时对两个进气门进行开闭。这种结构虽然可提高摩托车在高速高负荷工况条件下的动力性、燃油经济性及排放特性，但并非对发动机的整个运行工况都是有利的，例如：对于怠速、低速低负荷工况，较小的进气流通面积反而有利于抑制排气向进气道的倒流，从而有利于改善燃烧稳定性和提高燃油经济性；中等负荷工况条件下，减小进气门流通面积对于减少泵损失和提高燃油经济性相对来说却是有利的。因此现有三气门摩托车发动机配气装置并不能同时兼顾发动机在低速低负荷及高速高负荷工况条件下的动力性能、燃油经济性和排放特性。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种三气门摩托车发动机可变进气门配气装置，以解决现有三气门摩托车发动机的配气装置不能同时兼顾发动机在低速低负荷和高速高负荷工况条件下的动力性、燃油经济性和排放特性的问题。

为解决上述技术问题，本发明所述的三气门摩托车发动机可变进气门配气装置，包含有凸轮轴和进气摇臂轴，凸轮轴上有两个进气凸轮，其中一个为主进气凸轮，另一个为进气惰轮，进气惰轮的型线为整圆，其直径等于主进气凸轮的基圆直径，进气摇臂轴上对应的也有两个进气摇臂，其中与主进气凸轮相接触的为主进气摇臂，与进气惰轮相接触的为次进气摇臂，在主、次进气摇臂之间设有离合机构。

由于进气惰轮的型线为整圆，且其直径等于主进气凸轮的基圆直径，进气惰轮随凸轮轴转动过程中不会使次进气摇臂产生动作，只对次进气摇臂起限位作用，因此当主、次进气摇臂之间为分离状态时，与次进气摇臂相对应的进气门处于关闭状态，与主进气摇臂相对应的进气门在主进气凸轮的带动下进行开闭动作，即发动机处于单进气门工作模式，可以适应发动机低速低负荷工况的要求；当通过离合机构使主、次进气摇臂结合而处于联动状态时，主进气凸轮同时带动主、次进气摇臂使两个进气门进行开闭动作，即发动机处于两进气门工作模式，可以适应发动机高速高负荷的工况要求。本发明可根据发动机不同的转速、负荷工况，在单进气门和双进气门工作模式之间进行自动切换，从而提高摩托车发动机在整个转速和负荷工况范围内的动力性、经济性和排放特性。

作为优选例，上述离合机构由主动活塞、限位弹簧、切换活塞、阻挡活塞、阻挡弹簧及锁片构成，其中主动活塞、限位弹簧及切换活塞位于主进气摇臂的活塞孔内，限位弹簧位于切换活塞与主动活塞之间，阻挡活塞和阻挡弹簧位于次进气摇臂的活塞孔内，切换活塞与阻挡活塞外端相接触，主动活塞、切换活塞及阻挡活塞的外径相同，主动活塞上设有前、后定位槽，锁片的一端径向穿过主进气摇臂的活塞孔侧壁并插入主动活塞上的前定位槽或后定位槽中，进气摇臂轴及主进气摇臂上设有相连通的油道，该油道与主进气摇臂活塞孔的内底部相连通。当发动机由低速低负荷变化到高速高负荷工况时，油道里通入高压机油，如果这时主进气摇臂与主进气凸轮的接触点未在主进气凸轮的基圆上，主进气摇臂与次进气摇臂之间的活塞孔不同心，主动活塞在机油压力作用下前进一段距离，使锁片离开主动活塞的前定位槽，但切换活塞不能进入次进气摇臂的活塞孔中，此时主、次进气摇臂之间仍然是彼此分离的。当主进气摇臂与主进气凸轮的接触点位于主进气凸轮基圆上时，主进气摇臂与次进气摇臂之间的活塞孔同心，主动活塞在机油压力作用下继续前移并推动切换活塞进入次进气摇臂的活塞孔中，进入次进气摇臂活塞孔中的切换活塞推动阻挡活塞压缩阻挡弹簧，当主动活塞的后定位槽与锁片端对齐时，锁片插入主动活塞的后定位槽对主动活塞进行限位，这时主、次进气摇臂作为一个整体在主进气凸轮的带动下使两个进气门产生开闭动作，即发动机完成从单进气门工作模式向双进气门工作模式的转换。当发动机由高速高负荷向低速低负荷工况转换时，离合机构则按照上述动作的逆过程完成使发动机从双进气门向单进气门工作模式的转换。

本发明取得的技术效果是：可根据发动机转速和负荷状态，使发动机在单进气门和双进气门工作模式之间进行切换，从而有助于提高摩托车在整个转速和负荷工况范围内的动力性、经济性和排放特性。整个装置结构简单，布置紧凑，对发动机原配气机构的改动很小。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的结构示意图，也是离合机构处于分离状态时的示意图。

图2是本发明中离合机构的结构示意图。

图3是本发明中离合机构处于结合状态时的示意图。

图4是本发明中凸轮轴1的结构示意图。

图5是图3的A-A剖视图。

图6是图3的B-B剖视图。

图7是图3的C-C剖视图。

图8是本发明安装在发动机气缸盖上的结构示意图。

图9是图8的D-D剖视图。

图10是图9的仰视图。

图11是发动机处于单进气门工作模式时进、排气运行方式示意图。

图12是发动机处于双进气门工作模式时进、排气运行方式示意图。

具体实施方式

如图10所示，本发明所指的三气门是指在发动机气缸盖17上有一个排气门18和两个进气门19。本发明是针对现有三气门摩托车发动机配气装置的改进，其具体结构参见图1、图2、图3、图4、图5、图6及图7，在凸轮轴1上有一个排气凸轮7和两个进气凸轮，两个进气凸轮中一个为主进气凸轮2，另一个为进气惰轮3，进气惰轮3的型线为整圆，其直径等于主进气凸轮2的基圆直径。进气摇臂轴4上对应的也有两个进气摇臂，其中与主进气凸轮2相接触的为主进气摇臂5，与进气惰轮3相接触的为次进气摇臂6。在主、次进气摇臂5、6之间设置有由主动活塞10、限位弹簧11、切换活塞12、阻挡活塞13、阻挡弹簧14及锁片15构成的离合机构，其中主动活塞10、限位弹簧11及切换活塞12位于主进气摇臂5的活塞孔内，限位弹簧11位于切换活塞12与主动活塞10之间，阻挡活塞13和阻挡弹簧14位于次进气摇臂6的活塞孔内，切换活塞12与阻挡活塞13外端相接触，主动活塞10、切换活塞12及阻挡活塞13的直径相同，主动活塞10上设有前、后定位槽10a、10b，锁片15的一端径向穿过主进气摇臂5的活塞孔侧壁并插入主动活塞10上的前定位槽10a或后定位槽10b中，进气摇臂轴4及主进气摇臂5上设有相连通的油道16，该油道16与主进气摇臂5活塞孔的内底部相连通。

图1、图2及图3示出主动活塞10上的前、后定位槽10a、10b为环形凹槽，使锁片15端对主动活塞10在主进气摇臂5活塞孔中的两个位置进行轴向可靠限位。

图1、图3还示出在凸轮轴1上，进气惰轮3位于排气凸轮7与主进气凸轮2之间，结构简单，加工方便。本装置在发动机气缸盖17上的布置情况如图8、图9所示，整个装置布置紧凑，应用于中小排量摩托车发动机上对原机的改动很小。图8中标号8为排气摇臂轴，9为排气摇臂，20为排气门杆，21为进气门杆；图8、图9中标号22为发动机上的排气道，23是进气道。

工作原理：参见图1、图3，当发动机由低速低负荷变化到高速高负荷工况时，油道16里通入高压机油，如果这时主进气摇臂5与主进气凸轮2的接触点未在主进气凸轮2的基圆上，主进气摇臂5与次进气摇臂6之间的活塞孔不同心，主动活塞10在机油压力作用下前进一段距离，使锁片15离开主动活塞10的前定位槽10a，但切换活塞12不能进入次进气摇臂6的活塞孔中，此时主、次进气摇臂5、6之间仍然是彼此分离的。当主进气摇臂5与主进气凸轮2的接触点位于主进气凸轮2基圆上时，主进气摇臂5与次进气摇臂6之间的活塞孔同心，主动活塞10在机油压力作用下继续前移并推动切换活塞12进入次进气摇臂6的活塞孔中，进入次进气摇臂6活塞孔中的切换活塞12推动阻挡活塞13压缩阻挡弹簧14，当主动活塞10的后定位槽10b与锁片15端对齐时，锁片15插入主动活塞10的后定位槽10b对主动活塞10进行限位，这时主、次进气摇臂5、6作为一个整体在主进气凸轮2的带动下使两个进气门产生开闭动作，即发动机完成从单进气门工作模式(图11)向双进气门工作模式(图12)的转换。当发动机由高速、高负荷向低速、低负荷工况转换时，离合机构则按照上述动作的逆过程完成使发动机从双进气门向单进气门工作模式的转换。

Claims (4)

1、一种三气门摩托车发动机可变进气门配气装置，包括凸轮轴(1)和进气摇臂轴(4)，其特征是：所述凸轮轴(1)上有两个进气凸轮，其中一个为主进气凸轮(2)，另一个为进气惰轮(3)，进气惰轮(3)的型线为整圆，其直径等于主进气凸轮(2)的基圆直径，进气摇臂轴(4)上对应的也有两个进气摇臂，其中与主进气凸轮(2)相接触的为主进气摇臂(5)，与进气惰轮(3)相接触的为次进气摇臂(6)，在主、次进气摇臂(5、6)之间设有离合机构。

2、根据权利要求1所述的三气门摩托车发动机可变进气门配气装置，其特征是：所述主、次进气摇臂(5、6)之间的离合机构由主动活塞(10)、限位弹簧(11)、切换活塞(12)、阻挡活塞(13)、阻挡弹簧(14)及锁片(15)构成，其中主动活塞(10)、限位弹簧(11)及切换活塞(12)位于主进气摇臂(5)的活塞孔内，限位弹簧(11)位于切换活塞(12)与主动活塞(10)之间，阻挡活塞(13)和阻挡弹簧(14)位于次进气摇臂(6)的活塞孔内，切换活塞(12)与阻挡活塞(13)外端相接触，主动活塞(10)、切换活塞(12)及阻挡活塞(13)的外径相同，主动活塞(10)上设有前、后定位槽(10a、10b)，锁片(15)的一端径向穿过主进气摇臂(5)的活塞孔侧壁并插入主动活塞(10)上的前定位槽(10a)或后定位槽(10b)中，进气摇臂轴(4)及主进气摇臂(5)上设有相连通的油道(16)，该油道(16)与主进气摇臂(5)活塞孔的内底部相连通。

3、根据权利要求2所述的三气门摩托车发动机可变进气门配气装置，其特征是：所述主动活塞(10)上的前、后定位槽(10a、10b)为环形凹槽。

4、根据权利要求1所述的三气门摩托车发动机可变进气门配气装置，其特征是：在所述凸轮轴(1)上，进气惰轮(3)位于排气凸轮(7)与主进气凸轮(2)之间。

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