CN2041362U - 车用汽油发动机停阀顶杆 - Google Patents

Abstract

一种车用发动机停缸节油装置。旨在解决原停阀顶杆制造困难。使用可靠性差、不利组装的问题。由有止动通孔(13)和限位通孔(14)的开合滑体(1)、有内环槽(8)的开合滑套(2)、有卡圈(17)和外环槽(18)及导槽(12)的柱塞杆(3)、弹簧(5)构成。拨动开合滑套能使顶杆伸缩，关闭部分气缸，降低中小负荷时的油耗及废气中的CO，碳氢化合物含量，可作顶置式，侧置式气门顶杆且不改变原发动机设计。

Description

本实用新型涉及一种车用汽油发动机的停缸节油装置。

交通运输车辆的发动机由于路况、驾驶操纵等的变化，其工况变动频繁，常在中小负荷下运转，燃油经济性能差。为此，已提出和实施了多种节油方案。多缸汽油发动机的节油装置有一种停阀机构，采用停止气门运动来使部分气缸暂时停止作功，从而提高工作气缸负荷率，达到节约燃油的目的。停阀机构有多种，如美国专利US4133547、西德专利DT2911555，日本专利特开昭59－155515所公布的机构，不仅结构较复杂，而且须对原发动机设计作相应改变。

停阀机构中有一种结构较简单的可伸缩式停阀顶杆，如中国专利CN85105365B和CN86209009U中所公布的停阀顶杆。这两种停阀顶杆的结构大体相同，其中，CN86209009U中的停阀顶杆如图1和图2所示，由开合滑体1、开合滑套2、柱塞杆3、4个以上的钢球4、弹簧5、6构成。在上述开合滑体的某一断面上，有4个以上与上述钢球相配合的均布圆周的通孔7。上述开合滑套套装在开合滑体外，其内圆表面上部有一内环槽8，其下部有容纳退出钢球用的弧形槽9。上述柱塞杆插装在开合滑体筒腔10内，柱塞杆上有与上述通孔相对应的能与钢球相配合的球面形凹坑11。和通过凹坑轴向的弧形的导槽12。上述弹簧5装设在柱塞杆上方的开合滑体筒腔中，弹簧6套装在开合滑套外。当需要发动机气缸工作时，开合滑体通孔内的钢球向内移动使钢球内侧部进入柱塞杆的凹坑，开合滑体与柱塞杆成锁紧状态（图1）。当需要气缸停止工作时，开合滑体通孔内的钢球向外移动退出柱塞杆凹坑而球体外侧部进入开合滑套内环槽，开合滑体与柱塞杆成松开状态（图2）。

这种停阀顶杆能使发动机实现停缸节油，减少废气中的CO、CH化合物含量。但是，由于柱塞杆的球面形凹坑的加工难度大，由于在制造时不可避免地会产生包括机床精度误差、工件装夹误差、刀具进刀和磨损引起的加工误差等制造误差，因此凹坑的开关精度、位置精度难于得到保证，加上开合滑体通孔位置的制造误差，就很难保证通孔内的全部钢球能按设想要求都与各自相对应的凹坑紧密地相贴合。一旦稍有上述误差，停阀顶杆在受力工作时，必然出现载荷分布不均匀，产生应力集中的现象，当应力过分集中时，受力件被损坏。实际使用中，曾经常出现开合滑体破裂、断裂，钢球碎裂等故障，这些故障往往导致整个停阀机构失效。故这种停阀顶杆存在加工难度较大，使用可靠性较差的缺点。此外，由于弹簧5的作用，在装配时稍不留意，开合滑套便下滑使顶杆呈松开状态，柱塞杆和钢球便会从开合滑体筒腔中脱出，因此，该停阀顶杆不能事先组装成稳定状态的部件成品，往发动机上安装时更容易解体，给装配工作带来许多麻烦。

鉴于此，本实用新型的目的就在于提供一种改进的其加工较容易，使用可靠的车用汽油发动机的停阀顶杆。本实用新型的另一目的是提供一种能组装成部件的、其安装方便的汽油发动机的停阀顶杆。

本实用新型是在柱塞杆上设置环形槽以取代原停阀顶杆的多个球面形凹坑，以及在柱塞杆上设置卡圈来实现的。

本实用新型的车用汽油发动机停阀顶杆（附图3～9），包含了有筒形段的、并分别在筒形段的两个横截面上沿径向各设置有其直径大于筒壁厚的圆柱形的至少2个均布的止动通孔〔13〕和至少1个限位通孔〔14〕的开合滑体〔1〕，分别可动地设置在止动通孔和限位通孔内的、并与其各自直径和数量相吻合的止动钢球〔15〕和限位钢球〔16〕，与开合滑体筒腔成可滑动配合设置的、并在其外周设置有卡圈〔17〕、和能与止动钢球的部分球面相吻合的外环槽〔18〕、和与限位通孔相对应的轴向的导槽〔12〕的柱塞杆〔3〕，设置在柱塞杆上方的开合滑体筒腔内的弹簧〔5〕，可滑动地套装在开合滑体外的、并在其内周设置有与止动通孔相对应的内环槽〔8〕的开合滑套〔2〕。

在上述开合滑套〔2〕内周还可以设置与开合滑体限位通孔相对应的内环〔19〕。该内环可以呈内阶梯形。

在上述开合滑体限位通孔段，也可以设置档环〔20〕。该档环可呈筒形，阻挡限位钢球以免从限位通孔中脱出。由于档环与开合滑套不成一体，可缩短开合滑套长度，并减小拨动开合滑套所需的力量。

上述通孔〔13〕可以采用6个，均布地设置在开合滑体中部。上述限位通孔〔14〕可以采用2个，均布地设置在开合滑体下部，并在开合滑体纵向上与止动通孔相对应。上述卡圈〔17〕可以设置在柱塞杆外环槽〔18〕上方。上述导槽〔12〕可以采用6条，均布设置在外环槽下方并与外环槽联通。

上述内环或档环、限位通孔、限位钢球、导槽配合还可以设置在内环槽、止动通孔、止动钢球、外环槽配合的上方。卡圈也可以设置在上述二者配合的任意配合的上方。

上述止动通孔、止动钢球数量的选择原则是应满足受力件均匀受力，强度足够。当数量较少时，每个钢球受力平均值较大，钢球易碎；当数量较多时，止动通孔段截面积较小，开合滑体易于断裂。根据计算和试验结果，选择6个止动通孔和6个钢球较好。

上述限位通孔与止动通孔不在同一个开合滑体纵向截面上时，导槽与限位通孔的数量应相等，而且导槽可以不与外环槽联通。限位通孔与止动通孔在同一个开合滑体纵向截面上时，导槽数量最好与止动通孔相同并与外环槽联通，以利于从松开状态转换到锁紧状态时，止动钢球能较圆滑地进入外环槽。

上述限位钢球的直径可以等于、小于或大于止动钢球，若是为减少零件规格品种，可采用直径相同的钢球。

发动机工作时，配气机构的凸轮凸起部顶动顶杆时，顶杆推动气门摇臂克服气门弹簧力而开启气门，当凸起部离开顶杆后，在气门弹簧力作用下，气门关闭。

本实用新型的停阀顶杆，用通常方法安装在汽油发动机的原顶杆位置（图11、15），即安装在气门调整螺钉〔21〕与配气机构的凸轮〔22〕之间。可以采用通用微型计算机将来自发动机工况通用检测传感器的信息处理后，向执行机构发出指令（图10），令通用传动机构上下拨动本实用新型的开合滑套，从而实现开动或关闭发动机部分气缸。当向上拨动开合滑套时，开合滑套使开合滑体止动通孔内的止动钢球向内移动，钢球外侧部分离开开合滑套内环槽，钢球内侧部分进入柱塞杆外环槽，开合滑体与柱塞杆被钢球锁定成锁紧状态（图3、5、7），停阀顶杆长度固定，正常开关气门，气缸正常工作。当向下拨动开合滑套时，开合滑套通孔内的止动钢球向外移动，钢球内侧部分退出柱塞杆外环槽，其外侧部分进入开合滑套内环槽，开合滑体与柱塞杆成松开状态（图4、6、8），柱塞杆可沿开合滑体筒腔作往复运动，停阀顶杆长度随凸轮的转动而伸缩，失去开关气门的作用，气缸停止工作。开合滑体限位通孔内的限位钢球始终与柱塞杆导槽相配合，使开合滑体随柱塞杆的转动而转动，即使本停阀顶杆能象原有顶杆那样整体转动，防止顶杆两端非均匀磨耗。

本实用新型的车用汽油发动机停阀顶杆与原有停阀顶杆比较，具有如下的优点和效果。

1.本实用新型在柱塞杆上用外环槽取代了原有停阀顶杆的多个球面形凹坑，该外环槽的加工较球面形凹坑简单。不仅外环槽的形状精度和位置精度更易保证，而且外环槽与开合滑体的止动通孔间的相对位置精度也易于满足。故此，本停阀顶杆的制造更为简单，其制造精度也较高。

2.由于本实用新型的结构特点，使能保证获得高的制造精度。在使用中，当开合滑体、柱塞杆被止动钢球锁住成锁紧状态而传力开关气门时，各止动钢球与各止动通孔及外环槽之间的接触，易于实现紧密贴合，各零件受力分布趋于均匀，不会出现应力过份集中而损坏受力零件的现象，本停阀顶杆使用更为可靠。

3.本实用新型柱塞杆上的卡圈，在顶杆组装后柱塞杆下行时，能被止动钢球或限位钢球阻挡，因此，柱塞杆不会从开合滑体筒腔中脱出，止动钢球和限位钢球也不会随之而脱出。该卡圈的设置，使本实用新型能组装成顶杆部件，从而在发动机上的安装也更加方便。

4.本实用新型由于解决了受力分布的均匀性问题，各受力零件的体积可以相应设计得较小，使本顶杆结构紧凑，体积较小，能被发动机原顶杆空间所容纳，因此，使用本停阀顶杆不需改变原发动机设计。且适用于多种型号的汽油发动机。

5.本实用新型对照原顶置式气门顶杆和侧置式气门顶杆，相应设置柱塞杆长度和开合滑体上端与气门调整螺钉的联接方式，便能适用于顶置式气门发动机和侧置式气门发动机。

6.本实用新型的停阀顶杆同时具有原停阀顶杆的优点，即使用本停阀顶杆能使发动机在中小负荷时关闭部分气缸，而只有部分气缸继续工作，可减少关闭气缸的泵气损失和工作气缸的节流损失，降低残余气体系数，提高燃烧效率。其次，在关闭部分气缸时，可采用通常方法如采用油量调节电磁阀，调节汽化器浮子室油面高度来减少供油量，提高节油效果，使用本停阀顶杆的发动机其节油率可达15～30％。再者，由于部分气缸被关闭，燃烧效率提高，不仅可大幅度地降低发动机废气排放量，而且废气中的CO、CH化合物含量也显著降低，与不使用停阀顶杆的发动机相比，其废气中的CO、CH化合物含量可减少70％左右。特别当车辆在城市行驶时，由于发动机怠速工况往往占40％左右，采用关闭部分气缸的办法，能有效地改善车辆发动机废气对城市空气的污染。

下面，再用实施例并对照实施例附图对本实用新型作进一步说明。

附图的简要说明。

图1、2是原有的伸缩式停阀顶杆的示意图。图1显示锁紧状态，图2显示松开状态。图中，11为球面形凹坑。

图3～9是本实用新型的停阀顶杆的示意图。图3、4显示一种停阀顶杆，其开合滑套内周只有内环槽8，止动钢球15直径大于限位钢球16。图5、6显示另一种停阀顶杆，其开合滑套内周增添有内环19。图7、8显示又一种停阀顶杆，其开合滑套内周只有内环槽8，在开合滑体外增添有档环20。图3、5、7显示锁紧状态，图4、6、8显示松开状态。图9是图7、8各组件的立体示意图。各图中都显示柱塞杆3上有外环槽18和卡圈17。

图10是在顶置式气门汽油发动机上使用本停阀顶杆的停阀机构驱动系统示意图。显示在多缸发动机上，配装有4套本停阀顶杆，分别控制其中4个气门的部分（其余气门未在图中表示）。图中，箭头表示微型计算机发出的动作指令，33－本停阀顶杆，36－气门摇臂，37－气门弹簧，38－气门。

图11～19是图10的停阀机构中包含有本停阀顶杆的局部示意图及部分剖面示意图。图11显示本停阀顶杆呈松开状态。图12、13、14分别是图11的A－A、B－B、C－C剖面示意图。图15显示本停阀顶杆呈锁紧状态。图16、17、18分别是图15的D－D、E－E、F－F剖面示意图。图19是图15中本停阀顶杆及其拉拨机构的K向局部放大示意图，图中，33－本停阀顶杆，42－衬套，43－开口销钉，44－圆柱销钉，45－垫圈，46－开口销钉，47－弹簧固定板，48－螺钉，49－防松钢丝。

实施例1

本实用新型的一种车用汽油发动机停阀顶杆（图3、4），由开合滑体1、开合滑套2、柱塞杆3、止动钢球15、限位钢球16、弹簧5、卡圈17构成。

上述开合滑体1的上端制成能与顶置式气门发动机的气门调整螺钉21的球头相吻合的球形凹坑50，也可以制成能与侧置式气门发动机的气门调整螺钉相联接的螺纹孔。开合滑体的中下部呈类似筒形形状，在其中部的横截面上制有6个在圆周上均布的圆柱形的止动通孔13，该孔的直径应大于筒壁厚度。在开合滑体下部的横截面上制有2个在圆周上均布的圆柱形的限位通孔14，该2孔与2个止动通孔一一对应地分别设置在各自的开合滑体的纵截面上，限位通孔的直径小于止动通孔，但大于筒壁厚度。

上述开合滑套2套装在开合滑体1外，在其上部内周制有内环槽8，该槽应与开合滑体的止动通孔相对应，其横截面形状制成半圆形，也可以制成梯形或矩形。开合滑套应能在开合滑体外上下滑动，在滑动中应始终遮盖住止动通孔和限位通孔。为使开合滑套能实施滑动，可在其外周加装属传动机构的通常的由拨叉拨动的拉环（图中未表示）。

上述柱塞杆3成可滑动地插装在开合滑体1的筒腔10内，其上端部制有卡圈槽，槽中装有通常的弹簧式卡圈17。在卡圈下方制有外环槽18，该槽的横截面形状最好是能与钢球紧密贴合的半圆形。在外环槽下方的轴面上，沿轴向制有在圆周上均布的6个导槽12，该导槽与外环槽相沟通。柱塞杆还包含一根加长杆51，两段插接构成，也可以采用整体式柱塞杆。柱塞杆的长度应根据发动机气门设置形式来确定，即随顶置式气门或侧置式气门的不同而其长度各异。

上述弹簧5装在柱塞杆上方的开合滑体筒腔10内。

上述止动钢球15装在开合滑体止动通孔13内，止动钢球的直径应与止动通孔相配合并能在通孔内自由滚动和移动。止动通孔，开合滑套内环槽、柱塞杆外环槽、止动钢球四者的设计，应保证在开合滑体与柱塞杆成锁紧状态时，止动钢球的内侧部分球面能与外环槽紧密贴合，在松开状态时，止动钢球有适当小量的内侧部分球面进入柱塞杆导槽。这种设计能保证上述两种状态转换时的圆滑性。

上述限位钢球16装在开合滑体限位通孔14内，且始终与柱塞杆导槽12相配合。限位钢球直径小于止动钢球。

上述止动钢球和限位钢球也可以采用其端头是球形的圆柱体，采用上述圆柱体时，开合滑体的筒部壁厚度尺寸可以设计得较大，能承受较大的载荷。

实施例2

本实用新型的另一种车用汽油发动机停阀顶杆（图5、6），其结构与实施例1基本相同，所不同的是开合滑体上的止动通孔13和限位通孔14的直径相同，止动钢球15和限位钢球16的直径亦相同，在开合滑套2的内周下部与限位通孔相对应地制有内环19。该内环直径大于开合滑套内周而呈内阶梯形，内环一端向外界敞开，便于组装。内环应保证限位钢球一直与柱塞杆导槽12相配合。螺纹孔52与侧置式气门发动机的气门调整螺钉相联接。本停阀顶杆适用于侧置式气门发动机。

实施例3

本实用新型的又一种车用汽油发动机停阀顶杆（图7～9），其结构与实施例1基本相同，所不同的是开合滑套1上的止动通孔13和限位通孔14的直径。止动钢球15和限位钢球16的直径均相同；开合滑套2长度较短；在开合滑体的限位通孔段套装有不使限位钢球脱出的筒形档环20，该档环应保证限位钢球始终与柱塞杆导槽12相配合；在紧靠档环下面的开合滑体上制有卡圈槽，在该槽中卡装有通常的弹簧式卡圈53，防止档环脱落。

在上述开合滑套上部可以套装设置拉环39，该拉环有两条对称设置的半轴40，在紧靠拉环上方的开合滑套外周制有卡圈槽，该槽内卡装有通常的弹簧式卡圈41，起阻档拉环脱出的作用。

本实用新型的组装程序如下：

①    将弹簧5装入组合滑体1的筒腔10内。

②    将已插接有加长杆51和装卡有卡圈17的柱塞杆3插装入开合滑体1的筒腔10。

③    将6个止动钢球15分别装入开合滑体上的6个止动通孔13中，并使止动钢球均进入柱塞杆的外环槽18。

④    将开合滑套2套装在开合滑体1外。

⑤    将2个限位钢球16分别装入开合滑体上的2个限位通孔14中，旋转柱塞杆使限位钢球进入导槽12。

⑥    将档环20套装在开合滑体的限位通孔段，卡装卡圈53。完成本停阀顶杆的组装。

本实用新型在汽油发动机上的使用数量视发动机缸数按需确定。在顶置式气门发动机上的安装如图10、11、15所示。本停阀顶杆上端的开合滑体上端头的凹坑50与发动机气门调整螺钉21的球形头相配合，停阀顶杆下端的柱塞杆下端头与发动机随动柱34相接后再与配气机构凸轮轴35上相对应的凸轮22相接，凸轮随凸轮轴的转动而转动，推动本停阀        顶杆上下运动或自身作伸缩运动。

本停阀顶杆的整体上下运动或伸缩运动的两种工作状态的转换，通过套装在开合滑套2上部的拉环39的操纵来实现。拉环39的两条半轴40分别与两根开合拉杆32铰联，两根开合拉杆夹装铰联在摇臂31上。该摇臂可转动地套装在转轴29上，扭转弹簧30套装且其一端固定在该转轴上，其另一端插装在摇臂上的孔54中，即用扭转弹簧联接转轴和摇臂。上述转轴与转臂28的一端固联，该转臂的另一端与气动工作缸25的活塞连杆27铰联。

本停阀顶杆的动作程序如下。当发动机工况通用检测传感器如车速传感器、油门位置传感器、水箱水温传感器等采集到发动机工况变化信息，输入微型计算机进行数据处理发出动作指令后，电磁阀23动作，按指令让压缩空气瓶24中的压缩空气进入气动工作缸25。当需要发动机气缸工作时，压缩空气进入气动工作缸右端，推动活塞26向左运动，连杆推动转臂使转轴、摇臂逆时钟向转动，摇臂带动开合拉杆将开合滑套拉拨到上方位置，本停阀顶杆成锁紧状态（图15），在凸轮的推动和气门弹簧的作用下，停阀顶杆整体上下运动，正常开启和关闭气门。当需要发动机气缸停止工作时，压缩空气进入气动工作缸左端，推动活塞向右运动，使摇臂顺时钟向转动，开合拉杆将开合滑套推拨到下方位置，本停阀顶杆成松开状态（图11），随凸轮转动停阀顶杆自身伸缩，气门摇臂失去推动力，在气门弹簧作用下，气门处于关闭状态，实现停缸。

在无压缩空气作动力源的车辆上，还可以采用脉冲电机作为本停阀机构的动力源，随之，开合拉杆的传动机构可采用齿轮等传动机构。

实施例4

本实用新型的再一种车用汽油发动机停阀顶杆，其结构与实施例1基本相同，所不同的是开合滑套1上的止动通孔13是两个，限位通孔14是1个，相应的止动钢球15是两个，限位钢球16是1个。柱塞杆导槽12是1条。

本停阀顶杆可用于气门顶杆力较小的汽油发动机。

Claims (4)

1、一种车用汽油发动机节油装置的停阀顶杆，其特征在于包含了有筒形段的、并分别在筒形段的两个横截面上沿径向各设置有其直径大于筒壁厚的圆柱形的至少2个均布的止动通孔[13]和至少1个限位通孔[14]的开合滑体[1]，分别可动地设置在止动通孔和限位通孔内的、并与其各自直径和数量相吻合的止动钢球[15]和限位钢球[16]，与开合滑体筒腔成可滑动配合设置的、并在其外周设置有卡圈[17]、和能与止动钢球的部分球面相吻合的外环槽[18]、和与限位通孔相对应的轴向的导槽[12]的柱塞杆[3]，设置在柱塞杆上方的开合滑体筒腔内的弹簧[5]，可滑动地套装在开合滑体外的、并在其内周设置有与止动通孔相对应的内环槽[8]的开合滑套[2]。

2、如权利要求1所述的停阀顶杆，其特征在于所说开合滑套〔2〕内周设置有与开合滑体限位通孔相对应的内环〔19〕。

3、如权利要求1所述的停阀顶杆，其特征在于所说开合滑体〔1〕的限位通孔段设置有档环〔20〕。

4、如权利要求1至3之一所述的停阀顶杆，其特征在于所说止动通孔〔13〕有6个，均布地设置在开合滑体中部，所说限位通孔〔14〕有两个，均布地设置在开合滑体下部，并在开合滑体纵向上与止动通孔相对应，所说卡圈〔17〕设置在柱塞杆外环槽〔18〕上方，所说导槽〔12〕有6条，均布设置在外环槽下方并与外环槽联通。

Images