CN207847716U - 一种气门正时-升程调节机构 - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种气门正时‑升程调节机构，为克服现有发动机气门正时及升程固定不变的缺点。该机构包括气门、L形支架、摆臂、齿条、复位弹簧I、销a、步进电机I、齿轮、连接装置、导轨、连接板、连杆、步进电机II、转臂、销b、曲棍连杆、销c、销d、凸轮、复位弹簧II、气缸盖与摆臂支架；L形支架固接于气缸盖上，其上安装有连接装置及步进电机II，摆臂驱动气门开闭，齿条上半部置于导轨与齿轮之间，下端置于摆臂上表面，步进电机I安装在连接装置上，齿轮固接于步进电机I上并与齿条啮合，导轨固接在连接板上，并与齿条上半部滑动连接，连杆连接曲棍连杆与齿条，步进电机II上固接有转臂，曲棍连杆上端与销b连接，下端与凸轮相连。

Description

一种气门正时-升程调节机构

技术领域

本实用新型属于发动机技术领域，具体涉及一种气门正时-升程调节机构。

背景技术

配气机构是内燃机的重要组成部分之一，它承载着实现发动机各个气缸进、排气门的开、闭正时以及控制气门升程运动规律的重要作用，是实现发动机换气过程，保证内燃机热功转换的工作循环得以周而复始不断进行下去的基础。因此，发动机是否能可靠工作，其动力性和经济性能否得到保障，与配气机构在实现换气过程中的气门正时及升程的选择密切相关。传统的发动机由于结构固定，在发动机运转过程中，气门正时及升程是固定不变的，传统发动机气门正时及升程的确定是在发动机各种不同工况下进行大量实验研究后，设计选取的一种折衷方案，通常只能保证在某一区域工况使内燃机的性能最优，不能同时兼顾各工况的要求。显然，这一劣势已使其不能满足现阶段对发动机高效率、低油耗、低排放的总体要求。因此，为了满足不同工况下各异的气门正时及升程需求，提高内燃机经济性和动力性，降低有害物排放，采用气门正时-升程调节技术显得尤为重要。气门正时-升程调节技术可根据内燃机工况的变化，匹配最合适的气门正时及升程。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有发动机气门正时及升程固定不能调整的缺点，提供一种结构简单、工作可靠且能灵活改变气门正时及升程的气门正时-升程调节机构。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案实现：

本实用新型所述的一种气门正时-升程调节机构由气门、L形支架、摆臂、齿条、复位弹簧I、销a、步进电机I、齿轮、连接装置、导轨、连接板、连杆、步进电机II、转臂、销b、曲棍连杆、销c、销d、凸轮、复位弹簧II、气缸盖、摆臂支架组成。

L形支架固接于气缸盖上；摆臂左端的圆弧形凸台I悬放于气门顶端，右端的圆孔a与销d相连，并与其间隙配合；复位弹簧I左端固接于L形支架上，右端固接于齿条下部；齿条上部置于导轨与齿轮之间，下端置于摆臂上表面，并与其滑动连接；步进电机I通过螺栓安装在连接装置的矩形平台上；齿轮固接于步进电机I的转轴上，并与齿条上部直齿啮合；连接装置的轴与L形支架上设置的轴孔相连，并与其间隙配合；连接板通过螺栓与连接装置的矩形平台固接；导轨通过螺栓固接在连接板上，并与齿条的上半部滑动连接；销a和销c一端分别固接在连杆上，另一端分别穿入齿条上设置的椭圆形孔及曲棍连杆上设置的圆孔c内，且均为间隙配合；步进电机II通过螺栓固接于L形支架上；转臂固接在步进电机II的转轴上；销b一端固接在转臂上，另一端与曲棍连杆上设置的圆孔b相连，并与其间隙配合；曲棍连杆下部弧形段与凸轮滑动相连；复位弹簧II下端固接于气缸盖上，上端固接于曲棍连杆下端。摆臂支架固接于气缸盖上；销d一端固接于摆臂支架上部，另一端置于摆臂右端设置的圆孔a内，并与其间隙配合。

所述的L形支架上设置有轴孔及螺纹孔a，其中，轴孔与连接装置的轴相连，螺纹孔a与步进电机II的固定螺栓相连。

所述的摆臂左端设置有圆弧形凸台I，上表面设置有圆弧形凸台II，右端设置有圆孔a。

所述的齿条上部设置有直齿，中部设置有椭圆形孔，下端设置有圆头。

所述的连接装置由轴以及矩形平台组成，矩形平台的正面设置有螺纹孔b，侧面设置有螺纹孔c,其中螺纹孔b与步进电机I固定螺栓相连，螺纹孔c与连接板固定螺栓相连。

所述的导轨为U型导轨。

所述的曲棍连杆上部设置有圆孔b，中部设置有圆孔c，下部设置有弧形段。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型提供的气门正时-升程调节机构可实现气门正时及升程的连续可变，调节灵活；

2.本实用新型提供的气门正时-升程调节机构可兼顾发动机不同工况下对气门正时及升程的需求，提高发动机燃烧效率，减少有害物的排放；

3.本实用新型提供的气门正时-升程调节机构可提高发动机的充气效率，有效提高发动机动力性和经济性；

4.本实用新型提供的气门正时-升程调节机构结构简单，制造方便，易于推广

附图说明

图1是本实用新型所述的一种气门正时-升程调节机构的主视图。

图2是本实用新型所述的一种气门正时-升程调节机构主视图的A-A投影视图。

图3是本实用新型连接装置、导轨及连接板的俯剖视图。

图4是本实用新型L形支架的主视图。

图5是本实用新型摆臂的主视图。

图6是本实用新型齿条的主视图。

图7是本实用新型连接装置的主视图及右视图。

图8是本实用新型曲棍连杆的主视图。

图中：1.气门、2.L形支架、3.摆臂、4.齿条、5.复位弹簧I、6.销a、7.步进电机I、8.齿轮、9.连接装置、10.导轨、11.连接板、12.连杆、13.步进电机II、14.转臂、15.销b、16.曲棍连杆、17.销c、18.销d、19.凸轮、20.复位弹簧II、21.气缸盖、22.摆臂支架。

具体实施方式

下面结合附图1-8对本实用新型作详细的描述：

参阅图1,本实用新型所述的一种气门正时-升程调节机构包括以下结构：气门(1)、L形支架(2)、摆臂(3)、齿条(4)、复位弹簧I(5)、销a(6)、步进电机I(7)、齿轮(8)、连接装置(9)、导轨(10)、连接板(11)、连杆(12)、步进电机II(13)、转臂(14)、销b(15)、曲棍连杆(16)、销c(17)、销d(18)、凸轮(19)、复位弹簧II(20)、气缸盖(21)、摆臂支架(22)。

参阅图1，图2、图4、图7，连接装置(9)的轴(901)与L形支架(2)上设置的轴孔(201)相连，并与其间隙配合，从而连接装置(9)可相对支架(2)转动；齿条(4)上部置于导轨(10)与齿轮(8)之间，下端置于摆臂(3)上表面，并与其滑动连接；复位弹簧I(5)左端固接于L形支架(2)上，右端固接于齿条(4)下部；销a(6)一端固接在连杆(12)左端，另一端穿入齿条(4)上设置的椭圆形孔(402)内，并与其间隙配合；在复位弹簧I(5)及连杆(12)的共同作用下，连接装置(9)、步进电机I(7)、齿轮(8)、导轨(10)以及齿条(4)同步转动，同时齿条(4)驱动与其滑动连接的摆臂(3)运动。

参阅图1、图2、图3、图7，步进电机I(7)通过螺栓安装在连接装置(9)的矩形平台(902)上；齿轮(8)固接于步进电机I(7)的转轴上，并与齿条(4)上部直齿(401)啮合，齿轮(8)的作用是连接并带动齿条(4)运动；连接装置(9)由轴(901)以及矩形平台(902)组成，矩形平台(902)的正面设置有螺纹孔b(903)，侧面设置有螺纹孔c(904),其中螺纹孔b(903)与步进电机I(7)固定螺栓相连，螺纹孔c(904)与连接板(11)固定螺栓相连；导轨(10)是U型导轨，与齿条(4)的上半部滑动连接，起到对齿条(4)限位、导向的作用；连接板(11)通过螺栓分别与连接装置(9)的矩形平台(902)以及导轨(10)固接；连接装置(9)、导轨(10)以及连接板(11)通过螺栓连接为一体，起到承载步进电机I(7)、齿轮(8)及齿条(4)的作用；当气门升程需要改变时，步进电机I(7)带动齿轮(8)转动，齿轮(8)驱动齿条(4)在导轨(10)中伸缩，改变与齿条(4)滑动连接的摆臂(3)下移的距离，进而改变气门(1)下行距离，实现对气门升程的调节。

参阅图1、图4，L形支架(2)固接在气缸盖(21)上，设置有轴孔(201)及螺纹孔a(202)；其中，轴孔(201)与连接装置(9)的轴(901)相连，螺纹孔a(202)与步进电机II(13)的固定螺栓相连；L形支架(2)的作用是承载连接装置(9)以及步进电机II(13)。

参阅图1、图5，摆臂支架(22)固接于气缸盖(21)上；摆臂(3)左端设置有圆弧形凸台I(301)，上表面设置有圆弧形凸台II(302)，右端设置有圆孔a(303)，其中圆弧形凸台I(301)悬放于气门(1)顶端；销d(18)一端固接于摆臂支架(22)上部，另一端置于摆臂(3)右端设置的圆孔a(303)内，并与其间隙配合。

参阅图1、图6，齿条(4)上部设置有直齿(401)，中部设置有椭圆形孔(402)，下端设置有圆头(403)，其中椭圆形孔(402)内穿有半径小于椭圆形孔(402)半短轴长的销a(6)，在机构运动过程中，销a(6)在椭圆形孔(402)内自由滑动，防止机构出现卡死的现象。

参阅图1、图8，曲棍连杆(16)上部设置有圆孔b(1601)，中部设置有圆孔c(1602)，下部设置有弧形段(1603)，其中，弧形段(1603)与凸轮(19)滑动相连，防止凸轮(19)在转动过程中锁死；销c(17)一端固接在连杆(12)右端，另一端穿入曲棍连杆(16)上设置的的圆孔c(1602)内，且与其间隙配合；复位弹簧II(20)下端固接在气缸盖(21)上，上端固接在曲棍连杆(16)下端；凸轮(19)驱动曲棍连杆(16)运动，从而带动整个机构运动。

参阅图1，步进电机II(13)通过螺栓固接于L形支架(2)上；转臂(14)固接在步进电机II(13)的转轴上；销b(15)一端固接在转臂(14)上，另一端与曲棍连杆(16)上设置的圆孔b(1601)相连，并与其间隙配合；当气门正时需要改变时，步进电机II(13)带动转臂(14)转动，转臂(14)通过销b(15)使曲棍连杆(16)上移或下移，从而改变曲棍连杆(16)下部弧形段(1603)与凸轮(19)凸起接触的时刻，在连杆(12)的传动下，齿条(4)下端与摆臂(3)上表面圆弧形凸台II(302)接触的时刻也会随之发生相应的改变，从而改变气门(1)开闭时刻，实现对气门正时的调节。

参阅图1，步进电机I(7)与步进电机II(13)构造、原理相同：步进电机可将电脉冲信号转变为角位移，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，通过控制脉冲个数来控制角位移量，这种调节方式精确度高，可靠性高。步进电机I(7)和步进电机II(13)由ECU协调控制，由于在ECU中储存有各工况下最佳的气门正时及升程的参数，所以ECU会随工况的变化控制步进电机I(7)及步进电机II(13)的动作，从而改变气门正时及升程。

结合本实用新型装置各组件及其安装位置关系，该气门正时-升程调节机构可实现的功能及其控制原理如下：

当发动机工况稳定，气门正时及升程不需要改变时，步进电机I(7)及步进电机II(13)不动作，转臂(14)固定于某一位置，凸轮(19)驱动曲棍连杆(16)以销b(15)为轴作周期性往复摆动，与曲棍连杆(16)一起运动的销c(17)带动连杆(12)运动，与连杆(12)一起运动的销a(6)带动齿条(4)、齿轮(8)、导轨(10)以及连接装置(9)绕轴(901)同步转动，与此同时，齿条(4)下端驱动摆臂(3)以一定的幅度摆动，使气门(1)按时开闭且下行距离一定。

当发动机工况变化，需要改变气门正时及升程时，在ECU控制下步进电机I(7)及步进电机II(13)动作，步进电机I(7)的转轴带动齿轮(8)转动一定的角度，齿轮(8)带动齿条(4)在导轨(10)中伸缩一定的距离，使齿条(4)下端与摆臂(3)上表面的圆弧形凸台II(302)的相对位置改变，从而改变摆臂(3)下移距离，进而改变气门(1)下行的距离，实现对气门升程的调节；步进电机II(13)的转轴带动转臂(14)转动一定的角度，转臂(14)通过销b(15)使曲棍连杆(16)上移或下移一定距离，从而改变曲棍连杆(16)下部弧形段(1603)与凸轮(19)凸起接触的时刻，在连杆(12)的传动下，齿条(4)下端与摆臂(3)上表面圆弧形凸台II(302)的接触时刻也随之发生相应的改变，从而改变摆臂(3)下移的时刻，改变气门(1)开闭时刻，实现对气门正时的调节。

Claims (7)

1.一种气门正时-升程调节机构，其特征在于，所述的气门正时-升程调节机构包括气门(1)、L形支架(2)、摆臂(3)、齿条(4)、复位弹簧I(5)、销a(6)、步进电机I(7)、齿轮(8)、连接装置(9)、导轨(10)、连接板(11)、连杆(12)、步进电机II(13)、转臂(14)、销b(15)、曲棍连杆(16)、销c(17)、销d(18)、凸轮(19)、复位弹簧II(20)、气缸盖(21)、摆臂支架(22)；

L形支架(2)固接于气缸盖(21)上；摆臂(3)左端的圆弧形凸台I(301)悬放于气门(1)顶端，右端的圆孔a(303)与销d(18)相连，并与其间隙配合；复位弹簧I(5)左端固接于L形支架(2)上，右端固接于齿条(4)下部；齿条(4)上部置于导轨(10)与齿轮(8)之间，下端置于摆臂(3)上表面，并与其滑动连接；步进电机I(7)通过螺栓安装在连接装置(9)的矩形平台(902)上；齿轮(8)固接于步进电机I(7)的转轴上，并与齿条(4)上部直齿(401)啮合；连接装置(9)的轴(901)与L形支架(2)上设置的轴孔(201)相连，并与其间隙配合；连接板(11)通过螺栓与连接装置(9)的矩形平台(902)固接；导轨(10)通过螺栓固接在连接板(11)上，并与齿条(4)的上半部滑动连接；销a(6)和销c(17)一端分别固接在连杆(12)上，另一端分别穿入齿条(4)上设置的椭圆形孔(402)及曲棍连杆(16)上设置的圆孔c(1602)内，且均为间隙配合；步进电机II(13)通过螺栓固接于L形支架(2)上；转臂(14)固接在步进电机II(13)的转轴上；销b(15)一端固接在转臂(14)上，另一端与曲棍连杆(16)上设置的圆孔b(1601)相连，并与其间隙配合；曲棍连杆(16)下部弧形段(1603)与凸轮(19)滑动相连；复位弹簧II(20)下端固接于气缸盖(21)上，上端固接于曲棍连杆(16)下端；摆臂支架(22)固接于气缸盖(21)上；销d(18)一端固接于摆臂支架(22)上部，另一端置于摆臂(3)右端设置的圆孔a(303)内，并与其间隙配合。

2.按照权利要求1所述的一种气门正时-升程调节机构，特征在于，所述的L形支架(2)上设置有轴孔(201)及螺纹孔a(202)；其中，轴孔(201)与连接装置(9)的轴(901)相连，螺纹孔a(202)与步进电机II(13)的固定螺栓相连。

3.按照权利要求1所述的一种气门正时-升程调节机构，特征在于，所述的摆臂(3)左端设置有圆弧形凸台I(301)，上表面设置有圆弧形凸台II(302)，右端设置有圆孔a(303)。

4.按照权利要求1所述的一种气门正时-升程调节机构，特征在于，所述的齿条(4)上部设置有直齿(401)，中部设置有椭圆形孔(402)，下端设置有圆头(403)。

5.按照权利要求1所述的一种气门正时-升程调节机构，特征在于，所述的连接装置(9)由轴(901)以及矩形平台(902)组成；矩形平台(902)的正面设置有螺纹孔b(903)，侧面设置有螺纹孔c(904),其中螺纹孔b(903)与步进电机I(7)固定螺栓相连，螺纹孔c(904)与连接板(11)固定螺栓相连。

6.按照权利要求1所述的一种气门正时-升程调节机构，特征在于，所述的导轨(10)为U型导轨。

7.按照权利要求1所述的一种气门正时-升程调节机构，特征在于，所述的曲棍连杆(16)上部设置有圆孔b(1601)，中部设置有圆孔c(1602)，下部设置有弧形段(1603)。