CN208380651U - 一种汽车发动机可变气门升程控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于发动机技术领域，具体涉及一种发动机可变气门升程控制系统，克服了现有技术中气门升程固定或不能灵活改变气门升程的缺点。本机构包括控制轴及其齿轮传动系统、偏心轮‑位移块系统和柱塞复位系统；控制轴位于凸轮轴上方与轴套a、b通过齿轮连接，柱塞上顶面与凸轮滑动连接，下底面与弹簧b连接且与气门上顶面间隔着液压油，轴套a、b上的偏心盘a、b驱动位移块上下运动，改变位移块内的油道与柱塞下底面的相对位置，当柱塞壁面完全封堵油道时，位移块腔体内的液压油无法泄出从而驱动气门，可以通过控制空腔内液压油柱的高度改变气门升程。本实用新型可实现气门升程连续可变；驱动气门的液压油可实现重复使用，不需要回油系统。
Description
技术领域
本实用新型属于发动机技术领域，具体涉及一种汽车发动机可变气门升程控制系统。
背景技术
随着环境与能源问题日益突出，排放法规日益严格，汽车发动机的节能减排势在必行。传统的汽车发动机由于机械结构固定，在其运转过程中的气门升程是固定不变的，气门升程是由发动机在各不同工况下实验得到的一种折衷方案，必然不能同时兼顾各工况的要求，很难达到真正的最佳气门升程，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升程需求，提高发动机经济性和动力性，降低排放，需要采用可变气门技术。可变气门技术可根据内燃机工况的变化实现气门升程的连续可变。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有发动机气门升程不变或不能灵活改变气门升程的缺点，提供一种结构简单可靠且能灵活控制气门升程，实现气门升程连续可变的发动机可变气门升程控制系统。
本实用新型所述的一种汽车发动机可变气门升程控制系统由缸盖1、弹簧a2、位移块3、弹簧b4、偏心盘5、齿轮a6、轴套a7、卡环a8、支架a9、盖板a10、凸轮轴11、齿轮b12、盖板b13、控制轴14、支架b15、气门室罩盖16、支架c17、齿轮c18、盖板c19、齿轮d20、轴套b21、凸轮22、卡环b23、盖板d24、支架d25、柱塞26、偏心盘b27、弹簧c28、气门29组成。
其特征在于所述的位移块3悬放在缸盖1上，弹簧a2置于位移块3与缸盖1之间，其一端与缸盖1上表面相连，另一端置于位移块3的弹簧安装环槽301内。
所述的偏心盘5和齿轮a6固接于轴套a7外表面，齿轮d20和偏心盘b27固接于轴套b21外表面，轴套a7和轴套b21分别套装在凸轮轴11上，并与之间隙配合，轴套a7由凸轮22和卡环a8限位，轴套b21由凸轮22和卡环b23限位。
所述的齿轮a6和齿轮d20分别与齿轮b12和齿轮c18啮合，偏心盘5和偏心盘b27与位移块3上表面滑动相连；支架a9和支架d25一端固接于缸盖1上，另一端分别与盖板a10和盖板d24通过螺栓相连。
所述的凸轮轴11置于支架a9和盖板a10及支架d25和盖板d24之间，并间隙配合。
所述的齿轮b12和齿轮c18固接于控制轴14外表面，盖板b13和盖板c19分别通过螺栓与支架b15和支架c17相接，支架b15和支架c17还通过螺栓固接在气门室罩盖16上；控制轴14置于盖板b13和支架b15及盖板c19和支架c17之间，并留有一定间隙。
所述的凸轮22固接于凸轮轴11外表面，柱塞26一端与凸轮22滑动相连，另一端伸入位移块3开设的圆孔a303内，并与弹簧b4相连，弹簧b4同样置于圆孔a303内。
所述的位移块3设有弹簧安装环槽301、凸台302、圆孔a303、导向面304、油道305、圆孔b306，其中、圆孔a303与柱塞26滑动相连，圆孔b306与气门29上部滑动相连，圆孔a303和圆孔b306相通；凸台302置于位移块3顶部，导向面304置于凸台302两侧，导向面304与偏心盘a5和偏心盘b27滑动相连；油道305与圆孔a303、圆孔b306及柱塞26和气门29顶端围成的空腔相通；同时，圆孔a303、圆孔b306和弹簧安装环槽301三者轴心线重合；当油道305距缸盖1上顶面距离最小时，可以实现最小的气门升程，当油道305距缸盖1上顶面距离最大时，可以实现最大的气门升程。
本实用新型装置的工作过程如下：
发动机工作时，凸轮轴11在发动机曲轴带动下转动，凸轮22随着凸轮轴11的转动而转动，当凸轮22凸起处转动到驱动柱塞26顶端时，克服弹簧b4的弹力驱动柱塞26向下运动；在柱塞26未下移至油道305及油道305壁面孔未被完全封盖时，由于油道305与圆孔a303、圆孔b306及柱塞26和气门29顶端围成的空腔相通，空腔内液压油经柱塞26的推动会从油道305排出，此时气门29顶端空腔内液压油压力较低，不能克服弹簧c28的预紧力，气门29处于关闭状态；当柱塞26继续向下运动，并将油道305壁面孔完全封盖时，由于空腔内液压油不能再排出，柱塞26继续向下运动会增加空腔内液压油的压强，液压油不可压缩，此时可当做刚性传力元件使气门29克服弹簧c28弹力向下运动，进行气门开启的过程；当凸轮22尖端转动到柱塞26顶端时，发动机达到当前状态的最大气门升程；凸轮轴11继续转动，凸轮22尖端转过柱塞26顶端后，气门29在弹簧c28弹力作用下开始向上运动，开始回落。当柱塞26上行至壁面不能将油道305壁面孔完全封盖时，外部液压油从油道305向空腔内补充液压油，保持空腔内始终充满液压油。
当发动机需要调整气门升程时，控制轴14转动，带动固接在其上的齿轮b12、齿轮c18转动，齿轮b12、齿轮c18带动与之啮合的齿轮a6、齿轮d20转动，齿轮a6、齿轮d20和偏心盘a5、偏心盘b27固接在轴套a7、轴套b27上，此时轴套a7、轴套b27在齿轮a6和齿轮d20作用下相对凸轮轴11转动，偏心盘a5和偏心盘b27驱动位移块3，位移块3在弹簧a2的作用下始终与偏心盘a5和偏心盘b27滑动接触，同时导向面304与偏心盘滑动接触，位移块3随偏心盘的驱动而改变了与缸盖1的相对位置，实现油道305高度的改变，此时柱塞26将油道305壁面孔完全封盖需要运动的位移得到改变，可以控制柱塞26将油道305壁面孔完全封盖后封存在空腔内液压油油柱的高度，从而实现柱塞26实际工作行程的增加或减少。当需要增大气门升程时，可以控制位移块上移，抬高油道305的高度，使柱塞26壁面尽早将油道305的壁面孔完全封盖，增加空腔内的液压油的油柱高度，使柱塞26的工作行程增大，实现增大气门升程的目的；需要减小气门升程时，可以控制位移块下移，降低油道305的高度，使柱塞26在即将直接接触气门29时将油道305的壁面孔完全封盖，降低空腔内的液压油的油柱高度，使柱塞26的工作行程减小，实现降低气门升程的目的，实现对气门升程连续可变的控制。
通过控制轴14的转动角度可以调整偏心盘a5、偏心盘b27与位移块3接触的实际位置，从而控制油道305相对缸盖1的高度来改变可用于驱动气门的液压油量，当油道305达到最大高度时，柱塞26壁面将油道305的壁面孔完全封盖后空腔内的液压油的油柱高度最大，柱塞26工作行程最大，可以实现最大的气门升程；当油道305达到最小高度时，柱塞26壁面将油道305的壁面孔完全封盖后空腔内的液压油的油柱高度最小，柱塞26工作行程最小，可以实现最小的气门升程。
与现有技术相比本实用新型的有益效果在于：
1.本实用新型提供的可变气门升程控制系统可实现气门升程的连续可变，控制灵活；
2.本实用新型提供的可变气门升程控制系统可兼顾发动机不同工况下性能，优化发动机工作过程；
3.本实用新型提供的可变气门升程控制系统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.本实用新型提供的可变气门升程控制系统可实现液压油的重复使用，不需要回油系统。
附图说明
图1是发动机可变气门升程控制系统的结构示意图。
图2是图1的A-A向剖视图。
图3是位移块的全剖视图。
图4是位移块的俯视图。
图5是位移块的右侧示意图。
图6是气门最大升程时的系统结构示意图。
图中：1.缸盖、2.弹簧a、3.位移块、4.弹簧b、5.偏心盘a、6.齿轮a、7.轴套a、8.卡环a、9.支架a、10.盖板a、11.凸轮轴、12.齿轮b、13.盖板b、14.控制轴、15.支架b、16.气门室罩盖、17.支架c、18.齿轮c、19.盖板c、20.齿轮d、21.轴套b、22.凸轮、23.卡环b、24.盖板d、25.支架d、26.柱塞、27.偏心盘b、28.弹簧c、29.气门
具体实施方式
下面结合技术方案和附图对本实用新型做详细描述。
参照附图1、2：
本实用新型由缸盖1、弹簧a2、位移块3、弹簧b4、偏心盘5、齿轮a6、轴套a7、卡环a8、支架a9、盖板a10、凸轮轴11、齿轮b12、盖板b13、控制轴14、支架b15、气门室罩盖16、支架c17、齿轮c18、盖板c19、齿轮d20、轴套b21、凸轮22、卡环b23、盖板d24、支架d25、柱塞26、偏心盘b27、弹簧c28、气门29组成。
参照附图1、2、3、6：
所述的位移块3悬放在缸盖1上，弹簧a2置于位移块3与缸盖1之间，其一端与缸盖1上表面相连，另一端置于位移块3的弹簧安装环槽301内。
所述的偏心盘5和齿轮a6固接于轴套a7外表面，齿轮d20和偏心盘b27固接于轴套b21外表面，轴套a7和轴套b21分别套装在凸轮轴11上，并与之间隙配合。
所述的齿轮a6和齿轮d20分别与齿轮b12和齿轮c18啮合，偏心盘5和偏心盘b27与位移块3上表面滑动相连；支架a9和支架d25一端固接于缸盖1上，另一端分别与盖板a10和盖板d24通过螺栓相连。
所述的凸轮轴11置于支架a9和盖板a10及支架d25和盖板d24之间，并间隙配合。
所述的齿轮b12和齿轮c18固接于控制轴14外表面，盖板b13和盖板c19分别通过螺栓与支架b15和支架c17相接，支架b15和支架c17还通过螺栓固接在气门室罩盖16上；控制轴14置于盖板b13和支架b15及盖板c19和支架c17之间，并留有一定间隙。
所述的凸轮22固接于凸轮轴11外表面，柱塞26一端与凸轮22滑动相连，另一端伸入位移块3开设的圆孔a303内，并与弹簧b4相连，弹簧b4同样置于圆孔a303内。
参照附图3、4、5：
所述的位移块3设有弹簧安装环槽301、凸台302、圆孔a303、导向面304、油道305、圆孔b306，其中、圆孔a303与柱塞26滑动相连，圆孔b306与气门29上部滑动相连，圆孔a303和圆孔b306相通；
所述的凸台302置于位移块3顶部，导向面304置于凸台302两侧，导向面304与偏心盘a5和偏心盘b27滑动相连；油道305与圆孔a303、圆孔b306及柱塞26和气门29顶端围成的空腔相通；同时，圆孔a303、圆孔b306和弹簧安装环槽301三者轴心线重合。
结合本实用新型装置各组件及其安装位置关系，该发动机可变气门升程控制系统的技术方案如下：
发动机工作时，凸轮轴11在发动机曲轴带动下转动，凸轮22随着凸轮轴11的转动而转动，当凸轮22凸起处转动到驱动柱塞26顶端时，克服弹簧b4的弹力驱动柱塞26向下运动；在柱塞26未下移至油道305及油道305壁面孔未被完全封盖时，由于油道305与圆孔a303、圆孔b306及柱塞26和气门29顶端围成的空腔相通，空腔内液压油经柱塞26的推动会从油道305排出，此时气门29顶端空腔内液压油压力较低，不能克服弹簧c28的预紧力，气门29处于关闭状态；当柱塞26继续向下运动，并将油道305壁面孔完全封盖时，由于空腔内液压油不能再排出，柱塞26继续向下运动会增加空腔内液压油的压强，液压油不可压缩，此时可当做刚性传力元件使气门29克服弹簧c28弹力向下运动，进行气门开启的过程；当凸轮22尖端转动到柱塞26顶端时，发动机达到当前状态的最大气门升程；凸轮轴11继续转动，凸轮22尖端转过柱塞26顶端后，气门29在弹簧c28弹力作用下开始向上运动，开始回落。当柱塞26上行至壁面不能将油道305壁面孔完全封盖时，外部液压油从油道305向空腔内补充液压油，保持空腔内始终充满液压油。
当发动机需要调整气门升程时，控制轴14转动，带动固接在其上的齿轮b12、齿轮c18转动，齿轮b12、齿轮c18带动与之啮合的齿轮a6、齿轮d20转动，齿轮a6、齿轮d20和偏心盘a5、偏心盘b27固接在轴套a7、轴套b27上，此时轴套a7、轴套b27在齿轮a6和齿轮d20作用下相对凸轮轴11转动，偏心盘a5和偏心盘b27驱动位移块3，位移块3在弹簧a2的作用下始终与偏心盘a5和偏心盘b27滑动接触，同时导向面304与偏心盘滑动接触，位移块3随偏心盘的驱动而改变了与缸盖1的相对位置，实现油道305高度的改变，此时柱塞26将油道305壁面孔完全封盖需要运动的位移得到改变，可以控制柱塞26将油道305壁面孔完全封盖后封存在空腔内液压油油柱的高度，从而实现柱塞26实际工作行程的增加或减少。当需要增大气门升程时，可以控制位移块上移，抬高油道305的高度，使柱塞26壁面尽早将油道305的壁面孔完全封盖，增加空腔内的液压油的油柱高度，使柱塞26的工作行程增大，实现增大气门升程的目的；需要减小气门升程时，可以控制位移块下移，降低油道305的高度，使柱塞26在即将直接接触气门29时将油道305的壁面孔完全封盖，降低空腔内的液压油的油柱高度，使柱塞26的工作行程减小，实现降低气门升程的目的，实现对气门升程连续可变的控制。
通过控制轴14的转动角度可以调整偏心盘a5、偏心盘b27与位移块3接触的实际位置，从而控制油道305相对缸盖1的高度来改变可用于驱动气门的液压油量，当油道305达到最大高度时，柱塞26壁面将油道305的壁面孔完全封盖后空腔内的液压油的油柱高度最大，柱塞26工作行程最大，可以实现最大的气门升程；当油道305达到最小高度时，柱塞26壁面将油道305的壁面孔完全封盖后空腔内的液压油的油柱高度最小，柱塞26工作行程最小，可以实现最小的气门升程。
Claims (2)
1.一种汽车发动机可变气门升程控制系统，其特征在于，包括缸盖(1)、弹簧a(2)、位移块(3)、弹簧b(4)、偏心盘a(5)、齿轮a(6)、轴套a(7)、卡环a(8)、支架a(9)、盖板a(10)、凸轮轴(11)、齿轮b(12)、盖板b(13)、控制轴(14)、支架b(15)、气门室罩盖(16)、支架c(17)、齿轮c(18)、盖板c(19)、齿轮d(20)、轴套b(21)、凸轮(22)、卡环b(23)、盖板d(24)、支架d(25)、柱塞(26)、偏心盘b(27)、弹簧c(28)、气门(29)；其中位移块(3)悬放在缸盖(1)上，弹簧a(2)置于位移块(3)与缸盖(1)之间，其一端与缸盖(1)上表面相接触，另一端置于位移块(3)的弹簧安装环槽(301)内；偏心盘(5)和齿轮a(6)固接于轴套a(7)外表面，齿轮d(20)和偏心盘b(27)固接于轴套b(21)外表面，轴套a(7)和轴套b(21)套装在凸轮轴(11)上，并与之间隙配合，轴套a(7)由凸轮(22)和卡环a(8)限位，轴套b(21)由凸轮(22)和卡环b(23)限位；齿轮a(6)和齿轮d(20)还分别与齿轮b(12)和齿轮c(18)啮合，偏心盘(5)和偏心盘b(27)还与位移块(3)上表面滑动相连；支架a(9)和支架d(25)一端固接于缸盖(1)上，另一端分别与盖板a(10)和盖板d(24)通过螺栓相连；凸轮轴(11)置于支架a(9)和盖板a(10)及支架d(25)和盖板d(24)之间，并间隙配合；齿轮b(12)和齿轮c(18)固接于控制轴(14)外表面，盖板b(13)和盖板c(19)分别通过螺栓与支架b(15)和支架c(17)相接，支架b(15)和支架c(17)还通过螺栓固接在气门室罩盖(16)上；控制轴(14)置于盖板b(13)和支架b(15)及盖板c(19)和支架c(17)之间，并间隙配合；凸轮(22)固接于凸轮轴(11)外表面，柱塞(26)一端与凸轮(22)滑动相连，另一端伸入位移块(3)开设的圆孔a(303)内，并与弹簧b(4)相连，弹簧b(4)同样置于圆孔a(303)内。
2.按权利要求1所述的一种汽车发动机可变气门升程控制系统，其特征在于位移块(3)设有弹簧安装环槽(301)、凸台(302)、圆孔a(303)、导向面(304)、油道(305)、圆孔b(306)；其中圆孔a(303)与柱塞(26)滑动相连，圆孔b(306)与气门(29)上部滑动相连，圆孔a(303)和圆孔b(306)相通；凸台(302)置于位移块(3)顶部，导向面(304)置于凸台(302)两侧，导向面(304)还与偏心盘a(5)和偏心盘b(27)滑动相连；油道(305)与圆孔a(303)、圆孔b(306)及柱塞(26)和气门(29)顶端围成的空腔相通；同时，圆孔a(303)、圆孔b(306)和弹簧安装环槽(301)三者轴心线重合；当油道(305)距缸盖(1)上顶面距离最小时，可以实现最小的气门升程，当油道(305)距缸盖(1)上顶面距离最大时，可以实现最大的气门升程。
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