CN208669372U - 一种可变气门升程结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可变气门升程结构，包括气门、摇臂和挺杆，摇臂的一端与气门连接，摇臂的另一端与挺杆连接，摇臂为圆弧形结构类似于拱桥型，可变气门升程结构还包括气门升程调节机构，摇臂上设有导向槽，导向槽为圆弧形长条形槽，导向槽的弧度与摇臂的弧度一致，气门升程调节机构的一端通过导向槽滑动连接在摇臂上，气门升程调节机构的另一端连接在缸盖上。气门升程调节机构在导向槽滑动，可以改变气门升程调节机构在摇臂上的位置，从而改变了摇臂支撑点的位置，实现气门升程的改变。通过改变摇臂的支撑点来实现气门不同的开启高度，能够满足发动机不同工况下，不同的气门升程需求，可以有效地改善发动机的燃油经济性和机动性能。

Description

一种可变气门升程结构

技术领域

本实用新型属于发动机配气机构机技术领域，具体涉及一种可变气门升程结构。

背景技术

随着全球能源危机、环境污染等问题日益突出，节省汽车的燃油量，提高汽油的利用率，成为国内外汽车公司发展的重点。

发动机在低速、低负荷工况下运转时，小行程可以增加气缸内的涡流，加强空气与燃油的雾化效果，改善燃烧，提高发动机低速时的扭矩；当发动机高转速、高负荷运转时，大气门升程可以减小气门处的阻力，增加进气量，提高发动机的效率，然而传统发动机配气机构的气门升程是固定不变的，是一种不同工况下的折衷结果，无法兼顾高速和低速的发动机性能，致使燃油经济性和机动性能较差。

虽然目前市场上存在大量的可变气门驱动机构，但是现有技术中所采用的可变气门升程装置大都结构复杂，润滑条件差，制造成本高，装配误差大；而且可变机构大多都布置在气门摇臂或挺杆的上方，不利于发动机小型化的要求和发动机在整车的布置。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、实现方便，通过改变摇臂的支撑点来实现气门不同的开启高度的可变气门升程结构，该可变气门升程结构能够满足发动机不同工况下，不同的气门升程需求，可以有效地改善发动机的燃油经济性和机动性能，解决了传统发动机配气机构的气门升程固定不变的，无法兼顾高速和低速的发动机性能，致使燃油经济性和机动性能较差的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种可变气门升程结构，包括气门、摇臂和挺杆，摇臂的一端与气门连接，摇臂的另一端与挺杆连接，所述可变气门升程结构还包括气门升程调节机构，所述摇臂上设有导向槽，气门升程调节机构的一端通过导向槽滑动连接在摇臂上，气门升程调节机构的另一端连接在缸盖上。

进一步的，所述气门升程调节机构包括摆杆和用于驱动摆杆运动的驱动机构，所述驱动机构与摆杆连接，所述摆杆的一端通过摇臂轴滑动连接在导向槽上，摆杆的另一端通过旋转轴连接在缸盖上，摆杆绕旋转轴自由转动。

进一步的，所述摇臂轴滑动连接在导向槽中，摇臂轴的两端设有用于限制摇臂轴在导向槽中轴向窜动的卡簧。

进一步的，所述驱动机构包括电机和曲柄，曲柄的一端与摆杆连接，曲柄的另一端与电机的输出轴连接，电机固定连接在气缸盖上。

进一步的，所述摆杆上设有长条形槽，曲柄通过滑动销与长条形槽配合滑动连接在摆杆上。

进一步的，所述滑动销与长条形槽之间为间隙配合，滑动销的一端与曲柄连接，滑动销的另一端穿过长条形槽并通过卡簧连接在摆杆上。

进一步的，所述电机为伺服电机，伺服电机与发动机的ECU连接，伺服电机通过发动机ECU控制。

进一步的，所述可变气门升程结构还包括凸轮和液压挺柱，液压挺柱的一端与凸轮接触，液压挺柱的另一端与挺杆的一端连接，挺杆的另一端与摇臂连接。

进一步的，所述液压挺柱与挺杆的连接处，挺杆上设有圆弧形连接头，液压挺柱上设有与挺杆上的连接头配合的圆弧型凹槽，圆弧型凹槽内设有润滑油孔。

进一步的，所述凸轮与液压挺柱之间为线接触，液压挺柱与挺杆之间为球面接触，挺杆与摇臂之间为球面接触。

采用本实用新型技术方案的优点为：

1.本实用新型的可变气门升程结构通过改变摇臂的支撑点来实现气门不同的开启高度，能够满足发动机不同工况下，不同的气门升程需求，可以有效地改善发动机的燃油经济性和机动性能，解决了传统发动机配气机构的气门升程固定不变的，无法兼顾高速和低速的发动机性能，致使燃油经济性和机动性能较差的问题。

2.本实用新型的可变气门升程结构，能够兼顾高低速时的发动机性能，低速时，采用小升程，改善燃烧，提高发动机低速扭矩，降低燃油消耗；高速时，采用大升程，增加进气量，提高发动机功率。而且本实用新型的可变气门升程结构能针对不同工况对发动机性能进行优化，即针对不同工况，开启不同的气门高度，从而改善燃油经济性，提高发动机效率。

3.本实用新型摇臂上的导向槽为摆杆和摇臂轴的移动提供连续光滑的运行轨道，曲柄用于控制摆杆的摆动，电机为曲柄提供旋转扭矩；当发动机需要不同的气门升程时，电机驱动曲柄转动，曲柄带动摆杆沿着摇臂的导向槽进行摆动，摆杆的位置不同，摇臂轴的位置不同，则摇臂支撑点的位置不同，进而实现气门升程的连续可变。

4.本实用新型中液压挺柱与挺杆之间为球面接触，可减少液压挺柱与挺杆发生相对转动时的摩擦力，润滑油孔的设计起到润滑和冷却的作用。

5.本实用新型结构简单、实现方便，制造成本低、可靠性高，使用较少的零部件便能实现发动机气门升程随发动机转速和负荷的变化而自动变化，能以较大灵活性改变气门的升程特性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为本实用新型可变气门升程结构的整体结构示意图。

图2为本实用新型中气门升程调节机构与摇臂连接的结构示意图。

上述图中的标记分别为：1、气门；2、摇臂；21、导向槽；22、摇臂轴；23、卡簧；3、挺杆；4、气门升程调节机构；41、摆杆；411、长条形槽；42、驱动机构；421、电机；422、曲柄；43、旋转轴；44、滑动销；5、凸轮；6、液压挺柱。

具体实施方式

在本实用新型中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“平面方向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1、图2所示，一种可变气门升程结构，包括气门1、摇臂2和挺杆3，摇臂2的一端与气门1连接，摇臂2的另一端与挺杆3连接，摇臂2为圆弧形结构类似于拱桥型，可变气门升程结构还包括气门升程调节机构4，摇臂2上设有导向槽21，导向槽21为圆弧形长条形槽，导向槽21的弧度与摇臂2的弧度一致，气门升程调节机构4的一端通过导向槽21滑动连接在摇臂2上，气门升程调节机构4的另一端连接在缸盖上。气门升程调节机构4在导向槽21滑动，可以改变气门升程调节机构4在摇臂3上的位置，从而改变了摇臂3支撑点的位置，实现气门升程的改变。通过改变摇臂的支撑点来实现气门不同的开启高度，能够满足发动机不同工况下，不同的气门升程需求，可以有效地改善发动机的燃油经济性和机动性能。

上述气门升程调节机构4包括摆杆41和用于驱动摆杆41运动的驱动机构42，驱动机构42与摆杆41连接，摆杆41的一端通过摇臂轴22滑动连接在导向槽21上，摇臂轴22滑动连接在导向槽21中，摇臂轴22的两端设有用于限制摇臂轴22在导向槽21中轴向窜动的卡簧23，摆杆41可随着摇臂轴22沿摇臂2上的导向槽21进行摆动；摆杆41的另一端通过旋转轴43连接在缸盖上，摆杆41绕旋转轴43自由转动。

上述驱动机构42包括电机421和曲柄422，曲柄422的一端与摆杆41连接，曲柄422的另一端与电机421的输出轴连接，电机421固定连接在气缸盖上。摆杆41上设有长条形槽411，曲柄422通过滑动销44与长条形槽411配合滑动连接在摆杆41上。滑动销44与长条形槽411之间为间隙配合，滑动销44的一端与曲柄422连接，滑动销44的另一端穿过长条形槽411并通过卡簧23连接在摆杆41上，卡簧23还可限制滑动销44在长条形槽411内的轴向窜动。

驱动机构42为伺服电机，伺服电机与发动机的ECU连接，电机421接收发动机ECU传递的转速信号，控制曲柄422运动，曲柄422受电机421驱动力带动摆杆41运动时，摆杆41与摇臂轴22一起沿摇臂2上的导向槽21滑动，改变摆杆41与摇臂轴22在摇臂2上的位置，从而改变摇臂2支撑点的位置，实现气门不同的开启高度；导向槽21为摆杆41与摇臂轴22的运动提供连续光滑的轨道，可实现气门升程的连续改变，实现发动机配气机构中气门升程随发动机转速和负荷的变化而自动连续变化。

上述可变气门升程结构还包括凸轮5和液压挺柱6，液压挺柱6的一端与凸轮5接触，液压挺柱6的另一端与挺杆3的一端连接，挺杆3的另一端与摇臂2连接。凸轮5与液压挺柱6之间为线接触，液压挺柱6与挺杆3之间为球面接触，挺杆3与摇臂2之间为球面接触。在液压挺柱6与挺杆3的连接处，挺杆3上设有圆弧形连接头，液压挺柱6上设有与挺杆3上的连接头配合的圆弧型凹槽，圆弧型凹槽内设有润滑油孔。优选圆弧形连接头与圆弧型凹槽为球形结构，液压挺柱6与挺杆3之间为球面接触；可减少液压挺柱6与挺杆3发生相对转动时的摩擦力，润滑油孔的设计起到润滑和冷却的作用。

本实用新型设计了一种可变支撑点的摇臂，通过改变摇臂轴的位置实现气门升程的连续可变来，即摆杆的位置不同，摇臂轴的位置不同，进而实现气门升程的连续可变，实现气门不同的开启高度。

本实用新型一种可变气门升程结构工作原理为：

电机421与发动机的ECU连接，电机421接收发动机ECU传递的转速信号，控制曲柄422运动，曲柄422带动摆杆41摆动。摇臂轴22与导向槽21为间隙配合，且摇臂轴22滑动连接在导向槽21上，摇臂轴22与摆杆41连接，曲柄422受电机421驱动力带动摆杆41运动时，摆杆41与摇臂轴22一起沿摇臂2上的导向槽21滑动。

小行程：发动机转速较低时，此时发动机需要小行程，电机421接收到发动机ECU传递的转速信号，控制曲柄422转动，曲柄422通过滑动销44带动摆杆41向靠近气门1的一侧摆动，摇臂轴22随着摆杆41在摇臂2上的导向槽21中向气门1侧移动，可实现减小行程的目的；发动机低速、低负荷工况运转时，小行程可以增加气缸内的涡流，增强空气与燃油的雾化效果，改善燃烧，提高发动机低速时的扭矩，降低燃油消耗。

大行程：发动机转速较高时，此时发动机需要大行程，增加进气量；电机421接收到发动机ECU传递的转速信号，控制曲柄422转动，曲柄422通过滑动销44带动摆杆41向靠近挺杆3的一侧摆动，摇臂轴22随着摆杆41在摇臂2上的导向槽21中向挺杆3侧移动，可实现增大气门升程的目的。发动机高速、高负荷工况运转时，大气门升程可以减小气门处的阻力，增加进气量，提高发动机的效率。

本实用新型的可变气门升程结构，能够兼顾高低速时的发动机性能，低速时，采用小升程，改善燃烧，提高发动机低速扭矩，降低燃油消耗；高速时，采用大升程，增加进气量，提高发动机功率。而且本实用新型的可变气门升程结构能针对不同工况对发动机性能进行优化，即针对不同工况，开启不同的气门高度，从而改善燃油经济性，提高发动机效率。

以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可变气门升程结构，包括气门(1)、摇臂(2)和挺杆(3)，摇臂(2)的一端与气门(1)连接，摇臂(2)的另一端与挺杆(3)连接，其特征在于：所述可变气门升程结构还包括气门升程调节机构(4)，所述摇臂(2)上设有导向槽(21)，气门升程调节机构(4)的一端通过导向槽(21)滑动连接在摇臂(2)上，气门升程调节机构(4)的另一端连接在缸盖上。

2.如权利要求1所述的一种可变气门升程结构，其特征在于：所述气门升程调节机构(4)包括摆杆(41)和用于驱动摆杆(41)运动的驱动机构(42)，所述驱动机构(42)与摆杆(41)连接，所述摆杆(41)的一端通过摇臂轴(22)滑动连接在导向槽(21)上，摆杆(41)的另一端通过旋转轴(43)连接在缸盖上，摆杆(41)绕旋转轴(43)自由转动。

3.如权利要求2所述的一种可变气门升程结构，其特征在于：所述摇臂轴(22)滑动连接在导向槽(21)中，摇臂轴(22)的两端设有用于限制摇臂轴(22)在导向槽(21)中轴向窜动的卡簧(23)。

4.如权利要求2或3所述的一种可变气门升程结构，其特征在于：所述驱动机构(42)包括电机(421)和曲柄(422)，曲柄(422)的一端与摆杆(41)连接，曲柄(422)的另一端与电机(421)的输出轴连接，电机(421)固定连接在气缸盖上。

5.如权利要求4所述的一种可变气门升程结构，其特征在于：所述摆杆(41)上设有长条形槽(411)，曲柄(422)通过滑动销(44)与长条形槽(411)配合滑动连接在摆杆(41)上。

6.如权利要求5所述的一种可变气门升程结构，其特征在于：所述滑动销(44)与长条形槽(411)之间为间隙配合，滑动销(44)的一端与曲柄(422)连接，滑动销(44)的另一端穿过长条形槽(411)并通过卡簧(23)连接在摆杆(41)上。

7.如权利要求6所述的一种可变气门升程结构，其特征在于：所述电机(421)为伺服电机，伺服电机与发动机的ECU连接，伺服电机通过发动机ECU控制。

8.如权利要求6所述的一种可变气门升程结构，其特征在于：所述可变气门升程结构还包括凸轮(5)和液压挺柱(6)，液压挺柱(6)的一端与凸轮(5)接触，液压挺柱(6)的另一端与挺杆(3)的一端连接，挺杆(3)的另一端与摇臂(2)连接。

9.如权利要求8所述的一种可变气门升程结构，其特征在于：所述液压挺柱(6)与挺杆(3)的连接处，挺杆(3)上设有圆弧形连接头，液压挺柱(6)上设有与挺杆(3)上的连接头配合的圆弧型凹槽，圆弧型凹槽内设有润滑油孔。

10.如权利要求9所述的一种可变气门升程结构，其特征在于：所述凸轮(5)与液压挺柱(6)之间为线接触，液压挺柱(6)与挺杆(3)之间为球面接触，挺杆(3)与摇臂(2)之间为球面接触。