CN210033555U - 一种发动机气门正时和升程同时可变装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机气门正时和升程同时可变装置，包括：进气门；回位弹簧，其套设在气门杆上；回位弹簧的一端抵靠在限位挡片上，另一端抵靠在发动机壳体上；推动机构，其固定安装在发动机壳体内，并且推动机构的安装方向与气门杆垂直；推动环，其与推动机构的可移动的一端固定连接，推动环内设置有第一滑槽；液力挺柱，其固定安装在发动机壳体内；摇臂，其一端与液力挺柱铰接，另一端的一侧抵靠在气门杆的端部；并且摇臂内设置有第二滑槽；其中，第一滑槽的轴线与第二滑槽的轴线之间具有夹角；凸轮，其由发动机曲轴驱动；销轴，其匹配设置在第一滑槽和第二滑槽中，并与凸轮相抵靠。

Description

一种发动机气门正时和升程同时可变装置

技术领域

本实用新型属于汽车发动机技术领域，特别涉及一种发动机气门正时和升程同时可变装置。

背景技术

配气机构的功用是按照发动机每一缸内进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭进排气门，使新鲜充量(汽油机为可燃混合气、柴油机为空气)及时进入气缸，而废气及时从气缸中排出。新鲜充量被吸入气缸越多，则发动机可能发出的功率越大。充量系数越高，表明进入气缸的新鲜空气或可燃混合气的质量越多，可燃混合气燃烧时放出的热量越大，则发动机发出的功率越大。对于一定工作容积的发动机而言，充量系数与进气终了时气缸内的压力和温度有关。此时压力越高，温度越低，则一定容积的气体质量越大，因此充量系数越高。由于进气系统对气流的阻力造成了进气终了时气缸内气体压力降低，又由于上一循环中残留在气缸内的高温废气，以及燃烧室、活塞顶、气门等高温零件对进入气缸内新鲜气体的加热，使进气终了时气体的温度升高，实际充入气缸的新鲜气体质量总是小于在进气状态下充满气缸工作容积的新鲜气体质量。

传统发动机由于机械结构固定，发动机的配气定时也就定下来了，在发动机运转过程中是不可能改变的。然而，发动机转速的高低对进排气流动以及发动机燃烧过程是有影响的。转速高时，进气流速高，惯性能量大，所以希望进气门早些打开，晚些关闭，尽量多进一些混合气或空气；反之在发动机转速较低时，进气流速低，惯性能量也小，如果进气门过早开启，由于此时活塞正在上行排气，很容易把新鲜气体挤出气缸，使进气反而减少，发动机工作更趋于不稳定。因此在低转速时，希望发动机进气门稍微晚开些。所以，发动机转速不同时，对配气定时的要求是不同的。因此为了满足不同转速下各进气门对正时和升程的要求，提高发动机的经济性和动力性，需要一个可变气门正时升程装置。

实用新型内容

本实用新型提供了一种发动机气门正时和升程同时可变装置，其目的是克服现有发动机无法同时改变进气门开启时间与进气门升程的缺点。

本实用新型提供的技术方案为：

一种发动机气门正时和升程同时可变装置，包括：

进气门，其包括固定连接的气门头部和气门杆；

其中，所述气门杆可移动的穿过发动机壳体，并且伸入到所述发动机壳体内；

回位弹簧，其套设在所述气门杆上；

其中，所述气门杆的端部沿所述气门杆的周向设置有限位挡片；所述回位弹簧的一端抵靠在所述限位挡片上，另一端抵靠在所述发动机壳体上；

推动机构，其固定安装在所述发动机壳体内，并且所述推动机构的安装方向与所述气门杆垂直；

推动环，其与所述推动机构的可移动的一端固定连接，所述推动环内设置有第一滑槽；

液力挺柱，其固定安装在所述发动机壳体内；

摇臂，其一端与所述液力挺柱铰接，另一端的一侧抵靠在所述气门杆的端部；并且所述摇臂内设置有第二滑槽；

其中，所述第一滑槽的轴线与所述第二滑槽的轴线之间具有夹角；

凸轮，其由发动机曲轴驱动；

其中，所述进气门和所述凸轮分别位于所述第二滑槽的两侧；

销轴，其匹配设置在所述第一滑槽和所述第二滑槽中，并与所述凸轮相抵靠；

其中，所述销轴能够在所述凸轮的挤压下沿所述第一滑槽往复运动，并且所述销轴能够在所述推动环的推动下沿所述第二滑槽往复运动。

优选的是，所述第二滑槽为弧形，所述凸轮设置在所述第二滑槽的凹面侧，所述进气门设置在所述第二滑槽的凸面侧。

优选的是，所述的发动机气门正时和升程同时可变装置还包括；

第一缓冲弹簧，其一端固定连接在所述销轴上，另一端固定连接在所述第二滑槽的一端；以及

第二缓冲弹簧，其一端固定连接在所述销轴上，另一端固定连接在所述第二滑槽的另一端。

优选的是，所述推动机构与所述液力挺柱分别靠近所述第二滑槽的两端安装。

优选的是，所述推动机构具有四个锁止位置，并且四个锁止位置对应的推动机构伸出长度的关系为：

L₁＜L₂＜L₃＜L₄；

其中，L₁为第一锁止位置对应的推动机构的伸出长度；L₂为第二锁止位置对应的推动机构的伸出长度；L₃为第三锁止位置对应的推动机构的伸出长度；L₄为第四锁止位置对应的推动机构的伸出长度。

优选的是，所述摇臂的一端固定连接有第一铰接部，所述液力挺柱上设置有第二铰接部；

其中，所述第一铰接部为球体，所述第二铰接部内部具有球形腔体；所述第一铰接部能够在所述第二铰接部内自由转动。

一种发动机气门正时和升程同时可变装置，包括：

两个进气门，所述进气门包括固定连接的气门头部和气门杆；

其中，所述气门杆可移动的穿过发动机壳体，并且伸入到所述发动机壳体内；

两个回位弹簧，其分别套设在两个所述气门杆上；

其中，所述气门杆的端部沿所述气门杆的周向设置有限位挡片；所述回位弹簧的一端抵靠在所述限位挡片上，另一端抵靠在所述发动机壳体上；

推动机构，其固定安装在所述发动机壳体内，并且所述推动机构的安装方向与所述气门杆垂直；

两个推动环，其与所述推动机构的可移动的一端固定连接，所述推动环内设置有第一滑槽；

两个液力挺柱，其固定安装在所述发动机壳体内；

两个摇臂，其对称设置在所述推动机构的两侧，并且分别靠近两个所述推动环；两个所述摇臂的一端分别与两个所述液力挺柱铰接，另一端的一侧分别抵靠在两个所述气门杆的端部；并且所述摇臂内设置有第二滑槽；

其中，所述第一滑槽的轴线与所述第二滑槽的轴线之间具有夹角；

凸轮，其由发动机曲轴驱动；

其中，所述进气门和所述凸轮分别位于所述第二滑槽的两侧；

销轴，其匹配设置在所述第一滑槽和所述第二滑槽中，并与所述凸轮相抵靠；

其中，所述销轴能够在所述凸轮的挤压下沿所述第一滑槽往复运动，并且所述销轴能够在所述推动环的推动下沿所述第二滑槽往复运动。

优选的是，所述推动机构具有四个锁止位置，并且四个锁止位置对应的推动机构伸出长度的关系为：

L₁＜L₂＜L₃＜L₄；

其中，L₁为第一锁止位置对应的推动机构的伸出长度；L₂为第二锁止位置对应的推动机构的伸出长度；L₃为第三锁止位置对应的推动机构的伸出长度；L₄为第四锁止位置对应的推动机构的伸出长度。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型提供的发动机气门正时和升程同时可变装置，集成设计于发动机壳体盖内，结构紧凑，并且高压油可以通过在发动机壳体盖内从其缸盖主油道增设油路将高压油引入其增设的控制换向阀，通过切换换向阀导通油路来改变液压缸的推动缸的定位伸出与缩短，对发动机本体改造成本低、控制方便可靠。

(2)本实用新型所述的发动机可变气门正时升程装置，可以工作在四个位置，相比较现有大多数可变气门正时和升程技术只能工作在两个位置的情况，本实用新型具有更加细微和精细的正时和升程调节，更好的适应发动机高低速工作工况，提高热效率，改善燃油经济性。

附图说明

图1为本实用新型所述的发动机气门正时和升程同时可变装置总体结构示意图。

图2为本实用新型所述的摇臂与液力挺柱连接处的结构示意图。

图3为本实用新型所述的推动机构结构示意图。

图4为本实用新型所述的推动机构处于第一锁止位置的示意图。

图5为本实用新型所述的推动机构处于第二锁止位置的示意图。

图6为本实用新型所述的推动机构处于第三锁止位置的示意图。

图7为本实用新型所述的推动机构处于第四锁止位置的示意图

图8为本实用新型所述的双进气门的气门正时和升程同时可变装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本实用新型提供了一种发动机气门正时和升程同时可变装置，主要包括：发动机壳体100，进气门110，回位弹簧120，推动机构130，液力挺柱140，摇臂150，销轴160以及凸轮170。

进气门110竖直设置，进气门110包括气门头部111和气门杆112，其中，所述气门杆112可移动的穿过发动机壳体100，并且伸入到发动机壳体100内。回位弹簧120套设在气门杆112上；气门杆112的上端沿气门杆112的周向设置有限位挡片112a。回位弹簧120的上端抵靠在限位挡片112a上，下端抵靠在发动机壳体100的内壁上。

推动机构130固定安装在发动机壳体100内部的左侧，并且推动机构130水平设置，即推动机构130安装方向与所述气门杆112的轴向垂直。推动机构130的可移动的一端集成有推动环131，推动环131内设置有第一滑槽131a。其中，第一滑槽131a为腰型槽，并且第一滑槽131a的轴向为竖直方向。

液力挺柱140固定安装在发动机壳体100内部的右侧。摇臂150的右端与液力挺柱140铰接，摇臂150的左端的下侧抵靠在气门杆120的上端；并且摇臂内设置有第二滑槽151。其中，第一滑槽131a与第二滑槽151交叉设置，第一滑槽131a的轴线与第二滑槽151的轴线之间具有夹角。

销轴160匹配设置在第一滑槽131a和第二滑槽151中；销轴160的上侧设置有凸轮170，凸轮170由发动机的曲轴通过皮带或链条驱动，凸轮170与销轴160接触。其中，销轴160能够在凸轮170的挤压下沿第一滑槽131a往复运动，并且销轴160能够在推动环131的推动下沿第二滑槽151往复运动。

在本实施例中，第二滑槽151为弧形，凸轮170设置在第二滑槽151的凹面侧(上侧)，进气门110设置在第二滑槽151的凸面侧(下侧)。在摇臂150的第二滑槽151内在销轴160的两侧分别设置有第一缓冲弹簧153和第二缓冲弹簧154。其中，第一缓冲弹簧153的左端连接在销轴160的右侧，右端连接在第二滑槽151的右端；第二缓冲弹簧154的左端连接第二滑槽151的左端，右端连接在销轴160的左侧。

如图2所示，摇臂150与液力挺柱的连接方式为：摇臂的右端固定连接有第一铰接部152，第一铰接部152为球体；液力挺柱140上设置有第二铰接部141，第二铰接部141内部具有球形腔体；其中，第一铰接部152匹配设置在第二交接部141中，并且能够在第二铰接部141内自由转动。

如图3-7所示，推动机构130采用双作用液压缸，由固定缸130a、活塞130b和推动缸130c组成，其中，推动缸130c的右侧集成有推动环131。固定缸130a和推动缸130c内部分别具有液压腔，并且固定缸130a的液压腔的长度大于并且推动缸130c的液压腔的长度。活塞杆130b的左右两端分别位于固定缸130a的液压腔中和推动缸130c的液压腔中，并且在固定缸130a的液压腔左右两端分别设置有通油口A和通油口B；在推动缸130c的液压腔的左右两端分别设置有通油口C和通油口D。高压油通过在发动机缸盖内从其缸盖主油道增设油路将高压油引入其增设的控制换向阀，通过切换换向阀导通油路来改变液压缸的推动缸的定位伸出与缩短。推动机构130具有四个锁止位置，并且四个锁止位置对应的推动机构伸出长度的关系为：

L₁＜L₂＜L₃＜L₄；

其中，L₁为第一锁止位置对应的推动机构的伸出长度；L₂为第二锁止位置对应的推动机构的伸出长度；L₃为第三锁止位置对应的推动机构的伸出长度；L₄为第四锁止位置对应的推动机构的伸出长度。

如图4所示，推动机构130处于第一锁止位置时，活塞杆130b的左端抵靠在固定缸130a的液压腔的左端；并且活塞杆130b的右端抵靠在推动缸130c的液压腔的右端，此时活塞杆伸出的长度为L₁。

如图5所示，推动机构130处于第二锁止位置时，活塞杆130b的左端抵靠在固定缸130a的液压腔的左端；并且活塞杆130b的右端抵靠在推动缸130c的液压腔的左端，此时活塞杆伸出的长度为L₂。

如图6所示，推动机构130处于第三锁止位置时，活塞杆130b的左端抵靠在固定缸130a的液压腔的右端；并且活塞杆130b的右端抵靠在推动缸130c的液压腔的右端，此时活塞杆伸出的长度为L₃。

如图7所示，推动机构130处于第四锁止位置时，活塞杆130b的左端抵靠在固定缸130a的液压腔的右端；并且活塞杆130b的右端抵靠在推动缸130c的液压腔的左端，此时活塞杆伸出的长度为L₄。

在本实施例中，凸轮170沿顺时针方向旋转，凸轮170通过旋转来挤压所述销轴160。使销轴160在推动环131内上下移动并带动所述摇臂150绕液力挺柱140转动。由于进气门110通过回位弹簧120紧压在发动机壳体100上，当摇臂150下压时，回位弹簧120被压缩，当进气过程结束后，摇臂150上升，回位弹簧120伸长带动进气门110移动使进气门110关闭。同时，通过控制推动机构130的伸出长度，改变销轴160的在水平方向上的位置，从而改变销轴160与凸轮170的小头端(与凸轮轴心距离较远的一端)接触的时间，即改变发动机气门开启的时间；同时能够改变摇臂150下压的距离，即能够改变气门升程。

所述的发动机气门正时和升程同时可变装置可实现四种工况：

工况一、发动机转速为n₁，通油口B和通油口C同时注入高压油，通油口A和通油口D接低压回油口，使推动机构130在第一锁止位置锁止(如图4所示)，推动机构130伸长距离最短，销轴160处于第二滑槽151中的最低位置(离液力挺柱140最远)，在凸轮170的作用下，销轴160带动摇臂150上下往复移动，从而带动进气门110开启和关闭，由于销轴160和凸轮170的相对位置，使进气门110开启时间最晚并且气门升程最小。

工况二、发动机转速为n₂，通油口B和通油口D同时注入高压油，通油口A和通油口C接低压回油口，使控制推动机构130在第二锁止位置锁止(如图5所示)，液压缸伸出距离较短，销轴160处于第二滑槽151较低位置，在凸轮170的作用下，销轴160带动摇臂150上下移动，从而带动进气门110开启和关闭，由于销轴160和凸轮170的相对位置，使进气门110开启时间有较工况一有所提前并且气门升程有所提高。

工况三、发动机转速为n₃，通油口A和通油口C同时注入高压油，通油口B和通油口D接低压回油口；使控制推动机构130在第三锁止位置锁止(如图6所示)，销轴160处于第二滑槽151较高位置，此时在凸轮170的作用下，销轴160带动摇臂150上下移动，从而带动进气门110开启和关闭，由于销轴160和凸轮170的相对位置，进气门110开启时间较工况二有所提前并且气门升程有所提高。

工况四、发动机转速为n₄，通油口A和通油口D同时注入高压油，通油口B和通油口C接低压回油口，使控制推动机构130在第四锁止位置锁止(如图7所示)，液压缸伸出距离最长，销轴160处于第二滑槽151最高位置(最靠近液力挺柱140)，此时在凸轮170的作用下，销轴160带动摇臂150上下移动，随之带动进气门110开启和关闭，销轴160和凸轮170的相对位置，使进气门110开启时间最早并且气门升程最大。

其中，工况一、工况二、工况三和工况四对应的发动机转速的关系为：

n₁＜n₂＜n₃＜n₄。

如图8所示，在另一个实施例中，采用双进气门机构。包括两个进气门110、210；相对应的设有两个回位弹簧120、220；两个液力挺柱140、240；两个摇臂150、250；相对应的摇臂150中设置有缓冲弹簧153和154，摇臂250中设置有缓冲弹簧252和253；其中，进气门与摇臂为一一对应关系，具体安装方式与一个进气门的结构相同。两个摇臂与一套推动机构130、一个销轴160和一个凸轮170配合；其中，推动机构130设置在两个摇臂150和250之间，推动机构130的一端集成有两个推动环131和231，销轴160同时匹配设置在两个推动环131、231和摇臂150、250内的滑槽中。凸轮170设置在两个推动环131和231之间，并与销轴160接触，用于挤压销轴160。

同样的，推动机构130采用双作用液压缸，可以提供四种不同锁止位置并可在相应位置进行锁止。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种发动机气门正时和升程同时可变装置，其特征在于，包括：

进气门，其包括固定连接的气门头部和气门杆；

其中，所述气门杆可移动的穿过发动机壳体，并且伸入到所述发动机壳体内；

回位弹簧，其套设在所述气门杆上；

其中，所述气门杆的端部沿所述气门杆的周向设置有限位挡片；所述回位弹簧的一端抵靠在所述限位挡片上，另一端抵靠在所述发动机壳体上；

推动机构，其固定安装在所述发动机壳体内，并且所述推动机构的安装方向与所述气门杆垂直；

推动环，其与所述推动机构的可移动的一端固定连接，所述推动环内设置有第一滑槽；

液力挺柱，其固定安装在所述发动机壳体内；

摇臂，其一端与所述液力挺柱铰接，另一端的一侧抵靠在所述气门杆的端部；并且所述摇臂内设置有第二滑槽；

其中，所述第一滑槽的轴线与所述第二滑槽的轴线之间具有夹角；

凸轮，其由发动机曲轴驱动；

其中，所述进气门和所述凸轮分别位于所述第二滑槽的两侧；

销轴，其匹配设置在所述第一滑槽和所述第二滑槽中，并与所述凸轮相抵靠；

其中，所述销轴能够在所述凸轮的挤压下沿所述第一滑槽往复运动，并且所述销轴能够在所述推动环的推动下沿所述第二滑槽往复运动。

2.根据权利要求1所述的发动机气门正时和升程同时可变装置，其特征在于，所述第二滑槽为弧形，所述凸轮设置在所述第二滑槽的凹面侧，所述进气门设置在所述第二滑槽的凸面侧。

3.根据权利要求2所述的发动机气门正时和升程同时可变装置，其特征在于，还包括；

第一缓冲弹簧，其一端固定连接在所述销轴上，另一端固定连接在所述第二滑槽的一端；以及

第二缓冲弹簧，其一端固定连接在所述销轴上，另一端固定连接在所述第二滑槽的另一端。

4.根据权利要求2或3所述的发动机气门正时和升程同时可变装置，其特征在于，所述推动机构与所述液力挺柱分别靠近所述第二滑槽的两端安装。

5.根据权利要求4所述的发动机气门正时和升程同时可变装置，其特征在于，所述推动机构具有四个锁止位置，并且四个锁止位置对应的推动机构伸出长度的关系为：

L₁＜L₂＜L₃＜L₄；

其中，L₁为第一锁止位置对应的推动机构的伸出长度；L₂为第二锁止位置对应的推动机构的伸出长度；L₃为第三锁止位置对应的推动机构的伸出长度；L₄为第四锁止位置对应的推动机构的伸出长度。

6.根据权利要求5所述的发动机气门正时和升程同时可变装置，其特征在于，所述摇臂的一端固定连接有第一铰接部，所述液力挺柱上设置有第二铰接部；

其中，所述第一铰接部为球体，所述第二铰接部内部具有球形腔体；所述第一铰接部能够在所述第二铰接部内自由转动。

7.一种发动机气门正时和升程同时可变装置，其特征在于，包括：

两个进气门，所述进气门包括固定连接的气门头部和气门杆；

其中，所述气门杆可移动的穿过发动机壳体，并且伸入到所述发动机壳体内；

两个回位弹簧，其分别套设在两个所述气门杆上；

其中，所述气门杆的端部沿所述气门杆的周向设置有限位挡片；所述回位弹簧的一端抵靠在所述限位挡片上，另一端抵靠在所述发动机壳体上；

推动机构，其固定安装在所述发动机壳体内，并且所述推动机构的安装方向与所述气门杆垂直；

两个推动环，其与所述推动机构的可移动的一端固定连接，所述推动环内设置有第一滑槽；

两个液力挺柱，其固定安装在所述发动机壳体内；

两个摇臂，其对称设置在所述推动机构的两侧，并且分别靠近两个所述推动环；两个所述摇臂的一端分别与两个所述液力挺柱铰接，另一端的一侧分别抵靠在两个所述气门杆的端部；并且所述摇臂内设置有第二滑槽；

其中，所述第一滑槽的轴线与所述第二滑槽的轴线之间具有夹角；

凸轮，其由发动机曲轴驱动；

其中，所述进气门和所述凸轮分别位于所述第二滑槽的两侧；

销轴，其匹配设置在所述第一滑槽和所述第二滑槽中，并与所述凸轮相抵靠；

其中，所述销轴能够在所述凸轮的挤压下沿所述第一滑槽往复运动，并且所述销轴能够在所述推动环的推动下沿所述第二滑槽往复运动。

8.根据权利要求7所述的发动机气门正时和升程同时可变装置，其特征在于，所述推动机构具有四个锁止位置，并且四个锁止位置对应的推动机构伸出长度的关系为：

L₁＜L₂＜L₃＜L₄；

其中，L₁为第一锁止位置对应的推动机构的伸出长度；L₂为第二锁止位置对应的推动机构的伸出长度；L₃为第三锁止位置对应的推动机构的伸出长度；L₄为第四锁止位置对应的推动机构的伸出长度。

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