CN2835567Y

CN2835567Y - 无气门弹簧的发动机配气机构

Info

Publication number: CN2835567Y
Application number: CN 200520035329
Authority: CN
Inventors: 邓祥明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2015-08-30

Abstract

本实用新型公开了一种无气门弹簧的发动机配气机构，包括气门、气门座圈、传动臂、导管、组装在传动轴上的直动共轭凸轮和设置在传动臂上的间隙调整装置，通过直动共轭凸轮带动传动臂和气门做往复直线运动，同时实现形密封和力密封。本实用新型由于取消了气门弹簧，具有有效输出功率高、油耗小、发动机运转稳定、噪声小、磨损小、可靠性好的优点。

Description

无气门弹簧的发动机配气机构

技术领域

本实用新型涉及一种内燃发动机的配气机构。

背景技术

传统的内燃发动机配气机构，如图5所示，均采用偏心凸轮机构30和气门回位弹簧31相结合的方式，来开启或关闭气门，这种结构存在以下缺点：1.气门开启时需要发动机的动力来克服气门回位弹簧的弹力，特别对于高转速、大功率发动机的配气机构，为加强气门与气门座圈的密封性能，保证气门及时回位及发动机配气相位准确，消除气门与气门回位弹簧在机械运动中的共振现象，气门回位弹簧必须有足够的倔强系数和长度，这不仅增加了发动机的内部阻力，降低了发动机的有效输出功率，又增加了油耗；2.由于气门回位弹簧的存在，使气门在开启或关闭发动机传递给配气机构的力量不一致，发动机运转不稳定，引起噪声，这在发动机怠速工作时很明显；3.由于气门回位弹簧的存在，产生一系列不规则的运动，加速了配气机构零件的磨损，同时，在发动机高速运转工作中，气门回位弹簧受到高频率的交变负荷，容易造成疲劳变形几折断，增加了故障隐患，降低了发动机的安全性能；

日本FOCKE公司经过多年研究设计的“气门强制座落机构”，如图6所示，虽然取消了气门回位弹簧，但由于采用摆动式共轭凸轮作为运动转换装置，由于摆杆32、33所特有的横向位移及横向推力，不可避免地增加配气机构所占用的空间和造成气门与导管侧向磨损严重；其次，此设计中为保证气门机构的密封，在副摆杆上仍采用弹簧34为气门提供密封所需的预压力，由此可见，此方案具有严重缺陷与不足，至今不能推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种发动机的有效输出功率高、油耗小、发动机运转稳定、噪声小、磨损小、安全性能高的发动机配气机构。

为达到上述目的，本实用新型的无气门弹簧的发动机配气机构，包括气门、气门套管、气门座圈，该发动机配气机构还包括传动臂、导管和组装在传动轴上的直动共轭凸轮，传动臂与气门固定连接，传动臂由上端的回程臂、下端的升程臂以及带有一段直臂的、并连接升、回程臂的导向臂组成，导管套装于导向臂的直臂上，升程臂和回程臂的末端分别通过间隙调整装置与直动共轭凸轮的升程凸轮和回程凸轮相接触。

所述的直动共轭凸轮包括升程凸轮和回程凸轮，其轮廓具有以下特点：两凸轮的轮廓分别包括半径不等的一段圆弧，两圆弧相对设置，它们有共同的旋转中心，即圆心，两凸轮轮廓的另一半互为共轭曲线，按旋转方向一共轭曲线上的点与圆心的距离先增大后减小，此为升程凸轮，按旋转方向另一共轭曲线上的点与圆心的距离先减小后增大，此为回程凸轮，一凸轮共轭曲线上任一点过圆心与另一凸轮相对一侧共轭曲线相交所得的线段均为一定值；直动共轭凸轮旋转时，升程臂和回程臂的末端始终保持分别沿升程凸轮和回程凸轮的表面运动，加上导管的限位作用，带动传动臂、从而带动气门作直线往复运动；直动共轭凸轮旋转一周，气门的运动分为下降、上升和停留三个阶段；升程臂和回程臂末端的间隙调整装置是保证因零件的加工偏差和产生机械变形后仍能与升程凸轮和回程凸轮同时相接触。

上述升程臂和回程臂末端的间隙调整装置可以为：在导管和传动臂的直臂上均设有进油口，传动臂还设有贯穿其内的油道，在导管进油口的两端分别设有“O”形密封圈，在升程臂和回程臂末端的油道内分别依次设有与油道内径相匹配的活塞、与活塞相接触的钢球，且回程活塞的工作面直径大于升程活塞的工作面直径，两钢球的另一端与各自配套的凸轮相接触，组成磨擦副，由于两钢球始终承受系统压力，可自动保持与各自配套的凸轮相接触，同时由于回程活塞的工作面直径大于升程活塞的工作面直径，回程臂末端钢球所受系统压力大于升程臂末端钢球所受系统压力，在气门上升时，需克服液压系统的阻力，在气门关闭时提供预压力，保证密封性能。

作为本实用新型的进一步改进，在靠近升程臂活塞的油道内设置有油液止回阀，其目的是防止高速运转时，气门下降过程中升程臂末端油道内的油液倒流，导致配气相位失准。

作为本实用新型的进一步改进，在靠近回程臂活塞的油道内设置有油液止回阀，其目的是防止高速运转时，气门上升过程中回程臂末端油道内的油液倒流，导致配气相位失准。

上述升程臂末端的间隙调整装置也可以是穿过升程臂末端通孔的圆头螺杆和配套螺母，上述回程臂末端的间隙调整装置也可以是置于回程臂末端盲孔内的弹簧和活塞，当升程臂末产生磨损后可以通过螺母调节圆头螺杆的位置保证与升程凸轮相接触，回程臂末端的钢球可通过弹簧自动调整保证与回程凸轮相接触，同时，在气门上升时，需克服弹簧的阻力，在气门关闭时提供预压力。

综上所述，本实用新型的配气机构由于取消了气门弹簧，减小了发动机的内部阻力，提高了发动机的有效输出功率，降低了油耗；同时发动机承受的冲击交变负荷阻力减小，发动机运转更稳定、噪声小、磨损小，可靠性得到提高。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型实施例一的结构示意图。

图2为本实用新型实施例一的工作状态图。

图3为本实用新型实施例一的另一工作状态图。

图4为本实用新型实施例二的结构示意图。

图5为传统的内燃发动机配气机构的结构示意图。

图6为日本FOCKE公司的气门强制座落机构的结构示意图。

具体实施方式

由图1所示，本实用新型实施例一的无气门弹簧的发动机配气机构，包括气门1、气门套管18、气门座圈2、传动臂3、导管4和组装在传动轴上的直动共轭凸轮，直动共轭凸轮包括升程凸轮10和回程凸轮11，它们的轮廓具有以下特点：两凸轮的轮廓分别包括半径不等的一段圆弧AC和DE，两圆弧相对设置，它们有共同的旋转中心，即圆心，两凸轮轮廓的另一半CBA和DBE互为共轭曲线，按旋转方向升程凸轮10的共轭曲线CBA上的点与圆心的距离先增大后减小，回程凸轮11共轭曲线DBE上的点与圆心的距离先减小后增大，一凸轮共轭曲线上任一点过圆心与另一凸轮相对一侧共轭曲线相交所得的线段(如FG)均为一定值(即两半径之和)，传动臂3与气门1通过连接座连接，传动臂3由上端的回程臂7、下端的升程臂15以及带有一段直臂的、并连接升、回程臂的导向臂19组成，导管4套装于导向臂19的直臂上，在导管4和传动臂3的直臂上均设有进油口5、6，传动臂3还设有贯穿其内的油道20，在导管4内、进油口5的两端分别设有“O”形密封圈21，防止漏油，导管4的长度、进油口5和“O”形密封圈21的位置应满足传动臂上下的最大行程不受影响，在升程臂15和回程臂7末端的油道内分别依次设有与油道内径相匹配的活塞13、8、与活塞相接触的钢球12、9，且回程活塞8的工作面直径大于升程活塞13的工作面直径，两钢球12、9的另一端与各自配套的凸轮相接触，组成磨擦副，在靠近升、回程臂活塞的油道内分别设置有油液止回阀14、16。

当直动共轭凸轮旋转时，升程臂15和回程臂7的末端的钢球12、9始终保持分别沿升程凸轮10和回程凸轮11的轮廓表面运动，加上导管4的限位作用，带动传动臂3、从而带动气门1作直线往复运动；气门1的行程即为两半圆的半径之差；升程臂15和回程臂7末端的钢球12、9和活塞13、8是保证因零件的加工偏差和产生机械变形后仍能与升程凸轮10和回程凸轮11同时相接触。

由图2所示，当传动轴带动直动共轭凸轮旋转到此位置时，钢球12沿AB段运动，到旋转中心的距离逐渐增大，钢球9到旋转中心的距离同步减小，与升程臂15接触的升程凸轮10起主动轮的作用，回程凸轮11起从动轮的作用，升程凸轮10通过钢球12推动传动臂3下降，气门1打开，同时止回阀14关闭，防止油液倒流，使钢球12、活塞13和传动臂3成为一个不可压缩的整体，保证运动传递的准确性，防止配气相位失准，在发动机不工作时，保持气门1的工作位置；由图3所示，当传动轴带动直动共轭凸轮旋转到此位置时，钢球9沿HE段运动，到旋转中心的距离逐渐增大，钢球12到旋转中心的距离同步减小，回程凸轮11起主动轮的作用，回程凸轮11通过钢球9推动传动臂3上升，同时止回阀15关闭，防止油液倒流，气门1上升直到完全关闭，然后钢球9和12同时分别沿回程凸轮11和升程凸轮10的圆弧部分运动，气门1保持静止，气门1仍保持关闭状态，同时回程凸轮11需平衡液压系统对钢球9的压力，提供预压力，实现力密封；直动共轭凸轮旋转一周，气门完成打开、关闭、保持的工作周期。

本实用新型的另一实施方式，由图4所示，包括气门1、气门套管18、气门座圈2、传动臂3、导管4和组装在传动轴上的直动共轭凸轮，直动共轭凸轮包括升程凸轮10和回程凸轮11，传动臂3与气门1焊接固定，传动臂3由上端的回程臂7、下端的升程臂15以及带有一段直臂的、并连接升、回程臂的导向臂19组成，导管4套装于导向臂19的直臂上，升程臂15和回程臂7的末端分别设有间隙调整装置，升程臂末端的间隙调整装置为穿过升程臂15末端螺孔的圆头螺杆25和配套螺母26，回程臂7末端的间隙调整装置为置于回程臂末端盲孔内的弹簧27和活塞28，圆头螺杆25和活塞28分别与升程凸轮和回程凸轮相接触。

Claims

1.一种无气门弹簧的发动机配气机构，包括气门、气门套管、气门座圈，其特征在于该发动机配气机构还包括传动臂、导管和组装在传动轴上的一对直动共轭凸轮，传动臂与气门固定连接，传动臂由上端的回程臂、下端的升程臂以及带有一段直臂的、并连接升、回程臂的导向臂组成，导管套装于导向臂的直臂上，升程臂和回程臂的末端分别通过间隙调整装置与直动共轭凸轮的升程凸轮和回程凸轮相接触。

2.根据权利要求1所述的无气门弹簧的发动机配气机构，其特征在于所述升程臂和回程臂末端的间隙调整装置的结构为：在导管和传动臂的直臂上均设有进油口，传动臂还设有贯穿其内的油道，在导管进油口的两端分别设有“O”形密封圈，在升程臂和回程臂末端的油道内分别依次设有与油道内径相匹配的活塞、与活塞相接触的钢球，且回程活塞的工作面直径大于升程活塞的工作面直径，两钢球的另一端与各自配套的凸轮相接触，组成磨擦副。

3.根据权利要求2所述的无气门弹簧的发动机配气机构，其特征在于在靠近升程臂活塞的油道内设置有油液止回阀。

4.根据权利要求2或3所述的无气门弹簧的发动机配气机构，其特征在于在靠近回程臂活塞的油道内设置有油液止回阀。

5.根据权利要求1所述的无气门弹簧的发动机配气机构，其特征在于所述升程臂末端的间隙调整装置为穿过升程臂末端通孔的圆头螺杆和配套螺母，所述回程臂末端的间隙调整装置为置于回程臂末端盲孔内的弹簧和活塞。