WO2010108374A1 - 气门升程可调的发动机配气机构 - Google Patents

Description

气门升程可调的发动机配气机构

技术领域

本发明涉及一种气门升程可调的发动机配气机构， 属于发动机制造技术领域。 背景技术

在传统的发动机配气机构中， 气门的三个特性参数： 气门开启相位、 气门开启持 续角度和气门升程的数值， 在发动机的运行过程中是固定不变的。 而随着发动机转速 和负荷的改变， 对配气机构的最佳特性需求是不同的， 如： 为了提高发动机的功率， 就要提早开启并推迟关闭进气门， 同时需要提高进气门的升程； 而为了提高发动机的 低速扭矩， 就需要较小的气门升程。 近年来由于对汽车油耗和废气排放环保性的日益 重视， 也迫切需要一种气门升程可变的配气机构， 以满足对发动机各种工况的不同需 求。 发明内容

本发明的目的是提供一种气门升程可调的发动机配气机构， 其构造简单， 运行稳 定可靠， 同时提高了发动机的功率， 改善了燃油经济性。

为实现上述目的， 本发明采用了以下技术方案：

一种气门升程可调的发动机配气机构， 包括设置在凸轮轴上的凸轮， 所述的凸轮 的下侧设有指型摇臂， 凸轮与设置在指型摇臂上的轴承抵靠在一起并构成转动配合， 指型摇臂的一端的下侧设置有位置上下可调的挺柱， 另一端的下侧设置有气门， 所述 的指型摇臂可绕其与挺柱的配合处转动， 气门的杆身上套设有复位弹簧。

由上述技术方案可知， 本发明中的挺柱的位置上下可调， 且由于所述的指型摇臂 可绕其与挺柱的配合处转动， 所以指型摇臂的位置也将随着挺柱的调整而得到上下调 节， 而指型摇臂的位置决定了气门升程的大小， 从而使得气门的升程得到了调节。 由 上述可知， 本发明构造简单且运行稳定可靠。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细地说明。 附图说明

图 1、 图 2、 图 3是本发明不同角度的结构示意图; 图 4是挺柱的结构示意图；

图 5是偏心轴的结构示意图；

图 6是驱动机构的结构示意图；

图 7是指型摇臂的结构示意图。 具体实施方式

如图 1〜图 3所示， 本发明提供一种气门升程可调的发动机配气机构， 包括设置 在凸轮轴 10上的凸轮 11， 所述的凸轮 11的下侧设有指型摇臂 20， 凸轮 11与设置在 指型摇臂 20上的轴承抵靠在一起并构成转动配合， 指型摇臂 20的一端的下侧设置有 位置上下可调的挺柱 30， 另一端的下侧设置有气门 40， 所述的指型摇臂 20可绕其与 挺柱 30的配合处转动， 气门 40的杆身上套设有复位弹簧 50。

工作时， 盘状的凸轮 11随凸轮轴 10而转动， 由于指型摇臂 20的一端的下侧设置 有位置上下可调的挺柱 30， 且指型摇臂 20可绕其与挺柱 30的配合处转动。 因此， 当 凸轮 11转动到以其向径最长的一端与指型摇臂 20上的轴承抵靠在一起时， 指型摇臂 20也同时绕其与挺柱 30的配合处转动， 指型摇臂 20的另一端随之向下压气门 40， 使 气门以一定的升程开启； 凸轮 11继续转动， 气门 40则在复位弹簧 50的作用下回复原 位。

本发明中由于所述的挺柱 30的位置上下可调， 从而使得指型摇臂 20的位置也可 以随之上下调节， 而指型摇臂 20的位置直接决定了气门 40的升程大小。 因此， 本发 明通过调节挺柱 30的位置而使得气门 40的升程得到了调节， 从而满足了配气机构对 发动机各种工况的不同需求。

本实施例中指型摇臂 20的结构特征和动作方式， 请见申请号为 02819736.4的专 利文献中的描述。

作为本发明的优选方案， 如图 2、 图 3、 图 4所示， 所述的挺柱 30的顶部设置有 凸部 31， 指型摇臂 20的底端面上设置有凹部 21， 该凹部 21与所述的凸部 31相嵌合 的， 如图 7所示， 所述的指型摇臂 20可绕凸部 31与凹部 21的嵌合处转动。

前述挺柱 30和指型摇臂 20的凹凸相嵌的配合方式， 不但有利于整个配气机构的 稳定运行， 还简化了结构， 提高了运行的可靠性。

作为本发明的另一种优选方案， 所述的挺柱 30的部分柱身设置为弹簧状， 其弹簧 状柱身的刚度小于所述的复位弹簧 50的刚度。 挺柱 30的部分柱身设置为弹簧状，也即可以将挺柱 30的上侧柱身设置为弹簧状， 而下侧柱身设置为实体状； 或者将挺柱 30的下侧柱身设置为弹簧状， 而上侧柱身设置 为实体状； 也可以将挺柱 30的上下两侧的柱身设置为实体状， 而上下两侧之间的中间 部分设置为弹簧状。 又由于挺柱 30的弹簧状柱身的刚度小于所述的复位弹簧 50的刚 度， 因此当凸轮 11通过指型摇臂 20驱动气门 40动作时， 指型摇臂 20首先使得挺柱 30的弹簧状部分的柱身被压缩， 只在挺柱 30的弹簧状部分的柱身达到无法被压缩的 程度后， 气门 40才会动作， 由此使得气门 40的升程得到进一步的调节。

使挺柱 30 的位置上下可调有多种实现方案， 比如： 采用齿轮齿条机构驱动挺柱 30做上下运动， 作为本发明的优选方案， 参见图 1〜图 3、 图 5， 所述的挺柱 30的上 侧设置为弹簧状， 挺柱 30的下侧设置有贯穿柱身的孔 32， 孔 32中穿设有偏心轴 60， 偏心轴 60的一侧设有驱动其转动的驱动机构。

工作时驱动机构动作带动偏心轴 60转动，偏心轴 60通过与孔 32的配合驱动挺柱 30上下调节， 不但构造简单， 易于实现， 而且运行安全可靠。

如图 5所示， 所述的偏心轴 60的轴身呈圆柱状， 圆柱状的轴身上均勾地设置有与 所述的孔 32相配合的偏心轮 61， 所述的偏心轮 61的外径与孔 32的内径相吻合。

参见图 6并结合图 1所示， 所述的驱动机构也有多种实现方案， 本发明中的驱动 机构包括固定套设在偏心轴 60上的蜗轮 71， 蜗轮 71的旁侧设置有与其相配合的蜗杆 72， 蜗杆 72的一端设有驱动其转动的电机 73。

进一步的， 所述的蜗轮 71上设置有角度位置传感器， 角度位置传感器与电脑控制 单元 ECU电连接， 所述的电脑控制单元 ECU与电机 73电连接。 所述的蜗轮 71与偏 心轴 60为键连接， 所述的电机 73为步进电机。

下面结合附图 1〜图 6对本发明的动作过程作进一步详细地说明：

凸轮轴 10安装在发动机的缸盖之上， 挺柱 30安装在发动机缸盖的导向孔中， 偏 心轴 60贯穿在挺柱 30的中间安装孔 32中。 挺柱 30的上端安装有指型摇臂 20， 指型 摇臂 20的支点为设置在挺柱 30顶端的凸部 31。 气门 40上设有复位弹簧 50， 复位弹 簧 50起到回位和储存能量的作用。 在偏心轴 60的一端安装有蜗轮 71， 蜗轮 71和偏 心轴 60之间采用键连接， 所述的蜗轮 71上安装有角度位置传感器， 以起到监测偏心 轴 60相对于基准位置的偏转角度， 蜗轮 71和蜗杆 72直接构成一对齿蜗传动副。所述 的步进电机 73可以控制蜗杆 72的转动，蜗轮 71和蜗杆 72相配合使偏心轴 60做旋转 运动， 从而实现了挺柱 30的位置的上下可调。 当发动机的运行工况需要最小的气门升程时，电脑控制单元 ECU监测到相关数据 并把指令发给步进电机 73， 步进电机 73动作并带动蜗杆 72转动， 蜗轮 71和蜗杆 72 配合从而把运动传递为偏心轴 60的旋转运动， 偏心轴 60带动挺柱 30下移， 参见图 2 所示。 当凸轮轴 10旋转时， 会把凸轮 11 的升程传递给指型摇臂 20， 因指型摇臂 20 的下侧设置有挺柱 30， 且挺柱 30的部分柱身呈弹簧状， 由于此弹簧状柱身的刚度小 于压缩弹簧 50的刚度，所以凸轮 11会走过一段空的升程以实现挺柱 30的弹簧状柱身 的压缩行程， 直到挺柱 30的弹簧状柱身不能被压缩， 然后指型摇臂 20才会把凸轮 11 的升程传递给气门 40， 此时配气机构具有最小的气门升程。

当发动机的运行工况需要最大的气门升程时，电脑控制单元 ECU监测到相关数据 并把指令发给步进电机 73， 最终带动偏心轴 60的旋转运动， 偏心轴 60带动挺柱 30 上移， 此时挺柱 30的弹簧状柱身的压缩行程将会减小， 参见图 3所示。 此时指型摇臂 20在凸轮 11的压力下作用于挺柱 30， 直至挺柱 30的弹簧状的柱身已经被压缩并圈， 而不能再被压缩， 然后指型摇臂 20则压迫气门 40下移， 从而使凸轮 11的升程通过指 型摇臂 20传递到气门 40上。 由于此过程中挺柱 30的压缩行程较小， 因此凸轮 11的 升程将更多的转变为气门 40的升程， 从而使得气门的升程最大。

当发动机的运行工况需要较为适中的气门升程时，只需要通过步进电机 73来调整 偏心轮 61的偏心量即可实现挺柱 30位置的调节， 从而实现气门 40升程的可调性。在 本发明中， 偏心轮 61的偏转角度设定为 180度， 从而可以保证非常精确的调控精度。

在发动机处于部分负荷工况下。可以通过调整偏心轮 61的偏转角度来达到控制气 缸内的进气量的要求， 此时节气门可以完全打开， 这样部分负荷下的截留损失就会大 大较小。 无节气门负荷运行工况不仅可以提高发动机的燃油经济性， 在配合传统的可 变气门正时的机构下可以实现提高怠速稳定性和低端扭矩的目的。

最后所应说明的是： 以上实施例仅用以说明本发明而非限制， 尽管参照较佳实施 例对本发明进行了详细说明， 本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明进行修 改或者等同替换， 而不脱离本发明的精神和范围， 其均应涵盖在本发明的权利要求范 围当中。

Claims

权利要求书

1、一种气门升程可调的发动机配气机构，包括设置在凸轮轴（10)上的凸轮（11)， 其特征在于： 所述的凸轮 （11) 的下侧设有指型摇臂 （20)， 凸轮 （11) 与设置在指型 摇臂 （20) 上的轴承抵靠在一起并构成转动配合， 指型摇臂 （20) 的一端的下侧设置 有位置上下可调的挺柱 （30)， 另一端的下侧设置有气门 （40)， 所述的指型摇臂 （20) 可绕其与挺柱 （30) 的配合处转动， 气门 （40) 的杆身上套设有复位弹簧 （50)。

2、 根据权利要求 1所述的气门升程可调的发动机配气机构， 其特征在于： 所述的 挺柱 （30) 的顶部设置有凸部 （31)， 指型摇臂 （20) 的底端面上设置有与所述的凸部 (31) 相嵌合的凹部 （21)， 所述的指型摇臂 （20) 可绕凸部 （31) 与凹部 （21) 的嵌 合处转动。

3、 根据权利要求 2所述的气门升程可调的发动机配气机构， 其特征在于： 所述的 挺柱（30) 的部分柱身设置为弹簧状， 其弹簧状柱身的刚度小于所述的复位弹簧（50) 的刚度。

4、 根据权利要求 3所述的气门升程可调的发动机配气机构， 其特征在于： 所述的 挺柱（30)的上侧设置为弹簧状，挺柱（30)的下侧设置有贯穿柱身的孔（32)，孔（32) 中穿设有偏心轴 （60)， 偏心轴 （60) 的一侧设有驱动其转动的驱动机构。

5、 根据权利要求 4所述的气门升程可调的发动机配气机构， 其特征在于： 所述的 驱动机构包括固定套设在偏心轴 （60) 上的蜗轮 （71)， 蜗轮 （71) 的旁侧设置有与其 相配合的蜗杆 （72)， 蜗杆 （72) 的一端设有驱动其转动的电机 （73)。

6、 根据权利要求 5所述的气门升程可调的发动机配气机构， 其特征在于： 所述的 偏心轴 （60) 的轴身呈圆柱状， 圆柱状的轴身上均勾地设置有与所述的孔 （32) 相配 合的偏心轮 （61)， 所述的偏心轮 （61) 的外径与孔 （32) 的内径相吻合。

7、 根据权利要求 5所述的气门升程可调的发动机配气机构， 其特征在于： 所述的 蜗轮 （71) 上设置有角度位置传感器。

8、 根据权利要求 5所述的气门升程可调的发动机配气机构， 其特征在于： 所述的 蜗轮 （71 ) 与偏心轴 （60 ) 为键连接。

9、 根据权利要求 5所述的气门升程可调的发动机配气机构， 其特征在于： 所述的 电机 （73 ) 为步进电机。

10、 根据权利要求 7所述的气门升程可调的发动机配气机构， 其特征在于： 所述 的角度位置传感器与电脑控制单元电连接， 所述的电脑控制单元与电机（73 ) 电连接。