一种基于活动凸轮的可变气门升程装置

摘要

本发明公开了一种基于活动凸轮的可变气门升程装置，包括活动凸轮，气门组件，摇臂，挺杆，凸轮轴，电磁阀，所述凸轮轴处于所述活动凸轮内部，所述凸轮轴的转动带动活动凸轮转动，使所述气门顶杆进行往复运动，从而利用摇臂的杠杆原理压缩气门弹簧驱动发动机气门，通过控制所述电磁阀使所述活动凸轮基圆轴线相对于所述凸轮轴轴线偏离一定角度，从而改变所述活动凸轮与所述气门顶杆之间原有的距离，实现气门升程的可变，本发明既可以单独运用，也可以和正时机构结合实现全可变气门，适应范围广，能耗低，控制简单，有利于可变配气技术在发动机上的推广。

权利要求

1.一种基于活动凸轮的可变气门升程装置，包括活动凸轮（1），凸轮轴（2），气门组件（3），摇臂（4），气门顶杆（5），电磁阀（6），所述凸轮轴（2）的转动带动活动凸轮（1）转动，使所述气门顶杆（5）进行往复运动，从而利用摇臂（4）的杠杆原理压缩气门弹簧驱动发动机气门，其特征在于，所述活动凸轮（1）的内部沿轴向设有导向长槽（13），所述活动凸轮（1）上沿轴向设有导向长孔（11），所述活动凸轮（1）的外轮廓面上沿旋转方向设有一圈倒T字形的导向凹槽（12）；所述导向长孔（11）和导向凹槽（12）位于活动凸轮（1）上不同的轴向位置，两者的位置不重叠；

所述凸轮轴（2）穿过所述导向长槽（13），在所述凸轮轴（2）的中部设有径向通孔，所述径向通孔内装有一销轴（22），同时，所述销轴（22）的两端嵌在所述导向长孔（11）中；

所述凸轮轴（2）的外回转表面上径向地设有第一柱塞孔和第二柱塞孔，所述第一柱塞孔中设有第一柱塞（21），所述第二柱塞孔中设有第二柱塞（24），所述凸轮轴（2）的内部沿轴向设有进回油通道（23），所述第一柱塞孔为盲孔，在第一柱塞的底部设有柱塞弹簧，所述第一柱塞（21）与所述柱塞弹簧压紧连接，所述第二柱塞孔与所述进回油通道（23）相通，所述进回油通道（23）由一电磁阀（6）进行控制；所述第一柱塞（21）和第二柱塞（24）的顶部与导向长槽（13）的内表面接触；

所述气门顶杆（5）包括第一顶杆（51）和第二顶杆（52），所述第一顶杆（51）和所述第二顶杆（52）之间由一顶杆弹簧压紧连接，所述第一顶杆（51）和所述第二顶杆（52）沿发动机缸壁竖直运动，所述顶杆弹簧的弹力小于所述气门弹簧的预紧力，同时，所述顶杆弹簧的弹力小于柱塞弹簧的弹力，所述第二顶杆（52）的底端铰接有滚轮（53），所述滚轮（53）的外轮廓呈倒T字形，所述滚轮在所述导向凹槽（12）内运动。

说明书

一种基于活动凸轮的可变气门升程装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种发动机可变气门升程装置。

背景技术

[0002] 内燃机至今仍然是热效率最高、单位体积和单位重量功率最大的原动机，应用非常广泛，然而随着世界能源的逐渐短缺以及环境资源的不断恶化，我们需要内燃机满足更严格的排放法规。传统内燃机采取固定型线的凸轮驱动气门，这使得内燃机的排放与油耗并不能在所有的工况点达到最佳，因此，大多新型内燃机都采用可变气门技术控制排放，降低油耗。

[0003] 可变气门技术目前主要分为基于凸轮的可变配气技术及无凸轮配气技术。前者又可细分为基于凸轮的机械可变配气技术和基于凸轮的电液可变配气技术，其中，基于凸轮的机械可变配气技术主要通过一系列的凸轮和齿轮来改变气门的运动规律，因此结构相对简单，响应速度快，但是因为保留了凸轮，其气门只是相对可变，并不能任意可变。

[0004] 而基于凸轮的电液可变配气技术，气门行程一部分由凸轮提供，另一部分由液压弹性改变，其特点为，气门可变程度更灵活，耗能也较低，然而其落座仍然受到凸轮的限制。

[0005] 无凸轮配气技术则可以任意的改变气门正时、升程、持续期及运动次数。就驱动方式来分，无凸轮配气技术分为电磁驱动、电气驱动、电机驱动、电液驱动等方式。相对于电磁驱动的能耗大，电气驱动的响应速度低及不稳定，电机驱动的系统复杂等缺点，电液驱动的无凸轮配气技术结构相对简单、响应速度较快。然而它也有不可避免的缺点：高转速下液压系统流量不够，气门达到最大升程处及落座处速度快、冲击力大。

发明内容

[0006] 针对上述现有技术，本发明提供一种基于活动凸轮的可变气门升程装置，包括活动凸轮，气门组件，摇臂，气门顶杆，凸轮轴，电磁阀，所述凸轮轴沿径向设有销轴，内部设有活动柱塞，所述活动凸轮沿轴向设有导向长孔与所述销互相配合，通过控制所述电磁阀，控制所述活动柱塞的运动，从而带动所述活动凸轮沿所述销转动，改变所述活动凸轮与所述挺杆之间的距离，实现气门升程的任意可变。

[0007] 为了解决上述技术问题，本发明一种基于活动凸轮的可变气门升程装置，包括活动凸轮，凸轮轴，气门组件，摇臂，气门顶杆，电磁阀，所述凸轮轴的转动带动活动凸轮转动，使所述气门顶杆进行往复运动，从而利用摇臂的杠杆原理压缩气门弹簧驱动发动机气门，所述活动凸轮的内部沿轴向设有导向长槽，所述活动凸轮上沿轴向设有导向长孔，所述活动凸轮的外轮廓面上沿旋转方向设有一圈倒T字形的导向凹槽；所述导向长孔和导向凹槽位于活动凸轮上不同的轴向位置，两者的位置不重叠；所述凸轮轴穿过所述导向长槽，在所述凸轮轴的中部设有径向通孔，所述径向通孔内装有一销轴，同时，所述销轴的两端嵌在所述导向长孔中；所述凸轮轴的外回转表面上径向地设有第一柱塞孔和第二柱塞孔，所述第一柱塞孔中设有第一柱塞，所述第二柱塞孔中设有第二柱塞，所述凸轮轴的内部沿轴向设有进回油通道，所述第一柱塞孔为盲孔，在第一柱塞的底部设有柱塞弹簧，所述第一柱塞与所述柱塞弹簧压紧连接，所述第二柱塞孔与所述进回油通道相通，所述进回油通道由一电磁阀进行控制；所述第一柱塞和第二柱塞的顶部与导向长槽的内表面接触；所述气门顶杆包括第一顶杆和第二顶杆，所述第一顶杆和所述第二顶杆之间由一顶杆弹簧压紧连接，所述第一顶杆和所述第二顶杆沿发动机缸壁面竖直运动，所述顶杆弹簧的弹力小于所述气门弹簧的预紧力，同时，所述顶杆弹簧的弹力小于柱塞弹簧的弹力，所述第二顶杆的底端铰接有滚轮，所述滚轮的外轮廓呈倒T字形，所述滚轮在所述导向凹槽内运动。本发明通过控制电磁阀，实现活动凸轮相对于凸轮轴的转动，从而实现气门升程的可调，

[0008] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0009] 本发明为基于活动凸轮的可变气门升程装置，既可以单独运用，也可以和正时机构结合实现全可变气门，适应范围广，能耗低，控制简单，有利于可变配气技术在发动机上的推广。

附图说明

[0010] 图1是本发明可变气门装置在原机气门处于关闭状态下的装配图；

[0011] 图2是本发明可变气门装置在原机气门处于最大升程状态下的装配图；

[0012] 图3是本发明可变气门装置在气门最大升程增大时处于气门开启状态下的装配图；

[0013] 图4是本发明可变气门装置在气门最大升程增大时处于气门关闭状态下的装配图；

[0014] 图5-1是本发明中活动凸轮的端向视图；

[0015] 图5-2是图5-1所示活动凸轮A-A剖切位置的左剖视图；

[0016] 图6-1是本发明中凸轮轴的轴向视图；

[0017] 图6-2是图6-1所示凸轮轴B-B剖切位置的左剖视图；

[0018] 图7是本发明中气门顶杆的主视图。

[0019] 图中：

[0020] 1-活动凸轮 2-凸轮轴 3-气门组件 4-摇臂

[0021] 5-气门顶杆 6-电磁阀 11-导向长孔 12-导向凹槽

[0022] 13-导向长槽 21-第一柱塞 22-销轴 23-进回油通道

[0023] 24-第二柱塞 51-第一顶杆 52-第二顶杆 53-滚轮

具体实施方式

[0024] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

[0025] 如图1和图2所示，本发明一种基于活动凸轮的可变气门升程装置，包括活动凸轮1，凸轮轴2，气门组件3，摇臂4，气门顶杆5，电磁阀6，所述凸轮轴2的转动带动活动凸轮1转动，使所述气门顶杆5进行往复运动，从而利用摇臂4的杠杆原理压缩气门弹簧驱动发动机气门，实现发动机气门开启和关闭。

[0026] 如图5-1和图5-2所示，所述活动凸轮1的内部沿轴向设有导向长槽13，该导向长槽13是贯通活动凸轮的，所述活动凸轮1上沿轴向设有导向长孔11，这个导向长孔就是让活动凸轮1可以沿凸轮轴左右移动的，所述活动凸轮1的外轮廓面上沿旋转方向设有一圈倒T字形的导向凹槽12，所述导向长孔11和导向凹槽12位于活动凸轮1上不同的轴向位置，两者的位置不重叠；如图1所示，所述凸轮轴2穿过所述导向长槽13，如图6-1和图6-2所示，在所述凸轮轴2的中部设有径向通孔，所述径向通孔内装有一销轴22，同时，所述销轴22的两端嵌在所述导向长孔11中；所述活动凸轮1可以沿所述导向长孔11相对于销轴22滑动与转动。

[0027] 如图1和图6-1所示，所述凸轮轴2的外回转表面上径向地设有第一柱塞孔和第二柱塞孔，所述第一柱塞孔中设有第一柱塞21，所述第二柱塞孔中设有第二柱塞24，所述凸轮轴2的内部沿轴向设有进回油通道23，所述第一柱塞孔为盲孔，在第一柱塞的底部设有柱塞弹簧，所述第一柱塞21与所述柱塞弹簧压紧连接，所述第二柱塞孔与所述进回油通道23相通，所述进回油通道23由一电磁阀6进行控制；所述第一柱塞21和第二柱塞24的顶部与导向长槽13的内表面接触；

[0028] 如图7所示，所述气门顶杆5包括第一顶杆51和第二顶杆52，所述第一顶杆51和所述第二顶杆52之间由一顶杆弹簧压紧连接，所述第一顶杆51和所述第二顶杆52沿图1中所示的发动机缸壁竖直运动，所述顶杆弹簧的弹力小于所述气门弹簧的预紧力，同时，所述顶杆弹簧的弹力小于柱塞弹簧的弹力，所述第二顶杆52的底端铰接有滚轮53，所述滚轮53的外轮廓呈倒T字形，所述滚轮在所述导向凹槽12内运动。

[0029] 本发明可变气门升程装置的工作过程如下：

[0030] 图1和图2分别是本发明可变气门装置在原机气门处于关闭状态下和气门最大升程状态下的装配图，此时在所述电磁阀6的控制下，所述进回油通道23先回油再关闭，所述活动凸轮1在所述第一柱塞21的压力下压紧所述第二柱塞24，所述活动凸轮1基圆轴线与所述凸轮轴2轴线重合，所述气门顶杆5底端滚轮沿所述活动凸轮1导向凹槽12运动，从而实现气门关闭与气门开启。

[0031] 图3是本发明可变气门装置在气门最大升程增大时处于气门开启状态下的装配图，此时在所述电磁阀6的控制下，所述进回油通道23先进油再关闭，所述第一柱塞21将克服所述第二柱塞24力使所述活动凸轮1基圆轴线相对于所述凸轮轴2轴线向凸轮方向旋转，同时由于所述滚轮53与所述活动凸轮1导向凹槽12互相配合将使所述活动凸轮1向图中右侧移动，从而导致气门最大升程增大。

[0032] 图4是本发明可变气门装置在气门最大升程增大时处于气门关闭状态下的装配图，此时所述电磁阀6相对于图3中无变动，所述滚轮53与所述导向凹槽12的配合一方面使所述活动凸轮1相对于所述凸轮轴2向图中左侧移动，另一方面将使所述活动凸轮1拉动所述第二顶杆52向下运动，当所述气门顶杆5低于图1中所述气门顶杆5的位置时，所述第一顶杆51将与所述第二顶杆52在顶杆弹簧的作用下分离，从而消除因调整气门最大升程对气门关闭状态的影响。其中，所述气门顶杆5之间的弹簧力始终小于所述气门3弹簧预紧力和所述第一柱塞21弹簧力，从而避免所述气门3被顶开，以及克服所述第一柱塞21弹簧力使所述活动凸轮1旋转。

[0033] 如上所述，通过控制活动凸轮1基圆轴线相对于所述凸轮轴2轴线之间的转动角度，从而调整了气门最大升程。

[0034] 尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。