CN101225759B - 可变气门升程装置 - Google Patents

Abstract

一种可变气门升程装置，包括安装于气缸盖气道中的气门、与发动机曲轴同步转动的凸轮以及套于气门上的气门弹簧，气门弹簧上端安装有一弹簧上座，气门与弹簧上座固定连接，气门弹簧下端通过一弹簧下座挺杯垫于气缸盖中，在凸轮和气门之间还连接有便于控制气门动作的杠杆机构。本发明通过增设一杠杆机构即达到了控制气门升程大小的目的，结构简单，控制方便，减少了发动机泵吸损失，减小了发动机燃油消耗。

Description

可变气门升程装置

技术领域

本发明属于发动机制造领域，具体地说是一种可变气门升程装置。

背景技术

发动机气门在大多数情况下都在固定的凸轮驱动下开启和关闭，所得到的气门动作是在发动机的高转速与低转速下发动机气门动作时间要求之间的折衷。原有的结构中，均存在泵吸损失大、燃油损失大的缺点。最近，用来调节由固定从动凸轮轴所确定的正时装置已投入生产，其可增强发动机的性能。这些装置在凸轮可变相位装置一样简单，它们可控制凸轮相对于凸轮驱动链轮和凸轮凸角开关的角位置。

与固定正时的自然吸气式发动机相比，这些可变凸轮正时***在较广发动机速度范围内的发动机输出方面提供了显著增强的效果，并且在功能上可以代替节气门部分开启时的废气再循环控制气门。一方面，它们不具备充分的气门正时功能以便能省掉发动机节气门。电动液压的和电磁的气门控制***确实具有允许实现无节气门发动机的潜力，但是，这些***严格来说只是样机***，在它们被生产出来之前还有大量的成本、包装以及能量平衡方面的难题需要克服。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种可控制气门升程大小的可变气门升程装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种可变气门升程装置，包括安装于气缸盖气道中的气门、与发动机曲轴同步转动的凸轮以及套于气门上的气门弹簧，气门弹簧上端安装有一弹簧上座，气门与弹簧上座固定连接，气门弹簧下端通过一弹簧下座挺杯垫于气缸盖中，在凸轮和气门之间还连接有便于控制气门动作的杠杆机构。

作为对上述方案的改进，所述的杠杆机构包括位于气门上方的上杠杆、位于气门弹簧下方的下杠杆以及控制凸形轮，上杠杆右端压于气门上，上左端通过铰链直接与下杠杆左端活动连接、或者上杠杆左端通过一连接传动杆与下杠杆左端连接，凸轮安装于上杠杆上方并与上杠杆接触；下杠杆通过下杠杆轴固定于气缸盖中，下杠杆右端顶于弹簧下座挺杯下端，在上杠杆或者下杠杆旁边还安装有一可控制上杠杆或者下杠杆摆动幅度的控制凸形轮。所述的控制凸形轮位于下杠杆轴左下方或右上方，凸轮和上杠杆接触点与上杠杆和气门接触点横向距离大于下杠杆轴与下杠杆和弹簧下座挺杯接触点横向距离，所述的横向距离与气门移动方向垂直，控制凸形轮位于下杠杆轴左下方；或者，所述的控制凸形轮位于上杠杆下方，凸轮和上杠杆接触点与上杠杆和气门接触点横向距离小于下杠杆轴与下杠杆和气门弹簧接触点横向距离，所述的横向距离与气门移动方向垂直，控制凸形轮位于上杠杆轴右下方。

作为对上述方案的另一种改进，所述的杠杆机构包括位于上挺杯上方的连接传动块和位于气门弹簧旁边的杠杆，连接传动块上设置有曲面，杠杆上端与曲面接触，杠杆通过杠杆轴固定于气缸盖中，杠杆下端弯折顶于弹簧下座挺杯下端，在杠杆外侧设置有控制杠杆摆动幅度的控制凸形轮，凸轮与连接传动块接触；连接传动快和杠杆接触点与杠杆轴之间的垂直距离大于杠杆和气门弹簧下座挺杯接触点与杠杆轴之间的横向距离，所述的垂直距离方向与气门移动方向一致，所述的横向距离与气门移动方向垂直。

作为对上述方案的另一种改进，所述的杠杆机构包括位于上挺杯上方的按压杆和位于气门弹簧旁边的杠杆，按压杆上端以铰链形式与杠杆上端连接，杠杆通过杠杆轴固定于气缸盖中，杠杆下端弯折顶于气门弹簧下端，在杠杆外侧设置有控制杠杆摆动幅度的控制凸形轮，凸轮与按压杆接触；按压杆和杠杆连接点与杠杆轴之间的垂直距离大于杠杆和气门弹簧下座挺杯接触点与杠杆轴之间的横向距离，所述的垂直距离方向与气门移动方向一致，所述的横向距离与气门移动方向垂直。

作为对上述方案的另一种改进，上述的杠杆机构包括分别安装于气门上方和弹簧下座挺杯下方的上部杠杆和下部杠杆以及一连接传动件，两杠杆分别通过上杠杆轴和下杠杆轴固定于气缸盖中，连接传动件上下两侧为曲面，上部杠杆和下部杠杆左端分别与连接传动件上曲面和下曲面接触，上部杠杆右端按压于气门上，下部杠杆右端顶于弹簧下座挺杯下端，上部杠杆左右两端与上杠杆轴的横向距离比值小于下部杠杆左右两端与下杠杆轴的横向距离比值，所述横向距离与气门移动方向垂直；凸轮与连接传动件左端部接触，在下部杠杆轴左下方设置有一控制下部杠杆摆动幅度的控制凸形轮。

作为对上述方案的另一种，所述的杠杆机构包括分别安装于气门上方和弹簧下座挺杯下方的上部杠杆和下部杠杆以及一连接传动件，两杠杆分别通过上杠杆轴和下杠杆轴固定于气缸盖中，连接传动件上端为曲面，下端与下部杠杆左端铰链连接，上部杠杆左端与曲面接触，上部杠杆右端按压于气门上，下部杠杆右端顶于弹簧下座挺杯下端，上部杠杆左右两端部与上杠杆轴的横向距离比值大于下部杠杆左右两端部与下杠杆轴的横向距离比值，所述横向距离与气门移动方向垂直；凸轮与连接传动件左侧部接触，在上部杠杆轴左上方设置有一控制上部杠杆摆动幅度的控制凸形轮。

本发明通过增设一杠杆机构以及通过杠杆机构与弹簧下座挺杯的配合即达到了控制气门升程大小的目的，结构简单，控制方便，减少了发动机泵吸损失，减小了发动机燃油消耗。

附图说明

附图1为本发明实施例一结构示意图；附图2为本发明实施例二结构示意图；附图3为本发明实施例三结构示意图；附图4为本发明实施例四结构示意图；附图5为本实施例五结构示意图；附图6为本实施例六结构示意图；附图7为本实施例七结构示意图；附图8为本实施例八结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面将结合具体实施例及附图对本发明结构原理作进一步详细描述：

本发明是对现有的可变气门升程装置的改进，可控制气门的升程状态，使可变气门适用性更强，应用范围更广。

实施例一：如附图1所示为本发明实施例一结构示意图。本实施例中的可变气门升程装置包括气门2、气门弹簧3以及凸轮1，气门2安装于气缸盖气道中，用于控制气道通断。凸轮1位于气门2上方，用于驱动气门2进行上下动作。气门2外套一气门弹簧3，气门2上端固定连接一弹簧上座4，可压缩气门弹簧3。在气门弹簧3下端增设有一弹簧下座挺杯5，弹簧下座挺杯5位于气缸盖上。

本实施例相对现有的可变气门升程装置改进之处主要为增加了一个杠杆机构，在凸轮1正常转动之下，该机构可将凸轮1所传递至气门2上的运动转移，使气门2根据实际需要动作。本实施例所采用的杠杆机构包括位于气门2上方横向安装的上杠杆7以及一连接传动杆6，上杠杆7一端压于气门2上，另一端压于连接传动杆6上端，凸轮1位于上杠杆7两端之间，并与上杠杆7接触。连接传动杆6竖向安装，且可上下移动，在连接传动杆6下端连接一横向设置的下杠杆8，下杠杆8通过一下杠杆轴9固定于气缸盖上，其一端与连接传动杆6接触，另一端托于弹簧下座挺杯5下方，下杠杆轴9相对凸轮1更靠近气门弹簧3，同时，在下杠杆8下方还设置有一可调节下杠杆8摆动幅度的调节部件，在本实施例中，该调节部件为一控制凸形轮10，当需要改变下杠杆8摆动幅度时，转动控制凸形轮10，调节控制凸形轮10外周与下杠杆8间距即可。当然，该调节部件也可以是其他机构，如油缸柱塞等。

当需要气门2随凸轮1旋转而作最大幅度移动时，首先将控制凸形轮10旋转至其上边缘与下杠杆8接触，使下杠杆8在下杠杆轴9和控制凸形轮10的限制下无法摆动，同时也使连接传动杆6无法向下移动。当凸轮1旋转推动上杠杆7动作时，上杠杆7与连接传动杆6支撑端也无法向下移动，从而促使上杠杆7与气门2接触端下压，气门弹簧3压缩，气门2下移，气道开启。之后在气门弹簧3的回复力作用下气门2回复至初始位置。

当需要在凸轮1正常转动时仍然关闭气门通道时，转动控制凸形轮10使控制凸形轮10上边缘与下杠杆8具有一定间距，此时，下杠杆8可以以下杠杆轴9为中心摆动。以杠杆机构作为一个整体分析，由于凸轮1施加于上杠杆7上力的着力点与气门2距离较下杠杆轴9与弹簧下座挺杯5距离远，上杠杆7与下杠杆8存在向左侧倾斜的趋势，上杠杆7向下压在气门2上的力小于下杠杆8向上顶在弹簧下座挺杯5上的力，下杠杆8向上顶弹簧下座挺杯5，并向上压缩气门弹簧3，气门2无下移动作，气道处于关闭状态。之后在气门弹簧3的回复力作用下各部件回复至初始位置。

根据上述的原理，转动控制凸形轮10，改变其上边缘与下杠杆8间距，可起到调节气门2动作幅度的作用，从而达到调节气门升程大小的目的。

实施例二：如附图2所示。本实施例所揭示的方案与实施例一所揭示方案类似，本方案中，控制凸形轮10由控制下杠杆8更改为控制上杠杆7同时，凸轮1和上杠杆7接触着力点与上杠杆7和气门2距离小于下杠杆轴9与下杠杆8和弹簧下座挺杯5接触点距离。其他部件的位置以及连接关系均与实施例一一致。

与实施例一相反，当需要气门2随凸轮1旋转而作最大幅度移动时，首先需将控制凸形轮10旋转至其上边缘与上杠杆7存在间距，当凸轮1旋转推动上杠杆7动作时，上杠杆7直接向右侧倾斜，从而下压气门2，气道开启。当需要在凸轮1正常转动时仍然关闭气门通道时，转动控制凸形轮10使控制凸形轮10上边缘与上杠杆7接触，当凸轮1旋转时，由于控制凸形轮10的限制，使上杠杆7与气门2接触端无法下压，气门2无动作，气门通道为关闭状态。

实施例三：如附图3所示。本实施例在结构以及原理与实施例二一致，是对实施例二的简化，将实施例二中的连接传动杆6取消，将上杠杆7和下杠杆8直接通过铰链活动连接在一起，上杠杆7和下杠杆8之间通过铰链实现力的传递。本实施例的控制、工作过程与实施例二一致，在次不再复述。

实施例四：如附图4所示。本实施例在结构以及原理与实施例一一致，是对实施例一的简化，将实施例一中的连接传动杆6取消，将上杠杆7和下杠杆8直接通过铰链活动连接在一起，上杠杆7和下杠杆8之间通过铰链实现力的传递。本实施例的控制、工作过程与实施例一一致，在次不再复述。

实施例五：如附图5所示。本实施例中的可变气门升程装置同样包括气门2、气门弹簧3以及凸轮1，气门2安装于气缸盖气道中，用于控制气道通断。凸轮1位于气门2上方，用于驱动气门2进行上下动作。气门2外套一气门弹簧3，气门2上端固定连接一弹簧上座4，弹簧上座4上套有一上挺杯11，当气门2下移时，可压缩气门弹簧3。在气门弹簧3下端设置有一弹簧下座挺杯5，弹簧下座挺杯5位于气缸盖上。

与实施例一相类似，本实施例同样设置了一杠杆机构将凸轮1所传递至气门2上的运动转移，可根据实际需要调节气门2动作。本实施例中，该杠杆机构包括位于上挺杯11上端面直接与上挺杯11接触的连接传动块12，连接传动块12可相对上挺杯11移动，左侧设有曲面，右侧与凸轮1直接接触，连接传动块12曲面与一杠杆13上端接触。杠杆13竖向设置于气门弹簧3一侧，上下两端分别向连接传动块12和弹簧下座挺杯5方向弯折，并分别与连接传动块12曲面和弹簧下座挺杯5下端面接触，杠杆轴14与杠杆13和连接传动块12接触点垂直距离大于杠杆轴14与杠杆13和弹簧下座挺杯5接触点水平距离，在杠杆13侧面还设置有限制杠杆13摆动幅度的控制凸形轮15。

当需要气门2随凸轮1旋转而作最大幅度移动时，首先将控制凸形轮15旋转至其外周边紧顶于杠杆13侧面，使杠杆13无法在连接传动块12的作用下转动，由于凸轮1旋转时推动连接传动块12左移，连接传动块12下压上挺杯11，同时下压气门2，从而打开气道。之后在气门弹簧3的回复力作用下气门2回复至初始位置。当需要在凸轮1正常转动时仍然关闭气门通道时，将控制凸形轮15旋转至其外周边远离杠杆13，随着凸轮1的旋转，凸轮1推动连接传动块12向左移动，同时连接传动块12推动杠杆13摆动，杠杆13下端则向上顶弹簧下座挺杯5，由于杠杆轴14与杠杆13和连接传动块12接触点垂直距离大于杠杆轴14与杠杆13和弹簧下座挺杯5接触点水平距离，设计适当的连接传动块曲面曲率，使杠杆13向上顶弹簧下座挺杯5的力大于连接传动块12向下压上挺杯11的压力，此时，气门弹簧3向上压缩，气门2无下移动作，气道处于关闭状态。之后，在气门弹簧3回复力作用下杠杆13以及连接传动块12回复至初始状态。

根据上述的原理，转动控制凸形轮10，改变其边缘与杠杆13间距，可起到调节气门2动作幅度的作用，从而达到调节气门升程大小的目的。

实施例六：如附图6所示。本实施例与实施例五中所揭示的结构类似，不同之处为将实施例五中的连接传动块更改为一端与杠杆铰链连接的按压杆22，按压杆22另一端与上挺杯11接触。整个装置工作原理以及各部件受力均与实施例五一致，在此不再赘述。

实施例七：如附图7所示。本实施例中的可变气门升程装置包括气门2、气门弹簧3以及凸轮1，气门2安装于气缸盖气道中，用于控制气道通断。凸轮1位于气门2上方，用于驱动气门2进行上下动作。气门2外套一气门弹簧3，气门2上端固定连接一弹簧上座4。在气门弹簧3下端设置有一弹簧下座挺杯5，弹簧下座挺杯5位于气缸盖上。同时，弹簧上座4上方和弹簧下挺杯5下端分别与上部杠杆17和下部杠杆19端部接触，两杠杆通过杠杆轴固定于气缸盖中，另一端之间的间隙中设置有一连接传动件16，且，上杠杆轴18与上杠杆17和气门2接触点距离大于下杠杆轴20与下杠杆19和弹簧下挺杯5接触点距离、上杠杆轴18与上杠杆17和连接传动件16接触点距离小于下杠杆轴20与下杠杆19和连接传动件16接触点距离，连接传动件16外侧端与凸轮1接触。该连接传动件16与上部杠杆17和下部杠杆19接触面为曲面，当凸轮1推动连接传动件16右移时，通过曲面也同时使两杠杆左端间距加大，从而使两杠杆另一端分别下压和上顶气门2和弹簧下座挺杯5。同时，在下部杠杆19下方还设置有一控制下部杠杆19摆动幅度的控制凸形轮21。

下面将对本实施例结构原理进行说明：当需要气门2随凸轮1旋转而作最大幅度移动时，首先将控制凸形轮21旋转至与下杠杆19接触，使下杠杆无法摆动，当连接传动件16移动时，推动上杠杆17摆动，上杠杆17下压，气门2动作，气道打开。之后在气门弹簧3回复力作用下上杠杆17和连接传动件16回复至初始状态。当需要在凸轮1正常转动时仍然关闭气门通道时，首先将控制凸形轮21旋转至边缘远离下杠杆19，根据杠杆原理，下杠杆19向上顶弹簧下座挺杯5的力大于上杠杆17下压气门2的力，气门弹簧3向上压缩，气门2无动作，气道始终处于关闭状态。之后，在气门弹簧3回复力作用下，上杠杆17、下杠杆19和连接传动件16回复至初始状态。

根据上述的原理，转动控制凸形轮21，改变其上边缘与下部杠杆19间距，可起到调节气门2动作幅度的作用，从而达到调节气门升程大小的目的。

实施例八：如附图8所示。本实施例所揭示的方案同样与实施例七类似，主要区别为将控制凸形轮21移至上部杠杆17上方，用来控制上部杠杆17，并且，两杠杆轴位置也有所调整，上杠杆轴18与上杠杆17和气门2接触点距离小于下杠杆轴20与下杠杆19和弹簧下挺杯5接触点距离、上杠杆轴18与上杠杆17和连接传动件16接触点距离大于下杠杆轴20与下杠杆19和连接传动件16接触点距离。同时，也将连接传动件16结构进行了改进。此方案中连接传动件16为连接杆，与下杠杆19左端为铰链连接，与上杠杆17接触端为曲面。整个装置的控制方式与原理均与实施例五中方案类似，在此不再赘述。

上述八个实施例仅为本发明较优选的实施方案，除此之外，在与本发明具有相同构思的前提下，本发明具体结构还有很多变换方式，如凸轮位置、各杠杆轴位置以及与连接杠杆的连接部件等，需要说明的是，在没有脱离本发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明保护范围之内。

Claims (2)

1.一种可变气门升程装置，包括安装于气缸盖气道中的气门(2)、与发动机曲轴同步转动的凸轮(1)以及套于气门上的气门弹簧(3)，气门弹簧上端安装有一弹簧上座(4)，气门与弹簧上座固定连接，其特征在于：气门弹簧下端通过一弹簧下座挺杯(5)垫于气缸盖中，在凸轮和气门之间还连接有便于控制气门动作的杠杆机构，

其中，所述的杠杆机构包括位于气门上方的上杠杆(7)、位于气门弹簧下方的下杠杆(8)以及控制凸形轮(10)，上杠杆右端压于气门上，上左端通过铰链直接与下杠杆左端活动连接、或者上杠杆左端通过一连接传动杆(6)与下杠杆左端连接，凸轮安装于上杠杆上方并与上杠杆接触；下杠杆通过下杠杆轴(9)固定于气缸盖中，下杠杆右端顶于弹簧下座挺杯下端，在上杠杆或者下杠杆旁边还安装有一可控制上杠杆或者下杠杆摆动幅度的控制凸形轮(10)；

或，所述的杠杆机构包括位于弹簧上座上方的连接传动块(12)和位于气门弹簧旁边的杠杆(13)，连接传动块上设置有曲面，杠杆上端与曲面接触，杠杆通过杠杆轴(14)固定于气缸盖中，杠杆下端弯折顶于弹簧下座挺杯下端，在杠杆外侧设置有控制杠杆摆动幅度的控制凸形轮(15)，凸轮与连接传动块接触，在连接传动快与弹簧上座之间还垫有一上挺杯(11)；连接传动快和杠杆接触点与杠杆轴之间的垂直距离大于杠杆和气门接触点与杠杆轴之间的横向距离，所述的垂直距离方向与气门移动方向一致，所述的横向距离与气门移动方向垂直；

或，所述的杠杆机构包括位于弹簧上座(4)上方的按压杆(12)和位于气门弹簧旁边的杠杆(13)，按压杆上端以铰链形式与杠杆上端连接，杠杆通过杠杆轴(14)固定于气缸盖中，杠杆下端弯折顶于弹簧下座挺杯下端，在杠杆外侧设置有控制杠杆摆动幅度的控制凸形轮(15)，凸轮与按压杆接触，在按压杆与弹簧上座之间还垫有一上挺杯(11)；按压杆和杠杆连接点与杠杆轴之间的垂直距离大于杠杆和气门弹簧接触点与杠杆轴之间的横向距离，所述的垂直距离方向与气门移动方向一致，所述的横向距离与气门移动方向垂直；

或，所述的杠杆机构包括分别安装于气门上方和弹簧下座挺杯下方的上部杠杆(17)和下部杠杆(19)以及一连接传动件(16)，两杠杆分别通过上杠杆轴(18)和下杠杆轴(20)固定于气缸盖中，连接传动件上下两侧为曲面，上部杠杆和下部杠杆左端分别与连接传动件上曲面和下曲面接触，上部杠杆右端按压于气门上，下部杠杆右端顶于弹簧下座挺杯下端，上部杠杆左右两端部与上杠杆轴的横向距离比值小于下部杠杆左右两端部与下杠杆轴的横向距离比值，所述横向距离与气门移动方向垂直；凸轮与连接传动件左端部接触，在下部杠杆轴左下方设置有一控制下部杠杆摆动幅度的控制凸形轮(21)；

或，所述的杠杆机构包括分别安装于气门上方和弹簧下座挺杯下方的上部杠杆(17)和下部杠杆(19)以及一连接传动件(16)，两杠杆分别通过上杠杆轴(18)和下杠杆轴(20)固定于气缸盖中，连接传动件上端为曲面，下端与下部杠杆左端铰链连接，上部杠杆左端与曲面接触，上部杠杆右端按压于气门上，下部杠杆右端顶于弹簧下座挺杯下端，上部杠杆左右两端部与上杠杆轴的横向距离比值大于下部杠杆左右两端部与下杠杆轴的横向距离比值，所述横向距离与气门移动方向垂直；凸轮与连接传动件左侧部接触，在上部杠杆轴左上方设置有一控制上部杠杆摆动幅度的控制凸形轮(21)。

2.根据权利要求2所述的可变气门升程装置，其特征在于：所述的控制凸形轮位于下杠杆轴左下方或右上方，凸轮和上杠杆接触点与上杠杆和气门接触点横向距离大于下杠杆轴与下杠杆和弹簧下座挺杯接触点横向距离，所述的横向距离与气门移动方向垂直，控制凸形轮位于下杠杆轴左下方。3.根据权利要求2所述的可变气门升程装置，其特征在于：所述的控制凸形轮位于上杠杆下方，凸轮和上杠杆接触点与上杠杆和气门接触点横向距离小于下杠杆轴与下杠杆和气门弹簧接触点横向距离，所述的横向距离与气门移动方向垂直，控制凸形轮位于上杠杆轴右下方。

Images