无级可变气门升程的发动机配气机构制造技术

本发明专利技术涉及发动机技术领域，提供了一种无级可变气门升程的发动机配气机构，包括凸轮轴、摇臂和气门，所述摇臂的一端与所述凸轮轴上的凸轮抵靠并相切，另一端与所述气门的顶端铰接，所述摇臂的中间部位设有长圆孔洞，所述长圆孔洞的长轴沿摇臂的长度方向设置；还包括支座和驱动机构，所述支座于其支撑部上设有支撑杆，所述支撑杆穿入摇臂上的长圆孔洞中，作为摇臂的支点；所述驱动机构用于驱动所述支座沿摇臂的长度方向往复移动，以调节摇臂的支点与气门的距离。本发明专利技术的配气机构解决了发动机在低转速下节省燃料，高转速下有较大的动力的难题，并进行了优化，提高了发动机的性能。

【技术实现步骤摘要】
无级可变气门升程的发动机配气机构
本专利技术属于内燃机
，涉及一种无级可变气门升程的发动机配气机构。
技术介绍
配气机构的功用是按照发动机每个气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，使新鲜冲量（汽油机为可燃混合气）及时进入气缸，而废气及时从气缸排出。摇臂实际上是一个双向杠杆，用来将推杆传来的力改变方向，作用到气门杆端以推开气门。摇臂两边臂长比一般为1.2-1.8，其中长臂一端是推动气门的。摇臂端头的工作表面一般制成圆柱形，当摇臂摆动时可沿气门杆断面滚滑，这样可以使两者之间的力尽可能沿气门轴线作用。摇臂驱动控制气门开启，通过选择摇臂两侧的长度比改变气门升程的大小。气门较大的发动机可以采用这种驱动方式，其结构使气门间隙的调整比较方便。凸轮轴上置式配气机构中的凸轮轴布置在气缸盖上。在这种结构中，凸轮轴通过摇臂、摆臂驱动气门，或直接驱动气门。这种传动机构的往复运动质量小于凸轮轴中置式配气机构，因此适用于高速发动机。90年代初，日本本田公司推出了一种既可改变配气定时，又能改变气门运动规律的可变配气定时-升程的控制机构，称为VTEC机构。其配气凸轮轴上布置了高速和低速两种凸轮，采用特殊的摇臂，根据发动机转速的高低，自动切换凸轮，使摇臂分别被高速凸轮或低速凸轮驱动。但是，VTEC机构仅能实现两级可调，仅可在转速高和转速低的情况下进行切换，不是很灵活，无法达到在发动机低转速下节省燃油，在发动机高速转动下具有足够的动力的效果。而且，更换凸轮时，穿杆机构的插入需要过高的精度控制，且磨损较大。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种无级可变气门升程的发动机配气机构，以提高发动机的工作效率、降低油耗，同时减小电子控制精度及材料的磨损程度。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种无级可变气门升程的发动机配气机构，包括凸轮轴、摇臂和气门，所述摇臂的一端与所述凸轮轴上的凸轮抵靠并相切，另一端与所述气门的顶端铰接，所述摇臂的中间部位设有长圆孔洞，所述长圆孔洞的长轴沿摇臂的长度方向设置；还包括支座和驱动机构，所述支座于其支撑部上设有支撑杆，所述支撑杆穿入摇臂上的长圆孔洞中，作为摇臂的支点；所述驱动机构用于驱动所述支座沿摇臂的长度方向往复移动，以调节摇臂的支点与气门的距离。在发动机低速状态下，支撑杆位于摇臂上长圆孔洞的最右处，随着转速的提高，螺杆逐渐向左运动，在发动机以最高速度运转时，支撑杆正好处于长圆孔洞的最左边。此过程逐渐改变了气门的最大升程，进而调节了进气量。优选的，所述长圆孔洞的长度为摇臂长度的1/6～1/5；宽度为摇臂宽度的1/4～1/3，且略大于所述支撑杆的直径。从而保证了摇臂于支点两端臂长的比值在1.2-1.8之间，使其符合在发动机最低转速升程和最高转速升程范围内。优选的，所述支撑杆的高度大于摇臂旋转最大角度所产生的距离，以保证整个机构能够最大限度的正常运行。优选的，所述摇臂的材料为45号钢，采用薄板冲压制成。这样制造出来的摇臂既具有较大的刚度，而且其耐磨性也有所提高。进一步的，所述支撑杆上套设有环形套环，该套环的宽度与摇臂的厚度相匹配，用于减小摩擦。进一步的，所述驱动机构包括步进电机、控制器和螺杆，所述支座上设有与所述螺杆相匹配的长螺孔，所述长螺孔沿摇臂的长度方向设置，所述螺杆的一端与步进电机连接，另一端穿过所述长螺孔后活动安装于一装配座上，使所述螺杆与支座构成螺旋传动连接，所述控制器用于控制步进电机的转动。工作时，步进电机的转动带动螺杆旋转，而螺杆的位置未发生变化，由于支座的旋转受到了限制，因此只能水平运动，从而螺杆的转动使支座发生水平移动，进而使摇臂的支点发生连续性变化。优选的，所述螺杆与步进电机通过齿轮组啮合，其传动比为1:2。进一步的，所述支座和驱动机构设置于机架上，所述机架上设有滑动导轨，所述滑动导轨沿摇臂的长度方向设置，所述支座安装于所述滑动导轨上，沿滑动导轨往复移动。采用上述设计，支座的运动具有一定的运动轨迹，在机架的一条线上，保证了摇臂的运动稳定性。本专利技术还提供了上述无级可变气门升程的发动机配气机构的控制方法，具体如下在发动机转速降低时，驱动机构驱动支座移动，使支座上的支撑杆在摇臂上的长圆孔洞内更靠近气门，以减小摇臂的支点与气门的距离，从而减少气门升程；在发动机转速提高时，驱动机构驱动支座移动，使支座上的支撑杆在摇臂上的长圆孔洞内更靠近凸轮，以增加摇臂的支点与气门的距离，从而增大气门升程。本专利技术的无级可变气门升程的发动机配气机构，采用设有长圆孔洞的摇臂使得整个无级可变气门升程装置更加实用，而且结构简单、体积小，使发动机有限的空间得到充分的利用。长圆孔洞可以使摇臂旋转中心发生水平方向的变化，而限制了摇臂上下的跳动，使整个装置的稳定性得到最大的保障，减小了因气门上下运动及摇臂旋转造成的震动疲劳强度。摇臂上的长圆孔洞与支座上的轴承之间为滚动摩擦，这样可以使摇臂的磨损程度下降，步进电机的运动的影响也会降低到最小。与现有技术相比，本专利技术可以在发动机任何转速下进行工作，实现气门升程的无级可调，而且效果比VTEC结构更加精确，有助于提高发动机的性能，同时摇臂在运动中受到的摩擦相较于VTEC机构较小。本专利技术的配气机构原理简单，容易实现，精确度较高，而且效果要好，可以提高发动机的性能，达到在发动机低转速下节省燃油，在发动机高速转动下具有足够的动力的效果，具有较广的应用范围。附图说明图1为本专利技术的无级可变气门升程的发动机配气机构实施例的结构示意图。图2为图1中实施例的侧视图。图3为图1实施例中支座和驱动机构的结构示意图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。如图1和2所示为本专利技术的无级可变气门升程的发动机配气机构较佳实施例，其包括凸轮轴1、摇臂2、气门3、支座4和驱动机构5。凸轮轴1上设有凸轮11，摇臂2的一端头部与凸轮11抵靠并相切，另一端的头部22与气门3的顶端铰接。优选的，摇臂2与凸轮11抵靠的一端设有滑轮21，其作用是将凸轮11与摇臂2之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦，以减小摩擦力，提高零件的使用寿命。摇臂2的外观形状为一个比较扁的椭圆，其中间部位设有长圆孔洞23，该长圆孔洞23具有相互平行的长边和位于两端的弧形端面，其长轴沿摇臂2的长度方向设置。优选的，摇臂2的材料一般为45号钢，采用薄板冲压而成，这样制造出来的摇臂既具有较大的刚度，而且其耐磨性也有所提高。长圆孔洞23的长度为摇臂2长度的1/6～1/5；宽度为摇臂2宽度的1/4～1/3。支座4具有底座和设于底座上的支撑部41，支撑部41对称设置，其上设有支撑杆42。该支撑杆42穿入摇臂2上的长圆孔洞23中，使支撑杆42作为摇臂2旋转的支点。优选的，支撑杆42由表面十分光滑的铸铁制成，其直径略小于摇臂2上的长圆孔洞23的宽度，且离底座的高度大于摇臂2旋转最大角度所产生的距离。由于支撑杆42是摇臂4的动态支点，摇臂4的每一次旋转运动均要与支撑杆42进行滑动接触。因此，减小两者之间的摩擦力显得尤为重要。如图3所示，作为进一步的优选实施方案，上述支座4的支撑杆42上套设有环形套环43，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无级可变气门升程的发动机配气机构，包括凸轮轴（1）、摇臂（2）和气门（3），所述摇臂（2）的一端与所述凸轮轴（1）上的凸轮（11）抵靠并相切，另一端与所述气门（3）的顶端铰接，其特征在于：所述摇臂（2）的中间部位设有长圆孔洞（23），所述长圆孔洞（23）的长轴沿摇臂（2）的长度方向设置；还包括支座（4）和驱动机构（5），所述支座（4）于其支撑部（41）上设有支撑杆（42），所述支撑杆（42）穿入摇臂（2）上的长圆孔洞（23）中，作为摇臂（2）的支点；所述驱动机构（5）用于驱动所述支座（4）沿摇臂（2）的长度方向往复移动，以调节摇臂（2）的支点与气门（3）的距离。

【技术特征摘要】
1.一种无级可变气门升程的发动机配气机构，包括凸轮轴（1）、摇臂（2）和气门（3），所述摇臂（2）的一端与所述凸轮轴（1）上的凸轮（11）抵靠并相切，另一端与所述气门（3）的顶端铰接，其特征在于：所述摇臂（2）的中间部位设有长圆孔洞（23），所述长圆孔洞（23）的长轴沿摇臂（2）的长度方向设置；还包括支座（4）和驱动机构（5），所述支座（4）于其支撑部（41）上设有支撑杆（42），所述支撑杆（42）穿入摇臂（2）上的长圆孔洞（23）中，作为摇臂（2）的支点；所述驱动机构（5）用于驱动所述支座（4）沿摇臂（2）的长度方向往复移动，以调节摇臂（2）的支点与气门（3）的距离。2.如权利要求1所述的无级可变气门升程的发动机配气机构，其特征在于：所述长圆孔洞（23）的长度为摇臂（2）长度的1/6～1/5；宽度为摇臂（2）宽度的1/4～1/3，且略大于所述支撑杆（42）的直径。3.如权利要求1所述的无级可变气门升程的发动机配气机构，其特征在于：所述支撑杆（42）的高度大于摇臂（2）旋转最大角度所产生的距离。4.如权利要求1所述的无级可变气门升程的发动机配气机构，其特征在于：所述摇臂（2）的材料为45号钢，采用薄板冲压制成。5.如权利要求1-4任一项所述的无级可变气门升程的发动机配气机构，其特征在于：所述支撑杆（42）上套设有环形套环（43），该环形套环（43）的宽度与摇臂（2）的厚度相...

【专利技术属性】
技术研发人员：季园，熊树生，武林颖，胡潇晗，马恒，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33