一种可变气门升程机构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可变气门升程机构，包括上摇臂、中间摇臂、下摇臂、气门、连续调节装置；由凸轮、上摇臂和中间摇臂组成第一组杠杆，由中间摇臂，下摇臂和气门组成第二组杠杆，共同构成两组杠杆；通过中间摇臂在上下摇臂之间的横向位移，两组杠杆的放大作用改变，进而气门的最大升程改变。本可变气门升程机构，气门的最大升程可以在较大范围内连续调节，而本机构零件结构简单，具有良好的线性控制性能、线性输出性能和互换性。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种可变气门升程机构
本技术涉及发动机配气机构领域，尤其涉及一种可变气门升程机构。
技术介绍
传统的发动机配气机构凸轮轴与曲轴之间的相对转角是固定的，凸轮轴上的凸轮型线也是固定的，这意味着气门开启相位，持续角以及气门升程是固定不变的。为满足高速大负荷动力性与低速小负荷排放性这两种极端工况对气门参数的要求，传统固定的设计在很长一段时间里被认为是这两种工况折衷的最好方案。但是，随着社会各界对高速度，低能耗，低排放的呼声越来越强烈，气门机构势必需要根据发动机实时工况做出相应改变。在汽油机上应用可变气门升程，可以增大进气管中节气门的调节范围，利用气门升程调节进气量，或者甚至可以实现无节气门负荷控制，大大地降低了泵气损失，油耗也因此下降；在柴油机上应用可变气门升程，可增大低速工况的扭矩，但毕竟柴油机的负荷本身就是质调节，在泵气损失的减少上不如汽油机明显。同时，可变气门升程可以使得气门的设计开启截面减小，一方面有利于火花塞或者喷油器以及整个燃烧室的布置；另一方面强化了气门附近的气流扰动，使得低气门升程时的湍流强度比高升程时大，而滚流比相对减小，可变气门升程有利于燃料与空气的混合以及燃料的雾化，改善燃烧与冷起动性。均质混合气压燃技术(HCCI)作为当前实现高效低排放的新途径，其实现也离不开可变气门技术。目前已将可变气门升程技术量产化的是本田使用的VTEC技术，该技术对减少HC的排放有显著影响，但其对气门升程的调节属于分段式，不能实现连续调节。而能实现连续调节的可变气门升程技术有宝马的Valvetronic系统和日产的VVEL系统，应用这两种技术的都是高档轿车。虽然，可变气门升程技术正逐渐地应用于汽车发动机中，但其普及程度远达不到预期。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可变气门升程机构，实现气门升程的连续可变，且气门最大升程变化范围广，本机构结构简单，便于批量生产，具有良好的线性控制性能、线性输出性能和互换性。本技术通过下述技术方案实现:一种可变气门升程机构，包括上摇臂2、下摇臂4、气门5，所述上摇臂2的右端开有圆孔2-1，上摇臂2的上表面设置有凸轮1，上摇臂2的上表面与下表面均为平面，凸轮I的下表面与上摇臂2的上表面滑动接触；所述下摇臂4左端开有用于套在发动机缸盖定位轴4-1上的孔，所述下摇臂4的上表面为平面，所述下摇臂4右端的下表面为圆弧面；所述上摇臂2与下摇臂4之间设置有中间摇臂3，所述中间摇臂3的右端开设有安装孔3-1，左端设置有两个上下对称的滚轮3-2 ;所述滚轮3-2与上摇臂2的下表面、下摇臂4的上平面滑动接触；所述气门5位于下摇臂4右端的下方，所述气门5的气门杆的端部与下摇臂4右端的下表面圆弧面接触；所述可变气门升程机构，还包括一个连续调节装置，该连续调节装置由螺杆7、套在螺杆7上的螺套8和驱动螺杆7转动的步进电机6组成；所述螺套8与中间摇臂3的右端的安装孔3-1铰接，当螺套8横向移动，带动中间摇臂3横向位移。所述凸轮I为圆弧凸轮，基圆直径为30mm,顶圆半径为5mm,两圆心之间的距离为18mm,贝U凸轮I顶圆顶点到基圆的距离为8mm ;凸轮I的厚度为12mm。所述中间摇臂3的摇臂为两块夹板。所述圆孔2-1的外圆与上摇臂2的上表面以圆角过渡连接。所述下摇臂4中部下方设有下圆孔4-2。相对于现有技术，本技术具有如下优点和有益效果:(I)气门升程可实现连续可调；(2)具有良好的线性输出性能。气门开启时刻与关闭时刻与凸轮的型线保持一致，本机构仅仅只是线性地放大(或缩小)凸轮的型线升程并映射到气门升程上，不会影响气门开启时刻与关闭时刻。这有利于凸轮型线的设计，其线性输出功能有利于确定任意时刻的气门升程，简化控制策略，同时不影响气门持续角，做到单独改变气门升程，与气门正时机构配合使用时，控制测量相互独立，不发生相互干扰，控制硬件可扩展性强。(3)具有良好的线性控制性能，中间摇臂的位移量所引起的气门升程增量是单调递增的，且函数几乎直线，特别是在较小的气门最大升程控制范围内，线性程度更高，说明对于控制机构只需控制中间摇臂匀速横向移动，即可实现对应气门最大升程线性变化。具体可见实施方案。(4)具有良好的互换性。本机构由两组杠杆机构(由凸轮、上摇臂和中间摇杆组成第一组杠杆；由中间摇臂，下摇臂和气门组成第二组杠杆)叠加而成，凸轮的型线，上摇臂长度，下摇臂长度以及中间摇臂的长度单独变化都可以改变相应杠杆机构的转化系数，所以同一根上摇臂可以配合尺寸不同的其他部件构成气门最大升程控制范围不同的可变气门机构。在生产中，只需调配设计参数不同的部件组装在一起，组件之间就可以相互耦合，而且整个机构的转化系数发生改变，可以满足设计参数不同的发动机。这有利于企业缩短研发周期，提高生产效率。【附图说明】图1为本技术整体结构示意图；图2为中间摇臂3在不同横向位置时气门升程随凸轮I转角的曲线示意图；图3为中间摇臂3控制规律示意图。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本技术作进一步具体详细描述。实施例如图1所示。本技术可变气门升程机构，包括上摇臂2、下摇臂4、气门5，所述上摇臂2的右端开有圆孔2-1，上摇臂2的上表面设置有凸轮1，上摇臂2的上表面与下表面均为平面，凸轮I的下表面与上摇臂2的上表面滑动接触；所述下摇臂4左端开有用于套在发动机缸盖定位轴4-1上的孔，所述下摇臂4的上表面为平面，所述下摇臂4右端的下表面为圆弧面；所述上摇臂2与下摇臂4之间设置有中间摇臂3，所述中间摇臂3的右端开设有安装孔3-1，左端设置有两个上下对称的滚轮3-2 ;所述滚轮3-2与上摇臂2的下表面、下摇臂4的上平面滑动接触；所述气门5位于下摇臂4右端的下方，所述气门5的气门杆的端部与下摇臂4右端的下表面圆弧面接触；所述可变气门升程机构，还包括一个连续调节装置，该连续调节装置由螺杆7、套在螺杆7上的螺套8和驱动螺杆7转动的步进电机6组成；所述螺套8与中间摇臂3的右端的安装孔3-1铰接，当螺套8横向移动，带动中间摇臂3横向位移。所述凸轮I为圆弧凸轮，基圆直径为30mm,顶圆半径为5mm,两圆心之间的距离为18mm,贝U凸轮I顶圆顶点到基圆的距离为8mm ;凸轮I的厚度为12mm。所述中间摇臂3的摇臂为两块夹板。所述圆孔2-1的外圆与上摇臂2的上表面以圆角过渡连接。所述下摇臂4中部下方设有下圆孔4-2。所述可变气门升程机构的零部件设计及工作原理如下:凸轮1:凸轮I为圆弧凸轮,基圆直径为rl = 30mm,顶弧半径为r2 = 5mm,两圆心之间的距离为D2 = 18mm，则凸轮I顶圆顶点到基圆的最小距离为8mm，即理论上该凸轮I可为气门提供的最大升程为8mm。半包角Θ = 62.5°，r = 81.33mm，凸轮I厚度为12mm。上摇臂2:上摇臂2右端的圆孔2-1，可空套在定位轴上(图中未示出)。上摇臂2(左端)的上表面为一平面，目的是在将凸轮I升程量转化为中间摇臂3的下行分量过程中，保证凸轮I与其接触平顺，工作段与过渡段平稳转换。在预留与凸轮I的轮廓面足够的接触长度的前提下，缩小右端圆孔2-1与凸轮I中心的距离，所述圆孔2-1的外圆与上摇臂2的上表面以圆角过渡连接。此外，由于本机构进行升程调节时中间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变气门升程机构，包括上摇臂、下摇臂、气门、其特征在于：所述上摇臂的右端开有圆孔，上摇臂的上表面设置有凸轮，上摇臂的上表面与下表面均为平面，凸轮的下表面与上摇臂的上表面滑动接触；所述下摇臂左端开有用于套在发动机缸盖定位轴上的孔，所述下摇臂的上表面为平面，所述下摇臂右端的下表面为圆弧面；所述上摇臂与下摇臂之间设置有中间摇臂，所述中间摇臂的右端开设有安装孔，左端设置有两个上下对称的滚轮；所述滚轮与上摇臂的下表面、下摇臂的上平面滑动接触；所述气门位于下摇臂右端的下方，所述气门的气门杆的端部与下摇臂右端的下表面圆弧面接触；所述可变气门升程机构，还包括一个连续调节装置，该连续调节装置由螺杆、套在螺杆上的螺套和驱动螺杆转动的步进电机组成；所述螺套与中间摇臂3的右端的安装孔铰接，当螺套横向移动，带动中间摇臂横向位移。

【技术特征摘要】
1.一种可变气门升程机构，包括上摇臂、下摇臂、气门、其特征在于: 所述上摇臂的右端开有圆孔，上摇臂的上表面设置有凸轮，上摇臂的上表面与下表面均为平面，凸轮的下表面与上摇臂的上表面滑动接触； 所述下摇臂左端开有用于套在发动机缸盖定位轴上的孔，所述下摇臂的上表面为平面，所述下摇臂右端的下表面为圆弧面； 所述上摇臂与下摇臂之间设置有中间摇臂，所述中间摇臂的右端开设有安装孔，左端设置有两个上下对称的滚轮；所述滚轮与上摇臂的下表面、下摇臂的上平面滑动接触； 所述气门位于下摇臂右端的下方，所述气门的气门杆的端部与下摇臂右端的下表面圆弧面接触； 所述可变气门升程机构，还包括一个连续调节装置，该连续调...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖国权，梁荣光，王惜慧，郭明林，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44