实时连续调节气门升程和开启持续期的机构制造技术

本发明专利技术涉及一种活塞式内燃机的实时连续调节气门升程和开启持续期的机构，其可在运行时控制进入气缸的空气量，以达到控制负荷、节约油耗等作用。包括：凸轮轴(100)；控制轴(200)；摆臂(300)，可绕凸轮轴旋转轴线(101)往复摆动，并具有第二旋转轴心(302)，及与气门总成(700)的传动装置(600)接触的特殊外轮廓面(303)；拉杆(400)，其一端有与摆臂旋转轴心(302)重合、并可绕其摆动的旋转轴心(401)，另一端两侧各有一个轮廓面，其中第一廓面(401)与凸轮轴凸轮廓面(102)接触，第二廓面(402)与控制轴轮廓面(202)接触；弹性组件(500)，其作用于机构，使其运动状态确定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及活塞式内燃机的配气机构
，尤其涉及机械性的实时连续调节气门升程和开启持续期的机构。
技术介绍
传统活塞式内燃机为了连续稳定工作，需每工作循环在配气机构的控制下进行工质(气体充量)更迭。传统配气机构在发动机一经制造，其气门正时、升程及开启持续期即已固化，进而导致工质进出气缸的过程相对固化。而发动机复杂的运行工况要求相对灵活的工质控制，对于点燃式内燃机，这一点尤其重要。由于排放规范的要求，通常条件下，现有点燃式内燃机采用节气门控制工质的量大体线性关系于燃油喷射量，从而在低负荷运行时，由于工质太少，无法充满气缸，因而在吸气冲程产生明显的无法进行能量回收的气缸内真空度，亦即泵气损失，导致油耗上升。为解决此问题，现有点燃式内燃机大量采用凸轮轴正时调节装置，以改变配气正时，但气门升程及开启持续期不变，虽然泵气损失有一定降低，但在进气冲程及压缩冲程仍有明显的流动损失，影响节油效果。现有点燃式内燃机还有采用两级气门升程切换装置，在低负荷时使用一个较小的气门升程和开启持续期，高负荷时使用另一个较大的，其由于级数有限，泵气损失的降低效果亦有限。现有点燃式内燃机还有采用废气再循环方法，通过燃烧过的废气占据缸内容积来减小泵气损失，但由于二氧化碳的惰性，和氧气比份降低，很低负荷时燃烧稳定性会受影响，从而限制了使用工况范围。如果配气机构可在控制系统的控制下，应发动机工况的变化而无级调节气门升程和开启持续期，则工质总可以较佳的时机及流通截面积进入气缸，从而使气缸内真空度不会太大，亦即泵气损失减小，最终最大程度提高低负荷时的燃油经济性。此外，当自然吸气发动机运行于外特性时，连续调节气门升程和开启持续期还可在不同发动机转速下最大程度的将工质引入和保留在气缸内，从而提升发动机扭矩和功率。因此，连续可调节气门升程和开启持续期技术可兼顾低负荷节油和动力性改善的技术效果。正因如此，连续可调节气门升程和开启持续期技术是活塞式发动机领域的开发热点之一，而其中机械类型的更由于相对低的成本、较好的可靠性和较为成熟的制造方式而备受重视。但是，发动机在应用机械式连续可调节气门升程和开启持续期技术时，往往希望机构能利用现有的凸轮轴驱动系统，亦即机构不要改变凸轮轴驱动轴线的位置，以尽量减少外围部件的变动，不必大幅修改发动机生产线和装配线，从而控制开发风险和制造成本；此外，在不同气门开启持续期时，机构自身如能实现较为一致的开启相位，这样就不必对凸轮轴正时调节装置提出过高的调节范围要求和随之而来的响应速度要求；另外，机构的整个传动链应尽量短，从而系统刚度高，有利于降低噪音、提高最大应用转速和工作稳定性。而目前，罕见机构能同时满足这些要求，这也正是本专利技术针对解决的技术障碍，和要实现的独特性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术公开了一种用于活塞式内燃机的、可实时连续调节气门升程和开启持续期的机构，其被布置在活塞式内燃机上，设在凸轮轴驱动装置及气门总成的传动装置之间，机构包括：凸轮轴(100)，其具有旋转轴线(101)，及整周的凸轮廓面(102)；控制轴(200)，其具有与凸轮轴旋转轴线(101)平行的旋转轴线(201)，及特殊的外轮廓面(202)；摆臂(300)，其具有圆孔(301)，且该圆孔(301)的轴线与凸轮轴旋转轴线(101)铰接重合，摆臂(300)可绕凸轮轴旋转轴线(101)往复摆动，摆臂(300)还具有与圆孔(301)的轴线不重合的旋转轴心(302)，摆臂(300)还具有特殊外轮廓面(303)，该轮廓面(303)与气门总成(700)的传动装置(600)接触，以驱动气门运动；拉杆(400)，其近端有旋转轴心(401)，且该轴心(401)与摆臂旋转轴心(302)铰接重合，拉杆(400)可绕摆臂旋转轴心(302)往复摆动，拉杆(400)远端在两侧各有一特殊轮廓面，其中第一廓面(402)与凸轮轴凸轮廓面(102)接触，第二廓面(403)与控制轴轮廓面(202)接触；弹性组件(500)，其作用于机构，使各接触点贴紧，使机构运动状态确定。在上述机构中，凸轮轴(100)由发动机正时系统驱动连续旋转，控制轴(200)由控制系统通过传动装置旋转并稳定于某一相位。凸轮轴(100)通过凸轮廓面(102)与拉杆第一廓面(402)接触作用，使其第二廓面(403)沿控制轴轮廓面(202)运动，从而驱动拉杆(400)拖动摆臂旋转轴心(302)，形成摆臂(300)绕凸轮轴旋转轴线(101)的往复摆动，进而通过摆臂轮廓面(303)经气门总成传动装置(600)驱动气门总成(700)，形成气门升程和开启持续期。由于摆臂轮廓面(303)由圆柱面(304)及函数型面(305)组成，且圆柱面(304)的轴线与摆臂圆孔(301)的轴线重合。在驱动气门总成(700)及其传动装置(600)时，函数型面(305)的作用效果为形成升程和开启持续期，而圆柱面(304)的作用效果为形成零升程和零开启持续期，因而其在整个驱动过程中所占比例越大，则最终实现的气门升程和开启持续期就越小，甚至为零。当控制系统通过传动装置旋转控制轴(200)并稳定于任一相位时，将通过外轮廓面(202)限制拉杆(400)的空间位置，进而调节摆臂(300)摆动的初始相位，即摆臂轮廓面(303)中的圆柱面(304)与气门总成传动装置(600)的接触点相位，亦即改变驱动过程中圆柱面(304)的作用效果所占的时间长度比例，从而改变了气门升程的大小和开启持续期的长短，且二者一一对应。因此，采用本专利技术所述机构，可实现气门升程何开启持续期可连续调节，进而控制内燃机运行时进入气缸的工质量，以达到降低泵气损失、提升燃油经济性和动力性的作用，并且不需对原发动机的凸轮轴线位置做出改变，从而对正时系统等外围件、及凸轮轴孔加工等生产线的影响控制在最小。在不同的开启持续期，机构开启相位差别较小，现有凸轮轴正时装置的调节能力和响应速度已能满足要求，不需重新开发。此外，机构传动链短，可以实现较高的系统刚度，对提高发动机应用转速上限、工作稳定性和降低噪音有利。附图说明图1是本专利技术的机构原理图。图2是本专利技术的机构的一个具体实施例的结构剖视图。图3是本专利技术的机构的一个具体实施例的立体图。图4是本专利技术的机构的一个具体实施例的主体分解图。图5是本专利技术的机构的一个具体实施例的拉杆(400)的分解图。图6是本专利技术的机构调节到小升程时的工作图，其中(A)是气门关闭时，(B)是气门开启到最大时。图7是本专利技术的机构调节到大升程时的工作图，其中(A)是气门关闭时，(B)是气门开启到最大时。图8是本专利技术的机构实现的气门升程曲线图。附图标记说明100：凸轮轴101：凸轮轴旋转轴线102：凸轮轴凸轮廓面110：凸轮轴轴管120：凸轮200：控制轴201：控制轴旋转轴线202：控制轴外轮廓面300：摆臂301：摆臂圆孔302：摆臂旋转轴心303：摆臂外轮廓面304：摆臂外轮廓面的圆柱面部分305：摆臂外轮廓面的函数型面部分310：摆臂体320：销钉330：紧定螺钉340：调节螺钉400：拉杆401：拉杆旋转轴心402：拉杆第一廓面403：拉杆第二廓面410：拉杆体420：滚轮430：滚针轴承440：挡圈450：销600：传动装置700：气门本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时连续调节气门升程和开启持续期的机构，其被布置在活塞式内燃机上，设在正时系统及气门总成传动装置之间，其特征在于，具有：凸轮轴(100)，其具有旋转轴线(101)，及整周的凸轮廓面(102)；控制轴(200)，其具有与凸轮轴旋转轴线(101)平行的旋转轴线(201)，及特殊的外轮廓面(202)；摆臂(300)，其具有圆孔(301)，该圆孔(301)的轴线与凸轮轴旋转轴线(101)重合，摆臂(300)通过圆孔(301)铰接在凸轮轴旋转轴线(101)上、并可绕之往复摆动，摆臂(300)还具有与圆孔(301)的轴线不重合的旋转轴心(302)，摆臂(300)还具有特殊外轮廓面(303)，该轮廓面(303)与气门总成(700)的传动装置(600)接触、并驱动之形成气门运动；拉杆(400)，其近端有旋转轴心(401)，该轴心(401)与摆臂旋转轴心(302)重合，拉杆(400)通过轴心(401)铰接在摆臂旋转轴心(302)上、并可绕之往复摆动，拉杆(400)远端在两侧各有一特殊轮廓面，其中第一廓面(402)与凸轮轴凸轮廓面(102)接触、并受之驱动，第二廓面(403)与控制轴轮廓面(202)接触、并受之限制空间位置和运动方向；弹性组件(500)，其作用力施加于摆臂(300)或拉杆(400)上的恰当位置，使各接触点贴紧、机构运动状态确定。...

【技术特征摘要】
1.一种实时连续调节气门升程和开启持续期的机构，其被布置在活塞式内燃机上，设在正时系统及气门总成传动装置之间，其特征在于，具有：凸轮轴(100)，其具有旋转轴线(101)，及整周的凸轮廓面(102)；控制轴(200)，其具有与凸轮轴旋转轴线(101)平行的旋转轴线(201)，及特殊的外轮廓面(202)；摆臂(300)，其具有圆孔(301)，该圆孔(301)的轴线与凸轮轴旋转轴线(101)重合，摆臂(300)通过圆孔(301)铰接在凸轮轴旋转轴线(101)上、并可绕之往复摆动，摆臂(300)还具有与圆孔(301)的轴线不重合的旋转轴心(302)，摆臂(300)还具有特殊外轮廓面(303)，该轮廓面(303)与气门总成(700)的传动装置(600)接触、并驱动之形成气门运动；拉杆(400)，其近端有旋转轴心(401)，该轴心(401)与摆臂旋转轴心(302)重合，拉杆(400)通过轴心(401)铰接在摆臂旋转轴心(302)上、并可绕之往复摆动，拉杆(400)远端在两侧各有一特殊轮廓面，其中第一廓面(402)与凸轮轴凸轮廓面(102)接触、并受之驱动，第二廓面(403)与控制轴轮廓面(202)接触、并受之限制空间位置和运动方向；弹性组件(500)，其作用力施加于摆臂(300)或拉杆(400)上的恰当位置，使各接触点贴紧、机构运动状态确定。2.如权利要求1所述的气门升程和开启持续期连续调节机构，其特征在于，所述凸轮轴(100)铰接于发动机上，其旋转轴线(101)的位置相对于发动机固定，并由正时系统驱动连续旋转。3.如权利要求1所述的气门升程和开启持续期连续调节机构，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐才花，
申请(专利权)人：徐才花，
类型：发明
国别省市：上海;31