CN104329136A - 连续可变气门升程控制装置 - Google Patents

Abstract

一种连续可变气门升程控制装置，属发动机系统的可变气门升程控制装置。导轨设置在滑套的竖向导向槽内，凸轮与导轨顶部安装的导轨滚柱相接触，气门和液压挺柱分别安装在摇臂两端，调节滚柱设置在导轨底部的水平导向槽内，调节滚柱与摇臂紧压接触；步进电机轴上安装有蜗杆，摇臂下部的扇形蜗轮与蜗杆相啮合，摇臂上端与位于水平方向的控制杆的左端铰接，控制杆右端固定在调节滚柱的轴上，固定在发动机机体上的圆锥体顶靠在摆臂右侧而形成支点。本装置在现有气门升程机构中气门的升程作更为为精细的调整，提高了气门升程控制精度，从而能够实现发动机全工况范围内的气门升程主动控制。

Description

连续可变气门升程控制装置

技术领域

本发明涉及汽车内燃机领域，特别是涉及到内燃机进排气系统的可变气门升程的机械控制装置。

背景技术

对于发动机来讲，进、排气系统就相当于是呼吸系统。发动机的综合性能受进、排气系统的影响很大。尤其是对于车用发动机而言，其工负荷范围和转速范围都比较宽，而且负荷和转速的变化比较频繁，因此进、排气系统的性能对于车用内燃机的影响很大。

可变气门升程技术是近年来的一个有利于提升发动机进排气性能的一个热门技术，该技术根据工况来改变气门的升程可以减小泵气损失，有利于提高发动机的动力性、经济性和排放等等。所说的连续可变气门升程技术是一种可以使发动机的气门升程量在定范围之内实现连续变化的技术，以满足发动机在不同转速和负荷下对气流控制的要求。连续可变气门升程技术可以在整个发动机工况变化范围内实现连续的控制，因此控制更加灵活全面。

虽然目前已经提出来的可变气门升程控制技术较多，但是均存在一些不足，如液压类的可变气门升程技术会由于液压油的压缩性等问题使控制精度不高，同时控制难度也很大。又如专利CN103437850A公开的气门升程机构，在改变的升程的同时连带改变了气门正时，并且正时不可控。

发明内容

本发明的目的是提供一种气门升程控制精度更高的连续可变气门升程控制装置。

本发明的目的是这样实现的：一种连续可变气门升程控制装置，包括，导轨滑动地设置在滑套的竖向导向槽内，凸轮与导轨顶部安装的导轨滚柱相接触，气门和液压挺柱分别安装在摇臂两端下方，其特征是，调节滚柱滑动地设置在所述导轨底部的水平导向槽内，调节滚柱位于所述摇臂上方，且与摇臂紧压接触；步进电机的传动轴上安装有蜗杆，摆臂下部的扇形蜗轮与蜗杆相啮合，摇臂上端经铰链与位于水平方向的控制杆的左端铰接，控制杆右端固定在调节滚柱的轴上，固定在发动机机体上的圆锥体顶靠在摆臂右侧而形成支点。

所述控制杆右端固定在调节滚柱的中心（即圆柱体轴心位置）。

所述控制杆的右端上还有一竖直向上段，该竖直向上段的端部与调节滚柱的中心相固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.相对原始的气门结构而言，增加的零部件较少，结构简单。

2.使用蜗轮蜗杆结构，利用其传动比较大的特点进一步提高控制精度。

3.使用蜗轮蜗杆结构，利用其具有自锁功能的特点，当调节完成后无须任何其他措施来保持机构的调节功能，降低能耗。

4.未改变液压挺柱、摇臂和气门本身的结构关系，可以减少机构的改进工作。

5.未改变液压挺柱、摇臂和气门本身的结构关系，在整个机构的调节过程中可靠性更好。

6.此控制装置在改变升程的同时不会对气门正时产生任何的影响，因此可与其他气门正时机构配合使用。

本装置在现有气门升程机构中对气门的升程能作更为为精细的调整，提高了气门升程控制精度，从而能够实现发动机全工况范围内的气门升程主动控制。

附图说明

图1是处于原始状态的连续可变气门升程控制装置。

图2是处于增大升程状态的连续可变气门升程控制装置。

图3是处于减小升程状态的连续可变气门升程控制装置。

图4、图5分别是图1所示导轨的主视图和俯视图（主视图中示出水平导向槽）。

图6、图7分别是图1所示滑套的主视图和俯视图（俯视图中示出竖向导向槽）。

图8、图9分别是图1所示调节滚柱的主视图和俯视图。

具体实施方式

为了进一步说明连续可变气门升程装置的工作原理和控制方法，现结合图进行举例阐述。

如图1所示为连续可变气门升程控制装置处于原始状态，连续可变气门升程控制装置包括：气门1、摇臂2、滑套3、导轨4、导轨滚柱5、凸轮6、调节滚柱7、控制杆8、铰链9、摆臂10、圆锥体11、蜗杆12、传动轴13、步进电机14和液压挺柱15。

图1示出一种连续可变气门升程控制装置，导轨4滑动地设置在滑套3（与发动机体固定在一起）的竖向导向槽内，凸轮6与导轨4顶部安装的导轨滚柱5相接触，气门1和液压挺柱15分别安装在摇臂2两端下方，调节滚柱7滑动地设置在所述导轨4底部的水平导向槽内，调节滚柱位于所述摇臂2上方，且与摇臂2紧压接触；步进电机14的传动轴13上安装有蜗杆12，摆臂10下部的扇形蜗轮与蜗杆12相啮合，摇臂上端经铰链9与位于水平方向的控制杆8的左端铰接，控制杆8右端固定在调节滚柱7的轴上，固定在发动机机体上的圆锥体11顶靠在摆臂10右侧而形成支点。控制杆8右端固定在调节滚柱7的中心。控制杆8的右端上还有一竖直向上段，该竖直向上段的端部与调节滚柱7的中心相固定。

液压挺柱15和气门1分别同向安装在摇臂2的两端，并且摇臂2能够绕液压挺柱15与摇臂2的触点进行摆动。摇臂2通过位于摇臂2与导轨4之间的调节滚柱7与导轨4进行力和运动的传递，其中调节滚柱7安放于导轨4的导向槽内并可以在导向槽内做线性往复运动，导向槽为水平方向，调节滚柱7与摇臂2紧压接触。导轨4两端面相互平行，导轨4安放在滑套3内并且可以在滑套3内做竖直方向的线性往复运动。导轨4通过安装在导轨4上的导轨滚柱5与凸轮6接触，导轨滚柱5将凸轮6的力和运动传递给导轨4，导轨4和导轨滚柱5将凸轮6的旋转运动转化为导轨4在竖直方向上的线性往复运动，导轨4的线性往复运动通过调节滚柱7传递给摇臂2，并推动摇臂2摆动。

步进电机14通过传动轴13将力和运动传递给蜗杆12，蜗杆12与摆臂10通过被加工成蜗轮摆臂头部进行力和运动的传递，并将步进电机14的正反向旋转运动变成摆臂10的往复摆动。摆臂10通过圆锥体11固定在发动机机体上，摆臂10的另一端通过铰链9与控制杆8连接在一起，控制杆8的另一端与调节滚柱7的中心固定在一起。

连续可变气门升程控制装置的工作过程是这样实现的，凸轮6进行既定的规律进行旋转运动，当凸轮6开始有升程时，凸轮6将推动导轨滚柱5，进而推动导轨4。由于导轨4安放在滑套3内并只能做竖直方向的线性往复运动，因此凸轮6的旋转运动通过导轨4变成了线性往复运动。安放在导轨4内的调节滚柱7会随导轨4一起做竖直方向的线性往复运动，并推动摇臂2进行摆动，摇臂2带动气门1上下运动。至此，凸轮6的旋转运动最终转化成了气门1的往复运动。由于调节滚柱7与控制杆8连接在一起，因此也会带动控制杆8绕铰链9做摆动。

连续可变气门升程控制装置的控制过程是这样实现的，当步进电机14旋转一定角度后，蜗杆12也会旋转一定的角度，由于蜗杆12与摆臂10的蜗轮相接触并可以进行力和运动的传递，因此蜗轮也会绕圆锥体11旋转一定的角度，蜗轮旋转角度与蜗杆12旋转角度的比值由蜗轮和蜗杆12的具体结构确定。蜗轮旋转后，摆臂10将会产生摆动，摆臂10同时也会通过铰链9将摆动转化为控制杆8的线性运动。由于控制杆8与调节滚柱7中心固定在一起，因此控制杆8会推动调节滚柱7在导轨4的水平导向槽内做水平方向的线性运动。在调节滚柱7做线性运动的时候即改变了调节滚柱7与液压挺柱15与摇臂2触点的距离，由此改变了摇臂比。而凸轮6的运动不会因上述过程而改变，因此气门1的升程会因为摇臂比的改变而改变，至此实现了气门升程的改变，达到了控制目的。在步进电机14的步长的允许范围内，可以实现连续的摇臂比变化，即可以实现气门升程的连续变化。由于蜗杆蜗轮的传动比很大，因此可以进一步提高控制精度。

根据步进电机14的旋转方向不同，可以实现控制调节滚柱7向左或者是向右运动，由此实现增大和减小摇臂比，由此实现气门升程的增大和减小控制。如图2所示为实现升程增大的控制状态，如图3所示为实现升程变小的控制状态。

Claims (3)

1.一种连续可变气门升程控制装置，包括，导轨（4）滑动地设置在滑套（3）的竖向导向槽内，凸轮（6）与导轨（4）顶部安装的导轨滚柱（5）相接触，气门（1）和液压挺柱（15）分别安装在摇臂（2）两端下方，其特征是，调节滚柱（7）滑动地设置在所述导轨（4）底部的水平导向槽内，调节滚柱位于所述摇臂（2）上方，且与摇臂（2）紧压接触；步进电机（14）的传动轴（13）上安装有蜗杆（12），摆臂（10）下部的扇形蜗轮与蜗杆（12）相啮合，摇臂上端经铰链（9）与位于水平方向的控制杆（8）的左端铰接，控制杆（8）右端固定在调节滚柱（7）的轴上，固定在发动机机体上的圆锥体（11）顶靠在摆臂（10）右侧而形成支点。

2.根据权利要求1所述的连续可变气门升程控制装置，其特征是，所述控制杆（8）右端固定在调节滚柱（7）的中心。

3.根据权利要求2所述的连续可变气门升程控制装置，其特征是，所述控制杆（8）的右端上还有一竖直向上段，该竖直向上段的端部与调节滚柱（7）的中心相固定。