本发明涉及内燃机配气机构，具体涉及一种可变气门机构。
背景技术：
发动机传统的配气机构均采用凸轮驱动气门的机械传动方式，气门的启闭特性很大程度上取决于凸轮的运动型线，而凸轮运动型线的设计主要取决于发动机各工况转速、负荷综合指标的平衡值，其性能只能满足发动机部分工况的需求，如低负荷的动力性或高负荷的燃油经济性，而不能满足全工况的需求。
技术实现要素：
本发明提供一种能够实现连续调节和控制气门正时和升程的可变气门机构。
本发明采用的技术方案是：一种可变气门机构，包括挺柱、挺柱外套、气门推杆和凸轮；挺柱为下部中空结构的圆柱体结构，挺柱外套为中空圆筒状结构，其内表面与挺柱外表面滑动配合；凸轮设置在挺柱正上方；气门推杆为上部中空的圆柱体结构；还设置有挺柱座，上端与挺柱内部上表面连接，下端与气门推杆内表面上部滑动配合；气门推杆内部设置有与其内表面配合的回油弹簧，回油弹簧上方设置有弹簧挡板；弹簧挡板、挺柱座和气门推杆之间构成附加升程腔；挺柱外套与气门推杆之间设置有挡油环，挺柱外套内表面、气门推杆外表面、挺柱内表面和挺柱座之间构成密闭压油腔；压油腔与附加升程腔连通；挺柱外套上设置有连接供油系统管路的进油口和回油口；挺柱上设置有连通进油口和压油腔的进油油道；挺柱上设置有连通附加升程腔和回油口的回油油道；挺柱上设置有连通回油油道的限压油道，限压油道上设置有限压阀。
进一步的，所述压油腔和附加升程腔之间设置有进油单向阀。
进一步的，所述挺柱座为中间直径大，两端直径小的三阶圆柱体结构；从上往下第一阶圆柱体与挺柱内部上表面设置的圆柱槽相配合，从上往下第三阶圆柱体与气门推杆内表面上方相配合。
进一步的，所述弹簧挡板与挺柱座之间，气门推杆上设置有止推块。
进一步的，所述挡油环通过定位螺钉与挺柱外套固定连接。
进一步的，所述挺柱座第二阶圆柱体外表面设置有环形油槽，环形油槽直径方向上设置有横向油道，挺柱座轴向上设置有竖向油道，构成T形的油道；T形油道连通压油腔和附加升程腔。
进一步的，所述挺柱上沿挺柱运动方向设置有两个互不相通且两端为圆弧状的长油槽；其中一个连通进油口和进油油道；另一个连通回油口和回油油道。
进一步的，所述挡油环为中空圆柱体结构。
本发明的有益效果是：
(1)本发明进油和压油都由本身完成，无需额外提供高压供油系统，液压油供油系统简单、普及性好；
(2)本发明可以根据需要设计压油腔和附加升程腔面积的比值，对气门附加升程进行动态调节，最大化气门升程曲线时面值；
(3)本发明不改变气门、凸轮机构及凸轮传动机构，针对传统不可变机构的改动设计工作量小，易于推广实施；
(4)本发明主要以机械结构为主，机构的响应迅速，可靠性好，附加升程控制逻辑简单，标定工作量小。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中：1-气门推杆，2-挺柱外套，3-定位螺钉，4-挡油环，5-液压油池，6-进油电磁阀，7-进油口，8-进油油道，9-进油单向阀，10-挺柱，11-凸轮，12-限压阀，13-限压油道，14-回油油道，15-回油口，16-回油电磁阀，17-挺柱座，18-压油腔，19-止推块，20-附加升程腔，21-弹簧挡板，22-回油弹簧。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种可变气门机构，包括挺柱10、挺柱外套2、气门推杆1和凸轮11；挺柱10为下部中空结构的圆柱体结构，挺柱外套2为中空圆筒状结构，其内表面与挺柱10外表面滑动配合；凸轮11设置在挺柱10正上方；气门推杆1为上部中空的圆柱体结构；还设置有挺柱座17，上端与挺柱10内部上表面连接，下端与气门推杆1内表面上部滑动配合；气门推杆1内部设置有与其内表面配合的回油弹簧22，回油弹簧22上方设置有弹簧挡板21；弹簧挡板21、挺柱座17和气门推杆1之间构成附加升程腔20；挺柱外套2与气门推杆1之间设置有挡油环4，挺柱外套2内表面、气门推杆1外表面、挺柱10内表面和挺柱座17之间构成密闭压油腔18；压油腔18与附加升程腔20连通；挺柱外套2上设置有连接供油系统管路的进油口7和回油口15；挺柱10上设置有连通进油口7和压油腔18的进油油道8；挺柱10上设置有连通附加升程腔20和回油口15的回油油道14；挺柱10上设置有连通回油油道14的限压油道13，限压油道13上设置有限压阀12。
进一步的，所述压油腔18和附加升程腔20之间设置有进油单向阀9；设置进油单向阀9可以确保液压油从压油腔18进入附加升程腔20而不会出现逆流。
进一步的，所述挺柱座17为中间直径大，两端直径小的三阶圆柱体结构；从上往下第一阶圆柱体与挺柱10内部上表面设置的圆柱槽相配合，从上往下第三阶圆柱体与气门推杆1内表面上方相配合；安装使用时，挺柱座7、气门推杆1和挺柱10保持同轴，这种结构使得其配合更加稳定；挺柱10底部挖去两个与挺柱10同轴但直径不同的圆柱体，形成“凸”字形的圆柱腔；挺柱座17从上往下第一阶圆柱体与挺柱10内部的小圆柱槽相配合，且顶面与小圆柱槽的顶面贴合；挺柱座17底部圆柱体表面与气门推杆1圆柱腔的内表面形成密封面。
进一步的，所述弹簧挡板21与挺柱座17之间，气门推杆1上设置有止推块19；可以限制弹簧挡板21移动的距离，保证附加升程腔20的容积；弹簧挡板21外表面与气门推杆1圆柱腔内表面形成密封面。
进一步的，所述挺柱外套2为中空圆筒状结构，挡油环4通过定位螺钉3与挺柱外套2固定连接；挺柱外套2与挺柱10保持同轴，挺柱10外表面与挺柱外套2内表面形成密封面。
进一步的，所述挺柱座17第二阶圆柱体外表面设置有环形油槽，环形油槽直径方向上设置有横向油道，挺柱座17轴向上设置有竖向油道，构成T形的油道；T形油道连通压油腔18和附加升程腔20。
进一步的，所述挺柱10上沿挺柱10运动方向设置有两个互不相通且两端为圆弧状的长油槽；其中一个连通进油口7和进油油道8；另一个连通回油口15和回油油道14；设置长油槽可以确保挺柱10在运动的情况下通过长油槽与挺柱外套2上的进油口7、回油口15相通；在长油槽顶部分别设置进油油道18和回油油道14；进油油道8将供油系统与压油腔18连通，回油油道14将回油系统与附加升程腔20连通。
进一步的，所述挡油环4为中空圆柱体结构，与挺柱10保持同轴；挺柱外套2上设置有螺纹孔，挡油环4外表面设置有与挺柱外套2相同的螺纹孔，通过定位螺钉3与挺柱外套2相连；挡油环4外表面与挺柱外套2内表面形成密封面；挡油环4的内表面与气门推杆1的外表面形成密封面。
使用时，挺柱10、挺柱外套2、挺柱座17、挡油环4和气门推杆1保持同轴；与进油口7连接的供油系统管路上设置有进油电磁阀6，与回油口15连接的供油系统管路上设置有回油电磁阀16。
使用时，限压阀12的限压值计算方法如下：
Fk＝k(L+Δl)＝P0s即
P0＝k(L+Δl)/s
式中：k为气门弹簧的刚度，Δl为气门最大附加升程，s为附加升程腔20内气门推杆1的受力面积，L为气门原升程，Fk为气门总升程最大时的弹簧力，P0为限压阀12的限压值；使用时，只需限压阀12的限压值略大于P0即可。
进油电磁阀6打开，回油电磁阀16关闭，液压油井进油系统和进油油道8与压油腔18相通；当挺柱10随凸轮11向上运动时，由于挺柱外套2与挡油环4是固定的，所以压油腔18的容积V1随挺柱10的上行而增大，油压p1减小，液压油充满整个压油腔18，进油电磁阀6关闭；当凸轮推动挺柱10下行而“挤压”压油腔18内的液压油，压油腔18的容积V1减小，油压p1增大，液压油经进油单向阀9和“T”形油道进入附加升程腔20，液压油在液力作用下首先推动弹簧挡板21，克服回油弹簧22预紧力，进而推动弹簧挡板21下行使气门推杆1与挺柱座17产生相对位移，从而导致气门推杆1的实际位移大于挺柱座17的实际位移，气门附加升程由此产生。
气门附加升程的实际值与压油腔18和附加升程腔20的容积变化有关；ΔV1＝ΔV2，即s1Δl1＝s2Δl2，V1为压油腔18的容积，s1为压油腔18内液压油受力面积，p1为压油腔18内液压油油压，V2为附加升程腔20的容积，s2为附加升程腔20内液压油受力面积，p2为附加升程腔20内液压油油压，Δl1为挺柱下行的位移，Δl2为气门的附加升程值；当压油腔18液压油受力面积s1与附加升程腔20的受力面积s2之比为1:1时，挺柱10下行的位移与气门的附加升程值相等；当s1与s2之比大于1:1时，挺柱10下行的位移小于气门的附加升程值；当s1与s2之比小于1:1时，挺柱10下行的位移大于气门的附加升程值；由此可知，可通过合理设计s1与s2的比值来调节气门的附加升程；当气门附加升程值大于最大附加升程值时，液压油经回油油道14的限压阀12流出，气门的附加升程保持动态平衡，直到回油电磁阀16打开，附加升程消失；当挺柱10随凸轮11上行时，进油电磁阀6和回油电磁阀16均打开，进油电磁阀6的液压油进入压油腔18为一下循环做准备，附加升程腔20内的液压油在回油弹簧22的作用下经回油电磁阀16流入液压油池5；当不需要产生附加升程时，进油电磁阀6和回油电磁阀16均保持常开状态，气门按原机的凸轮型线运动。
本发明与传统配气机构相比，本发明能根据发动机各工况的转速和负荷调整气门的启闭时刻及升程，能较好的满足发动机各工况负荷下的燃油经济性、动力性和排放的要求，提升发动机的整体性能；同时可变气门技术可通过改变气门的启闭时刻实现米勒循环，有助于均质压燃、预混燃烧等新型燃烧模式的实施。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。