三气门顶置单凸轮轴发动机配气系统的制作方法

一.技术领域

本发明涉及一种三气门顶置单凸轮轴发动机配气系统，它的作用是：可使进气增压的发动机在输出动力时以四冲程循环运转，布且有更大的排气通导截面积和更小的排气功率损失；在汽车带挡滑行时，可使进气增压的发动机由四冲程循环运转变成“进气冲程(进气门进气)、排气冲程(进气门排气)、进气冲程(进气门进气)、排气冲程(排气门排气)”的二冲程循环运转，以减少汽车滑行时的发动机阻力，从而在不改变原车制动效能和可靠性的前提下减少行车油耗；以及在汽车带挡减速运行时，还可使发动机自动变成空气压缩机，以“进气冲程(进气门进气)、压缩冲程(压缩冲程将近终了时，排气门放气)、抽真空冲程(原膨胀冲程开始后不久，排气关闭)、排气冲程(排气门排气)“的循环模式运转，对汽车产生制动缓速作用。

二.

背景技术：

目前，公知的汽车发动机存在着以下缺陷：

1.在燃烧室的构成中，进气通导截面积大于排气通导截面积，存在着排气功率损失过大的技术缺陷。

2.在汽车带挡滑行状态中，分别有三种技术状态，其一，强制怠速状态；其二，停止供给燃油空转状态；其三，停止供给燃油并关闭进气门空转状态。上述技术状态都存在着发动机运转阻力大、油耗高的技术缺陷。

3.在汽车需要带挡减速运行时，分别有五种技术状态，其一，强制怠速状态；其二，停止供给燃油空转状态；其三，停止供给燃油并封闭排气管以增加运转阻力；其四，停止供给燃油并微启排气门以增加运转阻力；其五，停止供给燃油并在压缩上止点附近打开排气门将发动机变成空气压缩机。上述前四项技术所产生的缓速效果都不佳；而采用第五项技术的发动机其带挡滑行状态仍存在着发动机运转阻力大、油耗高的技术缺陷。

三.

技术实现要素：

为了克服现有现有的进气增压发动机存在的种种缺陷，本发明提供一种三气门顶置单凸轮轴发动机配气系统，该系统是应用在进气增压发动机上的配气系统，该系统的气缸盖上安装有一个进气门和两个排气门，可使进气增压的发动机在输出动力时有更大的排气通导截面积和更小的排气功率损失；可使进气增压的发动机的四冲程循环运转在汽车带挡滑行时可改变循环模式，由原来的：吸气、压缩、燃烧澎涨、排气的四冲程循环模式转变成：“进气冲程(进气门进气)、排气冲程(进气门排气)、进气冲程(进气门进气)、排气冲程(排气门排气)”的二冲程循环模式；以自动减少汽车滑行时的发动机阻力，从而在不改变原车制动效能和可靠性的前提下减少行车油耗；亦可在汽车需要减速运行时以“进气冲程(进气门进气)、压缩冲程(压缩冲程将近终了时，排气门放气)、抽真空冲程(原膨胀冲程开始后不久，排气关闭)、排气冲程(排气门排气)”的循环模式运转，使发动机变成空气压缩机对汽车产生发动机制动缓速作用。

本发明采用的技术方案是：由气缸盖、凸轮轴、进气门摇臂、变循环摇臂、第一定位弹簧、第一正时活塞、第一同步活塞、第一阻挡活塞、第一复位弹簧、第一摇臂轴、进气门、第一排气门摇臂、第二排气门摇臂、放气摇臂、第二定位弹簧、第二正时活塞、第三同步活塞、第四同步活塞、第二阻挡活塞、第二复位弹簧、第二摇臂轴、第一排气门、第二排气门机油管、电磁阀、电动机油泵、稳压阀、可变进排气门控制电路组成；凸轮轴是单顶置凸轮轴发动机(sohc)中的凸轮轴，凸轮轴、第一摇臂轴、第二摇臂轴都安装在气缸盖上，第一摇臂轴、第二摇臂轴分别安装在凸轮轴的两边，凸轮轴、第一摇臂轴、第二摇臂轴的设置、安装方式和拥有双摇臂轴的单顶置凸轮轴发动机(sohc)相同；进气门摇臂、变循环摇臂、第一排气门摇臂、第二排气门摇臂、放气摇臂其各自与凸轮接触的摇臂端均安装在凸轮轴的上方，被凸轮轴驱动时均向上升起；凸轮轴上设有进气凸轮、变循环凸轮、第一排气凸轮、第二排气凸轮、放气凸轮。进气门摇臂、变循环摇臂都安装在第一摇臂轴上，安装配合为间隙配合。变循环摇臂摇臂上设有第一油道、第一同步活塞孔、第一定位平面，第一油道与第一同步活塞孔连通，在第一同步活塞孔中安装有第一正时活塞及第一同步活塞，变循环摇臂的一端由变循环凸轮驱动，变循环摇臂的另一端安装有第一定位弹簧的一端，第一定位弹簧的另一端安装在气缸盖上。进气门摇臂上设有第一阻挡活塞孔、第一定位飘台，在第一阻挡活塞孔内安装有第一阻挡活塞和第一复位弹簧，进气凸轮通过驱动的进气门摇臂的一端使第一进气门摇臂的另一端驱动进气门。第一摇臂轴内部是第一空心油管，在第一空心油管上设有第一油孔，第一油孔与第一油道口相对安装，第一空心油管与电磁阀的a1接口连通。第一定位飘台与第一定位平面接触时，第一同步活塞孔、第一阻挡活塞孔的中心线重合。第一排气门摇臂、第二排气门摇臂、放气摇臂都安装在第二摇臂轴上，安装配合为间隙配合。第一排气门摇臂上设有第二油道、第三同步活塞孔、第三定位飘台，第二油道与第三同步活塞孔连通，在第三同步活塞孔中安装有第二正时活塞及第三同步活塞，第一排气凸轮驱动第一排气门摇臂的一端使第一排气门摇臂的另一端驱动第一排气门。放气摇臂上设有第四同步活塞孔、第二定位平面，在第四同步活塞孔中安装有第四同步活塞，放气摇臂的一端由放气凸轮驱动，放气摇臂的另一端安装有第二定位弹簧的一端，第二定位弹簧的另一端安装在气缸盖上。第二排气门摇臂上设有第二阻挡活塞孔、第四定位飘台，在第二阻挡活塞孔内安装有第二阻挡活塞和第二复位弹簧，第二排气凸轮驱动第二排气门摇臂的一端使另第二排气门摇臂的一端驱动第二排气门。第二摇臂轴内部是第二空心油管，在第二空心油管上设有第二油孔，第二油孔与第二油道口相对安装，第二空心油管与电磁阀的c1接口连通；第三定位飘台及第四定位飘台与第二定位平面接触时，第三同步活塞孔、第四同步活塞孔、第二阻挡活塞孔的中心线重合；机油管与电磁阀的a2接口、b2接口、c2接口、电动机油泵的出油口连通，机油管上安装有稳压阀。电磁阀由阀体、第一磁吸线圈、第二磁吸线圈、第三复位弹簧、第四复位弹簧、第一阀芯、第二阀芯、第三阀芯、第四阀芯所组成，第一阀芯、第二阀芯、第三阀芯、第四阀芯相互之间为刚性连接，b1接口为泄油口。可变进排气门控制电路控制着第一磁吸线圈、第二磁吸线圈、电动机油泵的电源电路的导通或断开。

在发动机处于动力输出时，可变气门控制电路可接通发动机喷油器的电源电路，并断开第一磁吸线圈、第二磁吸线圈、电动机油泵的电源电路；凸轮轴中的进气凸轮通过驱动进气门摇臂摇动，使进气门在进气冲程时打开，气缸进气；凸轮轴中的变循环凸轮驱动变循环摇臂作无效的自由摇动。凸轮轴中的排气凸轮通过驱动排气门摇臂摇动，使排气门在排气冲程时打开，气缸排气；凸轮轴中的放气凸轮驱动放气摇臂作无效的自由摇动。

在汽车进入带挡滑行状态需要降低发动机运转阻力时，可变气门控制电路可断开发动机喷油器的电源电路，并接通电磁阀和电动机油泵的电源电路，令电动机油泵泵出机油，通过电磁阀的分配以推动第一正时活塞从而推动第一同步活塞、使进气门摇臂和变循环摇臂连成一体后，既随凸轮轴中的进气凸轮驱动使进气门在发动机原进气冲程时打开；也随凸轮轴中的变循环凸轮驱动，使进气门在原压缩冲程时也保持开启，将气缸内的空气排出气缸外，令发动机在原压缩冲程时不用压缩气缸内的空气，减少消耗汽车的惯性动能，在原压缩冲程终了时关闭进气门；在原澎涨冲程开始后，变循环凸轮又驱动变循环摇臂、进气门摇臂、又使进气门开启以减少活塞下行的负压阻力，在原膨胀冲程将近终了时，变循环凸轮与变循环摇臂脱离接触；使发动机处于“进气冲程(进气门进气)、排气冲程(进气门排气)、进气冲程(进气门进气)、排气冲程(排气门排气)”的二冲程循环模式运转。

在汽车进入减速运行状态需要发动机变成空气压缩机提供发动机制动缓速作用时，可变气门控制电路可断开发动机喷油器电源电路，并接通电磁阀和电动机油泵的电源电路，令电动机油泵泵出机油，通过电磁阀的分配以推动第二正时活塞从而推动第三同步活塞、第四同步活塞，使第一排气门摇臂、第二排气门摇臂和放气摇臂连成一体后，既随凸轮轴中的排气凸轮驱动使排气门在发动机排气冲程时打开；也随凸轮轴中的放气凸轮驱动，在压缩冲程将近终了时打开排气门，将气缸内的消耗了汽车惯性动能的压缩空气排出气缸外；在澎涨冲程开始后不久，放气凸轮与放气摇臂脱离接触，排气门关闭以增加活塞下行的负压阻力。使发动机处于“进气冲程(进气门进气)、压缩冲程(压缩冲程将近终了时，排气门放气)、抽真空冲程(原膨胀冲程开始后不久，排气关闭)、排气冲程(排气门排气)“的循环模式运转。

本发明的优点是：车辆在带挡滑行时，在不改变车辆原有制动的可靠性、不用空挡、不用踩离合器的情况下，汽车仍可不改变相应车速下的空调效能，不改变相应车速下的发电效能，发动机无需压缩缸内气体，节油效率高；车辆减速运行时，发动机又可以自动变成空气压缩机提供发动机制动缓速作用。

四.附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明的凸轮轴，及各凸轮的相对位置示意图；

图2是本发明的各凸轮配气相位相对关系示意图；

图3是本发明的结构示意图

图4是本发明的进气门摇臂与气门及进气凸轮的相对位置关系示意图；

图5是本发明的变循环摇臂与变循环凸轮的对应位置关系示意图；

图6是本发明的第二排气门摇臂与气门及第二排气凸轮的相对位置关系示意图；

图7是本发明的第一排气门摇臂与气门及第一排气凸轮的相对位置关系示意图；

图8是本发明的放气摇臂与放气凸轮的对应位置关系示意图；

图中：1.进气凸轮，3.第一排气凸轮，4.第二排气凸轮，5.变循环凸轮，6.放气凸轮，7.凸轮轴，8.第一同步活塞，10.第一定位飘台，12.第一定位平面，13.第一阻挡活塞，14第一复位弹簧，15.第一正时活塞，16.第一油道，17.第一摇臂轴，18.第一油孔，19.进气门摇臂，20.变循环摇臂，22.第一排气门摇臂，23.放气摇臂，24.第二排气门摇臂，25.第二摇臂轴，26.第二空心油管，27.第二油道，28.第二正时活塞，29.第三同步活塞，30.第四同步活塞，31.第三定位飘台，32.第四定位飘台，33.第二定位平面，34.第二复位弹簧，35.第二油孔，36.第二阻挡活塞，37.电磁阀，38.第一阀芯，39.第二阀芯，40.第三阀芯，41.第四阀芯，42.稳压阀，43.电动机油泵，44.机油管，45.可变进排气门控制电路，46.第三复位弹簧，47.第四复位弹簧，48.第二同步活塞孔49.第二磁吸线圈，50.第一磁吸线圈，51.第一空心油管，52.第一阻挡活塞孔，53.气缸盖，54.第一同步活塞孔，55.第一定位弹簧，56.第二阻挡活塞孔，57.第三同步活塞孔，58.第二定位弹簧，59.第四同步活塞孔，60.阀体，61.进气门，62.第一排气门，63.第二排气门。

五.具体实施方式

三气门顶置单凸轮轴发动机配气系统是由：由气缸盖(53)、凸轮轴(7)、进气门摇臂(19)、变循环摇臂(20)、第一定位弹簧(55)、第一正时活塞(15)、第一同步活塞(8)、第一阻挡活塞(13)、第一复位弹簧(14)、第一摇臂轴(17)、进气门(61)、第一排气门摇臂(22)、第二排气门摇臂(24)、放气摇臂(23)、第二定位弹簧(58)、第二正时活塞(28)、第三同步活塞(29)、第四同步活塞(30)、第二阻挡活塞(36)、第二复位弹簧(34)、第二摇臂轴(25)、第一排气门(62)、第二排气门(63)、机油管(44)、电磁阀(37)、电动机油泵(43)、稳压阀(42)、可变进排气门控制电路(45)组成。

如图1所示，凸轮轴(7)上设有进气凸轮(1)、变循环凸轮(5)、第一排气凸轮(3)、第二排气凸轮(4)、放气凸轮(6)。

如图2所示，当凸轮轴以n方向转动时的：进气凸轮(1)与变循环凸轮(5)的配气相位关系，及第一排气凸轮(3)与放气凸轮(6)的配气相位关系。

如图3所示，进气门摇臂(19)、变循环摇臂(20)都安装在第一摇臂轴(17)上，安装配合为间隙配合。变循环摇臂(20)上设有第一油道(16)、第一同步活塞孔(54)、第一定位平面(12)，第一油道(16)与第一同步活塞孔(54)连通，在第一同步活塞孔(54)中安装有第一正时活塞(15)及第一同步活塞(8)，变循环摇臂(20)由变循环凸轮(5)驱动。进气门摇臂(19)上设有第一阻挡活塞孔(52)，在第一阻挡活塞孔(52)内安装有第一阻挡活塞(13)和第一复位弹簧(14)，进气门摇臂(19)由进气凸轮(1)驱动。第一摇臂轴(17)内部是第一空心油管(51)，在第一空心油管(51)上设有第一油孔(18)，第一油孔(18)与第一油道(16)口相对安装，第一空心油管(51)与电磁阀(37)的a1接口连通。第一定位飘台(10)与第一定位平面(12)接触时，第一同步活塞孔(54)、第一阻挡活塞孔(52)的中心线重合。第一排气门摇臂(22)、第二排气门摇臂(24)、放气摇臂(23)都安装在第二摇臂轴(25)上，安装配合为间隙配合。第一排气门摇臂(22)上设有第二油道(27)、第三同步活塞孔(57)、第三定位飘台(31)，第二油道(27)与第三同步活塞孔(57)连通，在第三同步活塞孔(57)中安装有第二正时活塞(28)及第三同步活塞(29)，第一排气门摇臂(22)由第一排气凸轮(3)驱动。放气摇臂(23)上设有第四同步活塞孔(59)、第二定位平面(33)，在第四同步活塞孔(59)中安装有第四同步活塞(30)，放气摇臂(23)由放气凸轮(6)驱动。第二排气门摇臂(24)上设有第二阻挡活塞孔(56)、第四定位飘台(32)，在第二阻挡活塞孔(56)内安装有第二阻挡活塞(36)和第二复位弹簧(34)，第二排气门摇臂(24)由第二排气凸轮(4)驱动。第二摇臂轴(25)内部是第二空心油管(26)，在第二空心油管(26)上设有第二油孔(35)，第二油孔(35)与第二油道(27)口相对安装，第二空心油管(26)与电磁阀(37)的c1接口连通。第三定位飘台(31)及第四定位飘台(32)与第二定位平面(33)接触时，第三同步活塞孔(57)、第四同步活塞孔(59)、第二阻挡活塞孔(56)的中心线重合。机油管(44)与电磁阀(37)的a2接口、b2接口、c2接口、电动机油泵(43)出油口连通，机油管(44)上安装有稳压阀(42)。电磁阀(37)由阀体(60)第一磁吸线圈(50)、第二磁吸线圈(49)、第三复位弹簧(46)、第四复位弹簧(47)、第一阀芯(38)、第二阀芯(39)、第三阀芯(40)、第四阀芯(41)所组成，第一阀芯(38)、第二阀芯(39)、第三阀芯(40)、第四阀芯(41)相互之间为刚性连接，b1接口泄油口。可变进排气门控制电路(45)控制着第一磁吸线圈(50)、第二磁吸线圈(49)、电动机油泵(43)的电源电路的导通或断开。

如图4所示，进气门摇臂(19)的一端被进气凸轮(1)驱动绕着第一摇臂轴(17)旋转使进气门摇臂(19)的另一端推动进气门(61)；进气门摇臂(19)上设有第一阻挡活塞孔(52)和第一定位飘台(10)。

如图5所示，变循环摇臂(20)的一端被变循环凸轮(5)驱动绕着第一摇臂轴(17)旋转，使变循环摇臂(20)的另一端压缩第一定位弹簧(55)，变循环摇臂(20)上设有第一油道(16)、第一同步活塞孔(54)、第一定位平面(12)，在变循环凸轮(5)不驱动变循环摇臂(20)时，在气缸盖(53)和第一定位弹簧(55)的作用下将第一定位平面(12)向上弹起，使第一定位平面(12)保持与第一定位飘台(10)接触，从而使第一阻挡活塞孔(52)、第一同步活塞孔(54)的中心线保持重合。

如图6所示，第二排气门摇臂(24)的一端被第二排气凸轮(4)驱动绕着第二摇臂轴(25)旋转使另一端推动第二排气门(63)，第二排气门摇臂(24)上设有第二阻挡活塞孔(56)和第四定位飘台(32)。

如图7所示，第一排气门摇臂(22)的一端被第一排气凸轮(3)驱动绕着第二摇臂轴(25)旋转使另一端推动排气门，第一排气门摇臂(22)中设有第二油道(27)和第三定位飘台(31)及第三同步活塞孔(57)。

如图8所示，放气摇臂(23)被放气凸轮(6)驱动绕着第二摇臂轴(25)旋转使另一端压缩第二定位弹簧(58)，放气摇臂(23)上设有第四同步活塞孔(59)和第二定位平面(33)，在放气凸轮(6)不驱动放气摇臂(23)时，在气缸盖(53)和第二定位弹簧(58)6的作用下将第二定位平面(33)向上弹起，使第二定位平面(33)保持与第三定位飘台(31)及第四定位飘台(32)接触，从而使第二阻挡活塞孔(56)、第四同步活塞孔(59)、第三同步活塞孔(57)的中心线保持重合。

本发明的工作过程：

1.当需要三气门顶置单凸轮轴发动机处于四冲程运转时，可变进排气门控制电路(45)便接通发动机喷油器的电源电路，使喷油器在电脑(ecu)控制下喷油；同时断开了电磁阋(37)的第一磁吸线圈(50)、第二磁吸线圈(49)、电动机油泵(43)的电源电路，电动机油泵(43)随即停止工作，电磁阀(37)的第一阀芯(38)、第一阀芯(39)、第三阀芯(40)、第四阀芯(41)在第三复位弹簧(46)、第四复位弹簧(47)共同作用下处于可使a1接口、a2接口、b1接口、b2接口、c1接口、c2接口相互连通的位置，这使得机油管(44)、第一空心油管(51)、第二空心油管(26)内的机油可通过b1接口泄出流回油底壳。这也导致第一正时活塞(15)及第二正时活塞(28)没有了机油压力。在第一复位弹簧(14)的作用下，第一同步活塞(8)不能进入第一阻挡活塞孔(52)；在第二复位弹簧(34)的作用下，第三同步活塞(29)不能进入第四同步活塞孔(59)，继而使第四同步活塞(30)不能进入第二阻挡活塞孔(56)。此时的进气门摇臂(19)只能在进气凸轮(1)驱动下摇动，在进气冲程时打开进气门(61)。第一排气门摇臂(22)和第二排气门摇臂(24)只能在第一排气凸轮(3)及第二排气凸轮(4)驱动下摇动，在排气冲程时打开对应的排气门。变循环摇臂(20)可在变循环凸轮(5)的驱动独自作无效摇动，也在第一飘台(10)作用下随同进气门摇臂(19)摇动。放气摇臂(23)可在放气凸轮(6)驱动下独自作无效摇动，也在第三飘台(31)、第四飘台(32)作用下随同第一排气门摇臂(22)、第二排气门摇臂(24)摇动。

2.当汽车需要带挡滑行，则需要三气门顶置单凸轮轴发动机降低运转阻力时，可变进排气门控制电路(45)便断开发动机喷油器的电源电路，使喷油器不能在电脑(ecu)控制下喷油；同时接通电磁阋(37)的第二磁吸线圈(49)、电动机油泵(43)的电源电路，电磁阀(37)的第一阀芯(38)、第一阀芯(39)、第三阀芯(40)、第四阀芯(41)在磁吸力的作用下压缩第四复位弹簧(47)之后，使第四阀芯(41)处于封闭c1接口、c2接口及第二阀芯(39)处于封闭b1接口、b2接口的位置。电动机油泵(43)工作、泵出机油，通过机油管(44)、a2接口、a1接口、第一空心油管(51)、第一油孔(18)、第一油道(16)进入到第一同步活塞孔(54)推动第一正时活塞(15)，第一正时活塞(15)将第一同步活塞(8)推入到第一阻挡活塞孔(52)内。此时的进气摇臂(19)、变循环摇臂(20)、连成一体，既在进气凸轮(1)驱动下摇动，在原进气冲程时打开对应的进气门(61)，也在变循环凸轮(5)驱动下摇动，在原压缩冲程时打开进气门(61)，直至原压缩冲程终了时关闭进气门(61)，又在原膨胀冲程时打开进气门(61)，在原膨胀冲程终了时关闭进气门(61)；在驱动轮通过传动系统的拖带下的汽车发动机随即由四冲程循环的高阻力运转变成“进气冲程(进气门进气)、排气冲程(进气门排气)、进气冲程(进气门进气)、排气冲程(排气排气)”二冲程循环模式运转，以降低三气门顶置单凸轮轴发动机的运转阻力。当机油管(44)内的油压高于设定值时，机油通过稳压阀(42)泄出流回油底壳。

3.当汽车需要带挡减速运行，则需要三气门顶置单凸轮轴发动机增加运转阻力以产生制动缓速效能时，可变进排气门控制电路(45)便断开发动机喷油器电源电路，使喷油器不能在电脑(ecu)控制下喷油；同时接通电磁阋(37)的第一磁吸线圈(50)及电动机油泵(43)的电源电路，电磁阀(37)的第一阀芯(38)、第一阀芯(39)、第三阀芯(40)、第四阀芯(41)在磁吸力的作用下压缩第三复位弹簧(46)后，第一阀芯(38)处于封闭a1接口、a2接口及第三阀芯(40)处于封闭b1接口、b2接口的位置。电动机油泵(43)工作泵出机油，通过机油管(44)、c2接口、c1接口、第二空心油管(26)、第二油孔(35)、第二油道(27)进入到第三同步活塞孔(57)推动第二正时活塞(28)，第二正时活塞(28)将第三同步活塞(29)推入到第四同步活塞孔(59)内，第三同步活塞(29)也同步将第四同步活塞(30)推入到第二阻挡活塞孔(56)内。此时的第一排气摇臂(22)、放气摇臂(23)、第二排气摇臂(24)连成一体，既在第一排气凸轮(3)及第二排气凸轮(4)驱动下摇动，在排气冲程时打开对应的排气门，也在放气凸轮(6)驱动下摇动，在压缩冲程终了、活塞处于上止点附近时打开排气门，在驱动轮通过传动系统的拖带下汽车发动机随即变成空气压缩机，消耗汽车的惯性动能的压缩空气又通过排气门排出气缸外。当机油管(44)内的油压高于设定值时，机油通过稳压阀(42)泄出流回油底壳。