专利名称：无级可变气门升程机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及往返式活塞发动机的气门升程机构，更具体的说，涉及一种无级可变 气门升程机构。
背景技术：
传统的汽油发动机是依靠节气门的开度变化来控制和改变发动机负荷的，而这种 控制办法使得发动机存在较大的泵气损失，特别是部分负荷下这种泵气损失会很大程度的 影响发动机的性能，因此，目前出现了许多取消使用节气门控制汽油机负荷的方法。可变气 门升程技术就是其中的一种。其可以根据发动机的工况需求不同，通过改变气门升程和持 续期来实现负荷的控制。发动机是通过活塞下降与汽缸产生的负压进气的，发动机在低转 速时，需要较小的气门升程这样可以提高进气流速和进气充量；提高发动机低速时的扭力 输出。反之在高转速时则需要较大的气门升程这样可以减小进气阻力提高发动机的动力输 出。目前，国际上已有少数厂家拥有这项技术，比如宝马公司的Valvetronic、日产的VVEL 等。目前，国际上的这些可变气门升程机构，由于结构复杂零件过多占用空间大，很难同时 布置在进气门和排气门上，在高转速时运动零件过多摩擦损失增加不利于高转速同时振动 增加。
发明内容
本发明无级可变气门升程机构，所要解决的技术问题是提供一种实用可行、结构 简单、占用空间少、运动零件少；可同时布置在进气门和排气门上，完全可替代传统的节气 门。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是本发明的无级可变气门升程机构， 包括加速踏板、ECU、缸盖、伺服电机、齿轮轴、凸轮、调节架、挺杆、液压挺柱、气门、气门升程 传感器、进气充量传感器等组成。所述挺杆上设置有驱动液压挺柱向下移动的挺柱和改变 驱动力为侧压力使液压挺柱作轻微旋转运动的第一齿轮，所述液压挺柱上设置有第二齿轮 以及限位机构；所述缸盖上设置有操控机构，所述挺杆和液压挺柱安装在调节架上，通过操 控机构操控调节架来调节挺杆在刚开始时由挺柱驱动液压挺柱向下移动在一定升程时由 第一齿轮驱动第二齿轮带动液压挺柱保持此时升程作轻微旋转运动。在采取上述技术方案后，当踏下加速踏板，加速踏板的相位信息传递给ECU ;ECU 精确地控制伺服电机来控制调节架，从而精确地控制气门升程来调节进气充量，可代替传 统的节气门大大降低泵吸损失。本发明的有益效果可归纳为以下几点1、排放、油耗明显低于不采用全可变气门升程技术的发动机。2、结构简单、紧凑、设计合理可同时安装在进气端与排气端。3、安装在进气端可精确控制进气量，从而可以取消传统的节气门有效降低泵气损 失。两个进气门可分别控制升程实现不对称进气，从而产生涡流使油气混合更均勻燃烧更充分，可有效降低排放和提高动力。4、安装在排气端在低转速时可降低气门升程提高排气流速，从而使发动机在低转 速时也能驱动涡轮增压器，有效解决涡轮懈怠问题。在高转速时提高气门升程降低排气阻 力。5、本发明不管安装在采用SOHC或DOHC结构的发动机上都能实现进、排气门升程 分别可变。
本说明书包括如下十幅附图图1是本发明无级可变气门升程机构的结构示意图；图2是本发明无级可变气门升程机构挺杆的俯视图；图3是本发明无级可变气门升程机构沿挺杆A-A的剖视图；图4是本发明无级可变气门升程机构调节架的主视图；图5是本发明无级可变气门升程机构调节架的俯视图；图6是本发明无级可变气门升程机构液压挺柱的主视图；图7是本发明无级可变气门升程机构液压挺柱的俯视图；图8是本发明无级可变气门升程机构升程为0时的工作原理图；图9是本发明无级可变气门升程机构升程最大时的工作原理图；图10是本发明无级可变气门升程机构缸盖的剖视图；图中零部件、部位名称及所对应的标记加速踏板1、ECU2、伺服电机3、齿轮轴4、 调节架5、外齿条5A、内齿条5B、凸轮6、气门升程传感器7、限位台8、进气充量传感器9、挺 杆10、挺柱11、滚轮11A、锁止滑块12、第一齿轮13、弹簧14、液压挺柱20、支架21、限位凸 台22、第二齿轮23、气门30、气门弹簧31、定位端31A、缸盖40、进气端41、排气端4具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。参照图1、图10 本发明的无级可变气门升程机构，包括加速踏板1、E⑶2、缸盖40、 伺服电机3、齿轮轴4、凸轮6、调节架5、挺杆10、液压挺柱20、气门30、气门升程传感器7、 进气充量传感器9等组成，所述挺杆10上设置有驱动液压挺柱20向下移动的挺柱11和改 变驱动力为侧压力使液压挺柱20作轻微旋转运动的第一齿轮13，所述液压挺柱20上设置 有第二齿轮23以及限位机构；所述缸盖40上设置有操控机构，所述挺杆10和液压挺柱20 安装在调节架5上，通过操控机构操控调节架5来调节挺杆10在刚开始时由挺柱11驱动 液压挺柱20向下移动在一定升程时由第一齿轮13驱动第二齿轮23带动液压挺柱20保持 此时升程作轻微旋转运动。参照图2、图3、图6、图7所述挺杆10上设置有挺柱11、滚轮11A、锁止滑块12、第 一齿轮13、弹簧14，所述液压挺柱20上设置有支架21、限位凸台22、第二齿轮23，第一齿轮 13与第二齿轮23互相咬合，挺柱11上的滚轮IlA与支架21互相接触，当液压挺柱横向移 动时滚轮IlA可减小挺柱11与支架21的摩擦损失。锁止滑块12起锁止或解除锁止挺柱 11的作用，弹簧14使挺柱11和挺杆10回位。
参照图1、图10所述操控机构由加速踏板1，通过线路传递加速踏板1的相位信息 给ECU2，ECU2通过接收到的信息转换为电信号传递给伺服电机3，使伺服电机3旋转来驱 动齿轮轴4旋转，从而带动调节架5向下或向上移动来调节气门升程。参照图1、图4和图5，所述无级可变气门升程机构的调节架5上设计有外齿条5A、 内齿条5B、限位台8，齿轮轴4与外齿条5A互相咬合。内齿条5B与第一齿轮13互向咬合。 调节架5和限位台8用来控制液压挺柱20在什么时候保持升程横向移动。参照图8和图9分别展示了气门的最小升程与最大升程；参照图10可以看出缸盖40的进气端41上对称安装有两组伺服电机3和齿轮轴 4。两个进气门30上的调节架5分别由两个伺服电机9控制。当一个伺服电机9控制一个 气门30开启时，另一个伺服电机9控制另一个气门30按一定比例开启，这样就使两个进气 门30按不同升程开启，实现不对称进气增加气流的紊乱，使油气混合更均勻燃烧更充分， 可有效降低排放和提高动力输出；本发明的无级可变气门升程机构结合上面的工作原理图对本技术方案作进一步 说明，发动机在怠速运转时，气门30处于较小升程。当踏下加速踏板1时，通过线路传递 加速踏板1的相位信息给ECU2，ECU2通过接收到的信息转换为电信号传递给伺服电机3，使 伺服电机3旋转来驱动齿轮轴4旋转，从而带动调节架5向下移动。当凸轮6旋转驱动挺 杆10向下移动时，挺杆10上的挺柱11驱动液压挺柱20向下移动打开气门30，挺柱11在 驱动液压挺柱20的过程中，当支架21上的限位凸台22与调节架5上的限位台8平行时， 同时调节架5推动锁齿滑块12，解除挺柱11的锁止状态。此时，挺柱11不再驱动液压挺柱 20开启气门30，由挺杆10上的第一齿轮13驱动液压挺柱20支架21上的第二齿轮23，由 于第一齿轮13在第二齿轮23侧上方，气门弹簧31不能推动气门30回位。当凸轮6继续 驱动挺杆10向下移动时，第一齿轮13产升的侧压力驱动第二齿轮23带动液压挺柱20支 架21上的限位凸台22沿限位台8横向旋转移动保持此时升程不变和开启时间不变来精确 控制气门升程。本发明可同时安装在进、排气门上其工作原理同上。
权利要求
无级可变气门升程机构，包括加速踏板(1)、ECU(2)、缸盖(40)、伺服电机(3)、齿轮轴(4)、凸轮(6)、调节架(5)、挺杆(10)、液压挺柱(20)、气门(30)、气门弹簧(31)、气门升程传感器(7)、进气充量传感器(9)等组成，其特征是所述挺杆(10)上设置有驱动液压挺柱(20)向下移动的挺柱(11)和改变驱动力为侧压力使液压挺柱(20)作轻微旋转运动的第一齿轮(13)，所述液压挺柱(20)上设置有第二齿轮(23)以及限位机构；所述缸盖(40)上设置有操控机构，所述挺杆(10)和液压挺柱(20)安装在调节架(5)上，通过操控机构操控调节架(5)来调节挺杆(10)在刚开始时由挺柱(11)驱动液压挺柱(20)向下移动在一定升程时由第一齿轮(13)驱动第二齿轮(23)带动液压挺柱(20)保持此时升程作轻微旋转运动。
2.如权利要求1所述的无级可变气门升程机构，其特征是所述挺杆(10)上设置有挺 柱(11)、滚轮(IlA)、锁止滑块(12)、第一齿轮(13)、弹簧(14)，所述液压挺柱(20)上设置 有支架(21)、限位凸台(22)、第二齿轮(23)，第一齿轮(13)与第二齿轮(23)互相咬合，挺 柱(11)上的滚轮(IlA)与支架(21)互相接触。锁止滑块(12)起锁止或解除锁止挺柱(11) 的作用。
3.如权利要求1所述的无级可变气门升程机构，其特征是所述调节架(5)上分别设置 有外齿条(5A)、内齿条(5B)以及限位台(8)，外齿条(5A)与齿轮轴(4)互相咬合，内齿条 (5B)与第一齿轮(13)互相咬合，挺杆(10)和液压挺柱(20)安装在调节架(5)上。
4.如权利要求1所述的无级可变气门升程机构，其特征是所述缸盖(40)上设置的操 控机构包括伺服电机(3)、齿轮轴(4)、气门升程传感器(7)、进气充量传感器(9)组成，伺服 电机⑶与齿轮轴⑷连接。
5.如权利要求1所述的无级可变气门升程机构，其特征是所述气门弹簧(31)上设计 有定位端31A分别固定在缸盖(40)和液压挺柱(20)上。
全文摘要
本发明公开了一种无级可变气门升程机构，由加速踏板、ECU、缸盖、伺服电机、齿轮轴、凸轮、调节架、挺杆、液压挺柱、气门等组成。所述挺杆上设置有驱动液压挺柱向下移动的挺柱和改变驱动力为侧压力使液压挺柱作轻微旋转运动的第一齿轮，所述挺杆和液压挺柱安装在调节架上，通过调节架调节挺杆在刚开始时由挺柱驱动液压挺柱向下移动在一定升程时由第一齿轮驱动第二齿轮带动液压挺柱保持此时升程作轻微旋转运动来调节气门升程。本发明的有益效果可归纳为以下几点1、排放、油耗明显低于不采用全可变气门升程技术的发动机。2、结构简单、紧凑、设计合理，可同时安装在进气端与排气端。3、不管安装在采用SOHC或DOHC结构的发动机上都能实现进、排气门升程分别可变。
文档编号F01L1/34GK101907001SQ201010235110
公开日2010年12月8日 申请日期2010年7月23日 优先权日2010年7月23日
发明者高伟 申请人:高伟