本发明涉及一种发动机冲程切换机构。
背景技术：
现在技术条件下的乘用车和摩托车发动机主要有四冲程和二冲程两种工作形式，但这两种发动机有各自的优势与劣势，四冲程发动机的经济性比二冲程发动机好，而动力性相对于二冲程发动机较差，若将四冲程发动机与二冲程发动机集成于一台变冲程发动机上，让其在不同工况下运行不同的冲程模式，则可使一台发动机兼具二冲程发动机的动力性以及四冲程的经济性。
美国专利two-strokeandfour-strokeswitchingmechanism，专利号us7036-465b2,公开了一种变冲程发动机的冲程切换机构，其采用双摇臂的形式，在摇臂轴上集成有四冲程工作模式摇臂和二冲程工作模式摇臂，两者中间有连接部件，在三者中间有供两个切换销移动的中心孔，切换销在油压的作用下工作，当需要四冲程工作模式时，四冲程摇臂切换销进入工作，将四冲程摇臂和中间部件连为一体，同时二冲程摇臂和中间部件分离，此时进入四冲程工作模式；当需要二冲程工作模式时，二冲程摇臂切换销进入工作，将二冲程摇臂和中间部件连为一体，同时四冲程摇臂和中间部件分离，此时进入二冲程工作模式。该机构能够实现不同工作模式之间的相互切换，但对原机的改动比较大，凸轮轴和摇臂都要进行改进，且对切换时机的控制要求比较严格，控制程序及油压、油温的小范围的波动都有可能导致切换时机的判断失误，导致切换不顺畅。
燕山大学夏怀成等公开了一种变冲程发动机切换机构，申请公布号cn103216323a，其切换机构采用凸轮轴与凸轮体分体的形式，两者依靠导向平键连接，实现了凸轮体随凸轮轴的周向转动及轴向移动，凸轮体采用凸轮片体的组合形式，切换过程的进行依靠电磁驱动器与凸轮体两端的切换凸台来实现，在切换过程中电磁驱动器与凸轮体的接触力比较大，容易造成零件的损坏，采用平键的链接形式，周向力全部集中在平键上，容易造成平键的损坏，从而减小了切换机构的使用寿命。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种对原机改动小，工作可靠，结构紧凑，实用性强的双凸轮轴变冲程发动机配气切换机构。本发明主要是以现有的单凸轮轴驱动形式为基础，将原有单凸轮轴去除凸轮部分，加工成齿轮轴；双顶置凸轮轴上加工有传动齿，在原单凸轮轴做成的齿轮轴与双顶置凸轮轴之间增加布置惰轮，实现动力传动。
本发明具体内容如下：
本发明主要包括：进、排气凸轮轴，进、排气凸轮齿轮，无凸峰单凸轮轴传动齿轮、无凸峰单凸轮轴、过渡齿轮、惰轮，二、四冲程进、排气凸轮，可切换挺柱、挺柱回位弹簧，进、排气门弹簧及进排气门。其中，通过链条与曲轴相连的无凸峰单凸轮轴传动齿轮其中心通孔内设有圆柱形无凸峰单凸轮轴，该无凸峰单凸轮轴上还设有过渡齿轮，该过渡齿轮与惰轮相啮合，该惰轮两侧分别与进气凸轮齿轮和排气凸轮齿轮相啮合，并且进、排气凸轮齿轮的轴线以惰轮轴线为对称，其中进(出)气凸轮齿轮设在进(出)气凸轮轴上，进(出)气凸轮轴朝向无凸峰单凸轮轴传动齿轮一端通过滚动轴承设在缸盖的轴承座中，进(出)气凸轮轴另一端通过滑动轴承设在缸盖的轴承座中。在该进(出)气凸轮轴上还设有并列的两组凸轮，每组凸轮为3个，最好整体加工成型，中间凸轮为四冲程进(出)气单峰凸轮，两侧凸轮为二冲程进(出)气双峰凸轮，每组凸轮各与一个可切换挺柱上端对应，即四冲程进气单峰凸轮与内挺柱对应，两个二冲程进气双峰凸轮分别与外挺柱对应。中空圆柱体形外挺柱其中部设轴线过外挺柱轴线并与其垂直的两个同轴的径向通孔即锁销滑道，在锁销滑道朝向外周面的开口上设有直径大于锁销滑道的开口槽，每个槽内各设一个内径小于锁销滑道直径的限位环。该外挺柱底部与挺柱回位弹簧上端相邻，该挺柱回位弹簧下端置于环形挺柱回位弹簧座上。外挺柱内设与其内径对应的中间挺柱，该中间挺柱为底部呈锥形的上开口凹槽，并且该凹槽底与外挺柱内凸的下截锥面相对应，该中间挺柱上面的槽壁上设有与外挺柱两锁销滑道对应的两径向通孔即锁销滑道。中间挺柱下端顶与位于挺柱回位弹簧及挺柱回位弹簧座间的气门挺杆上端相连。最好两者之间设有用于气门间隙调节的垫片。所述气门挺杆下端与进气门或排气门相连。挺柱回位弹簧座与下面的气门弹簧座固连，该气门弹簧座与气门弹簧上端相连，该气门弹簧下端设在另一气门弹簧座上，该另一气门弹簧座与气门导管上端相连，气门上部穿过气门导管、气门弹簧及气门弹簧座端顶与气门挺杆相连。中间挺柱内设有与其内径对应的圆柱体形内挺柱，其顶部呈截锥体，外设内部形状及尺寸与其对应的内挺柱限位环，该内挺柱限位环外周面设螺纹，其与设在中间挺柱上开口处直径大于中间挺柱内径的开口槽周壁上的螺纹连接。内挺柱底部与回位弹簧上端相邻，回位弹簧下端置于中间挺柱凹槽底上。内挺柱中部设轴线过内挺柱轴线并与其垂直的径向通孔即锁销滑道，其两端开口分别与中间挺柱和外挺柱的两锁销滑道对应。在外挺柱、中间挺柱及内挺柱的锁销滑道内设有3个切换锁销，并且位于内挺柱内的切换锁销长度与内挺柱直径等长，另外两切换锁销长度都等于外挺柱壁厚与左侧限位环高度差。外挺柱上的锁销滑道与气缸体形成液压腔，润滑系压力通过润滑油在液压腔内作用于锁销，使其移动。本发明的控制液压来自于机体原润滑系统，与外挺柱接触的气缸盖内加工有源于润滑系统的油道，与挺柱锁销滑道空腔相连。锁销与滑道加工成偶件，确保空腔内油液的执行压力。所述锁销可以通过电磁开关阀控制液压实现双向移动。当电磁阀控制润滑油注满左侧液压腔时，配气机构执行二冲程配气模式；当电磁阀控制润滑油注满右侧液压腔时，配气机构执行四冲程配气模式。本发明通过一种可切换挺柱结构的切换，实现发动机气门动作执行凸轮的切换，从而实现了配气机构二、四冲程模式的切换。另在内挺柱上非设锁销滑动孔的外周面上设有轴向凹槽，槽内设有与内挺柱轴线垂直的防转销，该防转销穿过外挺柱及中间挺柱对应的通孔，将内挺柱与中间挺柱及外挺柱径向锁止，防止其相对转动，确保锁销滑道同轴。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.对原机改动小，仅改动配气机构中的挺柱和凸轮轴就可以实现四冲程模式
与二冲程工作模式的相互转换；
2.整体结构简单紧凑，工作稳定可靠，切换机构使用寿命较长；
3.切换动力源无须外加，直接依靠发动机内已有润滑系统压力实现切换；
4.凸轮轴可采用整体加工，减少零件数量，设计加工方便，成本更低。
5.不改变单一冲程配气定时的初始设计值。
附图说明
图1为本发明主视示意图；
图2为本发明左视示意图；
图3为本发明中二冲程模式下切换挺柱的主视剖面示意图；
图4为本发明中四冲程模式下切换挺柱的主视剖面示意图；
图5为本发明中内挺柱的左视剖面示意图；
图6为本发明的液压控制简图。
图中：1、进气凸轮轴，2、进气可切换挺柱，3、挺柱回位弹簧，4、进气门弹簧，5、进气门导管，6、进气门，7、无凸峰单凸轮轴，8、无凸峰单凸轮轴传动齿轮，9、排气门，10、排气门导管，11、排气门弹簧，12、挺柱回位弹簧，13、排气可切换挺柱，14、排气凸轮轴，15、惰轮，16、二冲程进气双峰凸轮，17、四冲程进气单峰凸轮，18、内挺柱，19、内挺柱限位环，20、限位环，21、切换锁销，22、切换锁销，23、垫片，24、气门挺杆，25、回位弹簧座，26、过渡齿轮，27、回位弹簧，28、中间挺柱，29、切换锁销，30、限位环，31、外挺柱，32、防转销，33、右侧开关阀，34、左侧开关阀，35、右侧液压腔，36、左侧液压腔。
具体实施方式
在图1和图2所示的一种双凸轮轴变冲程发动机配气切换机构的示意图中，通过链条与曲轴相连的无凸峰单凸轮轴传动齿轮8其中心通孔内设有圆柱形无凸峰单凸轮轴7，该无凸峰单凸轮轴上还设有过渡齿轮26，该过渡齿轮26与惰轮15相啮合，该惰轮两侧分别与进气凸轮齿轮和排气凸轮齿轮相啮合，并且进、排气凸轮齿轮的轴线以惰轮轴线为对称，其中进气凸轮齿轮设在进气凸轮轴1上，排气凸轮齿轮设在排气凸轮轴14上，进(排)气凸轮轴朝向无凸峰单凸轮轴传动齿轮一端通过滚动轴承设在缸盖的轴承座中，进(排)气凸轮轴另一端通过滑动轴承设在缸盖的轴承座中。在该进气凸轮轴上还设有并列的两组凸轮，每组凸轮为3个，整体加工成型，中间凸轮为四冲程进气单峰凸轮17，两侧凸轮为二冲程进气双峰凸轮16，每组凸轮各与一个进气可切换挺柱2上端对应，即四冲程进气单峰凸轮与内挺柱18对应，两个二冲程进气双峰凸轮分别与外挺柱31对应；在该排气凸轮轴上还设有并列的两组凸轮，每组凸轮为3个，整体加工成型，中间凸轮为四冲程排气单峰凸轮，两侧凸轮为二冲程排气双峰凸轮，每组凸轮各与一个排气可切换挺柱13上端对应，即四冲程排气单峰凸轮与内挺柱18对应，两个二冲程排气双峰凸轮分别与外挺柱31对应，如图3和图4所示，中空圆柱体形外挺柱其中部设轴线过外挺柱轴线并与其垂直的两个同轴的径向通孔即锁销滑道，在锁销滑道朝向外周面的开口上设有直径大于锁销滑道的开口槽，每个槽内各设一个内径小于锁销滑道直径的限位环20、30。该外挺柱底部与挺柱回位弹簧3或12上端相邻，该挺柱回位弹簧下端置于环形挺柱回位弹簧座25上。外挺柱内设与其内径对应的中间挺柱28，该中间挺柱为底部呈锥形的上开口凹槽，并且该凹槽底与外挺柱内凸的下截锥面相对应，该中间挺柱上面的槽壁上设有与外挺柱两锁销滑道对应的两径向通孔即锁销滑道。中间挺柱下端顶与位于回位弹簧27及挺柱回位弹簧座25间的气门挺杆24上端相连，两者之间设有垫片23。所述气门挺杆下端与进气门6或排气门9相连。中间挺柱内设有与其内径对应的圆柱体形内挺柱18，其顶部呈截锥体，外设内部形状及尺寸与其对应的内挺柱限位环19，该内挺柱限位环外周面设螺纹，其与设在中间挺柱上开口处直径大于中间挺柱内径的开口槽周壁上的螺纹连接。内挺柱底部与回位弹簧27上端相邻，回位弹簧27下端置于中间挺柱凹槽底上。内挺柱中部设轴线过内挺柱轴线并与其垂直的径向通孔即锁销滑道，其两端开口分别与中间挺柱和外挺柱的两锁销滑道对应。在外挺柱、中间挺柱及内挺柱的锁销滑道内设有3个切换锁销21、22、29，并且位于内挺柱内的切换锁销21长度与内挺柱直径等长，另外切换锁销22、29长度等于外挺柱壁厚与限位环30高度差。所述锁销可以通过电磁开关阀控制液压实现双向移动。如图6所示，与电控单元相连的电磁阀又与润滑油系统相连，当电磁阀打开左侧开关阀34控制润滑油注满左侧液压腔36时，配气机构执行二冲程配气模式；当电磁阀打开右侧开关阀33控制润滑油注满右侧液压腔35时，配气机构执行四冲程配气模式。
又在图1和图2中，进气挺柱回位弹簧座3与下面的气门弹簧座固连，该气门弹簧座与进气门弹簧4上端相连，该进气门弹簧下端设在另一气门弹簧座上，该另一气门弹簧座与进气门导管5上端相连，进气门上部穿过气门导管、气门弹簧及气门弹簧座端顶与气门挺杆相连。排气挺柱回位弹簧座12与下面的排气门弹簧座固连，该排气门弹簧座与排气门弹簧11上端相连，该排气门弹簧下端设在另一排气门弹簧座上，该另一排气门弹簧座与排气门导管10上端相连，排气门9上部穿过气门导管、气门弹簧及气门弹簧座端顶与气门挺杆相连。
在图5所示的本发明中内挺柱的左视剖面示意图中，在内挺柱上非设锁销滑动孔的外周面上设有轴向凹槽，槽内设有与内挺柱轴线垂直的防转销32，该防转销穿过外挺柱及中间挺柱对应的通孔。
本发明的工作过程大致如下：
如图1和图2所示，配气传动机构分为二级传动，第一级传动通过链条将动力由曲轴传递给无凸峰单凸轮轴传动齿轮8，带动无凸峰单凸轮轴7；第二级传动通过惰轮15将动力由无凸峰单凸轮轴7分别传递给进气凸轮轴1和排气凸轮轴14，进气凸轮轴1通过进气可切换挺柱2驱动进气门6动作，进气门通过进气门弹簧4进行回位，进气可切换挺柱2通过挺柱回位弹簧3回位；排气凸轮轴14通过排气可切换挺柱13驱动排气门9动作，排气门通过排气门弹簧11进行回位，排气可切换挺柱13通过挺柱回位弹簧12回位。
如图3所示为进气切换机构，排气切换机构结构与其相同，进气凸轮轴1上加工有二冲程进气双峰凸轮16和四冲程进气单峰凸轮17；进气可切换挺柱2主要由内挺柱18、中间挺柱28、外挺柱31以及切换锁销21、22、29组成，切换锁销的移动位移通过限位环20和限位环30进行限制，内挺柱限位环19通过螺纹与中间挺柱相连，使中间挺柱在二冲程模式下随外挺柱一起下移，减少不必要的磨损，中间挺柱依靠挺柱回位弹簧3进行回位，气门挺杆24和中间挺柱28之间装有用于气门间隙调节的垫片23。如图5所示防转销32将外挺柱31、中间挺柱28、内挺柱18径向锁止，防止其相对转动，确保锁销滑道同轴。
如图3所示，其为发动机处于二冲程工作模式，二冲程进气双峰凸轮16处于工作状态，二冲程进气双峰凸轮16驱动外挺柱31运动，锁销22、29将外挺柱31与中间挺柱28锁止，中间挺柱28与外挺柱31一起运动来驱动气门动作，实现发动机二冲程模式；当发动机由二冲程模式转换为四冲程模式时，在二冲程双峰凸轮和四冲程单峰凸轮都处于基圆位置时，如图6所示电控单元对右侧开关阀33发出通电信号，发动机润滑系统与右侧液压腔35相连通，锁销22在润滑系统润滑油压力的作用下向左推动锁销21移动，锁销21推动锁销29移动至最左端限位环30处。此时，如图4所示，四冲程进气单峰凸轮17驱动内挺柱18运动，锁销21、22将内挺柱18与中间挺柱28锁止，中间挺柱28与内挺柱18一起运行驱动气门动作，实现发动机四冲程模式。