可变升程气门结构的制作方法

本实用新型是关于发动机领域，特别是关于一种可变升程气门结构。

背景技术：

发动机的配气机构负责向气缸提供燃料燃烧做功所必须的新鲜空气，并将燃烧后的废气排出。主要功能是按照一定的时限来开启和关闭各气缸的进、排气门，从而实现发动机气缸换气补给的整个过程。气门开启的角度越大，开启的时间越长，进出的气流量越大，反之亦然。这就产生了气门升程和正时的概念，

可变气门正时技术几乎已成为当今发动机的标准配置，为了进一步挖掘传统内燃机的潜力，工程人员又在此基础上研发出可变气门升程技术，当二者有效的结合起来时，则为发动机在各种工况和转速下提供了更高的进、排气效率。提升动力的同时，也降低了油耗水平。

实现可变气门升程的方法目前国内外有如下几种典型的方式：

1、本田i-vtec技术。

本田的可变气门升程系统的结构和工作原理是利用第三根摇臂和第三个凸轮实现气门升程变化。当发动机在中、低转速时，三根摇臂处于分离状态，普通凸轮推动主摇臂和副摇臂来控制两个进气门的开闭，气门升程较小。此时虽然中间凸轮也推动中间摇臂，但由于摇臂之间是分离的，所以两边的摇臂不受它控制，也不会影响气门的开闭状态。发动机达到某一个设定的转速时，电脑即会指令电磁阀启动液压系统，推动摇臂内的小活塞，使三根摇臂锁成一体，一起由高角度凸轮驱动，这时气门的升程和开启时间都相应的增大了，使得单位时间内的进气量更大，发动机动力也更强。

本田的i-vtec技术的缺陷在于：不可以连续调整，是一种两段式可变气门升程系统。

2、宝马的valvetronic技术。

bmw的valvetronic系统在传统的配气相位机构上增加了一根偏心轴，一个步进电机和中间推杆等部件，该系统借由步进电机的旋转，再在一系列机械传动后很巧妙的改变了进气门升程的大小。当凸轮轴运转时，凸轮会驱动中间推杆和摇臂来完成气门的开启和关闭。当电机工作时，蜗轮蜗杆机构会首先驱动偏心轴发生旋转，然后中间推杆和摇臂会产生联动，偏心轴旋转的角度不同，最终凸轮轴通过中间推杆和摇臂顶动气门产生的升程也会不同。

宝马的valvetronic技术的缺陷在于：是连续可调的可变气门升程系统，但是增加的机构占用空间较大。

3、日产的vvel技术。

英菲尼迪的vvel系统的工作原理与bmw的valvetronic类似，但在结构上稍有不同。vvel系统使用一套螺套和螺杆的组合实现了气门升程的连续可调。在系统工作时，电机通过ecu信号控制螺杆和螺套的相对位置，螺套则带动摇臂、控制杆等部件，最终改变气门升程的大小。摇臂通过偏心轮套在控制杆上，而控制杆可以在电机的带动下旋转一定角度。当发动机在高转速或者大负荷时，电机带动螺杆转动，套在螺杆上的螺套也会产生相应的横向移动，与螺套联动的机构使得控制杆逆时针或顺时针发生旋转。由于摇臂套在控制杆的偏心轮上，因此摇臂的旋转中心也会随之上升或下降，从而达到改变气门升程的目的。

日产的vvel是连续可调的可变气门升程系统，但是增加的机构占用空间较大，摩擦副较多损耗功率。

4.国内实用新型专利(cn105909332a)《无极可变升程气门摇臂机构及相应气门装置》

该实用新型专利是将传统配气机构的摇臂支撑点连接在曲柄连杆机构上，利用曲柄连杆机构的死点作为杠杆的铰支点，其曲柄为一偏心轮，连杆为一偏心套套在偏心轮外部，其曲柄轴心偏置在涡轮上，用蜗杆带动涡轮转动，实现曲柄轴心位置的无极变动。

当凸轮转动，刚开始时，气门弹簧弹力大于连杆复位弹簧弹力，摇臂是以摇臂与气门杆的铰点为支点摆动的，中间支点随之移动并带动曲柄连杆运动，直至连杆与曲柄成一条直线，到达死点位置，摇臂中间支点到曲柄轴心的距离就不会再变大。然后以摇臂中间支点为支撑，凸轮剩余高程将推动气门摇臂打开气门。可以看出，气门打开的幅度将小于凸轮的设计高程。当凸轮转动过高程的极值点，高程不断减小，气门杆在气门杆弹簧的作用下逐渐回弹带动气门摇臂反向摆动。此时气门摇臂摆动的动力由凸轮转换为气门杆弹簧，支点变换到凸轮处。中间支点上的作用力不再指向曲柄连杆伸展的方向，连杆复位拉簧64开始将曲柄连杆拉出死点位置。随着凸轮高程的不断减小直至回零，气门摇臂和曲柄连杆也都回到初始位置。该实用新型专利(cn105909332a)《无极可变升程气门摇臂机构及相应气门装置》是连续可调的可变气门升程系统，但曲柄连杆摩擦副较多损耗功率。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单合理的可变升程气门结构，其克服了现有技术可变气门升程系统增加机构多、摩擦损耗功率大的不足。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种可变升程气门结构，包括：液压控制装置；摇臂机构，其包括同轴间隙配合的：摇臂和摇臂轴；摇臂升降机构，其包括：活塞杆、活塞和液压缸，所述液压缸固定连接在气缸盖上，所述活塞将液压缸分为两个腔室，两腔室分别通过液压管道与所述液压控制装置连接；所述活塞杆的一端与活塞连接，另一端周向限位的伸出液压缸与摇臂轴连接；以及变截面凸轮机构，其包括：变截面凸轮和凸轮轴，所述变截面凸轮的凸轮面型线连续平滑可变，其内部有相连的第一腔室和第二腔室；所述凸轮轴从第一腔室和第二腔室中间穿过使其隔离；所述凸轮轴的两端分别开设有第一油道和第二油道，二者的一端均与液压控制装置连接，所述第一油道另一端的第一油道口位于第一腔室内，所述第二油道另一端的第二油道口位于第二腔室内。

在一优选的实施方式中，摇臂轴穿设在活塞杆的另一端。

在一优选的实施方式中，摇臂轴与活塞杆过盈配合。

在一优选的实施方式中，凸轮轴与变截面凸轮之间设置有密封圈。

在一优选的实施方式中，凸轮轴与变截面凸轮通过键配合，使所述变截面凸轮能够沿凸轮轴轴线方向移动。

在一优选的实施方式中，凸轮轴上安装有两个挡圈，其分别位于所述变截面凸轮的两侧。

与现有技术相比，根据本实用新型的可变升程气门结构具有如下有益效果：该可变升程气门结构克服了现有技术可变气门升程系统增加机构多、摩擦损耗功率大的不足。其在传统的配气机构上改动小、增加的机械零件和摩擦副少、几乎不额外增加摩擦功、且液压油还有润滑作用。而且进一步通过合理设计凸轮的截面变化，还可以使得气门开启相位变化，能同时做到可变升程、可变气门正时。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的可变升程气门结构的主视结构示意图。

图2是根据本实用新型一实施方式的可变升程气门结构的俯视结构示意图。

图3是根据本实用新型一实施方式的可变升程气门结构的变截面凸轮机构结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1和图2所示，根据本实用新型优选实施例的可变升程气门结构的具体结构包括：摇臂机构、摇臂升降机构、变截面凸轮机构和液压控制装置25。其中，变截面凸轮机构和摇臂升降机构与液压控制装置25控制连接，摇臂升降机构控制摇臂机构升降，并与变截面凸轮机构的变截面凸轮接触，从而克服现有技术可变气门升程系统增加机构多、摩擦损耗功率大的不足。而且进一步通过合理设计变截面凸轮的截面变化，还可以使得气门开启相位变化，能同时做到可变升程、可变气门正时。

具体来讲，摇臂机构包括：摇臂3和摇臂轴4，摇臂轴4与摇臂3同轴间隙配合。

摇臂升降机构包括：活塞杆5、活塞7和液压缸8，液压缸8固定连接在气缸盖9上，活塞7将液压缸8分为两个腔室，两腔室分别通过液压管道与液压控制装置25连接。活塞杆5的一端与活塞7连接，另一端周向限位的伸出液压缸8与摇臂轴4连接(活塞杆5为非圆形截面，液压缸8上有与活塞杆5截面形状相对的孔，活塞杆5从该孔伸出进行周向限位，使得活塞杆5相对液压缸8只沿杆轴线方向滑动、不可绕杆轴线转动，以保证摇臂3在一个平面内摆动)。

在一实施例中，摇臂轴4穿设在活塞杆5的另一端。

在一实施例中，摇臂轴4与活塞杆5过盈配合。

如图3所示，变截面凸轮机构包括：变截面凸轮1和凸轮轴2。变截面凸轮1的凸轮面型线连续平滑可变，其内部有相连的第一腔室12和第二腔室13，凸轮轴2从第一腔室12和第二腔室13中间穿过使其隔离。凸轮轴2两端分别开设有第一油道21和第二油道24，二者的一端均与液压控制装置25连接，第一油道21另一端的第一油道口22位于第一腔室12内，第二油道24另一端的第二油道口23位于第二腔室13内，两条油道的油道口沿凸轮轴2轴线方向的距离略小于变截面凸轮1单个腔沿凸轮轴2轴线方向的尺寸。

在一实施例中，凸轮轴2与变截面凸轮1之间设置有密封圈11。

在一实施例中，凸轮轴2与变截面凸轮1通过键配合，使变截面凸轮1能够沿凸轮轴2轴线方向移动。

在一实施例中，凸轮轴2上安装有两个挡圈10，其分别位于变截面凸轮1的两侧，在变截面凸轮1允许移动的2个最大位移处。挡圈10内圈与凸轮轴2上的相对应的槽过渡配合，用以防止变截面凸轮1移动位移过大而返向移动不了。

如图1所示，通过液压控制装置25在液压缸8活塞7下方通入高压油，推动活塞7上行，由活塞杆5带动摇臂轴4、摇臂3向上移动，活塞杆5为非圆形截面，液压缸8顶面有与活塞杆5截面形状相对的孔，活塞杆5从该孔伸出可相对液压缸8只沿杆轴线方向滑动、不可绕杆轴线转动，这样可以保证摇臂3摆动在一个平面内。同时通过液压控制装置25向凸轮轴2里的第一油道21通入高压油，高压油通过凸轮轴2上的第一油道口22，进入变截面凸轮1里的第一腔室12，并且通过第二腔室13、第二油道24回油，推动变截面凸轮1沿凸轮轴2轴线方向移动，使摇臂3一端与变截面凸轮1接触，然后液压控制装置25保持液压缸8和变截面凸轮1不动，此时凸轮轴2旋转、通过键带动凸轮旋转，使摇臂3绕摇臂轴4摆动而开启、关闭气门6，这时使用的凸轮型线比之前的高，很显然气门6升程比之前增大。

反之，在液压缸8活塞7上方通入高压油，带动摇臂3向下移一定位移，并且在凸轮轴2的第二油道24通入高压油，使变截面凸轮1沿凸轮轴2线反向移动一定位移，使得摇臂3一端与变截面凸轮1接触，然后保持液压缸8和变截面凸轮1不动，使用的凸轮型线比之前的低，就可以降低气门6升程。

综上，该可变升程气门结构克服了现有技术可变气门升程系统增加机构多、摩擦损耗功率大的不足。其在传统的配气机构上改动小、增加的机械零件和摩擦副少、几乎不额外增加摩擦功、且液压油还有润滑作用。而且进一步通过合理设计凸轮的截面变化，还可以使得气门开启相位变化，能同时做到可变升程、可变气门正时。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。