专利名称：支撑杆型全可变气门正时和升程机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种支撑杆型全可变气门正时和升程机构，是一种往复活塞式内燃机的气门控制和驱动机构，也可用于其他与有气门类似运动特性的机械中。
背景技术：
内燃机的气门驱动采用连续可变气门正时可以提高内燃机气缸的充气率，提高功率和效率，降低气缸工作温度，降低内燃机的污染排放。内燃机的进气门驱动采用连续可变气门升程技术可以提高内燃机的进气效率，降低油耗，提高内燃机对油门的响应速度。公开号CNlO1149000A名为内燃机的可变气门驱动机构的专利中，气门的正时和升程是相互关联的，即气门打开的持续时间与气门打开的升程是成比例关系，但由此带来的问题是不能很好兼顾可变气门正时和可变气门升程这两种调节的优点。如果能够将连续可变气门正时与升程结合在一切，并可以做到相对独立调节，那么将能够提高内燃机的实际使用效果。公开号CN101858233A名为包含变速摆机构的全可变气门正时方法和机构的专利中，虽然可以做到连续可调气门持续开启时间，但是所示机构的部分部件相互之间有比较大的应力和摩擦，磨损也比较大，应通过机构的重新设计来减少高应力部件的相对移动。
发明内容
针对以上问题，本发明所提供的技术是一种支撑杆型全可变气门正时和升程机构，包含凸轮轴，所含凸轮的所对应的曲轴角度可以是360度，满足内燃机最高转速时对气门持续开启时间的要求；摆杆系统，由主动摆杆、从动摆杆和多变支点摆杆组成；平面支点机构，与所述多变支点摆杆连接，改变多变支点摆杆一端的位置；滚轮摇臂，受到所述从动变速摆杆的推动开启气门；弹簧，固定在内燃机气缸盖上，并与所述从动摆杆接触。与现有技术相比，本发明取消了支点的移动，从而使高应力摩擦接触面的相对移动减小到最小，即摩擦损耗减小到最小。
图I是示意图，示出了支撑杆型全可变气门正时和升程机构的部件组成和相互关系。图2是示意图，示出了一种平面支点机构的部件组成和相互关系。图3是气门调节示意图，示出了多变支点摆杆一端位置的变化使从动摆杆的初始角度位置发生变化，从而气门的正时也发生变化。图4是气门调节示意图，示出了当气门升程最大时，气门正时的调节不会对气门升程造成影响，即保持气门升程。图5是气门调节示意图，示出了当转动偏心轮轴时，滚动支撑架的移动造成了滑动支撑架的平移，使气门的升程发生变化。具体实施例方式下面详述一个本发明的例示性实施例。参考附图1，摆杆系统由主动摆杆7、从动摆杆6和多变支点摆杆8构成。主动摆杆7 —端有滚轮12，通过轴11连接，滚轮12与凸轮轴2上的凸轮I接触；主动摆杆7另一端通过轴10与从动摆杆6中部的突起相连；多变支点摆杆8的一端通过轴9与主动摆杆7中部的突起相连，另一端与平面支点机构相连；从动摆杆6的一端由固定轴5固定在内燃机气缸盖上，另一端接触滚轮摇臂15上的滚轮13，滚轮13通过轴14与滚轮摇臂15相连。滚轮摇臂15据液压挺柱20来驱动气门19。弹簧3 —端固定在内燃机气缸盖上的固定座4上，一端接触从动摆杆6有突起的一侧的相反一侧。多变支点摆杆8的一端有轴26，与滑动支撑架16上相连，滑动支撑架16上有齿轮25，齿轮25与齿轮轴22上的齿轮21啮合。滚动支撑架17与滑动支撑架16紧密接触，滚动支撑架17 —端受到工字架18的支撑和限制，工字架18与偏心轮轴24上的偏心轮23紧密接触。当齿轮轴22和偏心轮轴24固定不转动时，轴26是固定不动的，因此多变支点摆杆8的与轴26相连的一端是固定不动的，只有 轴9的一端可以移动。凸轮轴2、固定轴5、齿轮轴22和偏心轮轴24固定在内燃机气缸盖上，可以自由转动，但轴向不可移动。弹簧3的作用是提供整个机构在释放气门19后的回弹力，使机构回到初始位置；同时，也使多变支点摆杆8顶柱整个与滑动支撑架16接触的平面支点机构，使之所有部件保持接触。参考附图2，一种平面支点机构的部件拆解图显示其具有偏心轮轴24、齿轮轴22、工字架18、滑动支撑架16、滚动支撑架17组成。偏心轮轴24上的偏心轮23的圆面与工字架18的一个凹槽27紧密接触，工字架18的另一个凹槽28与滚动支撑架17 —端的突起29紧密接触。齿轮轴22的轴嵌入滚动支撑架17上的凹槽33，齿轮轴22的齿轮21与滑动支撑架16上的齿轮25啮合；滑动支撑架16的弧面31与滚动支撑架17的弧面30紧密接触，二者的形状相同，具有相同的曲率半径；滑动支撑架16上的轴孔32通过一个轴26与多变支点摆杆8的一端相连,多变支点摆杆8的另一端有轴9与主动摆杆相连；偏心轮轴24和齿轮轴22的轴部分固定在内燃机气缸上。滚动支撑架17上的槽33和突起29的方向是垂直的，以便固定滚动支撑架17。滑动支撑架16的弧面31和齿轮25 二部分是同心的。滑动支撑架16可以根据其弧面31与滚动支撑架17的弧面30的接触而滑动，这种滑动是在齿轮轴22的驱动和限制之下；同时滚动支撑架17也可以以齿轮轴22为轴转动，这种转动是受到偏心轮轴24的驱动和限制之下。参考附图3，附图3中的虚线是内燃机高转速时机构的调节位置。当保持凸轮I处于不推动主动摆杆7、偏心轮轴24固定不转动时，滚动支撑架17是固定不动的。转动齿轮轴22 —个适当的角度，使滑动支撑架16滑动一个距离，带动多变支点摆杆8转动一个角度，此时，在多变支点摆杆8带动下，主动摆杆7移动位置，带动了从动摆杆6。从动摆杆6的位置的变化是初始位置的变化，这是气门正时改变的特征，因为凸轮I 一旦推动主动摆杆7之后，从动摆杆6的空滑距离变化了，因而气门19更早打开，更晚关闭。凸轮I所对应的曲轴角度不变，因此气门持续开启时间变化了。参考附图4，附图4中的虚线是内燃机高转速时机构的调节位置。当保持偏心轮轴24固定不转动时，滚动支撑架17是固定不动的。转动凸轮I使其处于最大推动气门开启的位置。此时，转动齿轮轴22—个适当的角度，使滑动支撑架16滑动一个距离，带动多变支点摆杆8转动一个角度，此时，在多变支点摆杆8下，主动摆杆7移动位置很小，从动摆杆6的位置变化也很小，而气门19的位置变化也很小，显示在调节气门正时的过程中气门升程改变很小。气门的升程是否改变，在于气门19处于最大升程处时，滑动支撑架16的弧面或者滚动支撑架17的弧面的中心点必须在多变支点摆杆8与主动摆杆7连接一端的轴的轴心上，这样无论多变支点摆杆8如果转动都不会影响气门的升程。从另一个角度说，如果需要在气门19在内燃机高转速时升程略高，低转速时略低，只要调整滑动支撑架16的弧面或者滚动支撑架17的弧面的中心点在所述条件时的位置即可。参考附图5，附图5中的虚线是气门低升程时机构的调节位置。当保持齿轮轴22固定不转动时转动偏心轮轴24 —个适当的角度，滚动支撑架17以齿轮轴22为中心旋转一个角度至虚线的位置，滑动支撑架16与多变支点摆杆8跟随移动，此时，在多变支点摆杆8带动下，主动摆杆7移动位置，带动了从动摆杆6，气门19被释放，升程降低。此时从动摆杆6的初始位置也会跟随变化，因此气门的持续开启时间也变化了。因此，若要将气门的升程调整到接近的零的位置，还是需要改变气门持续开启时间的。因此气门的升程和持续开启 时间是近似独立的，在气门升程最大时，可以独立调整气门持续开启时间。但在二分之一升程之下，气门的升程和持续开启时间的不能独立调节。总体而言，本发明的要旨在于利用平面支点机构控制一个三个摆杆构成的摆杆系统的摆动，从而改变气门的正时和升程。气门正时和升程的改变，取决于多变支点摆杆摆动所依据的支点的位置，这个位置是在平面上一个面积大于零的平面区域内移动的，因为平面具有众多的点，因此具有众多的气门升程和正时的组合，因此可以认为是连续可调节气门升程和正时的机构，气门升程和正时的独立调节是近似的。上述叙述仅仅是用于解释本发明的例示性实施例，它不是排他的或将本发明限制与其公开的具体形式。本领域技术人员可以理解，在不偏离本发明的范围内，可以做出各种改变以及其中的元素可用等同元素来替换。因此，本发明不限于作为构思实现本发明的最佳模式所公开的特定实施例，而是本发明包括属于本发明范围的所有实施方式。在不偏离本发明的精神和范围内，本发明能够以具体解释和阐明的方式以外的其他方式实施。
权利要求
1.一种支撑杆型全可变气门正时和升程机构，包含凸轮轴，所含凸轮的所对应的曲轴角度可以是360度，满足内燃机最高转速时对气门持续开启时间的要求；摆杆系统，由主动摆杆、从动摆杆和多变支点摆杆组成；平面支点机构，与所述多变支点摆杆连接，改变多变支点摆杆一端的位置；滚轮摇臂，受到所述从动变速摆杆的推动开启气门；弹簧，固定在内燃机气缸盖上，并与所述从动摆杆接触。
2.如权利要求I所述的支撑杆型全可变气门正时和升程机构，其特征在于所述摆杆系统的主动摆杆一端有滚轮，且滚轮与所述凸轮轴上的凸轮接触，另一端通过轴与所述从动摆杆中部的突起相连；所述多变支点摆杆的一端与所述主动摆杆中部的突起相连，另一端与所述平面支点机构相连；所述从动摆杆的一端固定在内燃机气缸盖上，另一端接触所述滚轮摇臂上的滚轮。
3.一种平面支点机构，包含偏心轮轴、齿轮轴、工字架、滑动支撑架、滚动支撑架组成。所述偏心轮轴与所述工字架的一个凹槽紧密接触，工字架的另一个凹槽与所述滚动支撑架一端的突起紧密接触；所述齿轮轴的轴嵌入所述滚动支撑架上的凹槽，齿轮轴的齿轮与所述滑动支撑架上的齿轮啮合；所述滑动支撑架的弧面与所述滚动支撑架的弧面紧密接触，二者的形状相同，具有相同的曲率半径；所述滑动支撑架上的轴孔通过一个轴与所述多变支点摆杆的一端相连；所述偏心轮轴和所述齿轮轴的轴部分固定在内燃机气缸上。所述平面支点机构的特征还在于所述滚动支撑架上的槽和突起的方向是垂直的，或称正交。所述平面支点机构的特征还在于所述滑动支撑架的弧面和齿轮部分是同心的。
4.如权利要求3所述的平面支点机构，其特征在于所述滑动支撑架的弧面和所述滚动支撑架的弧面的中心同时在所述多变支点摆杆与所述主动摆杆连接的轴的轴心上，当且仅当气门处于最大升程时。
全文摘要
本发明公开一种支撑杆型全可变气门正时和升程机构，是一种往复活塞式内燃机的气门控制和驱动机构，也可以作为其他与气门有类似作用的往复运动的控制和驱动。以往的内燃机气门的升程和正时不能做到独立控制，改变气门持续开启时间同时也改变了气门升程。本发明采用一个平面支点机构控制一个三根摆杆构成的摆杆系统，通过调节多变支点摆杆的固定端的在平面空间中一个面积大于零的平面区域中的位置，从而改变了摆杆系统的初始位置和摆动角度范围，因此可以做到在气门升程最大时改变气门的持续开启时间而不影响气门升程，同时可以调节气门升程。本发明有利于提高往复活塞式内燃机的效率、功率和扭矩。
文档编号F01L13/00GK102733882SQ20111008603
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者朱譞晟 申请人:朱譞晟