汽油发动机杠杆式连续可变气门升程机构

摘要

为解决现有技术汽油发动机连续可变气门升程机构存在着机械结构较为复杂和摩擦损失较大等问题，本发明提出一种汽油发动机杠杆式连续可变气门升程机构，包括凸轮、气门摇臂、调节轮、气门和控制机构；气门摇臂的一端设置在凸轮正上方且与凸轮相接触，另一端设置有支杆且设置在气门正上方，支杆的圆头与气门上平面相接触；调节轮压靠在气门摇臂的上方；控制机构控制调节轮在水平方向运动。本发明汽油发动机杠杆式连续可变气门升程机构的有益技术效果是直接改变进气门升程控制进气量，不再需要节气门，以最大程度的降低汽油机低负荷时的泵气损失。并且，还具有结构简单可靠，加工的工艺性好和成本较低等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及到一种汽油发动机气门开启调节技术，特别涉及到一种汽油发 动机杠杆式连续可变气门升程机构。

背景技术

为使汽车尾气中的CO、HC和NO_X被三效催化器有效催化转化，在车用汽油 发动机中，当量空燃比的汽油发动机居主流地位。对于多数汽油发动机，在中 小负荷工况时，需减少节气门开度，甚至关闭节气门以降低进气量。然而，由 于节气门开度减少，导致进气歧管内空气或混合气压力下降，进气时，活塞上 表面的压力明显低于下表面的压力（近似于环境大气压），发动机需要克服这个 额外的压力差，把空气或混合气吸入气缸，造成额外的泵气损失，增加了燃油 消耗。通常，采用改变气门升程而不是节气门开度的方式降低泵气损失和燃油 消耗。现有技术汽油发动机连续可变气门升程机构通过改变凸轮轴在气门摇臂 上的受力点，实现对气门升程的连续可调，使得进气歧管内的空气或混合气压 力始终保持接近环境大气压（增压时则高于环境大气压），将泵气损失降到了最 近。然而，在汽油发动机运行过程中，凸轮轴需要不断旋转，因此，凸轮轴的 位置必须固定。要实现改变凸轮轴在气门摇臂上的受力点，需要增加相应的中 间机械机构进行力的传递，导致了机械结构较为复杂和摩擦损失的增加。显然， 现有技术汽油发动机连续可变气门升程机构存在着机械结构较为复杂和摩擦损 失较大等问题。

发明内容

为解决现有技术汽油发动机连续可变气门升程机构存在着机械结构较为复 杂和摩擦损失较大等问题，本发明提出一种汽油发动机杠杆式连续可变气门升 程机构。本发明汽油发动机杠杆式连续可变气门升程机构包括凸轮、气门摇臂、 调节轮、气门和控制机构；气门摇臂的一端设置在凸轮正上方且与凸轮相接触， 另一端设置有支杆且设置在气门正上方，支杆的圆头与气门上平面相接触；调 节轮压靠在气门摇臂的上方；控制机构控制调节轮在水平方向运动。

进一步的，本发明汽油发动机杠杆式连续可变气门升程机构控制机构控制 调节轮在水平方向运动，包括：

当发动机处于怠速时，控制器接收到发动机转速较慢的信号，控制调节轮 向气门一侧运动，凸轮轴的转动带动气门摇臂以调节轮为支点上下运动，由于 调节轮靠近气门一侧，凸轮轴一侧的力臂较长，气门一侧的力臂较短，使得气 门摇臂摆动带动气门上下直线运动的幅度较小，气门升程较小，发动机可保持 较小进气量，以满足怠速的要求。

当发动机负荷有所增加时，控制器接收到需要增加气门升程的信号，控制 调节轮向凸轮一侧运动，即气门摇臂的支点向凸轮一侧移动，增加了气门一侧 的力臂长度，减少了凸轮一侧的力臂长度，在相同凸轮的带动下，气门摇臂摆 动带动气门上下直线运动的幅度有所增加，气门升程有所增加。

当发动机处于全负荷时，控制器接收到需要增加气门升程到最大的信号， 控制调节轮移动到距凸轮最近的位置，即气门摇臂的支点移动与凸轮距离最小 的位置，气门一侧的力臂处于最长位置，凸轮一侧的力臂处于最短位置，在相 同凸轮的带动下，气门摇臂摆动带动气门上下直线运动的幅度达到最大，气门 升程最大，以保证发动机的最大进气量需求。

进一步的，本发明汽油发动机杠杆式连续可变气门升程机构气门摇臂的背 面设置有齿，调节轮为齿轮，并且，调节轮的齿形和大小与气门摇臂背面的齿 相匹配。

进一步的，本发明汽油发动机杠杆式连续可变气门升程机构的控制机构包 括步进电机、固定连接装置和控制器，固定连接装置将调节轮固定连接在气门 摇臂上，并将步进电机与调节轮相连接；控制器接收控制信号并通过步进电机 控制调节轮正向或反向转动。

本发明汽油发动机杠杆式连续可变气门升程机构的有益技术效果是直接改 变进气门升程控制进气量，不再需要节气门，以最大程度的降低汽油机低负荷 时的泵气损失。并且，还具有结构简单可靠，加工的工艺性好和成本较低等优 点。

附图说明

附图1是本发明汽油发动机杠杆式连续可变气门升程机构的结构示意图。

下面结合附图和具体实施方式对本发明汽油发动机杠杆式连续可变气门升 程机构作进一步的说明。

具体实施方式

附图1是本发明汽油发动机杠杆式连续可变气门升程机构的结构示意图， 图中，1为凸轮，2为气门摇臂，3为调节轮，4为气门。由图可知，本发明汽 油发动机杠杆式连续可变气门升程机构包括凸轮1、气门摇臂2、调节轮3、气 门4和控制机构；气门摇臂2的一端设置在凸轮1正上方且与凸轮1相接触， 另一端设置有支杆且设置在气门3正上方，支杆的圆头与气门3上平面相接触； 调节轮3压靠在气门摇臂2的上方；控制机构控制调节轮3在水平方向运动。

当发动机处于怠速时，控制器接收到发动机转速较慢的信号，控制调节轮 向气门一侧运动，凸轮轴的转动带动气门摇臂以调节轮为支点上下运动，由于 调节轮靠近气门一侧，凸轮轴一侧的力臂较长，气门一侧的力臂较短，使得气 门摇臂摆动带动气门上下直线运动的幅度较小，气门升程较小，发动机可保持 较小进气量，以满足怠速的要求。

当发动机负荷有所增加时，控制器接收到需要增加气门升程的信号，控制 调节轮向凸轮一侧运动，即气门摇臂的支点向凸轮一侧移动，增加了气门一侧 的力臂长度，减少了凸轮一侧的力臂长度，在相同凸轮的带动下，气门摇臂摆 动带动气门上下直线运动的幅度有所增加，气门升程有所增加。

当发动机处于全负荷时，控制器接收到需要增加气门升程到最大的信号， 控制调节轮移动到距凸轮最近的位置，即气门摇臂的支点移动与凸轮距离最小 的位置，气门一侧的力臂处于最长位置，凸轮一侧的力臂处于最短位置，在相 同凸轮的带动下，气门摇臂摆动带动气门上下直线运动的幅度达到最大，气门 升程最大，以保证发动机的最大进气量需求。

为增加机构运行的可靠性，本发明汽油发动机杠杆式连续可变气门升程机 构气门摇臂的背面设置有齿，调节轮为齿轮，并且，调节轮的齿形和大小与气 门摇臂背面的齿相匹配。采用齿轮啮合，可以保证支点的准确定位，以及调节 轮移动位置的准确性。

为简化结构和保证控制精度，本发明汽油发动机杠杆式连续可变气门升程 机构的控制机构包括步进电机、固定连接装置和控制器，固定连接装置将调节 轮固定连接在气门摇臂上，并将步进电机与调节轮相连接；控制器接收控制信 号并通过步进电机控制调节轮正向或反向转动。采用步进电机可以实现电机的 精确运转，保证调节轮的移动距离，即气门摇臂支点的移动距离，从而保证气 门升程的精确控制。控制器控制步进电机正向或反向转动，带动调节轮正向或 反向转动，从而实现气门摇臂支点的水平移动。

显然，本发明汽油发动机杠杆式连续可变气门升程机构的有益技术效果是 直接改变进气门升程控制进气量，不再需要节气门，以最大程度的降低汽油机 低负荷时的泵气损失。并且，还具有结构简单可靠，加工的工艺性好和成本较 低等优点。