專利名稱：支撐桿型全可變氣門正時和升程機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種支撐桿型全可變氣門正時和升程機構，是一種往復活塞式內燃機的氣門控制和驅動機構，也可用于其他與有氣門類似運動特性的機械中。
背景技術：
內燃機的氣門驅動采用連續(xù)可變氣門正時可以提高內燃機氣缸的充氣率，提高功率和效率，降低氣缸工作溫度，降低內燃機的污染排放。內燃機的進氣門驅動采用連續(xù)可變氣門升程技術可以提高內燃機的進氣效率，降低油耗，提高內燃機對油門的響應速度。公開號CNlO1149000A名為內燃機的可變氣門驅動機構的專利中，氣門的正時和升程是相互關聯(lián)的，即氣門打開的持續(xù)時間與氣門打開的升程是成比例關系，但由此帶來的問題是不能很好兼顧可變氣門正時和可變氣門升程這兩種調節(jié)的優(yōu)點。如果能夠將連續(xù)可變氣門正時與升程結合在一切，并可以做到相對獨立調節(jié)，那么將能夠提高內燃機的實際使用效果。公開號CN101858233A名為包含變速擺機構的全可變氣門正時方法和機構的專利中，雖然可以做到連續(xù)可調氣門持續(xù)開啟時間，但是所示機構的部分部件相互之間有比較大的應力和摩擦，磨損也比較大，應通過機構的重新設計來減少高應力部件的相對移動。

發(fā)明內容
針對以上問題，本發(fā)明所提供的技術是一種支撐桿型全可變氣門正時和升程機構，包含凸輪軸，所含凸輪的所對應的曲軸角度可以是360度，滿足內燃機最高轉速時對氣門持續(xù)開啟時間的要求；擺桿系統(tǒng)，由主動擺桿、從動擺桿和多變支點擺桿組成；平面支點機構，與所述多變支點擺桿連接，改變多變支點擺桿一端的位置；滾輪搖臂，受到所述從動變速擺桿的推動開啟氣門；彈簧，固定在內燃機氣缸蓋上，并與所述從動擺桿接觸。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明取消了支點的移動，從而使高應力摩擦接觸面的相對移動減小到最小，即摩擦損耗減小到最小。


圖I是示意圖，示出了支撐桿型全可變氣門正時和升程機構的部件組成和相互關系。圖2是示意圖，示出了一種平面支點機構的部件組成和相互關系。圖3是氣門調節(jié)示意圖，示出了多變支點擺桿一端位置的變化使從動擺桿的初始角度位置發(fā)生變化，從而氣門的正時也發(fā)生變化。圖4是氣門調節(jié)示意圖，示出了當氣門升程最大時，氣門正時的調節(jié)不會對氣門升程造成影響，即保持氣門升程。圖5是氣門調節(jié)示意圖，示出了當轉動偏心輪軸時，滾動支撐架的移動造成了滑動支撐架的平移，使氣門的升程發(fā)生變化。具體實施例方式下面詳述一個本發(fā)明的例示性實施例。參考附圖1，擺桿系統(tǒng)由主動擺桿7、從動擺桿6和多變支點擺桿8構成。主動擺桿7 —端有滾輪12，通過軸11連接，滾輪12與凸輪軸2上的凸輪I接觸；主動擺桿7另一端通過軸10與從動擺桿6中部的突起相連；多變支點擺桿8的一端通過軸9與主動擺桿7中部的突起相連，另一端與平面支點機構相連；從動擺桿6的一端由固定軸5固定在內燃機氣缸蓋上，另一端接觸滾輪搖臂15上的滾輪13，滾輪13通過軸14與滾輪搖臂15相連。滾輪搖臂15據(jù)液壓挺柱20來驅動氣門19。彈簧3 —端固定在內燃機氣缸蓋上的固定座4上，一端接觸從動擺桿6有突起的一側的相反一側。多變支點擺桿8的一端有軸26，與滑動支撐架16上相連，滑動支撐架16上有齒輪25，齒輪25與齒輪軸22上的齒輪21嚙合。滾動支撐架17與滑動支撐架16緊密接觸，滾動支撐架17 —端受到工字架18的支撐和限制，工字架18與偏心輪軸24上的偏心輪23緊密接觸。當齒輪軸22和偏心輪軸24固定不轉動時，軸26是固定不動的，因此多變支點擺桿8的與軸26相連的一端是固定不動的，只有 軸9的一端可以移動。凸輪軸2、固定軸5、齒輪軸22和偏心輪軸24固定在內燃機氣缸蓋上，可以自由轉動，但軸向不可移動。彈簧3的作用是提供整個機構在釋放氣門19后的回彈力，使機構回到初始位置；同時，也使多變支點擺桿8頂柱整個與滑動支撐架16接觸的平面支點機構，使之所有部件保持接觸。參考附圖2，一種平面支點機構的部件拆解圖顯示其具有偏心輪軸24、齒輪軸22、工字架18、滑動支撐架16、滾動支撐架17組成。偏心輪軸24上的偏心輪23的圓面與工字架18的一個凹槽27緊密接觸，工字架18的另一個凹槽28與滾動支撐架17 —端的突起29緊密接觸。齒輪軸22的軸嵌入滾動支撐架17上的凹槽33，齒輪軸22的齒輪21與滑動支撐架16上的齒輪25嚙合；滑動支撐架16的弧面31與滾動支撐架17的弧面30緊密接觸，二者的形狀相同，具有相同的曲率半徑；滑動支撐架16上的軸孔32通過一個軸26與多變支點擺桿8的一端相連,多變支點擺桿8的另一端有軸9與主動擺桿相連；偏心輪軸24和齒輪軸22的軸部分固定在內燃機氣缸上。滾動支撐架17上的槽33和突起29的方向是垂直的，以便固定滾動支撐架17?；瑒又渭?6的弧面31和齒輪25 二部分是同心的?；瑒又渭?6可以根據(jù)其弧面31與滾動支撐架17的弧面30的接觸而滑動，這種滑動是在齒輪軸22的驅動和限制之下；同時滾動支撐架17也可以以齒輪軸22為軸轉動，這種轉動是受到偏心輪軸24的驅動和限制之下。參考附圖3，附圖3中的虛線是內燃機高轉速時機構的調節(jié)位置。當保持凸輪I處于不推動主動擺桿7、偏心輪軸24固定不轉動時，滾動支撐架17是固定不動的。轉動齒輪軸22 —個適當?shù)慕嵌?，使滑動支撐?6滑動一個距離，帶動多變支點擺桿8轉動一個角度，此時，在多變支點擺桿8帶動下，主動擺桿7移動位置，帶動了從動擺桿6。從動擺桿6的位置的變化是初始位置的變化，這是氣門正時改變的特征，因為凸輪I 一旦推動主動擺桿7之后，從動擺桿6的空滑距離變化了，因而氣門19更早打開，更晚關閉。凸輪I所對應的曲軸角度不變，因此氣門持續(xù)開啟時間變化了。參考附圖4，附圖4中的虛線是內燃機高轉速時機構的調節(jié)位置。當保持偏心輪軸24固定不轉動時，滾動支撐架17是固定不動的。轉動凸輪I使其處于最大推動氣門開啟的位置。此時，轉動齒輪軸22—個適當?shù)慕嵌?，使滑動支撐?6滑動一個距離，帶動多變支點擺桿8轉動一個角度，此時，在多變支點擺桿8下，主動擺桿7移動位置很小，從動擺桿6的位置變化也很小，而氣門19的位置變化也很小，顯示在調節(jié)氣門正時的過程中氣門升程改變很小。氣門的升程是否改變，在于氣門19處于最大升程處時，滑動支撐架16的弧面或者滾動支撐架17的弧面的中心點必須在多變支點擺桿8與主動擺桿7連接一端的軸的軸心上，這樣無論多變支點擺桿8如果轉動都不會影響氣門的升程。從另一個角度說，如果需要在氣門19在內燃機高轉速時升程略高，低轉速時略低，只要調整滑動支撐架16的弧面或者滾動支撐架17的弧面的中心點在所述條件時的位置即可。參考附圖5，附圖5中的虛線是氣門低升程時機構的調節(jié)位置。當保持齒輪軸22固定不轉動時轉動偏心輪軸24 —個適當?shù)慕嵌龋瑵L動支撐架17以齒輪軸22為中心旋轉一個角度至虛線的位置，滑動支撐架16與多變支點擺桿8跟隨移動，此時，在多變支點擺桿8帶動下，主動擺桿7移動位置，帶動了從動擺桿6，氣門19被釋放，升程降低。此時從動擺桿6的初始位置也會跟隨變化，因此氣門的持續(xù)開啟時間也變化了。因此，若要將氣門的升程調整到接近的零的位置，還是需要改變氣門持續(xù)開啟時間的。因此氣門的升程和持續(xù)開啟 時間是近似獨立的，在氣門升程最大時，可以獨立調整氣門持續(xù)開啟時間。但在二分之一升程之下，氣門的升程和持續(xù)開啟時間的不能獨立調節(jié)?？傮w而言，本發(fā)明的要旨在于利用平面支點機構控制一個三個擺桿構成的擺桿系統(tǒng)的擺動，從而改變氣門的正時和升程。氣門正時和升程的改變，取決于多變支點擺桿擺動所依據(jù)的支點的位置，這個位置是在平面上一個面積大于零的平面區(qū)域內移動的，因為平面具有眾多的點，因此具有眾多的氣門升程和正時的組合，因此可以認為是連續(xù)可調節(jié)氣門升程和正時的機構，氣門升程和正時的獨立調節(jié)是近似的。上述敘述僅僅是用于解釋本發(fā)明的例示性實施例，它不是排他的或將本發(fā)明限制與其公開的具體形式。本領域技術人員可以理解，在不偏離本發(fā)明的范圍內，可以做出各種改變以及其中的元素可用等同元素來替換。因此，本發(fā)明不限于作為構思實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式所公開的特定實施例，而是本發(fā)明包括屬于本發(fā)明范圍的所有實施方式。在不偏離本發(fā)明的精神和范圍內，本發(fā)明能夠以具體解釋和闡明的方式以外的其他方式實施。
權利要求
1.一種支撐桿型全可變氣門正時和升程機構，包含凸輪軸，所含凸輪的所對應的曲軸角度可以是360度，滿足內燃機最高轉速時對氣門持續(xù)開啟時間的要求；擺桿系統(tǒng)，由主動擺桿、從動擺桿和多變支點擺桿組成；平面支點機構，與所述多變支點擺桿連接，改變多變支點擺桿一端的位置；滾輪搖臂，受到所述從動變速擺桿的推動開啟氣門；彈簧，固定在內燃機氣缸蓋上，并與所述從動擺桿接觸。
2.如權利要求I所述的支撐桿型全可變氣門正時和升程機構，其特征在于所述擺桿系統(tǒng)的主動擺桿一端有滾輪，且滾輪與所述凸輪軸上的凸輪接觸，另一端通過軸與所述從動擺桿中部的突起相連；所述多變支點擺桿的一端與所述主動擺桿中部的突起相連，另一端與所述平面支點機構相連；所述從動擺桿的一端固定在內燃機氣缸蓋上，另一端接觸所述滾輪搖臂上的滾輪。
3.一種平面支點機構，包含偏心輪軸、齒輪軸、工字架、滑動支撐架、滾動支撐架組成。所述偏心輪軸與所述工字架的一個凹槽緊密接觸，工字架的另一個凹槽與所述滾動支撐架一端的突起緊密接觸；所述齒輪軸的軸嵌入所述滾動支撐架上的凹槽，齒輪軸的齒輪與所述滑動支撐架上的齒輪嚙合；所述滑動支撐架的弧面與所述滾動支撐架的弧面緊密接觸，二者的形狀相同，具有相同的曲率半徑；所述滑動支撐架上的軸孔通過一個軸與所述多變支點擺桿的一端相連；所述偏心輪軸和所述齒輪軸的軸部分固定在內燃機氣缸上。所述平面支點機構的特征還在于所述滾動支撐架上的槽和突起的方向是垂直的，或稱正交。所述平面支點機構的特征還在于所述滑動支撐架的弧面和齒輪部分是同心的。
4.如權利要求3所述的平面支點機構，其特征在于所述滑動支撐架的弧面和所述滾動支撐架的弧面的中心同時在所述多變支點擺桿與所述主動擺桿連接的軸的軸心上，當且僅當氣門處于最大升程時。
全文摘要
本發(fā)明公開一種支撐桿型全可變氣門正時和升程機構，是一種往復活塞式內燃機的氣門控制和驅動機構，也可以作為其他與氣門有類似作用的往復運動的控制和驅動。以往的內燃機氣門的升程和正時不能做到獨立控制，改變氣門持續(xù)開啟時間同時也改變了氣門升程。本發(fā)明采用一個平面支點機構控制一個三根擺桿構成的擺桿系統(tǒng)，通過調節(jié)多變支點擺桿的固定端的在平面空間中一個面積大于零的平面區(qū)域中的位置，從而改變了擺桿系統(tǒng)的初始位置和擺動角度范圍，因此可以做到在氣門升程最大時改變氣門的持續(xù)開啟時間而不影響氣門升程，同時可以調節(jié)氣門升程。本發(fā)明有利于提高往復活塞式內燃機的效率、功率和扭矩。
文檔編號F01L13/00GK102733882SQ20111008603
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權日2011年4月7日
發(fā)明者朱譞晟 申請人:朱譞晟