[发明专利]无级可变气门升程的发动机配气机构

说明书

技术领域

本发明属于内燃机技术领域，涉及一种无级可变气门升程的发动机配气机构。

背景技术

配气机构的功用是按照发动机每个气缸内进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭进、排气门，使新鲜冲量（汽油机为可燃混合气）及时进入气缸，而废气及时从气缸排出。

摇臂实际上是一个双向杠杆，用来将推杆传来的力改变方向，作用到气门杆端以推开气门。摇臂两边臂长比一般为1.2-1.8，其中长臂一端是推动气门的。摇臂端头的工作表面一般制成圆柱形，当摇臂摆动时可沿气门杆断面滚滑，这样可以使两者之间的力尽可能沿气门轴线作用。

摇臂驱动控制气门开启，通过选择摇臂两侧的长度比改变气门升程的大小。气门较大的发动机可以采用这种驱动方式，其结构使气门间隙的调整比较方便。

凸轮轴上置式配气机构中的凸轮轴布置在气缸盖上。在这种结构中，凸轮轴通过摇臂、摆臂驱动气门，或直接驱动气门。这种传动机构的往复运动质量小于凸轮轴中置式配气机构，因此适用于高速发动机。

90年代初，日本本田公司推出了一种既可改变配气定时，又能改变气门运动规律的可变配气定时-升程的控制机构，称为VTEC机构。其配气凸轮轴上布置了高速和低速两种凸轮，采用特殊的摇臂，根据发动机转速的高低，自动切换凸轮，使摇臂分别被高速凸轮或低速凸轮驱动。

但是，VTEC机构仅能实现两级可调，仅可在转速高和转速低的情况下进行切换，不是很灵活，无法达到在发动机低转速下节省燃油，在发动机高速转动下具有足够的动力的效果。而且，更换凸轮时，穿杆机构的插入需要过高的精度控制，且磨损较大。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种无级可变气门升程的发动机配气机构，以提高发动机的工作效率、降低油耗，同时减小电子控制精度及材料的磨损程度。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种无级可变气门升程的发动机配气机构，包括凸轮轴、摇臂和气门，所述摇臂的一端与所述凸轮轴上的凸轮抵靠并相切，另一端与所述气门的顶端铰接，所述摇臂的中间部位设有长圆孔洞，所述长圆孔洞的长轴沿摇臂的长度方向设置；还包括支座和驱动机构，所述支座于其支撑部上设有支撑杆，所述支撑杆穿入摇臂上的长圆孔洞中，作为摇臂的支点；所述驱动机构用于驱动所述支座沿摇臂的长度方向往复移动，以调节摇臂的支点与气门的距离。

在发动机低速状态下，支撑杆位于摇臂上长圆孔洞的最右处，随着转速的提高，螺杆逐渐向左运动，在发动机以最高速度运转时，支撑杆正好处于长圆孔洞的最左边。此过程逐渐改变了气门的最大升程，进而调节了进气量。

优选的，所述长圆孔洞的长度为摇臂长度的1/6～1/5；宽度为摇臂宽度的1/4～1/3，且略大于所述支撑杆的直径。从而保证了摇臂于支点两端臂长的比值在1.2-1.8之间，使其符合在发动机最低转速升程和最高转速升程范围内。

优选的，所述支撑杆的高度大于摇臂旋转最大角度所产生的距离，以保证整个机构能够最大限度的正常运行。

优选的，所述摇臂的材料为45号钢，采用薄板冲压制成。这样制造出来的摇臂既具有较大的刚度，而且其耐磨性也有所提高。

进一步的，所述支撑杆上套设有环形套环，该套环的宽度与摇臂的厚度相匹配，用于减小摩擦。

进一步的，所述驱动机构包括步进电机、控制器和螺杆，所述支座上设有与所述螺杆相匹配的长螺孔，所述长螺孔沿摇臂的长度方向设置，所述螺杆的一端与步进电机连接，另一端穿过所述长螺孔后活动安装于一装配座上，使所述螺杆与支座构成螺旋传动连接，所述控制器用于控制步进电机的转动。工作时，步进电机的转动带动螺杆旋转，而螺杆的位置未发生变化，由于支座的旋转受到了限制，因此只能水平运动，从而螺杆的转动使支座发生水平移动，进而使摇臂的支点发生连续性变化。

优选的，所述螺杆与步进电机通过齿轮组啮合，其传动比为1: 2。

进一步的，所述支座和驱动机构设置于机架上，所述机架上设有滑动导轨，所述滑动导轨沿摇臂的长度方向设置，所述支座安装于所述滑动导轨上，沿滑动导轨往复移动。采用上述设计，支座的运动具有一定的运动轨迹，在机架的一条线上，保证了摇臂的运动稳定性。

本发明还提供了上述无级可变气门升程的发动机配气机构的控制方法，具体如下

在发动机转速降低时，驱动机构驱动支座移动，使支座上的支撑杆在摇臂上的长圆孔洞内更靠近气门，以减小摇臂的支点与气门的距离，从而减少气门升程；