專利名稱：一種汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車發(fā)動機進氣系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種汽車發(fā)動 機的氣門升程機構(gòu)，本發(fā)明同時還涉及這種可變氣門升程機構(gòu)的控制方法。
背景技術(shù)：
隨著石油資源的日益緊缺，改善發(fā)動機動力性能、提高燃料利用率顯得更 為緊迫，傳統(tǒng)發(fā)動機氣門升程是固定的，但發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)速下對可燃氣的進 氣量需求是不同的，低轉(zhuǎn)速、低負荷僅需要較小的進氣量即可滿足發(fā)動機動力 輸出的需要，對于多缸發(fā)動機必要時還可以停止部分氣缸工作，在滿足動力輸 出需要的情況下降低燃油消耗率，而高速、高負荷又需要較大的進氣量，而且 高轉(zhuǎn)速下，發(fā)動機充氣吋間縮短，充氣效率下降，傳統(tǒng)發(fā)動機僅僅是找到一個 各轉(zhuǎn)速中間的平衡點，為了兼顧各轉(zhuǎn)速工況這就限制了發(fā)動機的動力性能，有 必要改變發(fā)動機氣門升程，以滿足發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)速下的進氣量需要，改善發(fā) 動機動力輸出性能以及降低發(fā)動機的燃料消耗率。此外，改善發(fā)動機缸內(nèi)燃燒， 對于降低發(fā)動機污染物的排放也有著重要意義。目前，可變氣門正時技術(shù)在改 善發(fā)動機動力性、排放性能、燃油經(jīng)濟性方面均有較好表現(xiàn)，但僅僅改變發(fā)動 機的配氣相位，對于改善發(fā)動機整體性能還有很大局限性，例如，導(dǎo)致氣缸進 氣量上的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可根據(jù)發(fā)動機的不同工況，改變氣 門升程，從而能改善發(fā)動機缸內(nèi)氣流流動，促進燃料燃燒更充分，同時能提高 發(fā)動機的燃料能量利用率的汽車發(fā)動機可變氣門升程裝置。
本發(fā)明為一種汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)，包括凸輪軸，滾子，氣門彈
簧，氣門，搖臂軸，搖臂、電磁閥，所述的與每個燃燒室相對應(yīng)的凸輪軸上包 括二個以上的凸輪頂部高度不同的凸輪；所述搖臂的數(shù)量與凸輪的數(shù)量相對應(yīng); 所述的搖臂軸內(nèi)設(shè)置可以將不同搖臂實現(xiàn)鎖定和解鎖作用的T型銷和油道。
所述的凸輪設(shè)置為兩個，分為高轉(zhuǎn)速凸輪和低轉(zhuǎn)速凸輪，所述的高轉(zhuǎn)速凸 輪設(shè)置為凸輪升程高于低轉(zhuǎn)速凸輪的結(jié)構(gòu)。
所述的搖臂設(shè)置為兩個，分為第一搖臂和第二搖臂，所述的第一搖臂和第 二搖臂分別通過滾子與高轉(zhuǎn)速凸輪和低轉(zhuǎn)速凸輪接觸。
所述的搖臂內(nèi)部設(shè)置貫通第一搖臂和第二搖臂的圓孔，位于第一搖臂一端 的圓孔內(nèi)安裝從T型銷，T型銷一端設(shè)置出延伸出第一搖臂的油道，與第一搖臂 上的油道相對應(yīng)位置的搖臂軸上，設(shè)置沿搖臂軸一周的集油槽。
所述的T型銷上套裝彈簧，彈簧一端抵靠在T型銷頭部上，另一端抵靠在 滾子軸上，T型銷保持不插入第二搖臂的鎖止孔。
所述的與油道貫通的集油槽與搖臂軸中心油孔貫通，搖臂軸中心油孔與主 油路連接，所述的搖臂軸中心油孔與發(fā)動機主油路之間設(shè)置控制油壓的電磁閥， 電磁閥由發(fā)動機ECU控制。
對所述的汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷等設(shè)定參數(shù)值，ECU根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速設(shè)定的
參數(shù)值控制電磁閥的開閉，從而通過改變搖臂軸中心油孔的油壓控制T型銷的 開閉。
一種汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)的控制方法的控制方法為
a) 當發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷等參數(shù)低于預(yù)先設(shè)定值時，控制汽車發(fā)動機可變氣 門升程機構(gòu)油路的電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，所述的汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu) 的第一搖臂和第二搖臂彼此獨立運動；
b) 當發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷等參數(shù)高于預(yù)先設(shè)定值時，控制汽車發(fā)動機可變氣 門升程機構(gòu)油路的電磁閥打開，所述的汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)電磁閥打 開，T型銷將第一搖臂和第二搖臂鎖定在一起。
所述的發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速、低負荷時，T型銷處于初始位置，所述的第一搖臂 和第二搖臂彼此獨立運動，此時決定氣門升程高低的是低轉(zhuǎn)速凸輪。
所述的汽車發(fā)動機處于高轉(zhuǎn)速、高負荷時，控制汽車發(fā)動機可變氣門升程
機構(gòu)油路的電磁閥打開，油路中的機油壓力升高，壓力傳遞至T型銷底部，機
油推動T型銷延伸至第二搖臂，第一搖臂和第二搖臂鎖定，此時決定氣門升程
的是高轉(zhuǎn)速凸輪。
采用本發(fā)明技術(shù)方案的發(fā)動機可變氣門升程裝置，可以適用于多個氣門的 控制，在可變氣門升程裝置工作過程中，當發(fā)動機處于低速、低負荷狀態(tài)時， 發(fā)動機兩氣門升程不同，每個氣門流通面積不同，因此兩氣門進氣量也不同， 這在一定程度上改善了發(fā)動機缸內(nèi)氣流流動，促進燃料和空氣的充分混合，使 燃料燃燒更充分。當轉(zhuǎn)換為大升程時發(fā)動機氣門開度達到最大，此時發(fā)動機沖 量系數(shù)增大，提高了發(fā)動機的功率、燃料能量利用率，降低了發(fā)動機污染物的 排放量。


下面對本發(fā)明的說明書中各幅附圖所表達的內(nèi)容及圖中的標記作簡要說
明
圖1為本發(fā)明一種汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)的凸輪軸及高轉(zhuǎn)速凸輪和
低轉(zhuǎn)速凸輪的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的可變氣門升程機構(gòu)的前視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明的可變氣門升程機構(gòu)的后視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明的可變氣門升程機構(gòu)的搖臂及搖臂軸的分解結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明的可變氣門升程機構(gòu)的搖臂軸的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明的可變氣門升程機構(gòu)的搖臂軸的內(nèi)部油路的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中標記為1、凸輪軸；2、高轉(zhuǎn)速凸輪；3、滾子；4、氣門彈簧；5、氣 門；6、第一搖臂；7、第二搖臂；8、搖臂軸；9、彈簧擋圈；10、搖臂回位彈 簧；11、低轉(zhuǎn)速凸輪；12、 T形銷頭部；13、彈簧；14、氣門間隙調(diào)節(jié)螺栓；15、
滾子軸；16、搖臂軸中心油孔；17、集油槽；18、鍵槽；19、彈簧擋圈卡槽；
20、搖臂；22、油道；23、 T形銷；24、凸輪。
具體實施例方式
下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發(fā)明的具體實施方式
如所涉及 的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及 工作原理等作進一步的詳細說明
如圖l、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示，本發(fā)明為一種汽車發(fā)動機可變 氣門升程機構(gòu)，包括凸輪軸1，滾子3，氣門彈簧4，氣門5，搖臂軸8，搖臂 20，所述的與每個燃燒室相對應(yīng)的凸輪軸1上包括二個以上的凸輪頂部高度不 同的凸輪24;所述搖臂20的數(shù)量與凸輪24的數(shù)量相對應(yīng)；所述的搖臂軸8內(nèi) 設(shè)置可以將不同搖臂20實現(xiàn)鎖定和解鎖作用的T型銷23和油道22。
所述的凸輪24設(shè)置為兩個，分為高轉(zhuǎn)速凸輪2和低轉(zhuǎn)速凸輪11，所述的高 轉(zhuǎn)速凸輪2設(shè)置為凸輪升程高于低轉(zhuǎn)速凸輪11的結(jié)構(gòu)。
所述的搖臂20設(shè)置為兩個，分為第一搖臂6和第二搖臂7，所述的第一搖 臂6和第二搖臂7分別通過滾子3與高轉(zhuǎn)速凸輪2和低轉(zhuǎn)速凸輪11接觸。
所述的搖臂20內(nèi)部設(shè)置貫通第一搖臂6和第二搖臂7的圓孔，位于第一搖 臂6 —端的圓孔內(nèi)安裝從T型銷23， T型銷23 —端設(shè)置出延伸出第一搖臂6的 油道22，與第一搖臂6上的油道22相對應(yīng)位置的搖臂軸8上，設(shè)置沿搖臂軸8 一周的集油槽17。
所述的T型銷23上套裝彈簧13，彈簧13 —端抵靠在T型銷頭部12上，另 一端抵靠在滾子軸15上，T型銷23保持不延仲至第二搖臂7區(qū)域的位置。
所述的與油道22貫通的集油槽17與搖臂軸中心油孔16貫通，搖臂軸中心 油孔16與發(fā)動機主油路連接，所述的搖臂軸中心油孔16與主油路之間設(shè)置控 制油壓的電磁閥，電磁閥由發(fā)動機ECU控制。
本發(fā)明同時還涉及一種汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)的控制方法，其方法
為ECU根據(jù)發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速、負荷等來控制電磁閥的開閉，從而通過改變搖
臂軸中心油孔16的油壓控制T型銷23的開閉。
本發(fā)明的汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)的控制方法為
a) 當發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷等參數(shù)低于預(yù)先設(shè)定值時，控制汽車發(fā)動機可變氣 門升程機構(gòu)油路的電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，所述的汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)
的第一搖臂6和第二搖臂7彼此獨立運動；
b) 當發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷等參數(shù)高于預(yù)先設(shè)定值時，控制汽車發(fā)動機可變氣 門升程機構(gòu)油路的電磁閥打開，所述的汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)電磁閥打
開，T型銷23將第一搖臂6和第二搖臂7鎖定在一起。
所述的發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速、低負荷時，T型銷23處于初始位置，所述的第一 搖臂6和第二搖臂7彼此獨立運動，此吋決定氣門升程高低的是低轉(zhuǎn)速凸輪11。
所述的汽車發(fā)動機處于高轉(zhuǎn)速、高負荷時時，控制汽車發(fā)動機可變氣門升 程機構(gòu)油路的電磁閥打開，油路中的機油壓力升高，壓力傳遞至T型銷23底部， 機油推動T型銷23延伸至第二搖臂7，第一搖臂6和第二搖臂7鎖定，此時決 定氣門升程的是高轉(zhuǎn)速凸輪2。
本發(fā)明的技術(shù)方中將決定發(fā)動機氣門升程的凸輪軸加工為高轉(zhuǎn)速凸輪2和 低轉(zhuǎn)速凸輪ll兩個凸輪，如圖1所示，高轉(zhuǎn)速凸輪2、低轉(zhuǎn)速凸輪ll都隨著凸 輪軸轉(zhuǎn)動，但通過轉(zhuǎn)換裝置，僅能把需要的升程變化傳遞到發(fā)動機氣門處，發(fā) 動機低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下氣門的升程決定于低轉(zhuǎn)速凸輪11，發(fā)動機高轉(zhuǎn)速工作狀態(tài)下 氣門的升程決定于高轉(zhuǎn)速凸輪2，轉(zhuǎn)換機構(gòu)根據(jù)需要使氣門與高低升程凸輪間建 立關(guān)聯(lián)，進而切換氣門的高低升程。
在發(fā)動機低轉(zhuǎn)速工作狀態(tài)下，第二搖臂7自由擺動，彈簧13使第二搖臂7 和高轉(zhuǎn)速凸輪2緊密貼合，高轉(zhuǎn)速凸輪2的升程變化不能傳遞到發(fā)動機氣門5， 而當發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷達到預(yù)先設(shè)定值時，電磁閥開啟，高壓油通過搖臂軸內(nèi) 的油路及第二搖臂7中的油孔到達鎖銷底部將鎖銷向前推動，鎖銷插入第一搖 臂上的鎖止孔，這樣第一搖臂和第二搖臂就鎖定在了一起，高轉(zhuǎn)速凸輪2就和
氣門5建立了關(guān)聯(lián)，由于高轉(zhuǎn)速凸輪2的升程大，決定氣門升程的是高轉(zhuǎn)速凸
輪2，低轉(zhuǎn)速凸輪11就脫離了第一搖臂6的滾子3表面，處于懸空狀態(tài)。
當發(fā)動機工況變化控制系統(tǒng)需要把氣門升程降低時，電磁閥轉(zhuǎn)換開口，鎖 銷底部的高壓油泄掉，因此鎖銷在彈簧13的作用下恢復(fù)到初始的位置，第一搖 臂6和第二搖臂7解除鎖定，這時第二搖臂7和發(fā)動機氣門5之間就解除了關(guān) 聯(lián)，這時氣門升程重新由凸輪軸上的低轉(zhuǎn)速凸輪ll決定。
本發(fā)明針對四氣門發(fā)動機進氣門設(shè)計，但本發(fā)明的實施方式不僅限于四氣 門發(fā)動機使用，本具體實施方式
僅展示控制四氣門發(fā)動機的兩個進氣門中的一 個，但不僅限于單個氣門控制，本機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及原理同樣適用于多個氣門的控 制，在本發(fā)明的可變氣門升程機構(gòu)工作過程中，在發(fā)動機處于低速、低負荷狀 態(tài)時發(fā)動機兩氣門升程不同，每個氣門流通面積不同，因此兩氣門進氣量也不 同，這在一定程度上改善了發(fā)動機缸內(nèi)氣流流動，促進燃料和空氣的充分混合， 使燃料燃燒更充分。當轉(zhuǎn)換為大升程時，發(fā)動機氣門開度達到最大，此時發(fā)動 機沖量系數(shù)增大，提高了發(fā)動機的功率、燃料能量利用率，降低了發(fā)動機污染 物的排放量。
本實例可根據(jù)發(fā)動機具體的設(shè)計需要改變凸輪形狀。
上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性的描述，顯然本發(fā)明具體的實現(xiàn)并不 受上述具體方式的限制，只要釆用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種 改進，或未經(jīng)改動而將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其他場合的，均落 入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)，包括凸輪軸(1)，滾子(3)，氣門彈簧(4)，氣門(5)，搖臂軸(8)，搖臂(20)，其特征在于所述的與每個燃燒室相對應(yīng)的凸輪軸(1)上包括二個以上的凸輪頂部高度不同的凸輪(24)；所述搖臂(20)的數(shù)量與凸輪(24)的數(shù)量相對應(yīng)；所述的搖臂軸(8)內(nèi)設(shè)置可以將不同搖臂(20)實現(xiàn)鎖定和解鎖作用的T型銷(23)和油道(22)。
2、 按照權(quán)利要求1所述的一種汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)，其特征在于 所述的凸輪(24)設(shè)置為兩個，分為高轉(zhuǎn)速凸輪(2)和低轉(zhuǎn)速凸輪(11)，所述 的高轉(zhuǎn)速凸輪(2)設(shè)置為凸輪升程高于低轉(zhuǎn)速凸輪(11)的結(jié)構(gòu)。
3、 按照權(quán)利要求1所述的一種汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)，其特征在于 所述的搖臂(20)設(shè)置為兩個，分為第一搖臂(6)和第二搖臂(7)，所述的第 一搖臂(6)和第二搖臂(7)分別通過滾子(3)與高轉(zhuǎn)速凸輪(2)和低轉(zhuǎn)速 凸輪(11)接觸。
4、 按照權(quán)利要求1、 3所述的一種汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)，其特征 在于所述的搖臂(20)內(nèi)部設(shè)置貫通第一搖臂(6)和第二搖臂(7)的圓孔， 位于第一搖臂(6) —端的圓孔內(nèi)安裝從T型銷(23)， T型銷(23) —端設(shè)置出 延伸出第一搖臂(6)的油道(22)，與第一搖臂(6)上的油道(22)相對應(yīng)位 置的搖臂軸(8)上，設(shè)置沿搖臂軸(8) —周的集油槽(17)。
5、 按照權(quán)利要求1、 4所述的一種汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)，其特征 在于所述的T型銷(23)上套裝彈簧(13)，彈簧(13) —端抵靠在T型銷頭 部(12)上，另一端抵靠在滾子軸(15)上，T型銷(23)保持不延伸至第二搖 臂(7)區(qū)域的位置。
6、 按照權(quán)利要求1、 4所述的一種汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)，其特征 在于所述的與油道(22)貫通的集油槽(17)與搖臂軸中心油孔(16)貫通， 搖臂軸中心油孔(16)與發(fā)動機主油路連接，所述的搖臂軸中心油孔(16)與 主油路之間設(shè)置控制油壓的電磁閥，電磁閥由發(fā)動機ECU控制。
7、 一種汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)的控制方法，其特征在于ECU根 據(jù)發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速、負荷等來控制電磁閥的開閉，進而通過改變搖臂軸中心油孔(16)的油壓控制T型銷(23)的位置。
8、 按照權(quán)利要求7所述的一種汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)的控制方法，其特征在于所述的控制方法為a) 當發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷等參數(shù)低于預(yù)先設(shè)定值時，控制汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)油路的電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，所述的汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)的第一搖臂(6)和第二搖臂(7)彼此獨立運動；b) 當發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷等參數(shù)高于預(yù)先設(shè)定值時，控制汽車發(fā)動機可變氣 門升程機構(gòu)油路的電磁閥打開，所述的汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)電磁閥打開，T型銷(23)將第一搖臂(6)和第二搖臂(7)鎖定在一起。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7、 8所述的一種汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)的控制方 法，其特征在于所述的發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速、低負荷時，T型銷(23)處于初始位 置，所述的第一搖臂(6)和第二搖臂(7)彼此獨立運動，此時決定氣門升程 高低的是低轉(zhuǎn)速凸輪(11)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7、 8所述的一種汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)的控制方法，其特征在于所述的汽車發(fā)動機處于高轉(zhuǎn)速、高負荷時，控制汽車發(fā)動機 可變氣門升程機構(gòu)油路的電磁閥打開，油路中的機油壓力升高，壓力傳遞至T 型銷(23)底部，機油推動T型銷(23)延伸至第二搖臂(7)，第一搖臂(6) 和第二搖臂(7)鎖定，此時決定氣門升程的是高轉(zhuǎn)速凸輪(2)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于汽車發(fā)動機進氣系統(tǒng)的汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)及其控制方法，所述的可變氣門升程機構(gòu)的凸輪(24)分為高轉(zhuǎn)速凸輪(2)和低轉(zhuǎn)速凸輪(11)，高轉(zhuǎn)速凸輪(2)設(shè)置為凸輪升程高于低轉(zhuǎn)速凸輪(11)的結(jié)構(gòu)，汽車發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)的控制方法為ECU根據(jù)設(shè)定的參數(shù)值控制電磁閥開閉，從而通過改變搖臂軸中心油孔(16)的油壓控制T型銷(23)的開閉，實現(xiàn)高轉(zhuǎn)速凸輪(2)和低轉(zhuǎn)速凸輪(11)分別適應(yīng)高負荷和低負荷工況。采用本發(fā)明的方案，可以適用于多個氣門的控制，當發(fā)動機處于低速狀態(tài)和高速狀態(tài)時，分別控制不同的凸輪工作，因而能提高發(fā)動機的燃料能量利用率。
文檔編號F01L1/08GK101368494SQ200810212108
公開日2009年2月18日 申請日期2008年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月8日
發(fā)明者滿洪軍 申請人:蕪湖杰鋒汽車動力系統(tǒng)有限公司