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CN101363337B - 可变气门升程配气机构 - Google Patents

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Abstract

一种用于往复活塞式发动机可变气门升程配气机构，属于机械、热能动力领域。该机构由凸轮轴、液压泵、液压缸、气门等组成，凸轮轴驱动液压泵，液压泵驱动液压缸使气门开闭。发动机控制单元通过步进电机等执行器控制液压泵的泵油量，从而控制气门的开度。该机构可以在发动机控制单元的控制下无级调节每个汽缸气门的开度。这样，发动机控制单元就可以根据发动机负荷的大小，使有的汽缸不工作；有的负荷大；有的负荷小，从而提高工作汽缸的负荷率，实现节能的目的。另外，该机构可以通过气门的开度控制汽缸的进气量，从而省去了汽油机的节气门，提高了发动机的比功率。

Description

可变气门升程配气机构
技术领域
本发明涉及一种往复活塞式发动机可变气门升程配气机构，属于机械、热能动力领域。
背景技术
目前，公知应用面最广的发动机是往复活塞式发动机，它在汽车、火车、轮船等载运工具上都有应用。它由曲柄连杆机构、配气机构、冷却系统、燃料供给系统、点火系统、润滑系统等组成。其中配气机构有气门传动组和气门组组成。气门根据各个气缸的作工顺序按一定规律工作，不能独立控制。实验表明汽油机的最高效率为30％左右，柴油机的最高效率为40％左右。最高效率发生在发动机接近满负荷的工况下，而多数发动机(如：汽车、火车、轮船等载运工具上应用的发动机)大部分时间内工作在中小负荷的工况下。在中小负荷下，发动机的效率要远远低于其最高效率，造成大量燃料的浪费。要解决这个问题较为有效的方法是，在中小负荷下关闭部分气缸提高工作气缸的负荷率。传统的配气机构由于气门不能独立控制不能实现关闭气缸的功能。另外，目前应用的汽油发动机都有节气门，它阻碍进气，影响气缸的充气系数，从而降低发动机的比功率。
发明内容
为了克服现有发动机负荷率低，效率低，燃料浪费大，和比功率低的问题，本发明提供一种可变气门升程配气机构，该机构可以在发动机控制单元的控制下无级调节每个气缸气门的开度。这样，发动机控制单元就可以根据发动机负荷的大小，使有的气缸不工作；有的负荷大；有的负荷小，从而提高工作气缸的负荷率。另外，该机构可以通过气门的开度控制气缸的进气量，从而可以省去汽油机的节气门，提高了发动机的比功率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明与传统配气机构不同的是：传统配气机构有凸轮轴、挺杆、推杆、摇臂、气门等零件组成，气门的开度由凸轮轴的升程决定，不能调整也不能分别控制。而该机构由凸轮轴、液压泵、液压缸、气门等组成，凸轮轴驱动液压泵，液压泵驱动液压缸使气门开闭。液压泵采用类叶片泵(如实施例2、3)或变形叶片泵(如实施例1)，类叶片泵的转子(17)和泵壳(18)的中心距可以改变，因此泵油量就可以改变，气门升程就可以改变；变形叶片泵通过转动摆动泵体(14)可以改变泵油量。发动机控制单元通过步进电机等执行器分别控制各个液压泵的泵油量，从而分别控制各个气门的开度。
本发明的有益效果是：通过闭缸控制提高了工作气缸的负荷率和效率，降低了油耗。并通过去掉汽油机的节气门，提高了发动机的比功率。
附图说明
图1是可变气门升程配气机构第一个实施例的结构原理图
图2是图1的A-A剖面图
图3是可变气门升程配气机构第二个实施例的结构原理图
图中标记：1.气门控制油缸，2.油缸盖，3.油缸活塞，4.油道，5.凸轮轴，6.活动泵体，7.叶片，8.轴，9.气门升程调节拉杆，10.气门，11.导向键，12.活动泵体回位弹簧，13.泵体，14.摆动泵体，15.挡板，16.摇臂，17.转子，18.泵壳，19.拉杆。
具体实施方式
实施例1：如图1、图2所示，该机构由凸轮轴(5)、液压泵、液压缸、气门等组成。液压泵是变形叶片泵，由活动泵体(6)、摆动泵体(14)、前后挡板(15)、叶片(7)、活动泵体回位弹簧(12)、气门升程调节拉杆(9)等组成。活动泵体(6)可以沿导向键(11)上下移动，摆动泵体(14)在气门升程调节拉杆(9)的带动下可以绕轴(8)摆动，叶片(7)可以在其槽内伸缩。液压缸由气门控制油缸(1)、油缸盖(2)、油缸活塞(3)等组成。油缸盖(2)和油缸活塞(3)之间有一弹簧，保证油缸活塞(3)始终与气门(10)接触。液压缸和液压泵之间有油道(4)相连。发动机工作时，凸轮轴(5)转动推动活动泵体(6)向下运动，叶片(7)在摆动泵体(14)上滑动，这时由活动泵体(6)、摆动泵体(14)、两个叶片(7)和前后挡板(15)所围成的封闭空间缩小，其内部的机油压力升高，机油通过油道(4)流向液压缸，推动油缸活塞(3)向下运动，使气门(10)打开。随着凸轮轴(5)的转动，活动泵体(6)在活动泵体回位弹簧(12)的推动下向上运动。由活动泵体(6)、摆动泵体(14)、两个叶片(7)和前后挡板(15)所围成的封闭空间增大，其内部的机油压力降低，在气门回位弹簧的作用下液压缸内的机油流向液压泵，油缸活塞(3)上升，气门(10)关闭。发动机控制单元通过步进电机等执行器带动气门升程调节拉杆(9)使摆动泵体(14)摆动，于是在活动泵体(6)上下运行时，上述封闭空间的体积变化量发生了改变，从而改变了气门(10)的升程。当摆动泵体(14)与活动泵体(6)平行时，气门(10)将不再开启。因此，发动机控制单元可以随意控制每个气门的升程，从而分别控制每个气缸的进气量和工作状态，实现发动机的闭缸控制和气缸间不同负荷率的控制，达到节油的目的。当然，汽油机的节气门可以去掉，从而提高发动机的比功率。当我们加油门时，由发动机控制单元控制气门的升程增加，使发动机的功率增大。
实施例2：如图3所示，和实施例1所不同的是液压泵，它类似于常见的叶片泵，我们就叫它类叶片泵吧。它的转子(17)和摇臂(16)相连并一起转动，泵壳(18)可以在拉杆(19)的带动下左右移动，从而改变泵壳(18)与转子(17)的中心距。当发动机工作时，凸轮轴(5)通过摇臂(16)带动转子(17)摆动，使类叶片泵下部的封闭空间变化，通过油道(4)使油缸活塞(3)运动，从而推动气门开闭。改变转子(17)和泵壳(18)的中心距就改变了类叶片泵的泵油量，也就改变了气门的升程。当中心距为零时，气门关闭。如果一个气缸的进排气门都关闭，则该缸停止工作，也就是我们说的闭缸。发动机控制单元可以用步进电机等执行器带动拉杆(19)及泵壳(18)左右移动，来控制气门的升程，实现发动机的闭缸控制和气缸间不同负荷率的控制，达到节油的目的。当然，汽油机的节气门可以去掉，从而提高发动机的比功率。
实施例3：如图3所示，去掉类叶片泵的上半部分。由实施例2可见，类叶片泵的上半部分在工作中不起作用，所以去掉它不影响工作。

Claims (1)

1.一种可变气门升程配气机构，由发动机控制单元、执行器、气门传动组、气门组组成，气门传动组由泵油量可变的液压泵、油道(4)和液压缸组成，且液压泵通过油道(4)与液压缸相连，其特征是：液压泵采用类叶片泵，类叶片泵的转子(17)和摇臂(16)相连，可以左右移动的泵壳(18)与拉杆(19)相连。
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