CN109779715B - 一种可变配气定时-升程装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变配气定时‑升程装置，包括：摇臂组件，摇臂组件包括摇臂和摇臂轴，摇臂的中部设置于摇臂轴上且绕摇臂轴上下转动；设置于摇臂一端的气门组件，气门组件包括固定于气缸盖上的弹簧座和贯穿弹簧座的气门，气门包括气门立柱、气门盖以及固定于气门立柱上的连接座，弹簧座与连接座之间设有拉伸弹簧，拉伸弹簧的上端与弹簧座固定连接、下端与连接座固定连接；设置于摇臂另一端的螺线轮组件，螺线轮组件包括螺线轮轴和设置于螺线轮轴上的螺线轮，摇臂的另一端贴合于螺线轮的螺纹上并沿螺纹移动。该装置结构简单、操作方便，可根据各种工作状况灵活改变气门的运动状态，以找到最为合理的发动机工作状态和工作方式，提高内燃机热效率。

Description

一种可变配气定时-升程装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种可变配气定时-升程装置及其控制方法。

背景技术

在发动机工作过程中当活塞在进气行程从上止点下行到下止点时是打开的，而排气门是关闭的，当活塞完成第一个行程之后由下往上走，到上止点时称为压缩行程，此时进排气门都是关着的，接着活塞会继续下行到下止点，这时称为做功行程，此时气门依然是关闭的，当做功结束后，活塞上行到上止点称为排气行程，此时进气门关闭，而排气门则是打开的。由于考虑到在发动机高速运转时，气门来不及开启和关闭，所以在整个行程中气门的开启和关闭时间会因各个厂家不同的机械技术而有所提前和推迟。

凸轮轴是活塞发动机里的一个部件，它的作用是控制气门的开启和闭合动作。虽然在四冲程发动机里凸轮轴的转速是曲轴的一半（在二冲程发动机中凸轮轴的转速与曲轴相同），不过通常它的转速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此设计中对凸轮轴在强度和支撑方面的要求很高，其材质一般是优质合金钢或合金钢。由于气门运动规律关系到一台发动机的动力和运转特性，因此凸轮轴设计在发动机的设计过程中占据着十分重要的地位。但是现有的发动机无法根据各种工作状况灵活调整气门的开闭时间和运动状态，不仅导致内燃机热效率比较低，还对能源造成浪费，污染环境。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种可变配气定时-升程装置，该装置结构简单、操作方便，可以根据各种工作状况以灵活改变发动机气门的运动状态，以期寻找到最为合理的发动机工作状态和工作方式，并实现内燃机的热效率的提高。

本发明还提供了一种上述所述变配气定时-升程装置的控制方法，以及包括上述所述变配气定时-升程装置的发动机。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种可变配气定时-升程装置，包括：

摇臂组件，所述摇臂组件包括摇臂和摇臂轴，摇臂的中部设置于摇臂轴上且绕摇臂轴上下转动；

设置于摇臂一端的气门组件，所述气门组件包括固定于气缸盖上的弹簧座和贯穿弹簧座的气门，气门包括气门立柱、气门盖以及固定于气门立柱上的连接座，弹簧座与连接座之间设有拉伸弹簧，拉伸弹簧的上端与弹簧座固定连接、下端与连接座固定连接；以及，

设置于摇臂另一端的螺线轮组件，所述螺线轮组件包括螺线轮轴和设置于螺线轮轴上的螺线轮，摇臂的另一端贴合于螺线轮的螺纹上并沿螺纹移动。

进一步地，所述摇臂与螺线轮贴合的一端设置为球状，目的是为了使摇臂与螺线轮的贴合更加紧凑，更有利于摇臂在螺线轮上移动。

进一步地，所述螺线轮通过键与螺线轮轴连接，实现螺线轮与螺线轮轴的同步转动。

进一步地，还包括设于螺线轮下方且用于调节螺线轮高度的可调组件，所述可调组件包括可动轴座、固定轴座和螺杆，可动轴座紧贴螺线轮的下端并套设于螺线轮轴上，固定轴座位于可动轴座的下方并套设于螺线轮轴上，可动轴座和固定轴座上分别套设有一个轴座套环，所述螺杆依次穿过两个轴座套环并分别与两个轴座套环螺纹连接。

进一步地，每个轴座套环包括一个用于套设可动轴座或固定轴座的大圆孔和一个用于与螺杆螺纹连接的小圆孔。

进一步地，所述螺线轮上的螺纹为凸出于螺线轮外表面的螺纹，或内凹于螺线轮外表面的螺纹，无论是凸出的螺纹还是内凹的螺纹，只要能保证摇臂顺滑地在螺线轮上沿螺纹运动即可。

本发明还提供了一种基于上述所述可变配气定时-升程装置的控制方法，通过对螺线轮轴进行驱动带动螺线轮将自身绕螺线轮轴的转动转化为摇臂的竖直往复运动，从而带动气门按照预期的频率打开和关闭。

进一步地，具体包括如下步骤：

在螺线轮的带动下，摇臂与螺线轮贴合的一端往上运动，将拉伸弹簧拉伸开，气门打开；

当摇臂与螺线轮贴合的一端到达最高点时，在拉伸弹簧的拉伸力作用下，摇臂与螺线轮贴合的一端迅速下落至螺线轮的最下端，气门关闭；

按照上述步骤循环往复运动，实现对气门的打开和关闭。

本发明还提供了一种发动机，包括上述所述的可变配气定时-升程装置。

本发明的有益效果是：

通过使用本发明的可变配气定时-升程装置，结构简单、操作方便，可以根据各种工作状况以灵活改变发动机气门的运动状态，以期寻找到最为合理的发动机工作状态和工作方式，并实现内燃机的热效率的提高。通过对进气口活动的合理调节，可以提高进气效率，并使得油气混合气混合得更充分、更合理，燃烧更迅速、更均匀，进而实现了对燃料消耗的进一步控制，达到节约资源、保护环境的目的。

附图说明

图1为本发明实施例所述可变配气定时-升程装置的正面结构示意图。

图2为本发明实施例所述可变配气定时-升程装置的背面结构示意图。

图3为本发明实施例所述轴座套环的结构示意图。

图中，1、摇臂，2、摇臂轴，3、螺线轮，4、螺线轮轴，5、键，6、可动轴座，7、螺杆，8、固定轴座，9、轴座套环，10、气门，11、拉伸弹簧，12、弹簧座，13、气门立柱，14、气门盖，15、连接座。

具体实施方式

为了便于本领域人员更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本发明的保护范围。

如图1和2所示，本实施例所述的一种可变配气定时-升程装置，包括：摇臂组件、气门组件和螺线轮组件。所述摇臂组件包括摇臂1和摇臂轴2，摇臂1的中部设置于摇臂轴2上且绕摇臂轴2上下转动。所述气门组件设置于摇臂1的一端，所述气门组件包括固定于气缸盖上的弹簧座12和贯穿弹簧座的气门10，气门10包括气门立柱13、气门盖14以及固定于气门立柱13上的连接座15，弹簧座12与连接座15之间设有拉伸弹簧11，拉伸弹簧11的上端与弹簧座12固定连接、下端与连接座15固定连接，所述拉伸弹簧11在不承受负荷时，圈与圈之间一般都是并紧的没有间隙。所述螺线轮组件设置于摇臂1的另一端，包括螺线轮轴4和设置于螺线轮轴4上的螺线轮3，进一步地，所述螺线轮3通过键5与螺线轮轴4连接以达到螺线轮轴4转动的同时带动螺线轮3转动，摇臂1的另一端贴合于螺线轮3的螺纹上并沿螺纹移动，本实施例优选，所述摇臂1与螺线轮3贴合的一端设置为球状，目的是为了使摇臂1与螺线轮3的贴合更加紧凑，更有利于摇臂1在螺线轮3上移动。

本实施例所述的可变配气定时-升程装置，还包括设于螺线轮3下方且用于调节螺线轮3高度的可调组件，所述可调组件包括可动轴座6、固定轴座8和螺杆7，可动轴座6紧贴螺线轮3的下端并套设于螺线轮轴4上，固定轴座8位于可动轴座6的下方并套设于螺线轮轴4上，可动轴座6和固定轴座8上分别套设有一个轴座套环9，所述螺杆7依次穿过两个轴座套环9并分别与两个轴座套环螺纹9连接，本实施例优选每个轴座套环9包括一个用于套设可动轴座6或固定轴座8的大圆孔和一个用于与螺杆7螺纹连接的小圆孔，如图3所示。该可调组件的工作原理是：固定轴座8为固定在螺线轮轴4上不动的，通过转动螺杆7调节可动轴座6的上下位置，由于螺线轮3通过紧贴于下端的可动轴座6固定，故当可动轴座6上下位置变化时，螺线轮3的上下位置发生改变，这样根据各种实际工作状况灵活改变发动机气门的运动状态，以找到最为合适的发动机工作状态、工作方式。

本实施例中，所述螺线轮3上的螺纹为凸出于螺线轮外表面的螺纹，或内凹于螺线轮外表面的螺纹，无论是凸出的螺纹还是内凹的螺纹，只要能保证摇臂1顺滑地在螺线轮3上沿螺纹运动即可。

本实施例还提供了一种基于上述所述可变配气定时-升程装置的控制方法，通过发动机上的曲轴对螺线轮轴4进行驱动带动螺线轮3将自身绕螺线轮轴的转动转化为摇臂1的竖直往复运动，从而带动气门10按照预期的频率打开和关闭。

进一步地，具体包括如下步骤：

在螺线轮3的带动下，摇臂1与螺线轮贴合的一端往上运动，使得气门10整体往下运动，由于拉伸弹簧11的下端固定连接于固定在气门立柱13上的连接座15上、上端固定连接于固定在气缸盖上的弹簧座12上，故将拉伸弹簧11拉伸开，气门打开，这里具体是指气门盖14打开。

当摇臂1与螺线轮贴合的一端到达最高点时，在拉伸弹簧11的拉伸力作用下，摇臂1与螺线轮贴合的一端迅速下落至螺线轮3的最下端，拉伸弹簧11恢复原始状态，气门关闭，这里具体是指气门盖14关闭。

按照上述步骤循环往复运动，实现对气门的打开和关闭。

本发明还提供了一种发动机，包括上述所述的可变配气定时-升程装置。

以上仅描述了本发明的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述描述做出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种可变配气定时-升程装置，其特征在于，包括：

摇臂组件，所述摇臂组件包括摇臂（1）和摇臂轴（2），摇臂（1）的中部设置于摇臂轴（2）上且绕摇臂轴（2）上下转动；

设置于摇臂（1）一端的气门组件，所述气门组件包括固定于气缸盖上的弹簧座（12）和贯穿弹簧座的气门（10），气门（10）包括气门立柱（13）、气门盖（14）以及固定于气门立柱（13）上的连接座（15），弹簧座（12）与连接座（15）之间设有拉伸弹簧（11），拉伸弹簧（11）的上端与弹簧座（12）固定连接、下端与连接座（15）固定连接；

设置于摇臂（1）另一端的螺线轮组件，所述螺线轮组件包括螺线轮轴（4）和设置于螺线轮轴（4）上的螺线轮（3），摇臂（1）的另一端贴合于螺线轮（3）的螺纹上并沿螺纹移动；以及，

设于螺线轮（3）下方且用于调节螺线轮高度的可调组件，所述可调组件包括可动轴座（6）、固定轴座（8）和螺杆（7），可动轴座（6）紧贴螺线轮（3）的下端并套设于螺线轮轴（4）上，固定轴座（8）位于可动轴座（6）的下方并套设于螺线轮轴（4）上，可动轴座（6）和固定轴座（8）上分别套设有一个轴座套环（9），所述螺杆（7）依次穿过两个轴座套环（9）并分别与两个轴座套环螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的可变配气定时-升程装置，其特征在于，摇臂（1）与螺线轮（3）贴合的一端设置为球状。

3.根据权利要求1或2所述的可变配气定时-升程装置，其特征在于，所述螺线轮（3）通过键（5）与螺线轮轴（4）连接。

4.根据权利要求3所述的可变配气定时-升程装置，其特征在于，每个轴座套环（9）包括一个用于套设可动轴座（6）或固定轴座（8）的大圆孔和一个用于与螺杆（7）螺纹连接的小圆孔。

5.根据权利要求1所述的可变配气定时-升程装置，其特征在于，所述螺线轮（3）上的螺纹为凸出于螺线轮外表面的螺纹，或内凹于螺线轮外表面的螺纹。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述可变配气定时-升程装置的控制方法，其特征在于，包括：通过对螺线轮轴（4）进行驱动带动螺线轮（3）将自身绕螺线轮轴的转动转化为摇臂（1）的竖直往复运动，从而带动气门（10）按照预期的频率打开和关闭。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

在螺线轮（3）的带动下，摇臂（1）与螺线轮贴合的一端往上运动，将拉伸弹簧（11）拉伸开，气门打开；

当摇臂（1）与螺线轮贴合的一端到达最高点时，在拉伸弹簧（11）的拉伸力作用下，摇臂（1）与螺线轮贴合的一端迅速下落至螺线轮（3）的最下端，气门关闭；

按照上述步骤循环往复运动，实现对气门的打开和关闭。

8.一种发动机，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的可变配气定时-升程装置。

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