[发明专利]一种机械式可变气门机构

说明书

本发明提供了一种机械式可变气门机构，包括凸轮、衬套和柱塞，所述凸轮底部分别与所述柱塞的顶部、所述衬套的顶部互相配合，所述衬套自外向内依次套接所述柱塞套和柱塞，所述柱塞套表面与所述柱塞、所述衬套相对滑动，所述柱塞套的上表面接触连接控制杆，所述控制杆分别与所述衬套中部通孔、所述柱塞中部通孔互相配合；所述柱塞套底部连接至气门，所述气门顶部与衬套之间设有衬套弹簧、与所述柱塞之间设有柱塞弹簧，所述气门内部设有气门弹簧。本发明所述的机械式可变气门机构，通过改变控制杆的水平运动位移，可以改变控制杆的凸台与衬套中部通孔和柱塞中部之间的配合规律，最终改变所述气门的运动规律，实现2/4冲程可变。

技术领域

本发明属于发动机领域，尤其是涉及一种机械式可变气门机构。

背景技术

内燃机至今仍然是热效率最高、单位体积和单位重量功率最大的原动机，应用非常广泛，然而随着世界能源的逐渐短缺以及环境资源的不断恶化，我们需要内燃机满足更严格的排放法规与经济性指标。传统内燃机采取固定型线的凸轮轴驱动气门，这使得内燃机的排放与油耗并不能在所有的工况点达到最佳，因此，大多新型内燃机都采用可变气门技术控制排放，降低油耗。

可变气门技术目前主要分为基于凸轮轴的可变配气技术及无凸轮配气技术。前者主要改变机械结构，因此结构简单，响应速度快，但是因为保留了凸轮，其气门只是相对可变，并不能任意可变。而无凸轮配气技术则可以任意的改变气门正时、升程及持续期。就驱动方式来分，无凸轮配气技术分为电磁驱动、电气驱动、电机驱动、电液驱动等方式。相对于电磁驱动的能耗大，电气驱动的响应速度低及不稳定，电机驱动的系统复杂等缺点，电液驱动的无凸轮配气技术结构相对简单、响应速度较快。然而它也有不可避免的缺点：高转速下液压系统流量不够，气门达到最大升程处及落座处速度快、冲击力大。因此主要用于柴油机这种转速较低的发动机上，除此之外，还必须要采用昂贵的电液伺服系统及相对复杂的控制技术来精确的控制气门行程避免落座冲击，大大增加了发动机的成本。因此，需要针对发动机具体的用途来采用合适的可变气门技术。

已经公知的是，如发明专利(名称：多模式2冲程/4冲程内燃发动机；专利号：200880102440.0)中所描述的，通过将发动机冲程从4冲程运行切换到2冲程运行可以使得燃烧频率被翻倍,甚至在每一循环的输出功相同时也实现发动机功率的翻倍。由此，有必要针对上述需求，研究耗能低而又灵活可变的气门机构，以实现2/4冲程互换功能。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种机械式可变气门机构，以提供一种用于实现2/4冲程互换功能，耗能低、灵活可变的气门机构。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种机械式可变气门机构，包括凸轮、控制杆、衬套、气门、柱塞套和柱塞，所述柱塞外部套接所述柱塞套，所述柱塞套外部套接所述衬套，并可相对所述柱塞、所述衬套上下滑动，所述柱塞套底部固定连接至所述气门，所述气门顶部与所述衬套底部之间设有衬套弹簧、与所述柱塞底部之间设有柱塞弹簧，所述凸轮为中间设有第一型线、两端分别设有一个第二型线的中心对称结构，所述控制杆的外表面设有若干环形凹槽，所述环形凹槽把所述控制杆的外表面分成凸台与凹槽，所述凸台与所述柱塞套的上表面接触连接，所述衬套顶部沿径向设有第一通孔，所述柱塞的中部沿径向设有第二通孔，所述控制杆穿过所述第一通孔、所述第二通孔可沿所述衬套、所述柱塞水平运动，当所述凸台与所述第二通孔接触配合时，所述凹槽与所述第一通孔无接触，所述第一型线通过所述柱塞、所述控制杆和所述柱塞套驱动所述气门上下运动；当所述凸台与所述第一通孔接触配合时，所述凹槽与所述第二通孔无接触，所述第二型线通过所述衬套、所述控制杆和所述柱塞套驱动所述气门上下运动；同一时间，所述凸台只能与所述第一通孔、所述第二通孔中的一个配合。

进一步的，所述气门内部设有气门弹簧。

进一步的，所述凸轮每转一圈，所述第一型线底部与所述柱塞的顶部互相配合一次，可以使所述气门开启关闭一次。