[发明专利]一种底置凸轮轴连续可变气门机构

说明书

一种底置凸轮轴连续可变气门机构，属于发动机气门驱动领域。该可变气门机构主要包括气门组件、可调摇臂、偏心轮、轨道和摇臂弹簧。可调摇臂上设有可调滚子、输入端和输出曲面。可调滚子同时与偏心轮和轨道接触，摇臂弹簧提供弹簧力驱使输入端与凸轮时刻接触，输出曲面通过挺杯、推杆、摇臂驱动气门组件。该可变气门机构通过控制偏心轮的相位，实现连续可变的气门升程曲线，实现底置凸轮轴式发动机低油耗、低排放、高动力输出；各部件结构尺寸的合理设计满足了无论是工作还是调节时，各部件之间均保持良好接触，不会出现间隙或者冗余，延长使用寿命、降低运行噪音以及保证发动机不漏气，并且轨道和可调摇臂的工作曲面简单易加工。

技术领域

本发明涉及一种底置凸轮轴连续可变气门机构，属于发动机气门驱动领域。

背景技术

汽油机采用节气门控制负荷，在低负荷下，其泵气损失大；柴油机无节气门，其泵气损失较汽油机小。较柴油机而言，可变气门技术可以大幅度改善汽油机性能。研究表明：气门可变灵活程度越高，发动机性能改善程度也越高。目前，各类连续可变气门（CVVL）技术已应用到顶置凸轮轴式中高端汽油机上，可变气门技术基本不在柴油机上应用。

虽然柴油机数量较汽油机少，但是其载重量大、行驶里程长，柴油机的油耗、PM、NOx排放严重。随着柴油机油耗和排放法规的日益严格，米勒循环、新型燃烧方式、双燃料等技术被应用于柴油机，这些技术都需要可变气门机构的支持。目前柴油机大多采用底置凸轮轴式配气机构，其结构大多为凸轮通过挺杯、推杆、摇臂、气门桥驱动两个气门组件；汽油机大多采用顶置凸轮轴式配气机构，其结构大多为凸轮通过挺杯或摇臂驱动一个气门组件，因此，二者的结构、各部件之间的受力情况等存在极大差异。用于汽油机的CVVL机构无法直接应用于柴油机，开发底置凸轮轴式可变气门机构势在必行。

此外，高性能的CVVL机构设计中，必须满足以下要求：无论是工作时，还是调节时，在凸轮基圆段与后续部件接触时，各部件之间均保持不会出现间隙或者冗余的良好接触。如果出现间隙，则运行时会出现反复冲击，这将大幅度降低结构强度和可靠性，提高运行噪音等级；如果出现冗余，则气门无法完全关闭，这将导致发动机漏气、发动机性能恶化，甚至影响发动机寿命。杠杆式CVVL机构因其结构简单而备受关注，轨道和可调摇臂的工作曲面的设计是关键。一套满足上述要求且轨道和可调摇臂的工作曲面简单易加工的底置凸轮轴连续可变气门机构势在必行，其成功开发将大幅度降低加工成本，延长使用寿命，降低运行噪音。

发明内容

本发明的目的在于：通过设计一种底置凸轮轴连续可变气门机构，用于实现：（a）为了改善底置凸轮轴式发动机性能，需要该机构实现连续可变的气门升程曲线；（b）为了延长使用寿命、降低运行噪音以及保证发动机不漏气，需要该机构无论是工作还是调节时，在凸轮基圆段与后续部件接触时，各部件之间均保持不会出现间隙或者冗余的良好接触；（c）为了降低加工成本，需要该机构采用尽可能简单易加工的轨道和可调摇臂的工作曲面。

本发明所采用的技术方案是：一种底置凸轮轴连续可变气门机构，它包括气门组件、摇臂、推杆、挺杯和凸轮，它还包括可调摇臂、偏心轮、轨道和摇臂弹簧；所述可调摇臂上设有可调滚子、输入端和输出曲面，所述可调滚子同时与偏心轮和轨道接触，摇臂弹簧提供弹簧力驱使输入端与凸轮时刻接触，输出曲面通过挺杯、推杆、摇臂驱动气门组件。

所述挺杯的下端转动连接一个与输出曲面接触的半径为R1的输出滚子，输出曲面包括非工作段和工作段，非工作段型线是以半径为R2的可调滚子的圆心为圆心、半径为R3的圆弧，轨道与可调滚子接触的接触面型线是以输出滚子的圆心为圆心、半径为R4的圆弧，R4=R1+R2+R3。

所述可调滚子两侧各设置一个卡盘，偏心轮和轨道均位于两个卡盘之间。