一种新型可变气门升程驱动机构及其应用的发动机的制作方法

1.本发明涉及通过实现可变气门升程从而达到多种发动机功能的技术领域，具体为一种新型可变气门升程驱动机构及其应用的发动机。


背景技术：

2.发动机是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机(往复活塞式发动机)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、喷气发动机、电动机等。如内燃机通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器(如：汽油发动机、航空发动机)。
3.然而，现有的往复活塞式发动机在使用的过程中存在以下的问题：(1)现有的发动机的气门升程是固定不可变的，也就是凸轮轴的凸轮型线只有一种，气门升程设计是对发动机在全工况下的平衡性选择，其结果是不可变气门升程的发动机既得不到最佳的高速效率，也得不到最佳的低速扭矩；(2)对于有缸内制动要求的发动机，普通固定型线的发动机仅能通过强制开启排气门，来尽量满足制动功率要求，具有双型线的制动驱动机构可以大大提升制动功率，但是一般的机构布置往往采用多个摇臂对应多个凸轮，而使设计和布置更加复杂。为此，需要设计相应的技术方案解决存在的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种新型可变气门升程驱动机构及其应用的发动机，目的在于提供结构简单可靠，区别于现有气门升程可变的发动机采用多摇臂或者多段凸轮轴的技术，通过将气门驱动机构中的某一组或两组气门摇臂设计一分为二，滑动摇臂体与旋转摇臂体间通过花键或滑动键槽连接构成摇臂总成，滑动摇臂体与旋转摇臂体均与摇臂轴同轴安装，凸轮驱动滑动摇臂体绕摇臂轴转动，由于花键配合，滑动摇臂体转动带着旋转摇臂体转动，旋转摇臂体驱动气门开启和关闭。同时，滑动摇臂体相对旋转摇臂体具有沿摇臂轴轴线方向的滑动自由度。在电控模块驱动拨叉(或拉杆)前摇臂轴轴向前后拨动滑动摇臂体时，可实现摇臂相对驱动凸轮的滑动实现驱动凸轮的切换，从而可以根据发动机工况要求使用不同型线凸轮驱动气门，实现气门升程可变，解决了背景技术中所提出的问题，满足实际使用需求。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型可变气门升程驱动机构及其应用的发动机，包括可变气门升程驱动机构，所述可变气门升程驱动机构包括摇臂轴、双型线凸轮结构、气门机构、旋转摇臂体、滑动摇臂体、拨杆机构和电驱模块，所述旋转摇臂体和滑动摇臂体均匀安装于摇臂轴上，所述旋转摇臂体的一侧伸出段加工有外花键，所述外花键与滑动摇臂体啮合连接，所述旋转摇臂体的一侧与双型线凸轮结构相连接，所述双型线凸轮结构由凸轮轴、高升程凸轮和低升程凸轮组成，所述高升程凸轮和低升程凸轮安装于凸轮轴上，所述气门机构安装于旋转摇臂体的一侧，所述气门机构包括气门桥、气门和气门弹簧，所述气门桥的上端与旋转摇臂体相连接且下端与气门相连接，所述滑动摇臂体上
端固定有拨杆机构，所述拨杆机构包括与滑动摇臂体一体成型的拨杆和与拨杆配合使用的拨叉，所述电驱模块安装于拨叉上。
6.作为本发明的一种优选实施方式，所述旋转摇臂体的前后方对称设置两组卡环，两组所述卡环卡扣于摇臂轴上。
7.作为本发明的一种优选实施方式，所述滑动摇臂体内部加工有内花键，所述内花键与外花键啮合连接。
8.作为本发明的一种优选实施方式，所述外花键和内花键的中心轴线与摇臂轴的轴线重合。
9.作为本发明的一种优选实施方式，所述电驱模块的底部水平安装有导向杆，所述导向杆穿插于拨叉的顶部。
10.作为本发明的一种优选实施方式，所述内花键与外花键配合驱动可由滑动键槽驱动替代，在滑动摇臂体上与旋转摇臂体上分别加工互相配合的键槽，保证两者转动限位且在摇臂轴轴线方向可以相互滑动。
11.作为本发明的一种优选实施方式，所述滑动摇臂体绕摇臂轴的转动由凸轮驱动，所述旋转摇臂体绕摇臂轴的转动由转动的滑动摇臂体经花键驱动，所述气门开启和关闭则由旋转摇臂体驱动。
12.作为本发明的一种优选实施方式，所述拨叉机构可由横向拉杆机构代替，所述横向拉杆机构由拉杆构成且驱动滑动摇臂体沿摇臂轴轴线方向移动。
13.作为本发明的一种优选实施方式，所述凸轮轴对应分体式摇臂总成的凸轮具有两个或以上具有不同型线或相位的凸轮。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
15.1.本发明区别于传统气门相位及升程固定的发动机，可实现气门升程可变，应用在发动机上即可实现多种功能，包括但是不限于实现发动机缸内制动；实现可变压缩比循环节省油耗；提高发动机动力性能；提高发动机排放性能和实现发动机断缸功能等。
16.2.采用在凸轮轴与摇臂中间增加位置可变的中间机构，通过电控或者液压伺服机构驱动中间机构来改变凸轮至摇臂的驱动位置，从而改变气门升程的技术方式，本发明仅通过将摇臂轴设计呈分体式，采用两个凸轮实现切换驱动，较现有技术结构更加简单，实现功能更加可靠，采用的改变摇臂驱动气门的象脚的角度来实现气门驱动升程可变，本发明具有明显的实用性能及应用广泛性能，采用多段式凸轮轴，通过滑动凸轮轴来切换凸轮达到驱动型线变化的技术，本发明采取一体式凸轮轴，减少了精密件的零件数量，结构更加简单，同时，对于重载发动机，多段式空心凸轮轴的强度无法满足要求，采用本发明的应用范围可更加广泛。
附图说明
17.图1为本发明的机构安装示意图；
18.图2为本发明可采用的摇臂总成安装示意图；
19.图3为本发明可采用的凸轮轴向视图；
20.图4为所述实例中采用高升程凸轮机构正视图；
21.图5为所述实例中采用高升程凸轮机构俯视图；
22.图6为所述实例中采用低升程凸轮机构正视图；
23.图7为所述实例中采用低升程凸轮机构俯视图；
24.图8为本发明可采用的摇臂体连接方式示意图；
25.图9为本发明可采用的滑动摇臂体横向驱动方式示意图。
26.图中:2
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摇臂轴，3
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双型线凸轮结构，4
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气门机构，5
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拨杆机构，6
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电驱模块，7
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旋转摇臂体，8
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滑动摇臂体，9
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外花键，10
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凸轮轴，11
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高升程凸轮，12
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低升程凸轮，13
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气门桥，14
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气门，15
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气门弹簧，16
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拨杆，17
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拨叉，18
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卡环，19
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内花键，20
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导向杆，21
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拉杆。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.请参阅图1
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9，本发明提供一种技术方案：一种新型可变气门升程驱动机构及其应用的发动机，包括可变气门升程驱动机构，可变气门升程驱动机构包括摇臂轴2、双型线凸轮结构3、气门机构4、旋转摇臂体7、滑动摇臂体8、拨杆机构5和电驱模块6，旋转摇臂体7和滑动摇臂体8均匀安装于摇臂轴2上，旋转摇臂体7的一侧伸出段加工有外花键9，外花键9与滑动摇臂体8啮合连接，旋转摇臂体7的一侧与双型线凸轮结构3相连接，双型线凸轮结构3由凸轮轴10、高升程凸轮11和低升程凸轮12组成，高升程凸轮11和低升程凸轮12安装于凸轮轴10上，气门机构4安装于旋转摇臂体7的一侧，气门机构4包括气门桥13、气门14和气门弹簧15，气门桥13的上端与旋转摇臂体7相连接且下端与气门14相连接，滑动摇臂体8上端固定有拨杆机构5，拨杆机构5包括与滑动摇臂体8一体成型的拨杆16和与拨杆16配合使用的拨叉17，电驱模块6安装于拨叉17上。
29.进一步改进地，旋转摇臂体7的前后方对称设置两组卡环18，两组卡环18卡扣于摇臂轴2上。
30.进一步改进地，滑动摇臂体8内部加工有内花键19，内花键19与外花键9啮合连接。
31.进一步改进地，外花键9和内花19键的中心轴线与摇臂轴2的轴线重合。
32.进一步改进地，电驱模块6的底部水平安装有导向杆20，导向杆20穿插于拨叉17的顶部。
33.进一步改进地，内花键19与外花键9配合驱动可由滑动键槽驱动替代，在滑动摇臂体8上与旋转摇臂体7上分别加工互相配合的键槽，保证两者转动限位且在摇臂轴2轴线方向可以相互滑动。
34.进一步改进地，滑动摇臂体8绕摇臂轴2的转动由凸轮驱动，旋转摇臂体7绕摇臂轴2的转动由转动的滑动摇臂体8经花键驱动，气门14开启和关闭则由旋转摇臂体7驱动。
35.进一步改进地，拨叉机构5可由横向拉杆机构代替，横向拉杆机构由拉杆21构成且驱动滑动摇臂体8沿摇臂轴2轴线方向移动。
36.具体地，凸轮轴10对应分体式摇臂总成的凸轮具有两个或以上具有不同型线或相位的凸轮。
37.在使用时：本发明图1所示为本实例的机构安装示意图，其包含：旋转摇臂体7和滑
动摇臂体8构成的分体式摇臂总成，分体式摇臂总成安装在摇臂轴2上，在旋转摇臂体7前后方向设置两个卡环18限制轴向移动，凸轮轴10驱动滑动摇臂体8，旋转摇臂体7由滑动摇臂体8经花键连接驱动，再由旋转摇臂体7驱动气门桥13从而控制气门14开启和关闭，气门14的上行力由气门弹簧15提供，对应分体式摇臂总成1，凸轮轴10上设计由高升程凸轮11和低升程凸轮12，在驱动机构上方布置电驱模块6，电驱模块6可拨动拨叉17沿摇臂轴2轴向方向前后移动，拨叉17与滑动摇臂体8上的拨杆16配合，随着拨叉17的前后移动带动滑动摇臂体8前后移动，匹配不同升程的凸轮。
38.图2所示本实例应用的滑动摇臂体8、旋转摇臂体7、摇臂轴2、卡环18的安装结构；
39.图3所示为本实例应用的凸轮轴4结构向视图，对应用于驱动分体式摇臂总成的凸轮分为高升程凸轮11和低升程凸轮12；
40.图4所示为本实例中，电驱模块6驱动拨叉17位于左侧时，滑动摇臂体8滚子位于高升程凸轮11位置，气门14升程为高升程，动力传递路线如图5所示；
41.图6所示为本实例中，电驱模块6驱动拨叉17位于左侧时，滑动摇臂体8滚子位于低升程凸轮12位置，气门14升程为低升程，动力传递路线如图7所示；
42.本实例应用的发动机通过高低升程凸轮搭配，可根据发动机工况需求实现气门升程可变，大大节省了油耗，使发动机在高速和低速时均均有良好的经济性和动力性；
43.实际实施过程中，旋转摇臂体7与滑动摇臂体8也可采用如图8所示的结构连接，且不限于上述连接结构，具有分体式轴向滑动特性的摇臂应可视为本发明的保护范围；
44.实际实施过程中，如图9所示的结构，电驱模块6经拨叉17驱动滑动摇臂体8也可采用增加拉杆21，电驱模块6伺服即为横向移动，且不限于上述连接结构，具有驱动摇臂沿轴向运动的驱动方式应可视为本发明的保护范围。
45.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。