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电脑的控制下无级调节每个气缸气门的开 度。这样,电脑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。电脑 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(9) 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(9)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 电脑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,发动机电脑 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,由电脑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。发动机电脑可以用步进 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。