发动机的气门驱动装置及发动机

文档序号:746023 发布日期:2021-04-23 浏览:26次 >En<

阅读说明:本技术 发动机的气门驱动装置及发动机 (Valve drive device for engine and engine ) 是由 姬腾飞 于 2021-02-21 设计创作,主要内容包括:发动机的气门驱动装置,在从凸轮轴到气门的传动链中设有滑块,所述滑块与控制装置连接,所述滑块可在控制装置的驱动下滑动,从气门驱动装置的传动链中退出,切断传动,也可以重新进入到气门驱动装置的传动链中并恢复传动,从而实现发动机CDA(停缸)功能,并且当设置两个滑块时,可以实现两种不同的气门升程切换以及CDA。通过在所述滑块以及与滑块连接的部件上设置特别的楔形面结构,使该装置在气门打开时滑块无法退出,从而避免了传动链被突然切断时导致的气门突然落座以及零部件的冲击及损坏,并且在传动链部分恢复时滑块可以自动切入到传动链,从而避免了传动链未能完全恢复导致的卡滞及零件损坏,极大地保证了该装置工作的可靠性。(The valve driving device of the engine is provided with a slide block in a transmission chain from a camshaft to a valve, the slide block is connected with a control device, the slide block can slide under the driving of the control device, exits from the transmission chain of the valve driving device, cuts off the transmission, and can enter into the transmission chain of the valve driving device again and recover the transmission, thereby realizing the CDA (cylinder deactivation) function of the engine, and when two slide blocks are arranged, two different valve lift switching and CDA can be realized. The special wedge-shaped surface structures are arranged on the sliding block and the part connected with the sliding block, so that the sliding block cannot exit when the valve is opened, the valve is prevented from being suddenly seated and the parts are prevented from being impacted and damaged when the transmission chain is suddenly cut off, the sliding block can be automatically cut into the transmission chain when the transmission chain is partially restored, the clamping stagnation and the part damage caused by the fact that the transmission chain is not completely restored are avoided, and the working reliability of the device is greatly guaranteed.)

发动机的气门驱动装置及发动机

技术领域

本发明涉及一种发动机的气门驱动装置及发动机,属于发动机技术领域。

背景技术

发动机的CDA(停缸)技术很早就已出现,CDA技术可以停止部分气缸的工作,从而可以显著降低车辆在低负荷运行时的燃油消耗,并能提高排气温度,提高后处理转化效率,减少排放。CDA技术的关键是停止气门的运动,从而停止该气缸工作,以降低油耗,但目前CDA技术主要应用在乘用车等轻型发动机领域。在已知的CDA技术中,停止气门运动主要通过切断气门驱动的传动链实现,在乘用车发动机上常见的有通过在挺柱或摇臂上设置具有切断传动功能的销来实现停缸,但对于重型发动机,由于气门驱动载荷较高,切断气门驱动时如果在不可控的条件下突然切断,会导致气门在失控状态下突然落座,极易造成气门驱动部件的冲击及损坏,同时在恢复气门传动时,如果不能快速并准确地控制执行恢复的部件的动作,会导致传动链不能完全恢复,极易造成部件的卡滞或损坏,这是目前CDA技术在重型发动机上无法得到广泛应用的主要原因。

发明内容

为解决现有技术存在的不足,本发明提供了一种发动机的气门驱动装置。

在所述发动机的气门驱动装置从凸轮轴到气门的传动链中设有滑块,并设有下挺柱和上挺柱,所述下挺柱与所述滑块的底面连接并用来驱动滑块,所述上挺柱与所述滑块的顶面连接并被滑块驱动,所述发动机的气门驱动装置中还设有控制装置,所述控制装置与所述滑块连接,所述滑块可在控制装置的驱动下滑动,从气门驱动装置的传动链中退出,从而切断传动,并且所述滑块也可在控制装置的驱动下滑动,重新进入到气门驱动装置的传动链中,从而恢复传动。

进一步地,所述滑块的顶面形状设置为楔形面,所述上挺柱的底面形状设置为与所述滑块顶面相匹配的楔形面,所述楔形面的角度设置使所述滑块和被其驱动的部件之间具有锁止性,在所述滑块处于传动链中并且受到传动链的驱动力时,所述控制装置对滑块的作用力无法将其从传动链中退出,并且在所述滑块部分进入到传动链中时,所述滑块在楔形面以及传动链驱动力的作用下被自动切入到传动链中。

进一步地,所述控制装置包括有柱塞腔体及驱动柱塞,所述驱动柱塞一端的杆部与所述滑块连接,可驱动滑块前后滑动,所述滑块与所述驱动柱塞连接的部分设有导向结构,所述导向结构限制所述滑块相对于驱动柱塞只能在传动链运动的方向移动,而不能在其他方向移动或转动,所述控制装置还包括有回位弹簧。

优选地,所述控制装置中包括有驱动柱塞,所述滑块在与所述控制装置的驱动柱塞连接位置设有导向结构,所述导向结构满足滑块可以在传动链方向的移动以及可被驱动柱塞驱动前后滑动,同时,所述滑块底部与所述下挺柱之间设有导向结构,所述导向结构限制所述滑块相对于下挺柱只能沿所述控制装置的驱动柱塞驱动的方向前后滑动,而不能沿其他方向移动或转动。

进一步地,所述控制装置的柱塞腔体上设有进口并通过管路连接到驱动介质,在所述管路上设有电磁阀,控制管路的接通与关闭,所述控制装置由压缩空气或液力驱动,所述驱动介质为车辆的压缩空气或发动机的润滑油。

进一步地,所述滑块和与之连接的部件之间相互匹配的楔形面形状设置为呈V形的斜面或圆弧面。

进一步地,所述滑块设置于气门驱动装置传动链中的凸轮轴一侧或气门一侧。

进一步地,所述发动机的气门驱动装置中的凸轮轴上设有两个凸轮,所述两个凸轮用来驱动同一摇臂或气门,并设有两个下挺柱和一个上挺柱,所述两个凸轮分别通过传动链各驱动一个下挺柱,与每个所述下挺柱对应分别设有一个滑块,所述下挺柱与滑块连接并驱动滑块,所述滑块的顶面设置为呈V形的楔形面,所述上挺柱的下端设有横梁结构,所述横梁结构底部设有与所述滑块相匹配的楔形面,每个所述滑块分别与一个控制装置连接,在所述控制装置驱动下每个滑块均可与上挺柱下端的横梁结构连接并驱动上挺柱,从而可以使从任一凸轮到气门各形成一个传动链,所述两个滑块在控制装置的作用下使其中一个滑块处于传动链中,或者全部退出传动链。

本发明还提供了一种发动机,所述发动机具有上述任一种所述的发动机的气门驱动装置。

本发明的有益效果是:本发明可以切断气门驱动装置的传动,使气门停止运动,实现停缸功能,并且,本装置独特的结构设计还可以避免气门驱动装置的传动链被不受控地突然切断时导致的零部件冲击及损坏,以及气门驱动装置在恢复传动时由于传动链未能完全恢复导致的卡滞及零件损坏,当应用在有多个凸轮的气门驱动装置中时,本发明还可以实现可变气门功能。

附图说明

附图是用来提供对本发明更好地理解,与下面的

具体实施方式

一起用于描述、解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在不同的实施例或设计方案的附图中,部分零件具有相同的标记,这只代表其是起相同或相似作用的零件,并不一定意味着是同一个零件或具有完全相同的结构,具体应以附图和说明书描述为准。附图中:

图1是本发明第一个实施例的结构示意图;

图2是本发明第一个实施例的滑块结构示意图;

图3是本发明第一个实施例的驱动柱塞的结构示意图;

图4是本发明第一个实施例滑块处于传动链中时的局部结构示意图

图5是本发明第一个实施例滑块部分处于传动链中时的局部结构示意图

图6是本发明第一个实施例滑块退出传动链时的局部结构示意图

图7是本发明第二个实施例的局部结构示意图;

图8是本发明第二个实施例的滑块的结构示意图;

图9是本发明第二个实施例的下挺柱的结构示意图;

图10是本发明滑块的楔形面的另一种形状示意图。

图11是本发明第三个实施例的结构示意图;

图12是本发明第三个实施例的上挺柱的结构示意图;

图13是本发明第三个实施例的控制装置的结构示意图;

具体实施方式

下面将结合本发明的附图,对本发明实施例中采取的具体技术方案进行详细、完整地描述,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是指两个或两个以上,所用到的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述和解释本发明基于本发明附图所示的方位或位置关系,不能理解为所指的装置或元件必须具有的特定的方位或位置关系,不构成对本发明的限制。

通常地,对于非顶置凸轮轴结构的发动机,沿传动方向,发动机的气门驱动装置的传动链部件依次为:驱动部件(凸轮轴)-挺柱-推杆-摇臂-气门,凸轮轴作为驱动部件将动力及凸轮升程通过传动链传递到气门,控制气门的打开和关闭,与通常结构不同的是,本发明所述的发动机的气门驱动装置从凸轮轴到气门的传动链中设有滑块,所述滑块与控制装置连接,可在控制装置的驱动下滑动,从气门驱动装置的传动链中退出,从而切断传动,实现CDA功能,并且所述滑块也可在控制装置的驱动下滑动,重新进入到气门驱动装置的传动链中,从而恢复传动。

图1描述了本发明的第一个实施例,在本实施例中,如图1所示,所述发动机的气门驱动装置沿动力传递方向依次包括有凸轮轴1、凸轮挺柱2、推杆3、下挺柱4、滑块6、上挺柱7、摇臂9,上述零件依次连接组成了气门驱动装置的传动链,所述气门驱动装置还设有下挺柱弹簧5、上挺柱弹簧8、以及控制装置10。如图1所示,在所述发动机的气门驱动装置中,从凸轮轴到气门的传动链中设有滑块6,并设有下挺柱4和上挺柱7,所述下挺柱4与所述滑块6的底面连接并用来驱动滑块6,所述上挺柱7与所述滑块6的顶面连接并被滑块6驱动,所述滑块6的顶面形状设置为楔形面,与所述滑块6的顶面连接并被滑块6驱动的部件上挺柱7的底面形状设置为与所述滑块6顶面相匹配的楔形面,所述楔形面的角度设置使所述滑块6和被其驱动的部件之间具有锁止性,所述锁止性是指当滑块6处于传动链中并且受到传动链的驱动力时,所述楔形面结构会使所述滑块6固定在传动链中,所述控制装置10对滑块6的作用力无法将其从传动链中退出。

所述控制装置10包括有柱塞腔体11及驱动柱塞12,所述驱动柱塞12安装在柱塞腔内,在驱动柱塞12上以及柱塞腔体11的前端孔内分别设有O形橡胶圈用于密封,所述驱动柱塞12一端的杆部与所述滑块6连接,可驱动滑块6前后滑动,所述滑块6与所述驱动柱塞12连接的部分设有导向结构61,如图2所示,所述导向结构61限制所述滑块6相对于驱动柱塞12只能在传动链运动的方向移动,而不能在其他方向移动或转动,所述驱动柱塞12与滑块连接的一端也设置为与滑块导向结构匹配的导向结构121,如图3所示。本实施例中以T形槽结构为例,当然也可以设置为具有相同作用的其他结构。所述控制装置10中还设有回位弹簧13,用于推动驱动柱塞12返回。所述柱塞腔体11上设有进口并通过管路14连接到驱动介质,在所述管路14上设有电磁阀15,控制管路14的接通与关闭,所述控制装置10可由压缩空气或液力驱动,所述驱动介质为车辆的压缩空气或发动机的润滑油。

本发明第一个实施例的工作过程是,当所述滑块6位于气门驱动装置的传动链中时,如图1所示,在凸轮轴1的驱动下,所述滑块6被下挺柱4驱动并与上挺柱7贴合,如图4所示,此时凸轮轴1的凸轮升程通过传动链传递到气门,控制气门的开启和关闭。所述下挺柱弹簧5和上挺柱弹簧8使传动链的上下两部分的零部件分别保持接触,避免零部件不受控地运动并为滑块6留出滑动空间。当需要断开传动链时,电磁阀15通电,驱动介质通过管路14进入到柱塞腔体并推动驱动柱塞12对所述滑块6产生水平方向拉力,此时,滑块退出传动链的过程有以下3种情况:

1、此时如果凸轮轴1刚开始进入凸轮的基圆部分时,传动链中没有驱动力,凸轮基圆部分的宽度留给滑块6足够的滑动时间,滑块6可以顺利地退出传动链;

2、此时如果所述滑块6正处于传动链中并受到传动链的驱动力时(如图4),由于楔形面结构的锁止性作用,所述滑块6在其滑动的水平方向具有极大的阻力,所述滑块6无法被所述控制装置10的驱动柱塞12拉动从传动链中退出,直到所述凸轮轴1转动到凸轮的基圆部分时,此时气门关闭,凸轮轴1对传动链的驱动力消失,所述滑块6才能被驱动柱塞12拉动从传动链中退出,到达如图6所示状态;

3、此时如果所述滑块6在被驱动柱塞12拉动退出传动链时,气门处于关闭状态,凸轮轴1对传动链没有驱动力,所述滑块6可以被驱动柱塞12拉动,但在滑块6没有完全退出传动链时凸轮轴1对传动链产生了驱动力,所述滑块6会部分处于传动链中,如图5所示,此时楔形面会对滑块6产生水平方向的作用力,该作用力使滑块6重新回到传动链中(如图4),等到凸轮轴1再次转动到凸轮基圆部分时所述滑块6才能被驱动柱塞12拉动从传动链中退出(如图6)。

反之,当气门驱动装置的传动链需要恢复传动时,电磁阀15断电,在回位弹簧13的作用下,所述驱动柱塞12推动所述滑块6进入传动链,此时如果凸轮轴1刚开始进入凸轮的基圆部分,如前所述,所述滑块6可在驱动柱塞12的推动下顺利地进入到传动链。同样地,如果滑块6在只有部分进入到传动链中时凸轮轴1对传动链产生了驱动力,如图5所示,由于楔形面对滑块6在水平方向的作用力,所述滑块6在传动链驱动力的作用下被自动切入到传动链中(如图4),从而恢复传动。还有一种情况是,当所述滑块6被驱动进入传动链时,如果此时凸轮轴1不在凸轮的基圆部分,所述下挺柱4会被凸轮轴驱动向上伸出(如图4中下挺柱4所处位置),此时所述滑块6会被下挺柱4阻挡无法进入传动链,直到所述凸轮轴1转动到凸轮的基圆部分时,所述滑块6才可顺利进入到传动链中。

通过本发明所述的发动机的气门驱动装置的工作过程可以看到,当滑块6处于传动链中并且传动链有驱动力时(气门处于开启状态),滑块6无法从传动链中退出,从而避免了传动链被突然切断时导致的气门突然落座以及传动链零部件的冲击及损坏,同时当滑块6部分退出或进入到传动链时,由于楔形面和传动链驱动力的作用使滑块6自动地被切入到传动链中,从而避免了由于传动链未能完全恢复导致的卡滞及零件损坏,极大地保证了该装置工作的可靠性。

进一步地,由于发动机的凸轮轴转速很高,气门驱动装置传动链零部件运动速度非常快,根据实施例一的结构,所述滑块6在刚进入传动链时受到下挺柱4的驱动力,使滑块6在竖直方向会从静止状态突然变为高速运动状态,这样会对滑块6的导向结构产生一定的冲击力,使滑块6产生具有翻转倾向的不稳定性,为确保装置的工作可靠,图7至图9描述了本发明的第二个实施例,与实施例一不同的是滑块6和下挺柱4的结构,如图7及图8所示,所述控制装置中包括有驱动柱塞12,所述滑块6在与所述控制装置10的驱动柱塞12连接位置设有导向结构61,所述导向结构61只需满足滑块6可以在传动链方向的移动以及可被驱动柱塞12驱动前后滑动即可,无需限制其他方向自由度,同时,所述滑块6底部与所述下挺柱4之间设有导向结构62,所述下挺柱4上设有导向结构41,如图9所示,所述导向结构62和41限制所述滑块6相对于下挺柱4只能沿所述控制装置的驱动柱塞12驱动的方向前后滑动,而不能沿其他方向移动或转动。

在本发明第二个实施例中,所述滑块6通过导向结构62与所述下挺柱4安装在一起,在所述滑块6处于传动链中和退出传动链时始终与下挺柱4保持同步运动,避免了滑块6在刚进入传动链时由于受到下挺柱4的驱动力产生的不稳定性,使装置工作更可靠。

如前述实施例,所述滑块6和与之连接的部件上挺柱7之间相互匹配的楔形面的形状具体地可以设置为呈V形的斜面,或者圆弧面,如图10所示,圆弧面与斜面起到相似的效果。

如实施例一的结构,所述滑块6可以设置于气门驱动装置传动链中的凸轮轴一侧,同样,在发动机的布置空间允许的条件下,按照相似的结构和原理,本领域技术人员很容易想到和理解,所述滑块6也可以设置于传动链中的气门一侧,可以实现相同的功能,在此不再附图说明。

图11至图13描述了本发明的第三个实施例,在本实施例中,所述发动机的气门驱动装置中的凸轮轴1上设有两个凸轮1A、1B,所述两个凸轮1A和1B用来驱动同一摇臂或气门,并设有两个下挺柱4和一个上挺柱7,所述两个凸轮1A和1B分别通过一个凸轮挺柱2和推杆3形成的传动链各驱动一个下挺柱4,与每个所述下挺柱4对应分别设有一个滑块6,所述下挺柱4与滑块6连接并驱动滑块6,所述滑块6的顶面设置为呈V形的楔形面,所述上挺柱7的下端设有横梁结构71,如图11,所述横梁结构底部设有与所述滑块6相匹配的楔形面,每个所述滑块6分别与一个控制装置10连接,在所述控制装置10驱动下每个滑块6均可与上挺柱7下端的横梁结构连接并驱动上挺柱7,从而可以使从凸轮1A到气门或者从凸轮1B到气门各形成一个传动链,所述两个滑块6在控制装置的10作用下使其中一个滑块6处于传动链中,或者全部退出传动链。

本实施例带来的优势是,由于两个凸轮到气门可以各形成一个传动链,因此可以通过控制装置10控制哪一个滑块6处于传动链中,从而可以控制由哪一个凸轮驱动传动链来打开和关闭气门,实现两种不同的气门升程,或者使两个滑块6均退出传动链,从而使气门保持关闭,实现CDA,本实施例使该装置的功能更强大。

本发明还提供了一种发动机,所述发动机具有上述任一种所述的发动机的气门驱动装置。

需要说明的是,上述实施方式仅仅是为说明本发明的设计方案和原理采用的优选的实施方式,不能理解为对本发明的限制,对本发明所属技术领域人员来说,在不脱离本发明的构思前提下,依然可以对上述实施例所记载的技术方案进行进一步修改,或对其中部分技术特征进行替换、组合等,而这些均应视为本发明的保护范围。

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