專利名稱：具有可變氣門致動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有可變氣門致動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，該可變氣門致動(dòng)機(jī)
構(gòu)利用兩個(gè)通過(guò)疊加(summation) ;K構(gòu)作用的凸輪來(lái)操作氣門。
背景技術(shù)：
US6，941，910公開(kāi)了如何利用疊加杠桿與兩個(gè)凸輪輪廓的運(yùn)動(dòng)的 組合來(lái)產(chǎn)生氣門升程，并且公開(kāi)了如何通過(guò)改變這兩個(gè)凸輪輪廓的相 對(duì)相位關(guān)系來(lái)控制氣門升程。近來(lái)的專利還提供了如何通過(guò)將凸輪凸 角(lobe)安裝在已裝配好的凸輪軸的內(nèi)軸和外管上來(lái)獲得凸輪凸角 彼此之間相對(duì)的相位關(guān)系，該已裝配好的凸輪軸被稱為SCP (單凸輪 相位器，single cam phaser)凸輪軸，其具有固定成與外管一起旋轉(zhuǎn) 的一組凸角和固定成與內(nèi)軸一起旋轉(zhuǎn)的第二組凸角。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種具有氣門機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)，該氣門機(jī)構(gòu)包括 操作兩組氣門的SCP凸輪軸，通過(guò)疊加搖臂系統(tǒng)操作第一組氣門，使 得氣門升程特性由兩個(gè)凸輪輪廓的組合產(chǎn)生，第二組氣門具有不同于 第一組氣門的氣門升程特性，其中，通過(guò)改變SCP凸輪軸的內(nèi)軸相對(duì) 于SCP凸輪軸的外管的相位來(lái)改變第一組氣門的氣門升程特性，第一 組氣門的氣門升程特性的改變額外的用來(lái)改變第二組氣門的操作。
本發(fā)明可應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)上，該發(fā)動(dòng)機(jī)使用單獨(dú)的凸輪軸來(lái)致動(dòng)多 組氣門，比如進(jìn)氣門和排氣門。凸輪凸角疊加搖臂系統(tǒng)應(yīng)用到一組氣 門上需要使用SCP凸輪軸，以控制該第一組氣門的升程特性。本發(fā)明 釆用SCP凸輪軸的優(yōu)點(diǎn)在于提供了利用任何相位變化的機(jī)會(huì)，以引起
3第二組氣門操作上的改變。
可以通過(guò)傳統(tǒng)的搖臂系統(tǒng)來(lái)致動(dòng)第二組氣門，在這種情況下，改
變SCP凸輪的相位關(guān)系將會(huì)在氣門運(yùn)動(dòng)中引起簡(jiǎn)單的相位改變。
或者，可以通過(guò)凸輪疊加系統(tǒng)來(lái)操作第二組氣門，在這種情況下， 兩組氣門的升程特性可以同時(shí)改變。
此外，具有兩個(gè)輸出端的相位器可以用在SCP凸輪軸的前側(cè)，以
改變其相對(duì)于曲軸的正時(shí)，以及改變內(nèi)軸相對(duì)于凸輪軸外管的正時(shí)。 在這種情況下，相位器的兩個(gè)輸出端可以是獨(dú)立控制的，或者其可以 聯(lián)接起來(lái)使其彼此以固定的關(guān)系進(jìn)行相位調(diào)整。
與現(xiàn)有的設(shè)計(jì)相比，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)
特性: 、、、P 、 、5 、 、'm 、 一
*相比較于擁有僅僅一組具有可變打開(kāi)特性的氣門而言，兩組氣
門的控制僅僅表現(xiàn)為很小的成本增加； 該系統(tǒng)提供了緊湊的設(shè)計(jì)解決方案； *僅僅具有一個(gè)控制參數(shù)降低了發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定復(fù)雜性。


現(xiàn)在將借助實(shí)例，參考附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，其中
圖1為具有一個(gè)凸輪疊加系統(tǒng)的氣門機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的側(cè)視圖，該凸輪
疊加系統(tǒng)結(jié)合有由通常的SCP凸輪軸和相位器驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)的搖臂系
統(tǒng)；
圖1A和1B為圖1中A-A和B-B面的截面圖； 圖2和2A為圖1中的氣門機(jī)構(gòu)的軸測(cè)圖； 圖2B為圖1中的氣門機(jī)構(gòu)的局部分解圖3、 4、 5、 6和8顯示了通過(guò)本發(fā)明的氣門機(jī)構(gòu)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的不 同氣門正時(shí)狀態(tài)；
圖7為本發(fā)明可選實(shí)施例的側(cè)視圖7A、 7B、 7C和7D分別為圖7中所示實(shí)施例的橫截面圖、軸
4測(cè)圖、端視圖和分解圖；以及
圖9和9A為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的軸測(cè)圖。
具體實(shí)施例方式
因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)充分公開(kāi)了疊加杠桿系統(tǒng)和SCP凸輪軸，所 以接下來(lái)的說(shuō)明將認(rèn)為讀者熟悉其操作原理和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。
圖1示出了已裝配好的SCP凸輪軸10，最好如圖1A中的橫截面
所示，該SCP凸輪軸10由外管10a和內(nèi)軸10b組成。安裝在SCP凸
輪軸IO前端的相位器12具有兩個(gè)輸出端， 一個(gè)驅(qū)動(dòng)SCP凸輪軸的外
管10a，另一個(gè)驅(qū)動(dòng)SCP凸輪軸的內(nèi)軸10b。該相位器可以構(gòu)造成比
如葉片式相位器。
凸輪軸帶有四個(gè)凸輪凸角，也就是操作第一氣門16的第一凸輪凸
角14，以及借助疊加杠桿系統(tǒng)24—起作用于第二氣門22上的三個(gè)凸
輪18、 20a和20b，下文中將參考圖2B更加詳細(xì)的說(shuō)明該疊加杠桿系
統(tǒng)24。從圖1A和1B中可以看到，凸輪14和18通過(guò)銷30和32固
定成與凸輪軸的內(nèi)軸10b —起旋轉(zhuǎn)，該銷30和32穿過(guò)凸輪軸外管10a
上的沿圓周的細(xì)長(zhǎng)狹槽。另一方面，凸輪凸角20a和20b彼此是相同
的，并且都固定成與凸輪軸的外管10a—起旋轉(zhuǎn)。
凸輪凸角14通過(guò)搖臂34 (如圖1A)作用于氣門16上，該搖臂 34的一端接觸氣門16的桿，另一端支撐在間隙調(diào)整裝置36上，并且 其具有與凸輪凸角14接觸的中心凸輪從動(dòng)件。
凸輪18、 20a和20b通過(guò)最好如圖2B中所示的杠桿系統(tǒng)作用于 氣門22上，該杠桿系統(tǒng)包括疊加杠桿38和搖臂40。曲柄疊加杠桿38 的中心區(qū)域可樞轉(zhuǎn)的連接到搖臂40上。疊加杠桿38的一端帶有一對(duì) 凸輪從動(dòng)件滾子42,該凸輪從動(dòng)件滾子繞著公共軸線是可旋轉(zhuǎn)的，并 且借助彈簧44與兩個(gè)凸輪凸角20a和20b保持接觸，該彈簧44通過(guò) 彈簧44的可伸縮折疊的導(dǎo)銷47所帶有的托架46作用于滾子42的軸 上。疊加杠桿38的另一端帶有與凸輪凸角18接觸的第二滾子從動(dòng)件 43。搖臂40的一端作用于氣門22的桿上，并且其另一端由間隙調(diào)整裝置48支撐。
調(diào)節(jié)內(nèi)軸10b相對(duì)于外管10a的相位關(guān)系將會(huì)改變由傳統(tǒng)搖臂34 操作的氣門16的相位關(guān)系，并且其將改變由疊加系統(tǒng)產(chǎn)生的氣門22 的升程特性。
采用這種系統(tǒng)可以產(chǎn)生多種氣門運(yùn)動(dòng)特性，圖3和4示出了兩個(gè) 例子。在附圖3至6和圖8所示的氣門正時(shí)圖中，相互對(duì)應(yīng)的排氣和 進(jìn)氣以及排氣過(guò)程分別分配有為100和200系列的相同附圖標(biāo)記，并 且采用匹配各種線型(實(shí)線、虛線、點(diǎn)劃線等等)的線條來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
在圖3所示的例子中，凸輪疊加搖臂系統(tǒng)用來(lái)操作排氣門，以在 進(jìn)氣沖程202、 204期間產(chǎn)生可控制的第二排氣升程102、 104。該進(jìn) 氣門由傳統(tǒng)的搖臂系統(tǒng)進(jìn)行操作，并且當(dāng)次級(jí)排氣升程的特性改變時(shí)， 進(jìn)氣門正時(shí)相對(duì)于曲軸發(fā)生變化。
在圖4中，具有疊加系統(tǒng)的凸輪作用于進(jìn)氣門上，以在排氣沖程 112、 114期間產(chǎn)生可控制的第二升程212、 214,同時(shí)，排氣門具有傳 統(tǒng)的搖臂系統(tǒng)，并且當(dāng)調(diào)整進(jìn)氣特性的時(shí)候，排氣門進(jìn)行相位調(diào)整。
重要的是要注意到，在本發(fā)明所有的實(shí)施例中，用來(lái)產(chǎn)生第二升 程的SCP調(diào)整的范圍僅僅需要與SCP的全調(diào)整范圍成比例。
此外，可通過(guò)具有兩個(gè)輸出端的相位調(diào)整系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)SCP凸輪 軸，如EP1234954和EP1030035中所描述的例子。在這些專利的第一 個(gè)中，相位器具有兩個(gè)可獨(dú)立控制的輸出端，這將允許相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī) 曲軸獨(dú)立的控制凸輪軸的外管和驅(qū)動(dòng)內(nèi)軸兩者。在這些專利的第二個(gè) 中，相位器具有兩個(gè)彼此以固定關(guān)系移動(dòng)的輸出端，允許凸輪軸外管 和驅(qū)動(dòng)內(nèi)軸兩者的正時(shí)相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸以固定關(guān)系進(jìn)行改變。后一 個(gè)專利的優(yōu)點(diǎn)在于，其僅需要單個(gè)的控制輸入端來(lái)控制SCP凸輪軸的 凸輪軸外管和驅(qū)動(dòng)內(nèi)軸兩者。
使用具有兩個(gè)輸出端的相位器提供了可實(shí)現(xiàn)的對(duì)氣門機(jī)構(gòu)變化的 進(jìn)一步的靈活性。圖5和6中示出了這些基于圖3的升程曲線的進(jìn)一 步選擇的例子。在圖5中，疊加搖臂系統(tǒng)用來(lái)產(chǎn)生次級(jí)排氣門開(kāi)度， 進(jìn)氣門的相位關(guān)聯(lián)到SCP凸輪軸的內(nèi)軸并隨著次級(jí)排氣門升程的關(guān)閉正時(shí)移動(dòng)。
在圖6中，進(jìn)氣門的相位關(guān)系聯(lián)接到SCP凸輪軸的外管，并因此 隨著排氣門打開(kāi)正時(shí)一起移動(dòng)。
還有一種可能的設(shè)計(jì)是在進(jìn)氣門和排氣門兩者上使用凸輪疊加搖 臂系統(tǒng)，如圖7所示。這進(jìn)一步提供了改變兩組氣門運(yùn)動(dòng)的可能性。
圖7中示出的疊加搖臂系統(tǒng)是與圖l和2所示實(shí)施例稍微有所不 同的設(shè)計(jì)。為了避免不必要的重復(fù)，與前述部件功能相同的部件被分 配給相似的但是為300系列的附圖標(biāo)記。
在這個(gè)實(shí)施例中，疊加杠桿338僅僅具有兩個(gè)凸輪從動(dòng)件342、 343，并且搖臂軸348用來(lái)支撐氣門致動(dòng)搖臂340。這種布置在某些應(yīng) 用中可能是有利的，因?yàn)槠鋵⑺璧耐馆喭菇菙?shù)量從六減小為四，并 減小了對(duì)各個(gè)氣門的搖臂系統(tǒng)的整體寬度。其還可便于使用扭矩彈簧 344在圖l和2中所示的壓縮彈簧44的位置上來(lái)控制疊加搖臂的運(yùn)動(dòng)， 如圖7D所示。
圖8示出了通過(guò)使用凸輪疊加系統(tǒng)來(lái)獲得進(jìn)氣門上可控制的次級(jí) 排氣升程和可控制的持續(xù)時(shí)間而可以實(shí)現(xiàn)的氣門運(yùn)動(dòng)。僅在兩個(gè)最長(zhǎng) 的進(jìn)氣持續(xù)時(shí)間調(diào)整處才會(huì)出現(xiàn)額外的排氣升程，并且排氣門在標(biāo)準(zhǔn) 進(jìn)氣持續(xù)時(shí)間處和減小了的進(jìn)氣持續(xù)時(shí)間調(diào)整處具有單一 固定的動(dòng)作 (event)。采用這種方式，排氣門升程的變化僅僅覆蓋SCP相位關(guān)系 的部分范圍，同時(shí)進(jìn)氣的變化覆蓋全部范圍。
當(dāng)然，也可以使用具有兩個(gè)輸出端的相位器來(lái)控制整個(gè)SCP凸輪 軸的正時(shí)，同時(shí)也控制其兩組凸輪凸角的相對(duì)正時(shí)。這將允許圖8中 所示的曲線的正時(shí)按所需要的相對(duì)于曲軸正時(shí)變化。
同時(shí)，之前的附圖已經(jīng)說(shuō)明了本發(fā)明是如何能夠應(yīng)用于每個(gè)氣缸 具有兩個(gè)氣門(一個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門)的單凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)于 該系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，能夠在每個(gè)氣缸多于兩個(gè)氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)中進(jìn)行操作，如 圖9所示。
圖9示出了是如何能夠借助單個(gè)的SCP凸輪軸來(lái)操作EP1426569 和US6，854，434中所述的兩個(gè)凸輪疊加搖臂系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，以及橋接件
7(bridge piece )410是如何能夠用來(lái)將搖臂運(yùn)動(dòng)傳遞到一對(duì)氣門上的。 當(dāng)然還可以采用標(biāo)準(zhǔn)的搖臂系統(tǒng)來(lái)代替圖9中的一個(gè)疊加搖臂系 統(tǒng)，以產(chǎn)生圖3至6中所述的運(yùn)動(dòng)特性。
權(quán)利要求
1. 一種具有氣門機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)，該氣門機(jī)構(gòu)包括操作兩組氣門(16、22)的SCP凸輪軸(10)，第一組氣門(22)通過(guò)疊加搖臂系統(tǒng)(38、40)操作，使得氣門升程特性由兩個(gè)凸輪輪廓(18、20)的組合產(chǎn)生，第二組氣門(16)具有不同于第一組氣門的氣門升程特性，其特性在于，通過(guò)相對(duì)于SCP凸輪軸(10)的外管(10a)改變SCP凸輪軸(10)的內(nèi)軸(10b)的相位來(lái)改變第一組氣門(22)的氣門升程特性，額外地用于改變第二組氣門(16)的操作。
2. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述第二組氣門中的每個(gè)都 是通過(guò)單個(gè)凸輪輪廓來(lái)控制的。
3. 如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)，其中改變第一組氣門的升程特性 伴隨有第二組氣門相對(duì)于曲軸的正時(shí)的改變。
4. 如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述第二組氣門的正時(shí)與第 一組氣門的打開(kāi)正時(shí)同步。
5. 如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述第二組氣門的正時(shí)與第 一組氣門的關(guān)閉正時(shí)同步。
6. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其中兩組氣門都是通過(guò)疊加搖臂 系統(tǒng)來(lái)操作的，并且當(dāng)調(diào)整第一組氣門的特性時(shí)，第二組氣門的升程 特性發(fā)生改變。
7. 如上述任一個(gè)權(quán)利要求所述的內(nèi)燃機(jī)，其中一疊加搖臂系統(tǒng)用 來(lái)產(chǎn)生次級(jí)氣門升程。
8. 如上述任一個(gè)權(quán)利要求所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述第一組氣門為 排氣門，所述第二組氣門為進(jìn)氣門。
9. 如權(quán)利要求1至7中任一個(gè)所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述第一組氣 門為進(jìn)氣門，所述第二組氣門為排氣門。
10. 如上述任一個(gè)權(quán)利要求所述的內(nèi)燃機(jī)，其中使用橋接件將所 述疊加搖臂系統(tǒng)連接到多個(gè)氣門中的每個(gè)上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有氣門機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)，該氣門機(jī)構(gòu)包括操作兩組氣門(16、22)的SCP凸輪軸(10)，通過(guò)疊加搖臂系統(tǒng)(38、40)操作第一組氣門(22)，使得氣門升程特性由兩個(gè)凸輪輪廓(18、20)的組合產(chǎn)生。第二組氣門(16)具有不同于第一組氣門的氣門升程特性。在本發(fā)明中，通過(guò)改變SCP凸輪軸的內(nèi)軸(10b)相對(duì)于SCP凸輪軸的外管(10a)的相位來(lái)改變第一組氣門的氣門升程特性，第一組氣門的氣門升程特性的改變額外地用來(lái)改變第二組氣門的操作。
文檔編號(hào)F01L1/18GK101490369SQ200780025854
公開(kāi)日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
發(fā)明者I·梅瑟利, T·M·蘭斯菲爾德 申請(qǐng)人:麥加戴恩公共有限公司