CN100338340C - 用于内燃机的气门操作装置 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃机的气门操作装置，其当进气门和排气门的最大升程量较小时能够增加负气门重叠期间。该气门操作装置(V)设有进气侧和排气侧特性调节机构(Mi)和(Me)，用于调节进气门(7)和排气门(8)的工作特性。每个特性调节机构(Mi)或(Me)具有控制凸轮(14)，其与凸轮轴(13)一体转动；电机(30)，其使得枢设在凸轮轴(13)上的保持架(15)绕凸轮轴(13)转动；副摇杆(16)，其枢设在保持架(15)上并通过控制凸轮(14)而摆动；以及气门凸轮(18)，通过保持架(15)和副摇杆(16)的摆动而绕凸轮轴(13)摆动，以使得主摇杆(10)和(11)摆动。电机(30)使得保持架(15)以这样的方式摆动，即，当进气门(7)的最大升程量变小时使得进气门(7)的气门打开定时延迟，并且当排气门(8)的最大升程量变小时使得排气门(8)的气门关闭定时提前。

Description

用于内燃机的气门操作装置

技术领域

本发明涉及用于内燃机的进气门和排气门的打开和关闭操作的气门操作装置，更具体地涉及一种气门操作装置，其设有特性调节机构，用于调节进气门的气门打开定时和排气门的气门关闭定时，同时调节进气门和排气门的最大升程量。

背景技术

从JP2000-3721A的公开内容中已知一种气门操作装置，其设有调节机构，用于调节进气门的气门打开定时和排气门的气门关闭定时，同时调节进气门和排气门的最大升程量。该气门操作装置设有：固定于一驱动轴的偏心凸轮，该驱动轴响应于曲轴的转动而转动；与偏心凸轮的外周围转动啮合的环形连接件；与一控制凸轮的外周围转动啮合的摇杆，该控制凸轮以偏心的方式固定于一控制轴，该控制轴设置为基本平行于驱动轴且该摇杆的一端关于环形连接件旋转；以及与驱动轴转动啮合并通过一连接件连接到摇杆的另一端的摇摆凸轮。

当在控制轴根据发动机驱动状况而转动的过程中，摇杆的摇摆中心和驱动轴的转动中心之间的距离发生变化时，用于进气门和排气门的打开和关闭操作的摇摆凸轮摆动以改变进气门和排气门中的每个的最大升程量和工作角。控制轴以这样的方式被转动地控制，即，当进气门和排气门的最大升程量变小时，最大升程定时在进气门向着延迟变化，并在排气门向着提前变化。结果，进气门的气门打开定时的延迟量大于进气门的气门关闭定时的提前量，同时排气门的气门关闭定时的提前量大于排气门的气门打开定时的延迟量，这样就可以通过使用保留在燃烧室内的燃气来提高燃料消耗率并净化排气。

另一方面，SAE TECHNICAL PAPER SERIES(SAE(汽车工程师学会)技术论文集)，2000-01-1221，(March 6-9，2000)，Ronald J.Pierik和James F.Burkhard的“Design and Development of a Mechanical VariableValve Actuation System(机械可变气门致动系统的设计和开发)”公开了一种用于内燃机的气门操作装置，其设有调节机构，用于在进气门的最大升程量变小时提前进气门的气门打开定时。

这里，进气门通过设置有一调节机构的气门操作装置来打开和关闭，且排气门通过没有设置特性调节机构的气门操作装置打开和关闭。该调节机构具有：设在与曲轴同步的凸轮轴上的输入凸轮；一支撑在凸轮轴上的输出凸轮；一枢设在凸轮轴上的框架；一连接件，其一端枢设在输出凸轮上从而能够摆动；一摇杆，具有与输入凸轮接触的辊子，且其一端枢设在框架上而其另一端枢设在连接件上从而能够摇摆；以及一控制轴，用于使框架摆动。当进气门的最大升程量变小时，气门的打开定时保持基本相同，同时气门的关闭定时提前。

在JP2000-3721A中公开的气门操作装置中，当控制凸轮通过控制轴转动时，最大升程定时的运动角度由摇杆的摇摆中心相对于驱动轴的转动中心转动通过的角度确定。然而，由于摇杆由固定到控制轴的控制凸轮转动支撑，该控制轴定位成远离支撑摇摆凸轮的驱动轴，因此摇杆的摆动中心绕驱动轴的转动轴线的转动角度由摇杆的偏心量决定并被限制为较小的值。这意味着难以通过实现进气门打开定时的大延迟量和排气门关闭定时的大提前量而在燃烧室中保留大量的燃气，这样就延长了在从排气冲程到进气冲程期间的从排气门关闭到进气门打开的持续时间(以下称为“负气门重叠期间”)。

另一方面，在上述“机械可变气门致动系统的设计和开发”中公开的气门操作装置没有在排气门操作装置中设置用于调节气门关闭定时的机构，且难以在燃烧室中保留足够的燃气，这是因为即使最大升程量发生变化，进气门的打开和关闭在进气门打开定时中也没有实质的改变，从而难以改变气门重叠期间。

本发明是针对上述情况而完成的，且本发明的主要目的是提供一种气门操作装置，当进气门和排气门的最大升程量较小时，该装置能够延长负气门重叠期间。本发明还试图使特性调节机构紧凑，该机构用于调节每个进气门和排气门的工作特性，并且还使结构简化并通过特性调节机构进行减压操作。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提供一种用于内燃机的气门操作装置，其包括一进气侧凸轮从动件，用于接触进气门以打开和关闭进气门；一排气侧凸轮从动件，用于接触排气门以打开和关闭排气门；以及一进气侧特性调节机构和一排气侧特性调节机构，用于分别调节进气门和排气门的特性，其中每个特性调节机构包括：一凸轮轴，其随着内燃机曲轴的转动而一起转动；一控制凸轮，其与凸轮轴一起转动；一保持架，转动支撑在凸轮轴上；一驱动装置，使得保持架绕凸轮轴摆动；一摇杆，转动支撑在保持架上并通过控制凸轮而摆动；以及一驱动凸轮，其通过由摇杆传递的保持架的摆动和摇杆的摆动而绕凸轮轴转动，以驱动进气侧凸轮从动件或排气侧凸轮从动件；其中每个进气侧特性调节机构和排气侧特性调节机构的驱动装置包括电机和用于控制所述电机的控制器，所述控制器具有控制映射，在该控制映射中发动机工作状况和电机的工作状况之间的关系被预先设定，使得相应保持架以这样的方式摆动，即，当进气门的最大升程量变小时使得进气门的气门打开定时延迟且当排气门的最大升程量变小时使得排气门的气门关闭定时提前。

这样，在两个特性调节机构中，摇杆围绕凸轮轴的转动角度(其确定了进气门打开定时的提前量和排气门关闭定时的延迟量)设为与保持架的转动角度相一致，保持架可转动地支撑在凸轮轴上，该凸轮轴支撑气门凸轮并通过驱动装置而摆动。因此，可以将摇杆围绕凸轮轴的转动角度的变化量设为一较大值。因此，可以使得负气门重叠期间较长并大大增加保留在燃烧室中的燃气量，即，内部EGR(废气再循环)量。

因此，根据本发明，可以获得以下效果。具体地，进气侧特性调节机构和排气侧特性调节机构设有：与凸轮轴一起转动的控制凸轮；可转动地支撑在凸轮轴上的保持架；用于使得保持架围绕凸轮轴的轴线摆动的驱动装置；枢设在保持架上且通过控制凸轮而摆动的摇杆；以及气门凸轮，其通过保持架的摆动和摇杆的摆动而摆动，以使得进气侧凸轮从动件或排气侧凸轮从动件摆动。通过这些进气侧特性调节机构和排气侧特性调节机构，可以通过以这样的方式使得相应保持架围绕凸轮轴摆动而将摇杆围绕凸轮轴的转动角度调节量设为一较大值，即，当进气门的最大升程量变小时使得气门打开定时延迟，并且当排气门的最大升程量变小时使得气门关闭定时提前。因此，可以通过增大排气门关闭定时的提前量和进气门打开定时的延迟量而使得负气门重叠期间较长。这样，就可以大大增加保留在燃烧室内的燃气量，从而通过保留在燃烧室中的燃气而抑制氮氧化物的产生。另外，燃烧室中燃气的热量促进了燃料的蒸发，从而通过改善燃烧性而抑制了碳氢化合物(HC)的排放，这改善了废气排放并减少了泵送损失以改善燃料消耗率。

在本发明的气门操作装置中，凸轮轴可以是由进气侧特性调节机构和排气侧特性调节机构共同使用的单个共用凸轮轴，且驱动装置可以是由进气侧特性调节机构和排气侧特性调节机构共同使用的单个共用驱动装置。

这样，凸轮轴和驱动装置由进气侧和排气侧特性调节机构共同使用。

因此，获得了以下效果。即，可以使进气侧和排气侧特性调节机构制造得较紧凑，简化气门操作装置的结构并降低成本。

优选地，在内燃机的压缩冲程，驱动装置设为使得进气侧和排气侧特性调节机构中的每一个的保持架摆动到一减压位置(decompressionposition)，以通过相应的驱动凸轮打开每个进气门和排气门。

这样，保持架通过摇杆引起气门凸轮的摆动，并且气门凸轮使得进气门和排气门打开以进行减压操作。因此，可获得以下效果。由于在内燃机的压缩冲程期间，驱动装置使得进气门侧和排气门侧特性调节机构的保持架摆动到减压打开位置，以通过相应的驱动凸轮打开进气门和排气门，从而通过保持架使气门凸轮摆动而使得进气门和排气门打开到减压位置，因此可以不用单独提供用于进行减压操作的机构而进行减压操作。

优选地，该驱动装置包括：可逆电机；由电机线性驱动的驱动件；以及使驱动件和保持架相互连接的连接件。

保持架包括：一对板元件，其由凸轮轴支撑以围绕凸轮轴摆动并相对于凸轮轴的轴向间隔布置，和支撑轴，其凸轮轴的轴线方向上连接板元件并形成用于将摇杆枢设在保持架上的枢轴。

另外，控制凸轮和驱动凸轮优选地支撑在板元件之间的凸轮轴上。

优选地，摇杆的一端枢设在保持架上，且其另一端通过连接件枢设在驱动凸轮上，且摇杆可以在其中间部分具有由控制凸轮操作的部分。

附图说明

图1显示了本发明实施例的气门操作装置，并且是沿图2中Ia-Ia线剖取的汽缸盖的剖视图，部分显示了用于设有气门操作装置的内燃机的凸轮轴保持架的沿Ib-Ib线剖取的剖视图；

图2是沿图1中II-II线剖取的剖视图；

图3是图1的气门操作装置的控制凸轮的主视图；

图4A是副摇杆的主视图，连接件和气门凸轮在图1的气门操作装置的排气侧特性调节机构中处于相互连接的状态；

图4B是沿图4A中B-B线剖取的剖视图；

图5是图1的气门操作装置的进气侧特性调节机构沿图2中V-V线剖取的局部剖视图，且示出了其中进气门以高升程量打开的状态；

图6是与图5相似的视图，但显示了其中进气门以低升程量打开的状态；

图7是与图5相似的视图，但显示了其中进气门打开到减压打开量的状态；以及

图8是显示通过图1的气门操作装置操作的进气门和排气门的工作特性曲线。

具体实施方式

下面将参考图1至图8描述本发明的实施例。

参见图1和图2，应用本发明的气门操作装置V的内燃机是安装在小型车辆或摩托车上的SOHC单缸4冲程发动机。如图1所示，该内燃机包括：与汽缸(图中未示)上端连接的汽缸盖1，该汽缸具有缸膛，活塞(图中未示)安装在该缸膛中以在其中进行往复运动；以及与汽缸盖1的上端连接的端盖2。燃烧室3形成在汽缸盖1中并靠近其下表面，且进气口4和排气口5形成为在燃烧室3中打开。

进气口4的进气开口和排气口5的排气开口分别通过进气门7和排气门8打开和关闭，它们在汽缸盖1中相互支撑并通过相应的气门弹簧6在常闭位置处受推力作用。进气门7和排气门8通过气门操作装置V打开和关闭。除了电机30，该气门操作装置V布置在由汽缸盖1和端盖2形成的气门室9的内侧。

用于将液体燃料供给到吸入空气中的燃料供给系统，以及设有进气管的进气单元连接到汽缸盖1的一个侧面1a上，该进气管用于将如此形成的燃料和空气的混合物导入到进气口4中，进气口4的入口在该侧面1a处打开。同样，设有排气管的排气单元连接到汽缸盖1的另一个侧面1b上，该排气管用于将燃气流从燃烧室通过排气口5引导到内燃机外部，排气口5的出口在该侧面1b处打开。

在进气冲程中从进气口4吸入到燃烧室3中的混合物在压缩冲程中被升起的活塞压缩，在该冲程中进气门7打开且活塞下降。而后该混合物被火花塞(未示出)点燃以进行燃烧。通过在膨胀冲程中燃气的压力降低的活塞通过连杆驱动曲轴转动。在排气冲程中燃气作为废气从燃烧室3排出排气口5。

气门操作装置V包括：作为进气侧凸轮从动件的进气侧主摇杆10，该摇杆10邻接接触进气门7的阀杆7a的末端，该末端用于打开和关闭进气门7；以及作为排气侧凸轮从动件的排气侧主摇杆11，该摇杆11邻接接触排气门8的阀杆8a的末端，该末端用于打开和关闭排气门8。如图2所示，该气门操作装置V还包括用于调节进气门7和排气门8的工作特性的进气侧特性调节机构Mi和排气侧特性调节机构Me，这些特性是升程量以及气门打开和关闭定时。

进气侧主摇杆10在其中心支撑部分10a处被支撑，用于在固定到固定凸轮轴保持架H上的摇杆轴12上摆动。进气侧主摇杆10在其一端具有用于邻接接触阀杆7a的操作部分10b且在其另一端具有与气门操作凸轮18滚动接触的辊子10c(图5)。辊子10c用作与下面将要描述的气门操作凸轮18接触的接触件。排气侧主摇杆11在其中心支撑部分11a处被支撑，用于在另一个固定到固定凸轮轴保持架H上的摇杆轴12上摆动。排气侧主摇杆11在其一端具有用于邻接接触阀杆8a的操作部分11b，且在其另一端具有与气门操作凸轮18滚动接触的辊子11c。辊子11c用作与气门操作凸轮18接触的接触件。

进气侧特性调节机构Mi和排气侧特性调节机构Me具有基本相同的结构。因此，将主要描述进气侧特性调节机构Mi，如果需要，提到的与排气侧特性调节机构Me相关的元件将用括号括起来。

参见图5，进气侧特性调节机构Mi包括：与排气侧特性调节机构Me共用的单个凸轮轴13；与凸轮轴13一起转动的控制凸轮14；转动支撑在凸轮轴13上的保持架15；固定到端盖2上用于促使保持架15绕凸轮轴13摆动的驱动装置D(图1和图2)；枢设到保持架15上并通过控制凸轮14而摆动的副摇杆16；其一端连接到副摇杆16上从而能够摆动的连接件17；转动支撑在凸轮轴13上并连接到连接件17的另一端从而能够摆动的上述气门凸轮18；以及作为压紧件的弹簧19，其由扭转螺旋弹簧构成，用于推动副摇杆16从而接触控制凸轮14。

当保持架15相对于凸轮轴13不摆动时，气门凸轮18通过由连接件17传递的副摇杆16的摆动而绕凸轮轴13摆动，以促使进气侧主摇杆10(排气侧主摇杆11)摆动，从而导致进气门7(排气门8)的打开和关闭操作。当保持架15通过驱动装置D而摆动时，气门凸轮18通过由副摇杆16和连接件17传递的保持架15的摆动而绕凸轮轴13摆动。

如图2所示，凸轮轴13通过保持在汽缸盖1中而转动支撑在汽缸盖1中，且凸轮轴保持架H通过轴承20连接到汽缸盖1上，轴承20包括布置在凸轮轴13两端的滚珠轴承，且凸轮轴13通过由传动机构传递的曲轴的转动而被驱动转动，其同步于曲轴转速的一半。与凸轮轴13的一端一体连接的凸轮链轮25与设在曲轴上的驱动链轮以及围绕这两个链轮的定时链条一起构成了传动机构。

参见图3，控制凸轮14通过压配合固定到凸轮轴13上，并具有限定凸轮表面的基圆部分14a，以及从基圆部分14a沿径向伸出的凸轮凸部14b。控制凸轮14具有相对于曲轴角度设置的操作角度范围，从而使得进气门7至少在进气冲程中被打开，使得垂直压靠凸轮表面的副摇杆16摆动，且摆动的副摇杆16通过连接件17使得气门凸轮18摆动。

参见图2，保持架15由一对第一和第二板件15a和15b组成，这两个板件作为一对在凸轮轴13的转动轴线L1的方向A1(以下称为转动轴线方向A1)中相互间隔的支撑部分，轴承21包括用于支撑板件15a、15b的滚珠轴承，从而相对于凸轮轴13摆动；作为支撑轴的圆柱轴环15c，其枢设有副摇杆16并限定了在转动轴线方向A1上的第一和第二板件15a和15b之间的间隔；和铆钉15d，其插入到轴环15中以刚性连接两个板件15a、15b。

轴环15e作为支撑轴枢设后面将要描述的可摆动连接件36，该轴环15e通过将铆钉15f插入其中而固定到第一板件15a上。用于邻接弹簧19一端的销15g设在第二板件15b上。

参见图4A和4B，副摇杆16具有设在其中部的辊子16a，该辊子16a作为用于接触控制凸轮14的接触部分，辊子16a与控制凸轮14滚动接触。副摇杆16还在其一端具有支撑部分16b，该支撑部分16b支撑在轴环15c上以进行摆动，且在副摇杆16的另一端设有连接部分16c，连接部分16c枢设在固定到连接件17一端的连接销22上。因此，副摇杆16通过控制凸轮14的转动以轴环15c为摆动中心而摆动。

销16d设在副摇杆16上，以与围绕轴环15c的外围布置的弹簧19的另一端邻接。然后副摇杆16的轴环16a通过弹簧19垂直压靠控制凸轮14，且防止了由于作用在副摇杆16、连接件17和气门凸轮18上的惯性力导致的副摇杆16的振动。

如图2中所示，连接件17相对于转动轴线方向A1靠近控制凸轮14设置，连接销23(图4A和4B)固定到连接件17的另一端，且气门凸轮18通过滚针轴承形式的轴承24可摆动地枢设在连接销23上。如图4A所示，气门凸轮18具有用于保持轴承24的环形保持部分18a和用于通过销23枢轴连接到连接件17上的铰接部分18b。

凸轮表面S形成在环形保持部分18a的外围表面的一部分上。该凸轮表面S由基体部分18c限定，用于保持进气门7(排气门8)处于关闭状态，凸轮凸出部分(cam land section)18d从基体部分18c连续并沿径向向外伸出。凸轮凸出部分18d通过进气侧主摇杆10(排气侧主摇杆11)使得进气门7(排气门8)打开，且其具有这样的形状，即，使得进气门7(排气门8)的升程量沿凸轮轴13的转动方向R逐渐加大。

因此，当保持架15绕凸轮轴13或控制凸轮14的转动位置和副摇杆16的转动位置沿凸轮轴13的转动方向R(参见图5)没有改变时，进气门7(排气门8)的气门打开期间缩短且最大升程量降低，同时气门凸轮18沿凸轮轴13的转动方向R转动。

然后，如图2所示，保持架15、控制凸轮14、副摇杆16、连接件17和气门凸轮18连接到凸轮轴13上，控制凸轮14、副摇杆16、连接件17、弹簧19和气门凸轮18沿转动轴线方向A1设在第一和第二板件15a和15b之间。

参见图1和图2，进气侧特性调节机构Mi和排气侧特性调节机构Me共用的单个驱动装置D包括：作为致动器的电机30，其能够反向转动并固定到端盖2的外表面上；由电机30驱动的作为驱动件的驱动杆32；以及将电机30的转动传递到驱动杆32的传动机构31。传动机构31设在气门室9的内部并包括蜗杆31a和涡轮31b，蜗杆31a由电机30的转动轴30a转动驱动，转动轴30a通过端盖2在气门室9的内部延伸，且蜗轮31b与蜗杆31a啮合。

进给螺纹机构设在蜗轮31b和驱动杆32之间，作为用于将蜗轮31b的转动运动转换为驱动杆32的直线往复运动的运动转换装置。为了构成该进给螺纹机构，阴螺纹部分31c形成在蜗轮31b的内表面上，且用于与阴螺纹部分31c螺纹啮合的阳螺纹部分32c形成在驱动杆32的外表面上。蜗轮31b通过轴承33转动支撑在凸轮轴保持架H上，轴承33为滚珠轴承，且驱动杆32穿过形成在凸轮轴保持架H中的通孔34并能够在气门室9内部进行前进和后退的运动。

如图5所示，连接件36构成传动机构35，用于将驱动杆32的运动传递给保持架15以使得保持架15绕凸轮轴13摆动，连接件36设在驱动杆32和保持架15之间。上述连接件36的一端安装在第一板件15a上以进行摆动运动，并且另一端安装到驱动杆32上从而能够通过枢设在连接销37上而摆动，连接销37固定到驱动杆32上。

电机30由控制器50(图2)控制，控制器50接收来自各个传感器的检测信号的输入，这些传感器用于检测发动机的工作状况，例如发动机上的负载、转速、曲柄角度、曲轴的转动位置、凸轮角度、在发动机启动时凸轮轴13的转动位置，控制器50还接收来自电位计38(图1)的输入，电位计38作为检测电机30的工作状况的传感器。

例如电机30的转动量、转动方向、转动定时和停止定时等的工作状况根据发动机工作状况基于控制映射(control map)被控制，在该控制映射中发动机工作状况和电机30工作状况之间的关系被预先设定。当驱动杆32的位置改变时，保持架15、作为副摇杆16摆动中心的轴环15c、以及气门凸轮18关于凸轮轴13的相应位置，即上述元件的摆动位置，根据发动机工作状况而改变。电机30的实际工作状况通过使用电位计39检测蜗轮31b的转动量和转动方向来检测，电位计39具有通过与蜗轮31b的啮合而被驱动转动的检测杆38a，且来自电位计38的检测信号反馈到控制器50上。

在控制映射中，驱动杆32的运动量同时也是电机30的驱动量(转动量)，以及转动角α(参见图6和图7)按如图8所示被设定。转动角α等于副摇杆16绕其摆动中心的转动角，并等于气门凸轮18绕凸轮轴13的转动角。该转动角以下被称作“相位控制角”。如图8所示，转动角α设定为这样的值，即，当进气门7的最大升程量持续变小，气门关闭定时保持恒定或几乎不变时，进气门7(其最大升程量和打开、关闭定时由进气侧特性调节机构Mi改变)使自身的气门打开定时持续延迟，和当排气门8的最大升程量持续变小，气门打开定时保持恒定或几乎不变时，排气门8(其最大升程量和打开、关闭定时由排气侧特性调节机构Me改变)使自身的气门关闭定时持续提前。

在该控制映射中，驱动杆32的运动量设定为当启动内燃机时，在压缩冲程时，进气侧和排气侧特性调节机构Mi和Me的保持架15和气门凸轮18通过驱动杆32沿转动方向R的相反方向(参见图5)转动，气门凸轮18的凸轮凸出部分18d与进气侧和排气侧主摇杆10、11的辊子10c和11c接触，且进气门7和排气门8以一小的减压打开(decompressionopening)量打开。

下面，将描述上述结构的操作。

例如，在内燃机的工作区域诸如进气量较大的高负载工作区域中，进气门7和排气门8以较大的最大升程量和较长的气门打开期间打开，例如图8中的实线T1所指出的，和气门重叠期间也变得较大以进行高输出操作。

在进气量较小的工作区域，诸如低负载工作区域或低速工作区域，例如单点划线T3和虚线T4所指出的，进气门7的最大升程量减小和气门打开期间缩短，且为了使大量的燃气保持在燃烧室3中，进气侧和排气侧特性调节机构Mi和Me操作从而使排气门8的气门关闭定时提前和使进气门7的气门打开定时延迟。

下面给出具体实例。因为进气侧特性调节机构Mi与排气侧特性调节机构Me同时以同样的方式操作，下面将参考图1和图5-8主要描述进气侧特性调节机构Mi，排气侧特性调节机构Me的相应元件和对这些元件的描述将在括号中提及。

下面介绍从进气门7(排气门8)以高升程量打开的进气侧特性调节机构Mi(排气侧特性调节机构Me)的状态(如图5所示为进气量较大的操作区域)到进气门7(排气门8)以低升程量打开的状态(其如图6所示处于进气量较小的操作区域)所进行的转换。

蜗杆31a和蜗轮31b通过由控制器50控制的电机30驱动而转动，且驱动杆32通过进给螺纹机构在气门室9中前进。此时，驱动杆32通过连接件36使保持架15沿转动方向R绕凸轮轴13转动由控制映射设定的相位控制角α，且同时副摇杆16、连接件17和气门凸轮18在转动方向R上绕凸轮轴13转动同样的相位控制角α。这样，与由控制凸轮14导致的副摇杆16的摆动范围相对应(控制凸轮14与凸轮轴13一起转动)，气门凸轮18的凸轮表面S(参见图4A)的增加部分，在与辊子10c(辊子11c)的接触范围内，在其基体部分18c处接触辊子10c(辊子11c)，并且凸轮表面S的减小部分在凸轮凸出部分18d处接触辊子10c(辊子11c)，与进气量较大的操作区域相比，进气门7(排气门8)的最大升程量减小且气门打开期间缩短。

此时，由于副摇杆16占据了一位置，其在该位置处已经在转动方向R上绕控制凸轮14转动了相位控制角α，因此进气门7(排气门8)的气门打开定时(气门关闭定时)相应延迟(提前)，同时与进气量较大的操作区域相比，保持气门关闭定时(气门打开定时)不变或几乎不变。

由于这个原因，如图8中的曲线T2、T3和T4所指出的，在保持架15在转动方向R上的相位控制角α较大的情况下，当保持架15在转动方向R上的相位控制角α变大时，进气门7和排气门8的最大升程量变小，气门打开期间缩短，排气门8的气门关闭定时显著提前，且进气门7的气门打开定时显著延迟，从而气门重叠期间缩短，负气门重叠期间P增加，并且在燃烧室3中保留大量的燃气。

如图7所示，在发动机启动的压缩冲程中，保持架15沿着与转动方向R相反的方向转动，这是电机30使得驱动杆32向后运动的后果。然后，气门凸轮18由转动的保持架15通过副摇杆16和连接件17沿着与转动方向R相反的方向转动，进气侧和排气侧主摇杆10和11的辊子10c和11c与凸轮凸出部分18b接触，且进气门7和排气门8以一减压打开量打开。这样，压缩压力降低，且发动机启动容易。

下面将描述上述实施例的效果。

如上所述，进气侧特性调节机构Mi和排气侧特性调节机构Me均设有：控制凸轮14，其与凸轮轴13一体转动；驱动装置D，其用于使得枢设在凸轮轴13上的保持架15围绕凸轮轴13摆动；副摇杆16，其枢设在保持架15上并通过控制凸轮14而摆动；以及气门凸轮18，其通过保持架15的摆动和副摇杆16的摆动而摆动，以操作进气侧主摇杆10或排气侧主摇杆11。另外进气侧特性调节机构Mi和排气侧特性调节机构Me构成为使得副摇杆16围绕凸轮轴13的相位控制角α(用于限定进气门7的气门打开定时的延迟量和排气门8的气门关闭定时的提前量)构成为与枢设并通过驱动装置D而摆动在凸轮轴13上的保持架15的相位控制角α一致，凸轮轴13支撑气门凸轮18。结果，相位控制角α可以设为具有大的变化量。因此，通过增加排气门8的气门关闭定时的提前量和进气门7的气门打开定时的提前量，可以延长负气门重叠期间。结果，可以显著增加保留在燃烧室3中的燃气量，即内部EGR量。因此，燃烧温度通过保留在燃烧室3中的燃气而降低，从而抑制了氮氧化物的产生。另外，通过使用保留的燃气的热量促进了燃料的蒸发，改善了燃烧性并同时抑止了氢氧化物(HC)的排放，改善了废气排放，并降低了泵送损失以改善燃料消耗率。

在进气侧特性调节机构Mi和排气侧特性调节机构Me中，凸轮轴13是单个共用凸轮轴，且驱动装置D是单个共用驱动装置，这意味着凸轮轴13和驱动装置D由进气侧和排气侧特性调节机构Mi和Me共用，从而可以使得进气侧和排气侧特性调节机构Mi和Me比较紧凑，并使得整体结构比较简单且降低了成本。

在内燃机的压缩冲程中，驱动杆32由电机30驱动运动，使得进气侧和排气侧特性调节机构Mi和Me的保持架15摆动到进气门7和排气门8通过相应气门凸轮18打开的减压位置，且在这种情况下，通过保持架15使其操作的气门凸轮18以减压打开量打开进气门7和排气门8，使其可以进行减压操作，而不分别设置用于进行减压操作的机构。

下面，将给出改进结构的描述，其中上述实施例的部分结构被改变。

在上述实施例中，凸轮从动件是摇杆，但凸轮从动件也可以是推杆或摇臂。同样，凸轮轴可以由一对凸轮轴来代替，分别为进气侧凸轮轴和排气侧凸轮轴，也可以为每个进气侧和排气侧特性调节机构Mi和Me设置驱动装置。

上述实施例中的内燃机是单缸型的，但也可以设置为多缸，其中为每个汽缸设置共用单个驱动装置的进气侧和排气侧特性调节机构Mi和Me。

Claims (7)

1、一种用于内燃机的气门操作装置，包括：进气侧凸轮从动件，用于接触进气门以打开和关闭进气门；排气侧凸轮从动件，用于接触排气门以打开和关闭排气门；以及进气侧特性调节机构和排气侧特性调节机构，用于分别调节进气门和排气门的特性，其中每个特性调节机构包括：

凸轮轴，随着内燃机曲轴的转动而一起转动；

控制凸轮，与凸轮轴一起转动；

保持架，转动支撑在凸轮轴上；

驱动装置，使得保持架绕凸轮轴摆动；

摇杆，转动支撑在保持架上，以通过控制凸轮而摆动；以及

驱动凸轮，通过由摇杆传递的保持架的摆动和摇杆的摆动而围绕凸轮轴转动，以驱动进气侧凸轮从动件或排气侧凸轮从动件；

其中，进气侧特性调节机构和排气侧特性调节机构的每一个的驱动装置包括电机和用于控制所述电机的控制器，所述控制器具有控制映射，在该控制映射中发动机工作状况和电机的工作状况之间的关系被预先设定，使得相应的保持架以这样的方式摆动，即，当进气门的最大升程量变小时使得进气门的气门打开定时延迟，和当排气门的最大升程量变小时使得排气门的气门关闭定时提前。

2、如权利要求1所述的用于内燃机的气门操作装置，其特征在于，所述凸轮轴是单个共用凸轮轴且所述驱动装置是单个共用驱动装置，它们由进气侧特性调节机构和排气侧特性调节机构共用。

3、如权利要求2所述的用于内燃机的气门操作装置，其特征在于，在内燃机的压缩冲程，所述驱动装置被构造成使得进气侧特性调节机构和排气侧特性调节机构的每一个的保持架摆动到减压位置，以通过相应的驱动凸轮打开每个进气门和排气门。

4、如权利要求1所述的用于内燃机的气门操作装置，其特征在于，所述驱动装置包括：可逆电机，由该电机线性驱动的驱动件，以及使该驱动件和所述保持架相互连接的连接件。

5、如权利要求1所述的用于内燃机的气门操作装置，其特征在于，所述保持架包括：一对板件，其由凸轮轴支撑以围绕凸轮轴摆动，并相对于凸轮轴的轴线方向间隔布置；以及支撑轴，其在凸轮轴的轴线方向上连接所述板件，并形成用于将摇杆枢设在保持架上的枢轴。

6、如权利要求5所述的用于内燃机的气门操作装置，其特征在于，所述控制凸轮和所述驱动凸轮支撑在位于所述板件之间的凸轮轴上。

7、如权利要求1所述的用于内燃机的气门操作装置，其特征在于，所述摇杆的一端枢设在所述保持架上，且其另一端通过一连接件枢设在驱动凸轮上，且该摇杆在其中间部分具有由所述控制凸轮作用的部分。

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