CN101260818A - 用于连续地改变内燃机中气门的升程和相位的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于连续地改变内燃机中气门的升程和相位的系统，所述内燃机包括设有至少一对凸轮(26)的至少一个凸轮轴(22)、至少一个进气门(10)和至少一个排气门(12)，所述进气门和排气门每个都受控于设有滚子(16)的摇臂(14)。通过插入至少一个中间摇臂(24)，每个摇臂(14)都受控于凸轮轴(22)的相应凸轮(26)。这样，所述系统能够同时并且完全机械地改变内燃机的气门的升程和相位。

Description

用于连续地改变内燃机中气门的升程和相位的系统
技术领域
本发明涉及一种用于连续地改变内燃机中气门的升程和相位的系统。
背景技术
已知，在内燃机中，每个气缸的进气门和排气门的打开和关闭都受控于特定的偏心轮，所述偏心轮被称为凸轮，其通常配合在所谓的凸轮轴上。凸轮轴通过驱动轴被致动，凸轮轴相对于驱动轴以一半角速度转动，并且凸轮轴通过链条或皮带或其它类似物连接至驱动轴，较少有地，通过齿轮的级联连接至驱动轴。
由于偏心轮的形状既影响每个气门的打开时间或相位，又影响气门本身以毫米表示的行程，因此偏心轮的形状是用于内燃机性能的限定性特征。而且，由于偏心轮的形状调节气门和相应气门座之间的冲击，因此偏心轮的形状也是用于内燃机的噪音的限定性特征。
为了调节每个气门的相位，已经做出类似于相位变化器的已知的装置，所述相位变换器实际上允许气门本身的打开时间被改变。通过增大用于每个气缸的气门或多个进气门的这种打开时间，燃烧室有较大的进气量，因此增大了输出的动力。另一方面，排气相位的变换允许气门的重叠——换言之，其中进气门和排气门在混合物燃烧之后同时打开的相位——被增大，从而使未燃烧的气体由于新混合物的进入而被排出。在该精密的相位中，损失很小百分比的混合物，但获得的优点是燃烧室的良好冲洗，因而燃烧室在每次燃烧时总是干净的和冷却了的，如其所应该的那样。
另一方面，为了改变气门的行程，可以预见，通常借助液力致动装置的适当的升程变化器能够增大或减小气门本身的行程，因而允许由发动机输出的动力被最佳地调节。
然而，通常以不同的技术单独制造的这种气门控制系统尤其当借助液力被致动时是昂贵和精密的，因此仅用于在某些高性能车辆上使用。
发明内容
因此，本发明的目的是制造一种系统，该系统能够同时并完全机械地改变内燃机的气门的升程和相位。
本发明的另一个目的是制造一种用于连续地改变内燃机中气门的升程和相位的系统，该系统的调节迅速并且简单。
根据本发明的这些目的是通过制造如权利要求1所述的用于连续地改变内燃机中气门的升程和相位的系统而实现的。
本发明的其它特征由随后的权利要求描述。
附图说明
根据本发明用于连续地改变内燃机中气门的升程和相位的系统的特征和优点将从以下参照所附简图作为非限制性示例给出的说明而变得较清楚，其中：
图1是根据本发明用于连续地改变内燃机中气门的升程和相位的系统的第一实施例的前视图；
图2是图1所示系统的侧视图；
图3是图1所示系统的后视图；
图4至图6是图1所示系统的透视图；
图7是根据本发明用于连续地改变内燃机中气门的升程和相位的系统的第二实施例的前视图；
图8是图7所示系统的侧视图；
图9是图7所示系统的后视图；
图10是根据本发明用于连续地改变内燃机中气门的升程和相位的系统的第三实施例的前视图；
图11是图10所示系统的侧视图；
图12是图10所示系统的后视图；
图13是根据本发明用于连续地改变内燃机中气门的升程和相位的系统的第四实施例的前视图；
图14是图13所示系统的侧视图；
图15是图13所示系统的后视图；
图16至图18是图13所示系统的透视图。
具体实施方式
参照图1至图6，示出普通内燃机(未示出)的一对气门，所述内燃机可设有一个或多个气缸。可用于进气或排气的这种气门10和12应用了根据本发明用于连续地改变升程和相位的系统的第一实施例。
每个气门10、12都直接受控于所谓的手指类型的摇臂14，摇臂14设有或不设有用于减少摩擦的滚子16。在所示的示例性实施例中，可通过液力补偿机构18控制每个气门10、12的间隙。另外，在每个气门10、12与相应的指状摇臂14之间可设有膜片(capsule(膜盒))或板块(tablet)20(图6)，用于调节间隙。
通过插入第二摇臂24或中间摇臂，每个指状摇臂14继而受控于凸轮轴22。实际上，每个凸轮26致动相关的中间摇臂24，中间摇臂24将运动传递至指状摇臂14，并因此传递至气门10和12。
中间摇臂24具有这样的特定特征，即，其具有与指状摇臂14的滚子16接触的接触表面28，该接触表面28设有特定轮廓。详细地，这种接触表面28的至少一部分28a——换言之，用于调节/改变相位和升程的运动所沿的部分——的曲率中心与凸轮轴22的转动轴线C重合，如图2所示。另一方面，接触表面28的可能不存在的第二部分28b具有与中心C不同的曲率中心。目前所述的内容仅当中间摇臂24的滚子30与凸轮轴22的相关凸轮26之间的接触沿凸轮26自身的基圆进行时有效。如果接触表面28的第二部分28b存在，则其曲率也可以不是恒定的。
每个中间摇臂24都铰接在销32上，销32由支承件34支承。支承件34继而铰接在凸轮轴22上，并可以相对于凸轮轴22转动，并且支承件34由借助多个螺钉36连接在一起的顶部34a和底部34b形成。
每个滚子30和相关凸轮36之间通过弹簧38的作用而保持接触，弹簧38固定地连接至每个中间摇臂24。这种弹簧38在支承件34上具有固定的反作用点，并且安装在支承件34本身上。因而中间摇臂24的轴向约束通过Seeger
Figure A20081008345500081
式垫圈40和止动环42实现，该垫圈40和止动环42都设置在与弹簧38所处位置相对的位置上。
支承件34的角度定位和因此中间摇臂24的角度定位通过控制偏心轮44进行，该控制偏心轮44固定地连接至驱动轴46，该驱动轴46由内燃机的气缸盖(未示出)的结构支承。每个气门10、12的凸轮轴22和气门座48也以传统方式支承在气缸盖上。偏心轮44通过压力与控制滚子50接合，该控制滚子50铰接在支承件34上。偏心轮44与控制滚子50之间的接触由于弹簧52的作用而保持恒定，该弹簧52连接至支承件34，并且在内燃机的气缸盖上或在其它固定部件上具有固定的反作用点。
因此，根据偏心轮44所处的位置和因此中间摇臂24的支承件34所处的位置，偏心轮44改变凸轮轴22与中间摇臂24之间的相对角度位置。在每个气门10、12的致动期间相对于预定的初始位置或起始位置的这种角度位置的改变会产生升程规律的移相。
另外，还是相对于起始位置，可以获得杠杆臂的变化，中间摇臂24借助该杠杆臂致动用于控制气门10和12的摇臂14。利用这种臂变化，可以改变每个气门10、12的升程。
每个接触表面28的部分28a和28b以及凸轮26的尺寸设计和成对的控制和中间摇臂14、24之间的相对定向可获得每个气门10、12的升程的变化与相位的变化之间的希望的关系，而不影响预定的最大和最小升程范围。
图7、8和9示出根据本发明用于连续地改变内燃机中气门的升程和相位的系统的第二示例性实施例。在该示例性实施例中，每个气门10、12的控制摇臂14没有液力间隙补偿机构18。因而控制摇臂14枢轴安装在销54上，销54由气缸盖的结构支承，或者由相对于内燃机固定的其它部件支承。间隙的调节可通过设置在每个气门10、12与相关的控制摇臂14之间的适当的被校准的(calibrated)厚度部(thickness)56(图7)而进行。
另一方面，图10、11和12示出根据本发明用于连续地改变内燃机中气门的升程和相位的系统的第三示例性实施例。在该示例性实施例中，可以有或没有液力间隙补偿机构18，支承件34的角度定位和铰接在其上的中间摇臂24的角度定位通过设置在支承件34本身上的扇形齿轮58进行。为了控制改变系统，扇形齿轮58既能自主地操作，又能通过减速齿轮的插入而操作。
最后，图13至18示出根据本发明用于连续地改变内燃机中气门的升程和相位的系统的第三示例性实施例，该系统尤其用于赛车内燃机。这些附图所示的系统在概念上与上述几个相同，但其被专门设计成保持质量最小。每个气门10和12仍直接受控于指状摇臂14，指状摇臂14继而通过中间摇臂24被致动，中间摇臂24接收来自凸轮轴22的运动。因而每个中间摇臂24都铰接在相应的销32上，销32由支承件34支承。
在该示例性实施例中，每个指状摇臂14都在其一端铰接在小轴60上，小轴60固定地连接至内燃机的气缸盖，而中间摇臂24的支承件34仍构造成能绕凸轮轴22转动。尤其是除了凸轮轴22上的转动座之外，支承件34还设有与凸轮轴22自身的转动轴线同心的其它圆形表面部分或滚道62。因而支承件34绕凸轮轴22转动，使得滚道62在控制偏心轮44的圆形部分44a上滑动，控制凸轮44在该示例性实施例中可拆卸地或不可拆卸地刚性地固定在控制摇臂14的小枢轴60上。因此，在该特定示例性实施例中，在其自身的支承座中相对于摇臂14自由转动的小轴60也用作驱动轴，因而有助于减少部件的数量，并因此减小质量。
小轴60的转动带动控制偏心轮44，控制偏心轮44通过其部分44b与铰接在支承件34自身上的滚子64(图18)的接触作用设定支承件34的角度位置。因此，当控制凸轮44的角度位置变化时，支承件34会携带中间摇臂24处于围绕凸轮轴22的不同位置。
钩连接至支承件34并连接至气缸盖的结构或连接至其它固定部件的预加载弹簧52会使滚子64与控制偏心轮44之间的接触保持恒定，因而使支承件34的位置的调节和因此气门10和12的升程和相位的调节保持稳定。
可通过支承件34的螺钉系统36调节每个凸轮26的基圆与相应的中间摇臂24之间的正确的间隙，支承件34在该实施例中由单件形成，并且其通过滚道62与滚道44a之间的接触而与滚子64的接触，其通过与滚子64的接触并借助在凸轮轴22上的安装而被保持，因而保持就位。
图13至18所示的系统也可以被制成其它构造，而仍遵循相同的工作原理。例如，控制偏心轮44的部分44b可由小齿轮代替，而不影响由控制偏心轮44本身的圆形部分44a实现的遏制功能。这种齿轮可与支承件34上的扇形齿轮接合，而不是与滚子64接合。
因而可见，根据本发明用于连续地改变内燃机中气门的升程和相位的系统实现了上述目的，能够同时且完全机械地改变内燃机的气门的升程和相位。
总之，如此构思的本发明的用于连续地改变内燃机中气门的升程和相位的系统可经过许多修改和变化，它们全都被相同的发明概念所覆盖；并且，所有细节可被技术等效部件代替。实际上，所使用的材料以及形状和尺寸可根据技术要求而变化。
因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (22)

1.一种用于连续地改变内燃机中气门的升程和相位的系统，所述内燃机属于这样一种类型，该类型的内燃机包括设有至少一对凸轮(26)的至少一个凸轮轴(22)、至少一个进气门(10)和至少一个排气门(12)，所述进气门和排气门每个都受控于一设有滚子(16)的摇臂(14)，其特征在于，通过插入至少一个中间摇臂(24)，所述摇臂(14)中的每个都受控于所述凸轮轴(22)的相应凸轮(26)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中间摇臂(24)的与每个摇臂(14)的所述滚子(16)接触的接触表面(28)的至少一个第一部分(28a)具有与所述凸轮轴(22)的转动轴线(C)重合的曲率中心。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述接触表面(28)具有至少一个第二部分(28b)，所述第二部分(28b)具有与所述至少一个第一部分(28a)的所述曲率中心(C)不同的曲率中心。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中间摇臂(24)中的每个都铰接在由支承件(34)支承的销(32)上。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述支承件(34)铰接在所述凸轮轴(22)上，并可以相对于所述凸轮轴(22)转动。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述支承件(34)由顶部(34a)和底部(34b)形成，所述顶部(34a)和底部(34b)借助多个螺钉(36)连接在一起。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述中间摇臂(24)中的每个的滚子(30)与相应的凸轮(26)之间的接触的保持受到了一弹簧(38)的作用的辅助，所述弹簧(38)固定地连接至每个所述中间摇臂(24)。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述弹簧(38)具有在所述支承件(34)上的固定的反作用点，并且该弹簧被安装在所述支承件(34)上。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述中间摇臂(24)中的每个的轴向约束通过至少一个垫圈(40)和至少一个止动环(42)实现。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述至少一个垫圈(40)和所述至少一个止动环(42)设置在与所述弹簧(38)所处位置相对的位置上。
11.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述支承件(34)和所述中间摇臂(24)的角度定位是通过至少一个控制偏心轮(44)进行的，所述控制偏心轮(44)固定地连接至一驱动轴(46)，所述驱动轴(46)由所述内燃机的气缸盖的结构支承。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述控制偏心轮(44)通过压力与铰接在所述支承件(34)上的控制滚子(50)接合。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述控制偏心轮(44)与所述控制滚子(50)之间的接触由于一弹簧(52)的作用而保持恒定，所述弹簧(52)连接至所述支承件(34)并且具有在所述内燃机的所述气缸盖上的固定的反作用点。
14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气门(10，12)中的每个的间隙可通过液力补偿机构(18)来控制。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，在每个所述气门(10，12)与相应的摇臂(14)之间设有至少一个膜片或板块(20)，以调节所述间隙。
16.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个所述气门(10，12)的间隙可通过校准了的厚度部(56)来控制，所述厚度部(56)设置在每个所述气门(10，12)与相应的摇臂(14)之间。
17.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述支承件(34)和所述中间摇臂(24)的角度定位是通过至少一个扇形齿轮(58)而进行的，所述扇形齿轮(58)设置在所述支承件(34)上。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述扇形齿轮(58)能够通过减速齿轮的插入而被操作。
19.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，每个所述摇臂(14)都在其端部处铰接在一小轴(60)上，所述小轴(60)固定地连接至所述内燃机的气缸盖。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，除了所述凸轮轴(22)上的转动座之外，所述支承件(34)还设有与所述凸轮轴(22)的转动轴线同心的其它圆形表面部分或滚道(62)。
21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述支承件(34)绕所述凸轮轴(22)转动，使得所述滚道(62)在一控制偏心轮(44)的圆形部分(44a)上滑动，所述控制偏心轮(44)刚性地固定在所述小轴(60)上。
22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述小轴(60)的转动带动所述控制偏心轮(44)与其一起转动，所述控制偏心轮(44)通过所述控制偏心轮(44)的一部分(44b)与铰接在所述支承件(34)上的滚子(64)的接触作用设定所述支承件(34)的角度位置。
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Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20080910