CN101273186B - 可变气门操作装置和气门打开量调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可变气门操作装置和一种气门打开量调节方法，并且能够精确地控制缸内空气的量和旋涡流的强度。根据本发明的可变气门操作装置包括气门机构，其能够选择双气门可变控制模式，在双气门可变控制模式下，第一气门和第二气门的气门打开量能够连续地或者多段式变化，第一和第二气门属于相同的类型并且设置用于相同的气缸。在双气门可变控制模式下，提供气门打开量最小时的气门打开量的差别，使得第一气门的气门打开量大于第二气门的气门打开量。另外，进行调节使得气缸与气缸之间第一气门的最小气门打开量都相同。

Description

可变气门操作装置和气门打开量调节方法

技术领域

本发明涉及一种可变气门操作装置，其能够改变设置用于内燃机气缸的气门的打开量。本发明还涉及一种用于调节气门打开量的方法。

背景技术

公知例如在专利文献1中所述的传统的可变气门操作装置根据内燃机的操作状态机械地改变气门的操作角和升程量。

在专利文献1所述的可变气门操作装置中，凸轮轴上安装有两个旋转凸轮。单个气缸设置两个进气门。第一进气门由第一旋转凸轮打开和闭合。第二进气门由第二旋转凸轮打开和闭合。包括四接头连杆机构的可变气门传动机构置于第一旋转凸轮和第一进气门之间以及置于第二旋转凸轮和第二进气门之间。

上述可变气门操作装置能够连续地改变两个进气门的升程量。因此，具有上述可变气门操作装置的内燃机能够执行所谓的非节气操作，在非节气操作中，不使用节气门而根据进气门升程量的改变来控制进气量。

另外，上述可变气门操作装置包括切换机构，所述切换机构使用耦连销来将用于第一进气门的四接头连杆机构和用于第二进气门的四接头连杆机构耦连或分开。切换机构能够选择双气门可变控制模式或单气门可变控制模式。在双气门可变控制模式下，第一和第二进气门的升程量同时改变。另一方面，在单气门可变控制模式下，仅第一进气门的升程量变化，而为第二进气门恒定地提供大的升程量。

在第一进气门的升程量不同于第二进气门的升程量、从而第一和第二进气门的空气流量不同的单气门可变控制模式下，上述可变气门操作装置能够进行旋涡控制以在燃烧室中产生旋涡流。例如在低负载的情况下，燃烧室中的旋涡流促进燃烧。

专利文献1：日本专利公报No.2004-100555

发明内容

技术问题

当在进气门升程量可变时对空气量进行控制的情况下，在使用大升程量期间，不论升程量是否微小地变化，空气量都不会显著变化。但是，在使用小升程量期间，升程量的微小变化显著地影响空气量。当需要进行前述的非节气操作或旋涡控制时，进气门中的一个或两个都设成小升程。因此，在进行非节气操作或旋涡控制的情况下，即使当进气门升程量改变很小时，进气量或旋涡流的强度都可能显著地改变。因此，当需要进行非节气操作或旋涡控制时，必需进行精确的升程量控制。在这方面，上述的传统技术仍需要改善。

在此作出本发明以解决上述问题。本发明的目的是提供可变气门操作装置和气门打开量调节方法，其用于精确地控制缸内空气的量和旋涡流的强度。

技术方案

本发明的第一方面是一种可变气门操作装置，包括：

气门机构，其能够选择双气门可变控制模式，在所述双气门可变控制模式下，第一气门和第二气门的气门打开量能够连续地或多段式地变化，所述第一气门和所述第二气门属于相同的类型并且设置用于多气缸内燃机中的每个气缸，

其中提供气门打开量的差别，使得当在所述双气门可变控制模式下所述气门打开量最小时，每个气缸的所述第一气门的气门打开量大于所述第二气门的气门打开量；并且

其中进行调节使得气缸与气缸之间第一气门的最小气门打开量没有差别。

本发明的第二方面是如第一方面所述的可变气门操作装置，其中所述第二气门不调节成向所有气缸提供相同的气门打开量。

本发明的第三方面是如第一方面或第二方面所述的可变气门操作装置，其中所述气门机构能够在所述双气门可变控制模式和单气门可变控制模式之间切换，在所述单气门可变控制模式下，所述第一气门的气门打开量能够连续地或多段式地变化，而所述第二气门的气门打开量固定为预定值。

本发明的第四方面是如第一方面至第三方面中任一方面所述的可变气门操作装置，其进一步包括：

调节机构，其用于在所述双气门可变控制模式下同时调节所述第一气门和所述第二气门的气门打开量，

其中所述调节机构进行调节，使得气缸与气缸之间第一气门的最小气门打开量没有差别。

本发明的第五方面是一种可变气门操作装置，包括：

气门机构，其能够在双气门可变控制模式和单气门可变控制模式之间切换，在所述双气门可变控制模式下，第一气门和第二气门的气门打开量能够连续地或多段式地变化，所述第一气门和所述第二气门属于相同的类型并且设置用于相同的气缸，而在所述单气门可变控制模式下，所述第一气门的气门打开量能够连续地或多段式地变化，而所述第二气门的气门打开量固定为预定值，

其中提供气门打开量的差别，使得当在所述双气门可变控制模式下所述气门打开量最小时，所述第一气门的气门打开量大于所述第二气门的气门打开量。

本发明的第六方面是如第五方面所述的可变气门操作装置，进一步包括：

第一摆动凸轮臂，其与凸轮轴的旋转同步地摆动，并具有用于直接或间接地推压所述第一气门的凸轮表面；以及

第二摆动凸轮臂，其与凸轮轴的旋转同步地摆动，并具有用于直接或间接推压所述第二气门的凸轮表面；

其中通过让所述第二摆动凸轮臂的凸轮表面轮廓与所述第一摆动凸轮臂的凸轮表面轮廓具有相同的形状的同时朝小气门打开侧移动所述第二摆动凸轮臂的凸轮表面轮廓的相位来提供所述气门打开量的差别。

本发明的第七方面是如第五方面所述的可变气门操作装置，进一步包括：

推力传递机构，其具有第一传递构件和第二传递构件，所述第一传递构件和第二传递构件分别向所述第一气门和所述第二气门传递凸轮推力，

其中通过让所述第二传递构件具有与所述第一传递构件相同的尺寸公差带的同时朝所述小气门打开侧移动所述第二传递构件的尺寸公差的范围来提供所述气门打开量的差别。

本发明的第八方面是如第五到第七方面中任一方面所述的可变气门操作装置，进一步包括：

调节机构，其用于在所述双气门可变控制模式下同时调节所述第一气门和所述第二气门的气门打开量，同时维持所述第一气门和第二气门的气门打开量之间的比率。

本发明的第九方面是一种用于调节多气缸内燃机中气门的气门打开量的气门打开量调节方法，所述多气缸内燃机具有如第五到第八方面中任一方面所述的可变气门操作装置，所述气门打开量调节方法包括如下步骤：

调节所述气缸的气门打开量，使得气缸与气缸之间第一气门的最小气门打开量没有差别。

有益效果

根据本发明的第一方面，当在双气门可变控制模式下气门打开量最小时，第一气门的开度可大于第二气门。因此，当在双气门可变控制模式下气门打开量为小时，少量空气流过打开小于第一气门的第二气门。因此，缸内空气的量主要由第一气门的气门打开量控制。另外，因为本发明的第一方面能够为所有气缸都提供相同的第一气门的气门打开量，所以能够足够有效地抑制气缸与气缸之间的缸内空气量的不同。这可以使所有的气缸都产生相同的扭矩，因此有效地避免扭矩的变化以及由缸间扭矩差异引起的其它问题。此外，本发明的第一方面能够通过为所有气缸的第一气门设置相同的气门打开量来简单地调节每个气缸的气门打开量。可以简化或省去第二气门的调节。因此，能够减少气门操作量调节所需的时间。

根据本发明的第二方面，不总是需要调节第二气门来为所有气缸设置相同的气门打开量。其原因是对每个气缸来说第二气门的气门打开量不必精确地相等，因为缸内空气的量由第一气门的气门打开量控制。因此，本发明的第二方面使得可以简化气门打开量调节并且减少成本。

根据本发明的第三方面，可以在双气门可变控制模式和单气门可变控制模式之间切换，在单气门可变控制模式下，第一气门的气门打开量能够变化，而第二气门的气门打开量固定。在单气门可变控制模式下，能够使第一气门的气门打开量小于第二气门的气门打开量以产生缸内旋涡流。在这种情况下，旋涡流的强度主要由气门打开量小的第一气门的气门打开量控制。根据本发明的第三方面，不论选择双气门可变控制模式或单气门可变控制模式，第一气门的气门打开量都比第二气门的打开量对缸内状态具有更大的影响。因此，本发明的第三方面可以通过控制第一气门的气门打开量来精确地调节每个气缸内空气的量和旋涡流的强度而不论操作状况如何。

根据本发明的第四方面，通过调节机构，能够使所有气缸的第一气门的最小气门打开量都相等，所述调节机构在双气门可变控制模式下同时地调节第一和第二气门的气门打开量。这消除了分开地调节第一和第二气门的气门打开量的必要，因此减少了调节所需的时间。

根据本发明的第五方面，在双气门可变控制模式下气门打开量最小时，第一气门的打开可大于第二气门的打开。因此，当在双气门可变控制模式下使用小的气门打开量时，少量的空气流过气门打开小于第一气门的第二气门。因此，缸内空气的量由第一气门的气门打开量控制。另一方面，在单气门可变控制模式下，通过使得第一气门的气门打开量小于第二气门的气门打开量，可在气缸内产生旋涡流。在这种情况下，旋涡流的强度主要由气门打开小的第一气门的气门打开量控制。也就是说，根据本发明的第五方面，不论选择双气门可变控制模式或单气门可变控制模式，第一气门的气门打开量都比第二气门的气门打开量对缸内状态的影响更大。因此，本发明的第五方面可以通过控制第一气门的气门打开量精确地控制缸内空气的量和旋涡流的强度，不论操作状态如何。

根据本发明的第六方面，在双气门可变控制模式下，通过简单地在让第二摆动凸轮臂的凸轮表面轮廓与第一摆动凸轮臂的凸轮表面轮廓具有相同的形状的同时朝小气门打开侧移动第二摆动凸轮臂的凸轮表面轮廓的相位，能够使第一气门的气门打开量不同于第二气门的气门打开量。因为根据本发明的第六方面两个凸轮表面都具有相同的形状，所以易于加工并避免了制造成本的增加。

根据本发明的第七方面，在双气门可变控制模式下，通过简单地在让第二传递构件具有与第一传递构件相同的尺寸公差带的同时朝小气门打开侧移动第二传递构件的尺寸公差的范围，可以使第一气门的气门打开量不同于第二气门的气门打开量。因为根据本发明的第七方面，第一和第二传递构件具有相同的尺寸公差带，同时它们的尺寸公差范围彼此移动，所以两个构件可以加工到相同的精度。这使得易于加工并且避免了制造成本的增加。

根据本发明的第八方面，在双气门可变控制模式下，可以在第一和第二气门的气门打开量的比率维持不变的情况下同时地调节第一和第二气门的气门打开量。这使得易于校正例如由组成部件公差不同或装配精度引起的气门打开量的误差，并且调节气门打开量以实现目标设计值。另外，本发明的第八方面使得可以同时地调节第一和第二气门的气门打开量而不改变它们之间的大小关系。这消除了分开地调节第一和第二气门的气门打开量的必要，因此减少了调节所需的时间。

根据本发明的第九方面，当对具有根据本发明的可变气门操作装置的多气缸内燃机进行气门打开量调节时，可以使所有气缸的第一气门的最小气门打开量相等。不论选择双气门可变控制模式或单气门可变控制模式，缸内空气的量和旋涡流的强度主要由第一气门的气门打开量控制。缸内空气的量和旋涡流的强度是确定气缸的燃烧状态和气缸产生的扭矩的重要因素。当所有气缸的第一气门的气门打开量都相等时，不论选择双气门可变控制模式或单气门可变控制模式，都可以避免气缸与气缸之间缸内空气量以及旋涡流强度的不同，并且所有气缸都产生相同的扭矩。因此，本发明的第九方面可以有效地减少例如由缸间扭矩变化所引起的扭矩不同等问题的发生。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施方式的可变气门操作装置的立体图；

图2是示出根据本发明第一实施方式的可变气门机构在气门打开量大的情况下的侧视图；

图3是示出根据本发明第一实施方式的可变气门机构在气门打开量小的情况下的侧视图；

图4是示出第一摆动凸轮臂、第二摆动凸轮臂和大升程臂的分解立体图；

图5是一组示出第一气门和第二气门在大升程臂不耦连到第二摆动凸轮臂的情况下的升程示意图；

图6是一组示出第一气门和第二气门在大升程臂耦连到第二摆动凸轮臂的情况下的升程示意图；

图7是示出根据本发明第一实施方式的调节机构的构造的侧视图；

图8示出当调节机构进行气门打开量调节时第一和第二气门的操作角如何改变。

具体实施方式

第一实施方式

[可变气门操作装置的构造]

图1是示出根据本发明第一实施方式的可变气门操作装置的立体图。图1中所示的可变气门操作装置1驱动第一气门16L和第二气门16R，所述第一气门和第二气门是设置用于多气缸内燃机的每个气缸的两个进气门。可变气门操作装置1的凸轮轴10设置有两个驱动凸轮12、14。每个气缸都设置有这两个驱动凸轮12、14。第一气门16L和第二气门16R对称地位于一个驱动凸轮(第一驱动凸轮)12的右侧和左侧。可变气门机构20L、20R位于第一驱动凸轮12和第一气门16L之间或位于第一驱动凸轮12和第二气门16R之间。可变气门机构20L、20R协调第一和第二气门16L、16R的升程运动与第一驱动凸轮12的转动。

剩余的驱动凸轮(第二驱动凸轮14)设置成使得第二气门16R被夹在第一驱动凸轮12和第二驱动凸轮14之间。固定气门机构30位于二驱动凸轮14和第二气门16R之间以协调第二气门16R的升程运动与第二驱动凸轮14的转动。可变气门操作装置1可选择可变气门机构20R或固定气门机构30作为用于第二气门16R的升程运动的协调目标。

(可变气门机构的详细构造)

首先，将参照图2详细地描述可变气门机构20L、20R的构造。图2是沿凸轮轴10的轴向观察时所获得的图1中所示可变气门机构20的视图。左侧和右侧可变气门机构20L、20R关于第一驱动凸轮12基本对称。因此，将对可变气门机构的构造进行描述而不区分左侧和右侧可变气门机构20L、20R。在本文献及其附图中，当不需要区分左侧和右侧可变气门机构20L、20R时代表性地使用措词“可变气门机构20”。这同样适用于可变气门机构20L、20R的组成部件。另外，当不必区分第一气门16L和第二气门16R时，其简单地称为“气门16”。

如图2中所示，可变气门操作装置1包括摇臂32，通过推压摇臂32打开气门16。可变气门机构20位于第一驱动凸轮12和摇臂32之间以连续地改变第一驱动凸轮12的转动和摇臂32的摆动之间的协调。

如下所述，可变气门机构20的主要组成部件是控制轴34、控制臂36、连杆臂38、摆动凸轮臂40、第一滚轮42以及第二滚轮44。控制轴34定位成与凸轮轴10平行。可以用马达或其它致动器(未图示)适当地控制所述控制轴34的转角。

控制臂36紧固到控制轴34并与控制轴34一起枢转。控制臂36沿控制轴34的径向凸出。弧形连杆臂38安装在控制臂36的凸出部上。连杆臂38的后端通过销48以可旋转方式耦连到控制臂36。销48相对于控制轴34的中心偏心地定位，并且用作连杆臂38摆动的支点。

控制轴34以可摆动方式支撑摆动凸轮臂40。摆动凸轮臂40的前端位于第一驱动凸轮12的旋转方向的上游。与第二滚轮44接触的滑动表面50形成在摆动凸轮臂40与第一驱动凸轮12面对的部分上。滑动表面50具有弯曲的表面，使得当第二滚轮44从摆动凸轮臂40的前端移离并移向控制轴34的轴心时滑动表面50到第一驱动凸轮12的距离逐渐减少。另外，摆动凸轮表面52与滑动表面50相背对地形成。摆动凸轮表面52包括非工作表面52a和工作表面52b。非工作表面52a形成为使得其到摆动凸轮臂40的摆心的距离是固定的。工作表面52b形成为使得其到控制轴34的轴心的距离随着到非工作表面52a的距离的增加而增加。

第一滚轮42和第二滚轮44位于摆动凸轮臂40的滑动表面50和第一驱动凸轮12的圆周表面之间。更具体地，第一滚轮42设置成与第一驱动凸轮12的圆周表面接触，而第二滚轮44设置成与摆动凸轮臂40的滑动表面50接触。第一和第二滚轮42、44都由紧固到前述连杆臂38的前端的耦连轴54以可旋转方式支撑。因为连杆臂38能够在销48上摆动，所以这些滚轮42、44能够沿着滑动表面50以及第一驱动凸轮12的圆周表面摆动，同时与销48维持固定的距离。

另外，空动弹簧(未图示)与摆动凸轮臂40接合。空动弹簧的力使滑动表面50推压第二滚轮44并且推压第一滚轮42抵靠第一驱动凸轮12。然后为了定位，第一和第二滚轮42、44夹在滑动表面50和第一驱动凸轮12的圆周表面之间。

前述摇臂32位于摆动凸轮臂40下方。摇臂滚轮56以与摆动凸轮表面52面对的方式附连到摇臂32。摇臂滚轮56以可旋转方式安装在摇臂32的中间部上。摇臂32的一端抵靠气门16的气门杆的端部。摇臂32的另一端由液压间隙调节器60支撑。当进行升程操作时，气门弹簧(未图示)沿闭合方向——即推起摇臂32的方向——推动气门16。另外，通过气门弹簧和液压间隙调节器60的力，摇臂滚轮56压靠摆动凸轮臂40的摆动凸轮表面52。

根据上述可变气门机构20的构造，当第一驱动凸轮12旋转时，第一驱动凸轮12的推力经由第一和第二滚轮42、44传递到滑动表面50。然后，摆动凸轮臂40在控制轴34上枢转，并且在图中向下移动。当摆动凸轮表面52和摇臂滚轮56之间的接触由于摆动凸轮臂40的枢转而从非工作表面52a移动到工作表面52b时，摇臂32被向下推动以打开气门16。

图2中所示的可变气门机构20处于达到了最大操作角和升程量的状态。当控制轴34在图中逆时针旋转时，操作角和升程量根据控制轴旋转量连续地降低。图3中所示的可变气门机构20处于达到了小操作角和升程量的状态下。

根据本实施方式的可变气门机构20能够同时地和连续地改变操作角和升程量。在本文献中，操作角和升程量被共同地称为“气门打开量”。但是，应当注意，根据本发明的可变气门操作装置不限于用于同时地改变操作角和升程量的构造。可替代地，可变气门操作装置可以构造成连续地改变操作角或升程量。

当图2中所示的控制轴34在图中逆时针旋转时，第二滚轮44在滑动表面50上的位置朝摆动凸轮臂40的前端移动，如图3中所示。这减小了摆动凸轮臂40摆动的幅度。另外，如前所述，滑动表面50是弯曲的，使得到第一驱动凸轮12的距离随着到摆动凸轮臂40的前端的距离的减小而减小。因此，与气门打开量大的情形相比，在图3中所示的状态下，摆动凸轮臂40在图中逆时针旋转后达到的位置处开始摆动。因此，在图3中所示的状态下，摇臂滚轮56和摆动凸轮表面52之间的接触在摆动凸轮臂40开始摆动后以一定的延时从非工作表面52a移动到工作表面52b。这种现象以及摆动凸轮臂40的幅度降低使得在图3中所示状态下气门16的气门打开量小于图2中所示状态下的气门打开量。

与如图2中所示气门打开量为大的状态相比，在如图3中所示气门打开量为小的状态下，第二滚轮44向第一驱动凸轮臂12的旋转方向的上游移动。因此，在如图3中所示的状态下，摆动凸轮臂40的摆动开始时间早于图2中所示的状态。同时，在图3中所示的状态下，在摆动凸轮臂40开始摆动后，摇臂滚轮56和摆动凸轮表面52之间的接触晚于前述图2中所示的状态地从非工作表面52a移动到工作表面52b。即使当气门打开量改变时，可变气门机构20也允许这两个时间改变彼此抵消，并使气门16以固定的正时开始打开。

(固定气门机构的详细构造)

下面将参照图1和4详细地描述固定气门机构30的构造。

如图1中所示，固定气门机构30位于第二驱动凸轮14和第二摆动凸轮臂40R之间。固定气门机构30协调第二摆动凸轮臂40R的摆动与第二驱动凸轮14的转动，并且包括大升程臂70和臂耦连机构72(参见图4)，大升程臂70由第二驱动凸轮14驱动，臂耦连机构72将大升程臂70耦连到第二摆动凸轮臂40R。

大升程臂70安装在控制轴34上，位于第二摆动凸轮臂40R旁边，并且能够独立于第二摆动凸轮臂40R摆动。与第二驱动凸轮14的圆周表面接触的输入滚轮74由大升程臂70以可旋转方式支撑。空动弹簧(未图示)与大升程臂70接合。弹簧的力推压输入滚轮74抵靠第二驱动凸轮14的圆周表面。大升程臂70由第二驱动凸轮14驱动，以与处于大气门打开状态下的摆动凸轮臂40相同幅度地摆动。

图4是示出第一摆动凸轮臂40L、第二摆动凸轮臂40R和大升程臂70的分解立体图。如图4中所示，大升程臂70设置有销76，销76能够插到第二摆动凸轮臂40R中和从第二摆动凸轮臂40R拔出。液压室78形成在大升程臂70中。液压室78具有朝向第二摆动凸轮臂40R的开口。销76容纳在液压室78中。液压流体通过液压路径(未图示)供应到液压室78。当液压室78中的液压增大时，上述构造使得液压可以将销76从液压室78中拔出并将其朝第二摆动凸轮臂40R推出。

同时，第二摆动凸轮臂40R中形成有销孔80。销孔80具有朝向大升程臂70的开口。销76和销孔80位于以控制轴34为中心的弧线上。这确保了当第二摆动凸轮臂40R相对于大升程臂70定位在预定的旋转角处时销孔80与销76对齐。复位弹簧82和活塞84在销孔80中从底到顶地设置。

当销孔80与销76对齐时，上述构造使得销76与活塞84接触。在这种情况下，如果由液压室78内的液压施加以推压销76的力大于由复位弹簧82施加以推压活塞84的力，则销76进入销孔80，同时向销孔80的底部推动活塞84。当销76插到销孔80中时，摆动凸轮臂40R经由销76耦连到大升程臂70。换言之，销76、被供应以液压流体的液压室78、销孔80、复位弹簧82以及活塞84构成臂耦连机构72。

在可变气门操作装置1中，当摆动凸轮臂40R相对于大升程臂70位于预定旋转角处时，销76与销孔80对齐。当销76与销孔80对齐时，销76进入到销孔80中，因此将大升程臂70耦连到第二摆动凸轮臂40R。当臂耦连机构72将大升程臂70耦连到第二摆动凸轮臂40R时，可变气门操作装置1将用于第二气门16R的升程运动的协调目标从可变气门机构20R改变到固定气门机构30。相反，当臂耦连机构72将大升程臂70从第二摆动凸轮臂40R脱开时，可变气门操作装置1将用于第二气门16R的升程运动的协调目标从固定气门机构30改变到可变气门机构20R。这些改变对应于下面描述的双气门可变控制模式和单气门可变控制模式之间的切换。

(双气门可变控制模式)

图5是示出第一和第二气门16L、16R在大升程臂70不耦连到第二摆动凸轮臂40R的情况下的一组升程示意图。在这种情况下，凸轮轴10的转动经由第一和第二滚轮42、44从第一驱动凸轮12传递到第一和第二摆动凸轮臂40L、40R的滑动表面50。因此，在这种情况下，如图5中的上半部所示实现双气门可变控制模式，使得第一气门16L和第二气门16R两者的气门打开量(操作角和升程量)根据控制轴34的角度改变而同时地改变。

(单气门可变控制模式)

图6是示出在大升程臂70耦连到第二摆动凸轮臂40R的情况下第一和第二气门16L、16R的一组升程示意图。在这种情况下，凸轮轴10的转动经由大升程臂70从第二驱动凸轮14传递到第二摆动凸轮臂40R。因此，不论控制轴34的角度如何，第二气门16R的气门打开量始终是大的。另一方面，如在双气门可变控制模式下一样，第一气门16L的气门打开量根据控制轴34的角度连续地改变。换言之，在这种情形下实现单气门可变控制模式，使得仅仅是第一气门16L的气门打开量根据控制轴34的角度改变连续地变化，而第二气门16R保持大的气门打开量，如图6中所示。

在火花点火式内燃机中，通常通过调节进气通路中节气门的打开来控制缸内空气的量。但是，具有上述可变气门操作装置1的内燃机能够执行所谓的非节气操作，在非节气操作中通过调节气门16的打开控制缸内空气的量而不使用节气门。当执行非节气操作时，节气门没有节气损失。因为这减少了泵吸损失，所以增加了内燃机的效率。这意味着可通过执行非节气操作来降低燃料的消耗量。

在单气门可变控制模式下，可变气门操作装置1能够使第一气门16L的气门打开量不同于第二气门16R的气门打开量。这形成了来自第一气门16L的空气流量和来自第二气门16R的空气流量之间的不平衡，并且根据此不平衡形成了缸内旋涡流。在低发动机转速/低负载区域下，旋涡流促进了燃烧。当在这种情况下第一气门16L的气门打开量改变时，其与第二气门16R的气门打开量之间的不同改变。这还改变了来自于第一和第二气门16L、16R的空气流量之间不平衡的程度。因此，能够通过调节第一气门16L的气门打开量来控制旋涡流的强度。

[第一实施方式的特征]

如图5的下半部所示，根据本实施方式的可变气门操作装置1确保在双气门可变控制模式下气门打开量最小时第一气门16L的气门打开量大于第二气门16R的气门打开量。这提供了下述优点。

当在双气门可变控制模式下气门打开量为小时，少量的空气流经气门打开量小于第一气门16L的第二气门16R。因此，空气主要流经第一气门16L并进入气缸。在这种情况下，主要通过第一气门16L的气门打开量来控制缸内空气的量。

在单气门可变控制模式下的旋涡流强度由第一气门16L中的空气流量和第二气门16R中的空气流量之间的差来确定。在这种情况下，第二气门16R的气门打开量保持为大，使得大量空气流进第二气门16R。因此，第二气门16R的气门打开量的微小不同不会显著地影响第二气门16R中的空气流量。另一方面，第一气门16L的气门打开量的微小改变将显著地影响第一气门16L——其通过可变气门机构20减少气门打开量——中的空气流量。因此，第一气门16L中的空气流量和第二气门16R中的空气流量之间的差主要受第一气门16L的气门打开量的控制。因此，在单气门可变控制模式下旋涡流的强度主要受第一气门16L的气门打开量的控制。

在本实施方式中，如上所述，第一气门16L的气门打开量既控制双气门可变控制模式下小气门打开量的缸内空气量又控制单气门可变控制模式下旋涡流的强度。因此，当第一气门16L的气门打开量受到控制时，不论选择双气门可变控制模式或单气门可变控制模式，都能够容易精确地控制内燃机扭矩和缸内燃烧状态。

此外，当所有气缸的第一气门16L的气门打开量都相等时，不论选择双气门可变控制模式或单气门可变控制模式，都可以避免缸间燃烧状态及产生扭矩的不同。这使得可以有效地减少内燃机扭矩的不同。

与本发明相反，如果当在双气门可变控制模式下气门打开量最小时第二气门16R的气门打开量大于第一气门16L的气门打开量，则不能获得上述优点。在这种情况下，在单气门可变控制模式下的旋涡流强度仍然主要由第一气门16L控制；但是，在双气门可变控制模式下的小气门开度的缸内空气量主要由气门打开量为大的第二气门16R控制。

换言之，如果当在双气门可变控制模式下气门打开量最小时第二气门16R的气门打开量大于第一气门16L的气门打开量，则缸内空气的量或旋涡流的强度在双气门可变控制模式下主要由第二气门16R的气门打开量控制，而在单气门可变控制模式下主要由第一气门16L的气门打开量控制。由于这种不一致，当在双气门可变控制模式下控制第一气门16L的气门打开量时，不会实现精确的控制。并且当在单气门可变控制模式下控制第二气门16R的气门打开量时，也不会实现精确的控制。此外，即使在使用多缸内燃机期间所有气缸的第一和第二气门16L、16R的气门打开量都相等，在双气门可变控制模式或单气门可变控制模式下，也都不能避免缸间的缸内空气量或旋涡流强度的不同。因此，气缸与气缸之间产生不同的扭矩，使得易于在内燃机中产生不同的扭矩。

另一方面，本发明不会引起上述不便，并且使得在双气门可变控制模式和单气门可变控制模式下都可以精确地控制缸内空气量和旋涡流强度，并且可以精确地控制每个气缸的扭矩。因此，能够有效地抑制缸间扭矩差异。

本发明没有具体地规定一种在双气门可变控制模式下使第一气门16L的气门打开量大于第二气门16R的气门打开量的方法。但是，使用下面的设计方法将易于低成本地实现此目的。

一种方法是利用可变气门机构20的组成部件的公差不同。通常，由于气门机构的组成部件的尺寸公差不同而产生气门打开量的误差。因此，通过为向第一气门16L传递驱动凸轮12推力的部件和向第二气门16R传递驱动凸轮12推力的部件设定不同的尺寸公差范围，能够有意地提供不同的气门打开量。例如，通过使用于第二气门16R的第二滚轮44R的直径公差小于用于第一气门16L的第二滚轮44L的直径公差，能够在双气门可变控制模式下使第二气门16R的气门打开量小于第一气门16L的气门打开量。使用这种方法消除了改变两部件的公差带(公差范围)的必要，并且通过变动一个范围即可简单地实现上述目的。因此，由于不需要高加工精度，所以能够低成本地制造这些部件。

另一种方法是使第一摆动凸轮臂40L的摆动凸轮表面52L的轮廓不同于第二摆动凸轮臂40R的摆动凸轮表面52R的轮廓。更具体地，当第二摆动凸轮臂40R的摆动凸轮表面52R的轮廓与第一摆动凸轮臂40L的摆动凸轮表面52L相同并且相位相对于摆动中心朝小气门开度侧(在图2中逆时针旋转)偏移时，能够使第二气门16R的气门打开量小于第一气门16L的气门打开量。在这种情况下，虽然摆动凸轮表面52R与摆动凸轮表面52L的相位不同，但是它们的轮廓具有相同的形状。因此，可以容易地进行加工，使得成本降低。

如前所述，组装的气门机构的气门打开量通常由于例如组成部件加工精度和组装精度等而不同(偏离目标设计值)。鉴于这种情况，根据本实施方式的可变气门操作装置1包括调节机构86(参见图1)，其调节(微调)第一和第二气门16L、16R的气门打开量。应当注意，关于这一点，图2和图3中不包含调节机构86。

图7是示出调节机构86的构造的侧视图。现在将参照图7描述调节机构86。调节机构86包括以枢转方式耦连到控制轴34的万向联接杆87。万向联接杆87中设置有螺纹孔。锁紧螺栓88螺纹连接到此螺纹孔中。万向联接杆87能够在平行于控制轴34设置的销89上枢转。控制轴34中形成有孔34a。销支撑构件90压配合于此孔34a中。销支撑构件90从控制轴34侧向地凸出。因为销89插入到形成在销支撑构件90的凸出部中的孔内，所以销89被紧固到控制轴34。

突出部36a形成在控制臂36上。锁紧螺栓88插到形成在凸出部36a中的长形的孔36b中。板形调节垫片91插在凸出部36a和万向联接杆87的端面之间。C形切口形成于调节垫片91中，并且用于定位穿过锁紧螺栓88的调节垫片91。通过用于拧紧锁紧螺栓88的力来紧固调节垫片91。可通过松开锁紧螺栓88来移除调节垫片91。

因为准备了多个厚度不同的调节垫片91，所以能够用厚度不同的其它调节垫片更换已安装的调节垫片91。气门16的气门打开量能够通过用另一个厚度不同的调节垫片更换已安装的调节垫片91进行调节。例如，如果用较薄的调节垫片更换已安装的调节垫片91，则凸出部36a和万向联接杆87的端面之间的距离减小。然后控制臂36相对于控制轴34的安装角沿图7中的逆时针方向移位。当控制臂36的安装角沿此方向移位时，第二滚轮44朝摆动凸轮臂40的前端移位。此移位的方向是减小气门16的气门打开量的方向。如上所述，可通过使用较薄的调节垫片91降低气门16的气门打开量，或者可通过使用较厚的调节垫片91增加气门16的气门打开量。

本实施方式包括能够枢转的万向联接杆87，并且使用长形的孔36b作为凸出部36a的螺栓孔。因此，即使用另一个具有不同厚度的调节垫片更换已安装的调节垫片91时，万向联接杆87的端面、调节垫片91和凸出部36a之间也维持了平面接触。因此，不论调节垫片91的厚度如何，将控制臂36紧固到控制轴34的锁紧螺栓88不易于松动。

图8示出当调节机构86进行气门打开量调节时第一和第二气门16L、16R的操作角如何改变。如前所述，用于第一气门16L的第二滚轮44L和用于第二气门16R的第二滚轮44R由相同的连杆臂38支撑。因此，由调节机构86进行的调节影响第一气门16L和第二气门16R两者的气门打开量。这意味着调节机构86同时调节第一和第二气门16L、16R的气门打开量，同时维持住它们的比率。在此，第二气门16R的气门打开量是双气门可变控制模式下的气门打开量。

如前所述，本实施方式确保在双气门可变控制模式下第一气门16L的气门打开量大于第二气门16R的气门打开量。另外，在双气门可变控制模式和单气门可变控制模式下，缸内空气量和旋涡流强度主要由第一气门16L的气门打开量控制。因此，优选地，调节机构86根据第一气门16L进行气门打开量调节，同时调节第一气门16L的气门打开量以获得目标设计值。

图8示出调节前第一气门16L的操作角小于目标操作角的情况。在这种情况下，能够用较厚的调节垫片更换调节垫片91以增加第一气门16L的操作角，直到其与目标操作角相符。当进行此调节时，第二气门16R的操作角也以与第一气门16L的操作角相同的比率增加。如上所述，调节机构86能够同时调节第一和第二气门16L、16R的气门打开量，同时维持它们的大小关系。这消除了分开地调节第一和第二气门16L、16R的气门打开量的必要，因此减小了调节所需的时间。

在单气门可变控制模式下，第二气门16R的气门打开量相当大。因此，微小的误差将不会显著影响空气的量。因此，在单气门可变控制模式下，即使不微调第二气门16R的气门打开量也不会产生问题。

当需要组装具有包括上述调节机构86的可变气门操作装置1的多缸内燃机时，对每个气缸都进行气门打开量调节。气门打开量调节通过以下步骤进行：测量第一气门16L的气门打开量，同时按需要用另一个厚度不同的调节垫片更换调节垫片91；以及选择调节垫片91，使得测量值与目标值相符。在这种情况下，重要的是确定为调节的目的应该使用什么样的第一气门16L的可变气门打开量。

关于本发明，优选地，进行气门打开量调节，同时如图3中所示完全地逆时针地旋转控制轴34以使第一气门16L的气门打开量最小化。如前所述，当气门打开量为小时，气门打开量的误差显著地影响通过气门的空气流率，而当气门打开量为大时，气门打开量的误差微弱地影响通过气门的空气流率。因此，当气门打开量最小时，能够精确地控制缸内空气量和旋涡流强度，因为可通过向目标值调节第一气门16L的气门打开量来精度更高地控制当气门打开量为小时的空气流率。

当如上所述地调节所有气缸的气门打开量时，所有气缸的第一气门16L的最小气门打开量相等。如前所述，不论选择双气门可变控制模式或单气门可变控制模式，缸内空气量和旋涡流强度都主要由第一气门16L的气门打开量控制。因此，当所有气缸的第一气门16L的气门打开量相等时，能够避免缸间扭矩的不同和燃烧状态的不同，以有效地避免扭矩不同和其它问题。

另外，如前所述，本实施方式能够消除进行调节以使所有气缸的第二气门16R的气门打开量都相等的必要。这意味着能够简化气门打开量调节以减少成本。

此外，当具有多个气缸时，如前所述，优选地，使每个气缸的第一气门16L的最小气门打开量都相等。因此，当具有可变气门机构1多缸内燃机的所有气缸的气门16的气门打开量受到学习控制时，优选地，第一气门16L设置有升程传感器等以测量所有气缸的第一气门16L的最小气门打开量，并且进行控制以使所有气缸的测量值都相等。这提供了前述优点。

如上所述的第一实施方式假定第一和第二气门16L、16R是进气门。但是，本发明还可以应用于排气门。

图5下半部分夸大地示出的气门打开量的差异。其并不指代实际气门打开量的差异。

如上所述的第一实施方式假定气门机构连续地改变第一和第二气门16L、16R的气门打开量(在双气门可变控制模式下)或连续地改变第一气门16L的气门打开量(在单气门可变控制模式下)。但是，本发明还能够应用到以多段式改变气门打开量的气门机构。

如上所述的第一实施方式假定气门机构能够在双气门可变控制模式和单气门可变控制模式之间切换。但是，本发明还能够应用于始终在双气门可变控制模式下进行操作的气门机构。

在如上所述的第一实施方式中，可变气门机构20L、20R和固定气门机构30对应于根据本发明第一和第五方面的“气门机构”，并且第二滚轮44L、44R对应于根据本发明第七方面的“第一和第二传递构件”。

Claims (9)

1.一种可变气门操作装置，包括：

气门机构，其能够选择双气门可变控制模式，在所述双气门可变控制模式下，第一气门和第二气门的气门打开量能够连续地或多段式地变化，所述第一气门和所述第二气门属于相同的类型并且设置用于多气缸内燃机中的每个气缸，

其中提供气门打开量的差别，使得当在所述双气门可变控制模式下所述气门打开量最小时，每个气缸的所述第一气门的气门打开量大于所述第二气门的气门打开量；并且

其中进行调节使得气缸与气缸之间第一气门的最小气门打开量没有差别。

2.如权利要求1所述的可变气门操作装置，其中所述第二气门不调节成向所有气缸提供相同的气门打开量。

3.如权利要求1或2所述的可变气门操作装置，其中所述气门机构能够在所述双气门可变控制模式和单气门可变控制模式之间切换，在所述单气门可变控制模式下，所述第一气门的气门打开量能够连续地或多段式地变化，而所述第二气门的气门打开量固定为预定值。

4.如权利要求1所述的可变气门操作装置，进一步包括：

调节机构，其用于在所述双气门可变控制模式下同时调节所述第一气门和所述第二气门的气门打开量，

其中所述调节机构进行调节，使得气缸与气缸之间第一气门的最小气门打开量没有差别。

5.一种可变气门操作装置，包括：

气门机构，其能够在双气门可变控制模式和单气门可变控制模式之间切换，在所述双气门可变控制模式下，第一气门和第二气门的气门打开量能够连续地或多段式地变化，所述第一气门和所述第二气门属于相同的类型并且设置用于相同的气缸，而在所述单气门可变控制模式下，所述第一气门的气门打开量能够连续地或多段式地变化，而所述第二气门的气门打开量固定为预定值，

其中提供气门打开量的差别，使得当在所述双气门可变控制模式下所述气门打开量最小时，所述第一气门的气门打开量大于所述第二气门的气门打开量；并且

其中在所述单气门可变控制模式下所述第二气门的固定气门打开量大于所述第一气门的气门打开量。

6.如权利要求5所述的可变气门操作装置，进一步包括：

第一摆动凸轮臂，其与凸轮轴的旋转同步地摆动，并具有用于直接或间接地推压所述第一气门的凸轮表面；以及

第二摆动凸轮臂，其与凸轮轴的旋转同步地摆动，并具有用于直接或间接推压所述第二气门的凸轮表面；

其中通过让所述第二摆动凸轮臂的凸轮表面轮廓与所述第一摆动凸轮臂的凸轮表面轮廓具有相同的形状的同时朝小气门打开侧移动所述第二摆动凸轮臂的凸轮表面轮廓的相位来提供所述气门打开量的差别。

7.如权利要求5所述的可变气门操作装置，进一步包括：

推力传递机构，其具有第一传递构件和第二传递构件，所述第一传递构件和第二传递构件分别向所述第一气门和所述第二气门传递凸轮推力，

其中通过让所述第二传递构件具有与所述第一传递构件相同的尺寸公差带的同时朝小气门打开侧移动所述第二传递构件的尺寸公差的范围来提供所述气门打开量的差别。

8.如权利要求5至7中任一项所述的可变气门操作装置，进一步包括：

调节机构，其用于在所述双气门可变控制模式下同时调节所述第一气门和所述第二气门的气门打开量，同时维持所述第一气门和第二气门的气门打开量之间的比率。

9.一种用于调节多气缸内燃机中气门的气门打开量的气门打开量调节方法，所述多气缸内燃机具有如权利要求5所述的可变气门操作装置，所述气门打开量调节方法包括如下步骤：

调节所述气缸的气门打开量，使得气缸与气缸之间第一气门的最小气门打开量没有差别。

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