CN101858233A - 包含变速摆机构的全可变气门正时方法和机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包含变速摆机构的全可变气门正时方法和机构，包含曲轴角可达360度的凸轮，变速摆机构，此机构的摆动角大小可连续调节，摆动初始位置可以连续调节，摆动终了位置不变；变速摆机构中的调节机构，可以调节摆动运动的杠杆的动力臂或阻力臂或支点位置，使固定的凸轮位移可产生变速的摆动与摆程；带滚轮的气门摇臂，将变速摆的横向运动转化为气门的竖直运动。方法有七种形式的机构，可变动力臂的变速摆机构、或者可变阻力臂的变速摆机构、或者可变支点的变速摆机构、或者可变动力臂-阻力臂的变速摆机构、或者可变支点结联双变速摆机构、或者可变支点自由变速摆机构、或可变摇臂式变速摆机构。

Description

包含变速摆机构的全可变气门正时方法和机构

技术领域

本发明涉及一种包含变速摆机构的全可变气门正时方法和机构，它包含凸轮、变速摆机构及其调节机构、气门驱动机构。

背景技术

现有的可变气门正时机构意义在与改变进气门与排气门的交叠角度，而气门开启的持续时间是固定的。但是，此种气门正时机构在提高交叠角的同时，排气门延迟打开，进气门过早关闭，都造成了发动机额外的排气损耗，并造成进气量减少，这些都使内燃机理论上最佳的输出功率与扭矩受到损失。能够将气门的正时调整到理论最佳值的方法称为全可变气门正时，包含单个气门的正时和进排气门交叠角。

公开号为CN101408118所示之内燃发动机全功能可变配气控制机构，设计的目的是把气门升程、全可变正时需求合并在一个简单的可变截面的凸轮之内。将不同形状的凸轮结合在一根轴上连续变化，会造成高转速时升程太高，或者低转速时升程太低。

公开号CN1831304所示之连续可变气门正时配气机构活塞式内燃机，显示一种试图采用进气门或排气门的二个气门采取差动开启/关闭的方法延长气门的总体的开启持续时间，但是这样的机构在内燃机转速最高时气门的升程只有低转速时的百分之七十，显然不满足最佳正时的要求。

公开号为CN101149000的专利技术内燃机的可变气门驱动机构，是一种连续可变气门升程的技术，具有附加的连续可变气门正时的作用，即改变气门开启持续时间。美国专利US6,659,053，称之为“Fully Variable Valve Train”即全可调气门正时的技术利用了这种类型的附加作用而作为可变正时机构使用，在内燃机进气门与排气门同时应用具有正时效果的连续可变气门升程机构，并设计恰当参数，在气门升程最大时，气门的交叠角度也最大，反之则最小。但是此专利在需要内燃机低转速全油门工作时，气门的升程明显不足，泵气损失比较大，而且气门升程的限制反而限制了气门正时的最大角度，使得内燃机高转速时正时不良；相比较凸轮的曲轴角度而言，此机构在高转速时的运动加速度反而比低速时更大，需要气门弹簧的弹力更大，内燃机处于低转速时弹簧的弹力就显得偏大，因而增加的内燃机的损耗；此方法并不能使凸轮角度放大到比以往大得多的正时角度，因而限制了内燃机的最高转速与功率。

发明内容

本专利针对上述缺陷作出新的解决方案，需要一种新的机构，实现气门正时更好的控制。凸轮的角度是固定的，因此需要一种机构能够缩小凸轮的角度，而不是放大凸轮的角度，因为凸轮角度是不能被放大的，所以必须采用具有最宽泛的曲轴角度的凸轮。

发明所提供的方法内容包含：凸轮轴或相应的定时机构相对应的曲轴角度，推动气门运动使之开启或关闭，并满足内燃机气门在最高转速下具有最佳效率的正时需要；变速摆或变速摆系统，受到所述凸轮轴或相应的定时机构推动而做往复运动，变速摆摆动的起始角度位置可以改变，其摆动的角度范围可变，使得摆动的终了位置不变或近似不变；调节系统，具有可移动的支撑部件，对所述变速摆或系统产生基于杠杆原理的影响，改变其摆动的速度与角度；滚轮摇臂，在所述变速摆推动下，将所述变速摆的摆动运动转化为推动气门的往复运动。

发明所提供的机构内容包含：可变动力臂的变速摆机构、或者可变阻力臂的变速摆机构、或者可变支点的变速摆机构、或者可变动力臂-阻力臂的变速摆机构、或者可变支点结联双变速摆机构，或者可变支点自由变速摆机构、可变摇臂式变速摆机构，这七种机构中同样包含凸轮、变速摆或变速摆系统、调节系统和滚轮摇臂，其作用是满足方法所述之功能。

附图说明

图1是正时原理的示意图。示出了变速摆的变速率摆动与气门正时的对应关系。

图2是可变动力臂的变速摆驱动机构的示意图。示出了机构具体部件的相互位置及气门正时效果。

图3是可变阻力臂的变速摆驱动机构的示意图。示出了机构具体部件的相互位置及气门正时效果。

图4是可变支点的变速摆驱动机构的示意图。示出了机构具体部件的相互位置及气门正时效果。

图5是可变动力臂-阻力臂的变速摆驱动机构的示意图。示出了机构具体部件的相互位置及气门正时效果。

图6是可变支点结联双变速摆杆驱动机构的示意图。示出了机构具体部件的相互位置及气门正时效果。

图7是可变支点自由变速摆驱动机构的示意图。示出了机构具体部件的相互位置及气门正时效果。

图8是可变摇臂式变速摆机构的驱动机构的示意图。示出了机构具体部件的相互位置及气门正时效果。

图9是事例性机构的上下二等角轴测图，示出了可变支点双变速摆驱动机构的具体部件的相互位置及调节方式。

图10是可变支点结联双变速摆杆驱动机构的示意图，示出了在高转速下内燃机气门的正时。

图11是变速摆调节示意图，示出了控制凸轮对变速摆支点与角度的调节作用与范围。

图12是保持最大升程的示意图，示出了控制凸轮的调节作用对气门最大升程的影响。

具体实施方式

本发明的方法参考图1，变速摆杆的一端固定，摆动端的另一端的端面接触带滚轮的摇臂上的滚轮，摇臂一端固定，另一端与气门紧密接触。凸轮的角度为T。驱动气门的变速摆杆与其推动的机构的滚轮接触面分为二部分，推动气门的部分与保持气门关闭的部分，相应的摆动角度范围被分为二部分，一部分保持气门关闭，另一部分推动气门开启。图中的A0是推动气门开启的角度范围，而A2-A0是保持气门关闭的角度范围。就摆动杆的构造而言，保持气门关闭就是端面相对于摆动杆的固定轴的半径不变，而推动气门开启的部分则正相反。

变速摆摆动的角度是从其静止时的角度到推动滚轮运动的最大位移的角度的范围。变速摆摆动的时间周期按照凸轮的角度计算，计为T，T是凸轮形状所对应的曲轴角度。变速摆的摆动角度是A′(A′的值从A0到A2)，变速摆的角速度为ω，变速摆通过角度A′的时间是T，则有

同理，变速摆可提供气门升程的摆动角度是A0，变速摆通过角度A0的时间为t，则有

将

代入

得到

因为A0与T是固定不变的，因而被放大的摆动角度A′使气门的正时角度t缩小了，缩小的比例是摆动角放大倍数的倒数。连续调整这个比例，可以将凸轮的最大正时角度T调整到我们需要的正时角度t。只需凸轮具有足够大的角度T，此原理就可保证往复式内燃机在任何转速下都可具有最佳气门正时。因为A′是变化的，根据角速度ω将是连续变化的，因此这种调节正时的方法称为包含变速摆机构的全可变气门正时方法。气门正时的变化，依赖变速摆的初始位置与摆动角度。当变速摆未摆动位置在初始位置0时，此时内燃机转速为最高额定转速，凸轮推动变速摆时就立即带动气门作往复运动，所以气门正时的曲轴角度就是凸轮的曲轴角度，即

当变速摆未摆动位置在初始位置2时，此时内燃机转速为最低额定转速，变速摆开始被凸轮推动时是空摆，不推动气门，直至变速摆的角度到达A0后才开始推动气门开启，气门正时的曲轴角度比凸轮的曲轴角度小一定比例。此时气门的最大升程不变，因为变速摆的摆动角度相应放大了，使摆动终了位置不变。此时气门正时的曲轴角度是当变速摆未摆动位置在初始位置1时，内燃机转速为中间转速，气门正时符合此时内燃机的最佳需求，此时气门正时的曲轴角度是

同理，如果摆动的角速率ω不变，变速摆的力臂长度R发生变化，则气门正时的曲轴角度是

其中R′＝R0，R1，R2，等效的摆动速率依然是连续变化的。如果将变速摆与滚轮摇臂接触推动所产生的正时效果转移到提供变速摆摆动动力的动力点上，以曲面杆的平动推动变速摆摆动，依然可以产生变速摆的效果。由此可见，等效的摆动速率与气门正时相关联。

上述原理在变速摆直线化时依然保持其特性。当一个变速摆不是直接推动气门，而是通过一个顶杆移动体来推动气门，即摆动先转换成直线运动再推动气门，而顶杆具有与其直线运动相适应的形状，从而达到与变速摆同样的效果。

恰当的机构参数的选择使气门在同样的凸轮角度达到升程最大，调节机构状态以适应转速的行为就不会改变气门正时曲线的中心位置，如图1中单个气门的正时变化曲线，气门升程与曲轴角度的变化关系。当进气门与排气门同样使用这样的机构时，进排气门各自正时的变化自然形成了满足内燃机工作需要的气门交叠角，就不再需要额外的调节机构调整气门交叠角。如图2至图6中所示之进排气门的组合正时曲线。

保持气门升程不变的方法是变速摆在摆动终了位置时，调节机构的调节运动不能改变气门的升程，或言，调节机构的调节运动是平移运动时，调节机构所接触的两个部件的滑动面是平行关系；调节机构的调节运动时转动时，调节机构的特征角度是满足：当变速摆处于摆动终了位置时，调节机构恰好对其不产生调节作用的临界位置。

因为变速摆机构的特性，因此本发明中的凸轮角度可以达到180度，对应360度的曲轴角度。全可变气门正时使内燃机的气门的正时能够符合内燃机设计转速范围内任何一个转速下对气门正时的要求，因而在内燃机的低转速状态下较已知的正时系统可以提高扭矩，在高转速状态下可提高输出功率。此外，在相同的凸轮旋转一圈的角度时间范围内，变速摆的角速度在内燃机高转速时时反而比在低转速时更小，这样的结果是内燃机处于高转速时，气门的运动状态只想当于相对较低的转速的工作状态，因此，气门弹簧的弹力可以设计比正常值偏小的数值，驱动气门的功耗降低了，内燃机的损耗变小了。

由于采用的凸轮的几何形状是固定的，其对气门驱动机构的推动作用力程是不变的，因此如果摆动是变速性质的，需要控制机构能够具有连续可调变速摆系统固有参数的功能。变速摆恰好是一个杠杆系统，改变变速摆的摆动角速度与初始、终了位置，或是改变变速摆的力臂等效长度，就可以改变变速摆的摆动速度。因此该笔就是控制杠杆的两个力臂比例或一个支点的位置，同时控制杠杆的初始位置，此外，直接推动气门部件具有平移与旋转二种运动模式，因此可以很容易得到七钟实现变速摆机构的机械结构。他们分别是：可变动力臂的变速摆、可变阻力臂的变速摆、可变支点的变速摆、可变动力臂-阻力臂的变速摆、可变支点结联双变速摆、可变支点自由变速摆等机构、可变摇臂式变速摆机构。在这些机构中，随着可调节接触点位置的可移动的连杆或可旋转的控制凸轮的平移或旋转运动，可调节杠杆的动力点、阻力或支点的位置，并且使杠杆沿相对固定点旋转一定角度，或者令变速摆的动力点位移的大小与时间产生变化，从而满足变速摆驱动的全可变气门正时机构的基本原理与要求。

下面分述不同的具体机构设计的原理，各图相似功能的部件委以相同编号，而图2到6是等价关系，而非一个机构的不同部分。

参考图2，示意图显示可变动力臂的变速摆的机构原理。凸轮1推动水平移动的推杆7的一个侧面，推杆7的另一个侧面推动带有连杆的滑块8，滑块8连接在一个可旋转的带有杆的轴9上。滑块8推动固定在轴5上的变速摆6，变速摆6推动摇臂15上的滚轮13，在固定的液压挺柱20的支撑作用下，推动气门19。扭力簧3用来对变速摆6提供滑动的回复力，柱形簧17提供气门19的回复力。扭力簧在4的位置上与发动机缸盖相连固定，气门簧在上夹板16与气门相连，在下夹板18与发动机缸盖相接触。变速摆6与推杆7有一个不为零的初始角度，滑块8沿变速摆6的接触面的滑动不会改变推杆的推动路程，即不会改变变速摆的摆动终了位置，但改变了变速摆6的初始角度。相应的气门正时图显示机构的正时效果，图中实线为高转速的状态。正时提前方向为向左，正时延迟方向为向右，进排气门在高转速状态的正时曲线为实线，在低转速状态的正时曲线为虚线。气门交叠角度在高转速状态时最大，随着转速降低而逐渐减小为零。图中示出了气门升程为关闭与开启的相应位置。

参考图3，示意图显示可变阻力臂的变速摆的机构原理。凸轮1推动滚轮12，带动一端固定的变速摆6，推动带有连杆的滑块8，滑块8连接在一个可旋转的带有杆的轴9上。滑块8推动滑块7沿发动机缸盖的固定斜面21滑动，滑块7推动摇臂15上的滚轮13，在固定的液压挺柱20的支撑作用下，推动气门19。扭力簧3用来对变速摆6提供滑动的回复力，柱形簧17提供气门19的回复力。扭力簧在4的位置上与发动机缸盖相连固定，气门簧在上夹板16与气门相连，在下夹板18与发动机缸盖相接触。变速摆6与滑块7有一个不为零的初始角度，滑块8沿滑块7的接触面的滑动改变滑块的初始位置，同时改变变速摆6的推动路程，使滑块7的运动终了位置保持不变。相应的气门正时图显示机构的正时效果，图中实线为低转速的状态。正时提前方向为向左，正时延迟方向为向右，进排气门在高转速状态的正时曲线为虚线，在低转速状态的正时曲线为实线。气门交叠角度在高转速状态时最大，随着转速降低而逐渐减小为零。图中示出了气门升程为关闭与开启的相应位置。

参考图4，示意图显示可变支点的变速摆机构原理。凸轮1推动滚轮12，带动变速摆6，在控制凸轮8的限制下，推动滑块7，滑块7沿发动机缸盖的固定面21滑动，滑块7推动摇臂15上的滚轮13，在固定的液压挺柱20的支撑作用下，推动气门19。扭力簧3用来对滑块7提供滑动的回复力，柱形簧17提供气门19的回复力。扭力簧在4的位置上与发动机缸盖相连固定，气门簧在上夹板16与气门相连，在下夹板18与发动机缸盖相接触。控制凸轮8的旋转可推动变速摆6改变角度，同时改变支点在变速摆6上的位置，从而改变滑块7运动路程，但控制凸轮8的旋转角度被限制在较小的范围内，使变速摆6摆动终了位置上抵消控制凸轮8的推动作用，因而使摆动终了位置保持不变。相应的气门正时图显示机构的正时效果，图中实线为低转速的状态。正时提前方向为向左，正时延迟方向为向右，进排气门在高转速状态的正时曲线为虚线，在低转速状态的正时曲线为实线。气门交叠角度在高转速状态时最大，随着转速降低而逐渐减小为零。图中示出了气门升程为关闭与开启的相应位置。

参考图5，示意图显示可变动力臂-阻力臂的变速摆的机构原理。凸轮1推动滚轮12，带动一端固定的摇臂7，推动带有连杆的滑块8，滑块8连接在一个可旋转的带有杆的轴9上。滑块8推动固定在轴5上的变速摆6，变速摆6推动摇臂15上的滚轮13，在固定的液压挺柱20的支撑作用下，推动气门19。扭力簧3用来对变速摆6提供滑动的回复力，柱形簧17提供气门19的回复力。扭力簧在4的位置上与发动机缸盖相连固定，气门簧在上夹板16与气门相连，在下夹板18与发动机缸盖相接触。变速摆6与摇臂7有一个不为零的初始角度，滑块8沿变速摆7与摇臂7的接触面的滑动改变变速摆6的初始位置，同时改变变速摆6的推动路程，使变速摆6的运动终了位置保持不变。相应的气门正时图显示机构的正时效果，图中实线为低转速的状态。正时提前方向为向左，正时延迟方向为向右，进排气门在高转速状态的正时曲线为虚线，在低转速状态的正时曲线为实线。气门交叠角度在高转速状态时最大，随着转速降低而逐渐减小为零。图中示出了气门升程为关闭与开启的相应位置。

参考图6，示意图显示可变支点结联双变速摆机构原理。凸轮1推动滚轮12，带动变速摆7，在控制凸轮8的限制下，推动变速摆6，变速摆6绕固定轴5转动，变速摆6推动摇臂15上的滚轮13，在固定的液压挺柱20的支撑作用下，推动气门19。扭力簧3用来对变速摆7提供滑动的回复力，气门簧17提供气门19的回复力。扭力簧在4的位置上与发动机缸盖相连固定，气门簧17在上夹板16与气门相连，在下夹板18与发动机缸盖相接触。控制凸轮8的旋转可推动变速摆6改变角度，同时改变支点在变速摆6上的位置，从而改变变速摆7摆动路程，但控制凸轮8的旋转角度被限制在较小的范围内，使变速摆6摆动终了位置上抵消控制凸轮8的推动作用，因而使摆动终了位置保持不变。相应的气门正时图显示机构的正时效果，图中实线为低转速的状态。正时提前方向为向左，正时延迟方向为向右，进排气门在高转速状态的正时曲线为虚线，在低转速状态的正时曲线为实线。气门交叠角度在高转速状态时最大，随着转速降低而逐渐减小为零。图中示出了气门升程为关闭与开启的相应位置。

参考图7，示意图显示可变支点自由变速摆机构的原理。气门组件由气门19、液压顶杆16、弹簧17、下夹板18组成。一个具有360度曲轴角度的凸轮1推动一个具有凸台的顶杆7，顶杆的上下运动使凸台推动了一个自由变速摆6，变速摆6的两端各有一个滚轮，中间具有齿条，使之受到一个控制齿轮8的限制与支撑作用，控制齿轮8的转动可使所述自由变速摆6上下运动，而自由变速摆6推动了一个直角的摇臂15，摇臂15绕固定轴20旋转，推动了一个以气门19为核心的气门组件，使气门做往复运动，一个扭力弹簧3一端连接顶杆7上的固定孔25，另一端固定于固定点4，使顶杆7产生回复运动。顶杆7的凸台具有特殊形状，使得在凸轮1产生最大位移时，控制齿轮8带动自由摇臂6的运动不会引起摇臂15的转动，因而使不论如何调节，气门的升程保持不变。摇臂15没有设置滚轮，而是将其滚轮转移到摇臂6的相应的一端；摇臂15无液压顶杆，而是设置在气门组件中。相应的气门正时图显示机构的正时效果，图中实线为低转速的状态。正时提前方向为向左，正时延迟方向为向右，进排气门在高转速状态的正时曲线为虚线，在低转速状态的正时曲线为实线。气门交叠角度在高转速状态时最大，随着转速降低而逐渐减小为零。图中示出了气门升程为关闭与开启的相应位置。

参考图8，示意图显示可变摇臂式变速摆机构的原理。气门组件由气门19、液压顶杆16、弹簧17、下夹板18组成。一个具有360度曲轴角度的凸轮1推动一个具有滚轮12、滚轮的轴11的摇臂7，摇臂7的摆动运动通过滚轮13推动了一个可变摇臂式变速摆6，变速摆6与滚轮13相反的一面具有弧形齿条26，弧形线的圆心就是摇臂7的可旋转固定轴5，齿条26与控制齿轮8齿和，使之受到控制齿轮8的限制与支撑作用，控制齿轮8的转动可使所述可变摇臂式变速摆6以摇臂7的可旋转固定轴5的轴线转动，而可变摇臂式变速摆6的摆动推动了气门组件，使气门做往复运动。扭力弹簧3提供摇臂7的回复力。相应的气门正时图显示机构的正时效果，图中实线为高转速的状态。正时提前方向为向左，正时延迟方向为向右，进排气门在低转速状态的正时曲线为虚线。气门交叠角度在高转速状态时最大，随着转速降低而逐渐减小为零。图中示出了气门升程为关闭与开启的相应位置。

下面将选取可变支点结联双变速摆杆驱动机构附图来叙述一个例示性实施例。

图9是机构的上下二等角轴测图，凸轮1与滚轮12密切接触，滚轮通过轴11与变速摆7相连。变速摆7通过轴10与变速摆6的凸台相连，变速摆6的一端固定在固定轴5上，变速摆7推动变速摆6产生摆动运动。控制凸轮8被固定在气缸缸盖(省略)上，不可平移，因而推挤变速摆7使其与凸轮1保持接触，并保持变速摆6的具有正确的初始位置。变速摆6与扭力簧3接触，扭力簧3的一端固定在气缸缸盖上的固定点4，使其能够推动变速摆6产生回复运动。变速摆6的滑动面与滚轮13密切接触，滚轮13以轴14固定于摇臂15的中间部分。摇臂15一端接触液压挺杆20，另一端接触气门杆的顶端。液压挺杆20使摇臂15的获得支撑，使摇臂15的摆动变为气门19的往复运动。气门弹簧17提供气门回复力，气门上夹16与气门下夹18固定气门弹簧17与气门19.

图10是变速摆机构在内燃机高转速情况下的调节状态，与图6的低速状态相比，控制凸轮8的逆时针转动一定角度，变速摆机构的变速摆7和变速摆6的支点使动力臂更大，因此其摆动幅度更小，凸轮1推动滚轮12的时间不变，但变速摆6却由于初始位置的变化而更早推动摇臂滚轮13，摇臂15更早借助液压挺柱20推动由气门上夹板16、弹簧17、下夹板18所构成的气门组件，即气门19更早开启；当变速摆6反向运动时，同理气门关闭的时间更晚。此图中的进排气门的交叠角度，是在假设进排气门同时采用了所述之全可变气门正时机构的情况下所具有的特性，不需要其他连续可变的调节机构的作用。正时提前方向为向左，正时延迟方向为向右，进排气门在高转速状态的正时曲线为实线，在低转速状态的正时曲线为虚线。气门交叠角度在高转速状态时最大，随着转速降低而逐渐减小为零。图中示出了气门升程为关闭与开启的相应位置。

图11是控制凸轮逆时针旋转时，凸轮1未推动变速摆7时的变化。控制凸轮8逆时针转动时，其具有特定弧度的接触面与变速摆7的接触点位置发生变化，使变速摆7的由凸轮1到接触点的动力臂的长度变长，相应的阻力臂的长度减小，这样就改变了变速摆7这个杠杆特征的比例，使得阻力点摆动位移减小。同时，控制凸轮8的旋转推动了变速摆7的以凸轮1为中心的转动，使变速摆7的阻力点位置发生变化，推动变速摆6据固定轴5产生一个初始位置的变化。按照变速摆驱动的原理，在一个凸轮定时的时间周期T内，气门将更早被打开，更晚关闭。因此，此机构工作状态从低转速气门正时调节至高转速气门正时；反之，控制凸轮顺时针转动时，机构从高转速气门正时调节至低转速气门正时。滚轮12的作用是减少与凸轮1的摩擦损耗。

图12是气门最大升程得以保持的原理.凸轮1此时处于推动滚轮12及变速摆7行程最大之处，变速摆6因固定轴5的作用而摆动。因为控制凸轮8的曲面设计与较小的旋转角度，使得变速摆7在摆动终了位置时，控制凸轮8不会推动变速摆7，因此气门的升程不会因为变速摆7的摆动而变化。也因此，气门具有最高升程所对应的凸轮角度位置是在正时调节前后相同的，因此气门具有最高升程所对应的曲轴角度是不变的。这种不变是产生正确的进排气门交叠角度的原因。

所有图中均未示出控制机构的驱动机构，也未示出凸轮轴的完整驱动机构，因此部分并不存在设计困难，使用公知的机械结构即可，凸轮轴由通常的链条被曲轴所驱动，控制机构的驱动可使用液压或电动机系统完成。

总体而言，含有变速摆机构的全可变气门正时方法就是改变驱动气门的变速摆的摆动角速度及其初始的角度，而固定摆动的终了角度，达成可连续调节气门正时的目的。上述七种不同类型的机构均可满足这一方法所需之要素。作为此方法的易于理解的具体方法，上述七种不同类型的机构乃是所述之方法的组成部分。同时，上述机构既可应用于进气门与排气门的其中任何一个，也可以二个全部使用，以达到内燃机效率与成本的平衡。

本示例也仅是展示了图6所示驱动机构的具体设计形式，而其他的例如图2至图8也可以此示例的方法加以具体化，图2至7是一种方法所产生的不同机构，这些不同的机构的原理是相同的，所以本示例也是对图2至图7全体的说明。

上述叙述仅仅是用于解释本发明的例示性实施例，它不是排他的或将本发明限制与其公开的具体形式。本领域技术人员可以理解，在不偏离本发明的范围内，可以做出各种改变以及其中的元素可用等同元素来替换。此外，可以做出很多修改以使特定情形或材料适用于本发明的主旨而不偏离实质范围。因此，本发明不限于作为构思实现本发明的最佳模式所公开的特定实施例，而是本发明包括属于本发明范围的所有实施方式。在不偏离本发明的精神和范围内，本发明能够以具体解释和阐明的方式以外的其他方式实施。

为理解上述陈述，举例而言，例如图6、9、10、11中的控制凸轮8，可以使用更加复杂的机构替代，使得这个复杂的机构与变速摆7的接触位置可以做单独的垂直位移与水平位移，即支点的位置在一个垂直于控制凸轮8的轴的平面内任意移动，而非如图6、9、10、11中的控制凸轮8只能够产生支点沿一条单一曲线的线性移动，如此变速摆6、7可以做到初始位置和摆动角度这二者的独立调节，因而，变速摆6、7的摆动终了位置也是可以独立调整的，因此所产生的效果将是连续可变的气门正时与升程的控制。这是容易想到的改进，因此图2、3、4、5、7所示之机构也可经过如上改进或同类改进而增加其调节的功能。此类改进也应属于本发明的容易理解的衍生形式。

本发明虽然初衷是保持气门升程，但也不排斥通过具体调整机构的参数设计而做到在高转速时略微提高气门升程，在低转速时略微降低气门升程，以进一步减小泵气损失，并不影响本发明的主旨。

Claims (12)

1.一种包含变速摆机构的全可变气门正时方法和机构，该方法包含：

凸轮轴或相应的定时机构相对应的曲轴角度，推动气门运动使之开启或关闭，并满足内燃机气门在最高转速下具有最佳效率的正时需要；

变速摆或变速摆系统，受到所述凸轮轴或相应的定时机构推动而做往复运动，变速摆摆动的起始角度位置可以改变，其摆动的角度范围可变，使得摆动的终了位置不变或近似不变；

调节系统，具有可移动的支撑部件，对所述变速摆或系统产生基于杠杆原理的影响，改变其摆动的速度与角度；

滚轮摇臂，在所述变速摆推动下，将所述变速摆的摆动运动转化为推动气门的往复运动；

该机构包含：

可变动力臂的变速摆机构、或者可变阻力臂的变速摆机构、或者可变支点的变速摆机构、或者可变动力臂-阻力臂的变速摆机构、或者可变支点结联双变速摆机构，或者可变支点自由变速摆机构、可变摇臂式变速摆机构，这七种机构中同样包含凸轮、变速摆或变速摆系统、调节系统和滚轮摇臂，其作用满足方法所述之功能。

2.如权利要求1所述的包含变速摆机构的全可变气门正时方法，其特征在于所述凸轮轴或相应的定时机构所对应的曲轴角度的数值，满足在内燃机最高转速下气门提早开启的角度要求，延迟关闭的角度要求，数值可以达到360度的曲轴角度。

3.如权利要求1所述的包含变速摆机构的全可变气门正时方法，其特征在于所述驱动气门的变速摆或变速摆系统与其推动的机构的滚轮接触面分为二部分，推动气门的部分与保持气门关闭的部分，相应的摆动角度范围被分为二部分，一部分保持气门关闭，另一部分推动气门开启。所述驱动气门的变速摆或变速摆系统的初始位置在保持气门关闭的角度范围，终了位置在使气门完全开启的角度位置，且初始位置与气门正时相关联，初始位置也对应于所述驱动气门的变速摆或变速摆系统的等效摆动速率，摆动速率与气门正时相关联。

4.如权利要求1所述的包含变速摆机构的全可变气门正时方法，其特征在于所述驱动气门的变速摆或变速摆系统通过调节机构的运动，可以连续调节其自身的初始位置的角度，或者动力臂或阻力臂或支点的位置，或者角度与位置的组合，使得变速摆的初始位置和等效运动速率产生变化，对应气门正时发生变化。

5.如权利要求1所述的包含变速摆机构的全可变气门正时方法，其特征在于，所述方法所产生的正时效果乃是，内燃机某个转速时的气门持续开启的曲轴角度，等于凸轮轴或相应的定时机构相对应的曲轴角度乘以对气门产生推动作用的摆动角度与摆动杆摆动角度之比；或者，等于凸轮轴或相应的定时机构相对应的曲轴角度乘以对气门产生推动作用的直线距离与运动的总距离之比。

6.如权利要求1所述的一种可变动力臂的变速摆机构，该机构包含：

一个具有360度曲轴角度的凸轮推动

一个水平移动的杆，杆的另一个平行端面推动

一个可调节位置的中间体，中间体推动

一个变速摆杆的侧面，使摆动杆产生摆动运动来推动

一个具有滚轮的摇臂，摇臂一端与气门相连，另一端与

一个液压顶柱相连，而变速摆杆与

一个扭力弹簧相连。

7.如权利要求1所述的一种可变阻力臂的变速摆机构，该机构包含：

一个具有360度曲轴角度的凸轮推动

一个带有滚轮、一端固定可以摆动的变速摆杆，推动

一个可移动的中间体，推动

一个沿固定斜面做直线运动的杆，此杆推动

一个具有滚轮的摇臂，摇臂一端与气门相连，另一端与

一个液压顶柱相连，而变速摆杆与

一个扭力弹簧相连。

8.如权利要求1所述的一种可变支点的变速摆机构，该机构包含：

一个具有360度曲轴角度的凸轮推动

一个一端带有滚轮的变速摆杆，另一端连接在

一个沿固定水平面做直线运动的杆，此杆推动

一个具有滚轮的摇臂，摇臂一端与气门相连，另一端与

一个液压顶柱相连，而变速摆杆与

一个扭力弹簧相连，而变速摆杆由

一个可旋转的控制凸轮作为其摆动的支点。

9.如权利要求1所述的一种可变动力臂-阻力臂的变速摆机构，该机构包含：

一个具有360度曲轴角度的凸轮推动

一个带有滚轮的第一变速摆杆，此变速摆杆一端固定，推动

一个可移动的中间体，此中间体推动

一个第二变速摆杆的一侧面，变速摆杆沿固定端摆动，推动

一个具有滚轮的摇臂，摇臂一端与气门相连，另一端与

一个液压顶柱相连，而变速摆杆与

一个扭力弹簧相连，而二变速摆杆的固定点相反布置。

10.如权利要求1所述的一种可变支点结联双变速摆机构，该机构包含：

一个具有360度曲轴角度的凸轮推动

一个一端带有滚轮的第一变速摆杆，此杆另一端连接在

一个一端固定的第二变速摆杆的中间部分，此杆推动

一个具有滚轮的摇臂，摇臂一端与气门相连，另一端与

一个液压顶柱相连，而第二摆动杆与

一个扭力弹簧相连，而带滚轮的第一变速摆杆由

一个可旋转的控制凸轮作为其摆动的支点。

11.如权利要求1所述的一种可变支点自由变速摆机构，该机构包含：

一个具有360度曲轴角度的凸轮推动

一个具有凸台的顶杆，杆的上下运动使凸台推动了

一个自由变速摆，变速摆的两端各有一个滚轮，中间具有齿条，使之受到

一个控制齿轮的限制与支撑作用，控制齿轮的转动可使所述自由变速摆上下运动，而自由变速摆推动了

一个直角的摇臂，摇臂绕固定轴旋转，推动了

一个以气门为核心的气门组件，使气门做往复运动，

一个扭力弹簧一端连接顶杆，另一端固定，使顶杆产生回复运动。

12.如权利要求1所述的一种可变摇臂式变速摆机构，该机构包含：

一个具有360度曲轴角度的凸轮推动了

一个具有滚轮12、滚轮的轴11的摇臂7，摇臂7的摆动运动通过滚轮13推动了

一个可变摇臂式变速摆6，变速摆6与滚轮13相反的一面具有弧形齿条26，弧形线的圆心就是摇臂7的可旋转固定轴5，齿条26与

一个控制齿轮8齿和，使之受到控制齿轮8的限制与支撑作用，控制齿轮8的转动可使所述可变摇臂式变速摆6以摇臂7的可旋转固定轴5的轴线转动，

气门组件由气门、液压顶杆、弹簧、下夹板组成。，而可变摇臂式变速摆的摆动推动了气门组件，使气门做往复运动。

一个扭力弹簧一端连接摇臂7，一端固定，为摇臂7提供回复弹力。

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