CN102116182A - 用于降低发动机曲柄起动期间的汽缸压力的凸轮轴轮廓 - Google Patents

用于降低发动机曲柄起动期间的汽缸压力的凸轮轴轮廓 Download PDF

Info

Publication number
CN102116182A
CN102116182A CN2011100003275A CN201110000327A CN102116182A CN 102116182 A CN102116182 A CN 102116182A CN 2011100003275 A CN2011100003275 A CN 2011100003275A CN 201110000327 A CN201110000327 A CN 201110000327A CN 102116182 A CN102116182 A CN 102116182A
Authority
CN
China
Prior art keywords
valve
salient angle
slope
summit
suction valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011100003275A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102116182B (zh
Inventor
R·L·雅克斯
G·J·小海斯科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN102116182A publication Critical patent/CN102116182A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102116182B publication Critical patent/CN102116182B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261—Controlling the valve overlap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/08—Shape of cams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/08—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for decompression, e.g. during starting; for changing compression ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L1/053—Camshafts overhead type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F01L1/181—Centre pivot rocking arms
    • F01L1/182—Centre pivot rocking arms the rocking arm being pivoted about an individual fulcrum, i.e. not about a common shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L1/053—Camshafts overhead type
    • F01L2001/0537—Double overhead camshafts [DOHC]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D2013/0292—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation in the start-up phase, e.g. for warming-up cold engine or catalyst
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

本发明涉及用于降低发动机曲柄起动期间的汽缸压力的凸轮轴轮廓。具体地，一种凸轮轴组件可包括轴和凸角构件。所述凸角构件可包括从基圆径向向外延伸的凸角。所述凸角可包括限定在所述凸角的顶点和所述基圆上的所述凸角的终点之间的阀关闭轮廓。所述阀关闭轮廓限定可关闭侧腹以及从所述关闭侧腹的端点延伸到所述终点的关闭斜坡。所述关闭斜坡在所述关闭侧腹的端点处可具有从所述基圆开始的径向范围，该径向范围小于所述顶点从所述基圆开始的径向范围的10％，并且可具有至少10度的第一角范围。限定在所述顶点和所述终点之间的第二角范围可至少为80度。

Description

用于降低发动机曲柄起动期间的汽缸压力的凸轮轴轮廓
技术领域
本公开涉及发动机凸轮轴，并且更具体地涉及用于凸轮轴进气凸角的凸轮轴轮廓。
背景技术
本节的陈述仅提供涉及本公开的背景信息，并且可能或可能不构成现有技术。
混合动力车辆可由动力系推进，动力系包括内燃发动机以及一个或多个电动机。在操作期间，发动机和/或电动机可供应驱动扭矩。一些混合动力发动机系统在车辆停止时停止发动机，并且在车辆开始再次运动时重启动发动机。电动机中的一个或多个可供应曲柄所用的扭矩，由此重启动发动机。
启动发动机所需的扭矩与发动机曲柄起动压缩有关。延迟关闭发动机进气阀可降低压缩冲程期间的曲柄起动压缩。然而，延迟关闭进气阀可降低发动机工作速度范围上的发动机扭矩，要求更大的发动机排量来补偿降低的发动机扭矩输出。
发明内容
一种凸轮轴组件可包括轴和凸角构件。所述凸角构件可包括从基圆径向向外延伸的凸角。所述凸角可包括限定在所述凸角的顶点和所述基圆上的所述凸角的终点之间的阀关闭轮廓。所述阀关闭轮廓限定可关闭侧腹以及从所述关闭侧腹的端点延伸到所述终点的关闭斜坡。所述关闭斜坡在所述关闭侧腹的端点处可具有从所述基圆开始的径向范围，该径向范围小于所述顶点从所述基圆开始的径向范围的10％，并且可具有至少10度的第一角范围。限定在所述顶点和所述终点之间的第二角范围可至少为80度。
一种动力系组件可包括发动机组件，其包括发动机结构、曲轴、活塞、进气阀、阀升程机构和凸轮轴组件。所述发动机结构可限定汽缸孔以及与所述汽缸孔连通的进气端口。所述曲轴可被旋转地支撑在所述发动机结构上。所述活塞可位于所述汽缸孔中并且耦接到所述曲轴以便所述汽缸孔中的往复位移。所述进气阀可被所述发动机结构支撑并且选择性地打开和关闭所述进气端口。所述阀升程机构可被所述发动机结构支撑并且与所述进气阀接合。所述凸轮轴组件可被所述发动机结构旋转地支撑并且被所述曲轴旋转地驱动。所述凸轮轴组件包括凸角构件，所述凸角构件与所述阀升程机构接合以便打开和关闭所述进气阀，所述凸角构件包括基圆和从所述基圆径向向外延伸的凸角。
所述凸角可与所述阀升程机构接合以便在紧接所述活塞的进气冲程的所述活塞的压缩冲程期间进行至少80度的曲轴旋转。所述凸角可包括限定在所述凸角的顶点和所述基圆上的所述凸角的终点之间的阀关闭部分。所述顶点可在所述进气冲程期间与所述阀升程机构接合，并且所述阀关闭部分与所述阀升程机构接合以便在所述进气冲程的开头和所述压缩冲程的末尾之间进行至少160度的曲轴旋转。所述阀关闭部分可限定关闭侧腹以及从所述关闭侧腹的端点延伸到所述终点的关闭斜坡。
所述关闭斜坡在所述关闭侧腹的端点处可具有从所述基圆开始的径向范围，该径向范围小于所述顶点从所述基圆开始的径向范围的10％。所述关闭斜坡可与所述阀升程机构接合以便在所述压缩冲程期间进行至少20度的曲轴旋转。所述关闭斜坡的径向范围可沿第一角范围不断减小，所述第一角范围被限定在所述关闭侧腹的端点和所述终点之间。所述关闭斜坡可提供至少0.1毫米（mm）的进气阀位移。
一种方法可包括在活塞的进气冲程期间打开进气阀，所述进气阀与发动机汽缸连通，所述活塞位于所述汽缸中。所述打开可包括经由与所述进气阀接合的凸轮轴凸角构件使所述进气阀移位到最大位移位置。所述方法可进一步包括在使所述进气阀移位到最大位移位置之后，经由所述凸轮轴凸角构件保持所述进气阀打开并持续至少160度的曲轴旋转，所述曲轴与所述活塞接合。所述方法可进一步包括在紧接所述进气冲程的所述活塞的压缩冲程开始之后，经由所述凸轮轴凸角构件关闭所述进气阀并持续至少80度的曲轴旋转。
所述保持可包括通过所述凸轮轴凸角构件的阀关闭部分的关闭斜坡，在所述第一位置处，所述进气阀打开至少0.1 mm。所述阀关闭部分可限定在凸角的顶点和基圆上的所述凸角的终点之间，所述凸角从所述凸轮轴凸角构件的所述基圆径向向外延伸。所述关闭斜坡可从所述阀关闭部分的关闭侧腹的端点延伸到所述终点并且可具有从所述基圆开始在所述关闭侧腹的端点和所述终点之间不断减小的径向范围。所述关闭斜坡与所述进气阀接合并持续至少20度的曲轴旋转。使所述进气阀从所述第一位置移位到所述关闭位置可包括使所述进气阀以不大于所述凸轮轴凸角构件的旋转的0.030 mm/度的进气阀速度以及不大于－0.005 mm/度2的加速度移位。
进一步应用领域将从本文提供的描述变得直观。应当理解的是，该描述和具体的示例意在仅为说明之目的并且无意限制本公开的范围。
本发明还提供了以下方案：
1. 一种凸轮轴组件，包括：
轴，和
凸角构件，其被固定成随所述轴旋转并且包括基圆和从所述基圆径向向外延伸的凸角，所述凸角包括限定在所述凸角的顶点和所述基圆上的所述凸角的终点之间的阀关闭轮廓，所述阀关闭轮廓限定关闭侧腹以及从所述关闭侧腹的端点延伸到所述终点的关闭斜坡，所述关闭斜坡在所述关闭侧腹的端点处具有从所述基圆开始的径向范围，该径向范围小于所述顶点从所述基圆开始的径向范围的10％，并且具有至少10度的第一角范围。
2. 如方案1所述的凸轮轴组件，其特征在于，所述凸角的所述第一角范围被限定在所述关闭侧腹的端点和所述终点之间，并且所述关闭斜坡的径向范围沿所述第一角范围不断减小。
3. 如方案1所述的凸轮轴组件，其特征在于，限定在所述顶点和所述终点之间的第二角范围至少为80度。
4. 如方案3所述的凸轮轴组件，其特征在于，限定在所述顶点和所述关闭侧腹的端点之间的所述凸角的第三角范围在60度和85度之间。
5. 如方案1所述的凸轮轴组件，其特征在于，所述凸角构件是进气凸角构件。
6. 如方案1所述的凸轮轴组件，其特征在于，限定在所述顶点和所述终点之间的所述凸角的第二角范围大于限定在所述起点和所述顶点之间的所述凸角的第三角范围。
7. 如方案1所述的凸轮轴组件，其特征在于，所述凸角包括限定在所述起点和所述顶点之间的阀打开部分，所述阀打开部分限定了开始于所述起点的打开斜坡以及从所述打开斜坡的端点延伸的打开侧腹，所述打开斜坡具有限定在所述起点和所述打开斜坡端点之间的第二角范围，所述第二角范围小于所述第一角范围。
8. 一种动力系组件，包括：
发动机组件，其包括发动机结构，所述发动机结构限定汽缸孔以及与所述汽缸孔连通的进气端口；
曲轴，其被旋转地支撑在所述发动机结构上；
活塞，其位于所述汽缸孔中并且耦接到所述曲轴以便所述汽缸孔中的往复位移；
进气阀，其被所述发动机结构支撑并且选择性地打开和关闭所述进气端口；
阀升程机构，其被所述发动机结构支撑并且与所述进气阀接合；以及
凸轮轴组件，其被所述发动机结构旋转地支撑并且被所述曲轴旋转地驱动，所述凸轮轴组件包括凸角构件，所述凸角构件与所述阀升程机构接合以便打开和关闭所述进气阀，所述凸角构件包括基圆和从所述基圆径向向外延伸的凸角，所述凸角与所述阀升程机构接合以便在紧接所述活塞的进气冲程的所述活塞的压缩冲程期间进行至少80度的曲轴旋转。
9. 如方案8所述的动力系组件，其特征在于，所述凸角包括限定在所述凸角的顶点和所述基圆上的所述凸角的终点之间的阀关闭部分，所述顶点在所述进气冲程期间与所述阀升程机构接合，并且所述阀关闭部分与所述阀升程机构接合以便在所述进气冲程的开头和所述压缩冲程的末尾之间进行至少160度的曲轴旋转。
10. 如方案8所述的动力系组件，其特征在于，所述凸角包括限定在所述凸角的顶点和所述基圆上的所述凸角的终点之间的阀关闭部分，所述阀关闭部分限定关闭侧腹以及从所述关闭侧腹的端点延伸到所述终点的关闭斜坡，所述关闭斜坡在所述关闭侧腹的端点处具有从所述基圆开始的径向范围，该径向范围小于所述顶点从所述基圆开始的径向范围的10％，所述关闭斜坡与所述阀升程机构接合以便在所述压缩冲程期间进行至少20度的曲轴旋转。
11. 如方案10所述的动力系组件，其特征在于，所述关闭斜坡的径向范围沿第一角范围不断减小，所述第一角范围被限定在所述关闭侧腹的端点和所述终点之间。
12. 如方案11所述的动力系组件，其特征在于，所述关闭斜坡提供至少0.1 mm的进气阀位移。
13. 如方案10所述的动力系组件，其特征在于，所述阀关闭部分与所述阀升程机构接合以便在所述进气冲程的开头和所述压缩冲程的末尾之间进行至少160度的曲轴旋转。
14. 如方案13所述的动力系组件，其特征在于，所述顶点在所述进气冲程期间接合所述阀升程机构，并且所述关闭斜坡在所述顶点接合所述阀升程机构之后120度和170度之间接合所述阀升程机构。
15. 如方案10所述的动力系组件，其特征在于，所述凸角进一步包括限定在所述基圆上的所述凸角的起点和所述凸角的顶点之间的阀打开部分，所述阀打开部分限定开始于所述起点的打开斜坡以及从所述打开斜坡的端点延伸的打开侧腹，所述关闭斜坡具有比所述打开斜坡更大的径向范围，
16. 如方案10所述的动力系组件，其特征在于，进一步包括混合动力功率组件，其与所述发动机组件接合并且适于为所述发动机组件提供动力。
17. 一种方法，包括：
在活塞的进气冲程期间打开进气阀，所述进气阀与发动机汽缸连通，所述活塞位于所述汽缸中，所述打开包括经由与所述进气阀接合的凸轮轴凸角构件使所述进气阀移位到最大位移位置；以及
在使所述进气阀移位到最大位移位置之后，经由所述凸轮轴凸角构件保持所述进气阀打开并持续至少160度的曲轴旋转，所述曲轴与所述活塞接合。
18. 如方案17所述的方法，其特征在于，进一步包括：在紧接所述进气冲程的所述活塞的压缩冲程开始之后，经由所述凸轮轴凸角构件关闭所述进气阀并持续至少80度的曲轴旋转。
19. 如方案18所述的方法，其特征在于，所述保持包括：通过所述凸轮轴凸角构件的阀关闭部分的关闭斜坡，在所述第一位置处，所述进气阀打开至少0.1 mm，所述阀关闭部分限定在凸角的顶点和基圆上的所述凸角的终点之间，所述凸角从所述凸轮轴凸角构件的所述基圆径向向外延伸，所述关闭斜坡从所述阀关闭部分的关闭侧腹的端点延伸到所述终点并且具有从所述基圆开始在所述关闭侧腹的端点和所述终点之间不断减小的径向范围，所述关闭斜坡与所述进气阀接合并持续至少20度的曲轴旋转。
20. 如方案19所述的方法，其特征在于，使所述进气阀从所述第一位置移位到所述关闭位置包括使所述进气阀以不大于所述凸轮轴凸角构件的旋转的0.030 mm/度的进气阀速度以及不大于－0.005 mm/度2的加速度移位。
附图说明
本文所描述的附图仅为说明之目的并无意以任何方式限制本公开范围。
图1是根据本公开的示例性混合动力车辆组件的示意图；
图2是根据本公开的示例性发动机组件的剖面图；
图3是根据本公开的示例性进气凸角轮廓的示意图；
图4是曲线图，在阀移位与曲轴旋转角的图中示出了根据本公开的示例性阀移位曲线。
在遍及附图中几幅视图中，对应的附图标记表示对应的部件。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述本公开的示例。下面的描述本质上仅为示范性并无意限制本公开、应用，或用途。
参见图1，示意性地示出了混合动力车辆组件10。混合动力车辆组件10可包括混合动力功率组件12、发动机组件14、变速器16以及驱动轴18。混合动力功率组件12和发动机组件14可形成动力系组件。混合动力功率组件12可包括电动机20和可再充电池22。电动机20和电池22可形成用于混合动力功率组件12的驱动机构。
电动机20可与电池22电通信以将来自电池22的功率转换为机械功率。电动机20可为发动机组件14的旋转提供动力并且可作为启动器来曲柄起动并从而启动发动机组件14。电动机20可另外由发动机组件14提供动力并且作为发电机以提供功率对电池22进行充电。混合动力功率组件12可包括在变速器16中并且与变速器16接合。电动机20可耦接到输出轴24，从而经由变速器16为驱动轴18的旋转提供动力。
发动机组件14可经由耦接装置26耦接到变速器16并且可驱动变速器16。耦接装置26可包括摩擦离合器或变矩器。变速器16可实用发动机组件14和/或电动机20提供的动力来驱动输出轴24并且为驱动轴18的旋转提供动力。
发动机组件14可以是四冲程类型，具有包括进气冲程、压缩冲程、燃烧（或功率）冲程以及排气冲程的燃烧循环。另外参见图2，发动机组件14包括发动机结构，发动机结构可包括缸体组件28和安装在缸体组件28上的汽缸盖组件30。缸体组件28可包括发动机缸体32、活塞34和曲轴36。
发动机缸体32可限定汽缸孔38。活塞34可布置在汽缸孔38中并且可在其内往复运动。汽缸孔38可与汽缸盖组件30以及对应的活塞34协作，以限定对应的燃烧室40（仅示出一个）。应当理解，本公开适用于任何数量的活塞－汽缸孔布置以及多种发动机构造，包括但不限于V形发动机、直列发动机和水平对置发动机，以及顶置凸轮轴构造和缸内凸轮构造。
在发动机组件14工作期间，每个活塞34可在上止点（TDC）位置和下止点（BDC）位置之间往复运动。在TDC位置，对应的燃烧室40可限定最小容积。在BDC位置，对应的燃烧室40可限定最大容积。曲轴36可被旋转地支撑在发动机缸体32上并且耦接到活塞34。在发动机组件14工作期间，曲轴36可被活塞34旋转地驱动。
继续参见图2，汽缸盖组件30可包括汽缸盖112、进气阀系组件114以及排气阀系组件116。汽缸盖112可邻接发动机缸体32并且可限定进气端口120和排气端口122。进气和排气端口120、122可与燃烧室40连通。
进气阀系组件114可被支撑在汽缸盖112上。进气阀系组件114可包括进气阀组件130，进气凸轮轴组件134经由进气阀升程机构132操作进气阀组件130，进气凸轮轴组件134包括凸角构件136。进气阀系组件114可进一步包括第一凸轮相位器（未示出）。排气阀系组件116可包括排气阀组件140，排气凸轮轴组件144经由排气阀升程机构142操作排气阀组件140，排气凸轮轴组件144包括凸角构件146。排气阀系组件116可进一步包括第二凸轮相位器（未示出）。应当理解，本公开适用于多种凸轮轴布置，包括但不限于固定凸角凸轮轴和同心凸轮轴。
排气阀组件140和排气阀升程机构142可分别基本类似于进气阀组件130和进气阀升程机构132，因此，将不进一步详细描述。本公开不限于为排气阀组件140的排气阀提供特定位移（即升程）曲线的凸角构件146。
进气阀组件130可包括进气阀150和弹簧元件152。进气阀150可布置在进气端口120中并且可被弹簧元件152偏压在关闭位置。进气阀升程机构132可接合进气阀150和进气凸轮轴组件134的凸角构件136。进气阀升程机构132可响应于凸角构件136的旋转而使进气阀150在关闭位置和打开位置之间选择性地移位。
进气阀升程机构132可包括摇臂154和冲击调节器156。摇臂154可在一个端部接合对应的进气阀150，并且可在相对的端部绕对应的冲击调节器156枢转。摇臂154可按照大于一的比将凸角构件136造成的摇臂154的第一线性位移转换成进气阀150的第二线性位移。冲击调节器156可以是液压操作的并且可提供液压冲击调节，其选择性地保持进气阀组件130、进气阀升程机构132和进气凸轮轴组件134之间的接合。
虽然图2所示的进气阀升程机构132是摇臂类型的，但本公开不仅仅限于摇臂型构造，而是等同地适用于其他常规阀升程机构。作为非限制性示例，本公开适用于如下的阀升程机构，其包括布置在进气阀和凸轮轴的凸角构件之间并且直接与进气阀和凸轮轴的凸角构件接合的升程器（lifter）。
进气凸轮轴组件134可包括轴160，轴160被旋转地支撑在汽缸盖112上，位于进气阀150和摇臂154上面。曲轴36可旋转地驱动进气凸轮轴组件134。作为非限制性示例，曲轴36可经由耦接到轴160的链条或皮带旋转地驱动进气凸轮轴组件134。在一个非限制性示例中，进气凸轮轴组件134被耦接成以第一旋转速度旋转，该第一旋转速度是曲轴36的第二旋转速度的一半。
凸角构件136可被固定成随轴160旋转并且可经由对应的进气阀升程机构132接合进气阀150。每个凸角构件136可限定凸角轮廓170，凸角轮廓170与对应的进气阀升程机构131接合并且控制对应的进气阀150的打开和关闭。如下面所讨论的，凸角轮廓170可为进气阀150提供阀位移曲线，其降低了曲柄起动压缩。
作为非限制性示例，阀位移曲线可通过降低发动机曲柄起动速度下的发动机燃烧室40的捕获效率来降低曲柄起动压缩。通常，捕获效率指的是汽缸内保持的空气质量（第一质量）与供应到汽缸的空气质量（第二质量）之比。另外，凸角轮廓170可提供阀位移曲线，当与常规后进气阀关闭设计相比时，其降低了发动机组件14的工作速度范围内的对应扭矩损失。
阀位移曲线通过将发动机速度下的捕获效率提高到高于曲柄起动速度来降低扭矩损失。通过减小更高发动机速度下在阀关闭期间可用于汽缸泄漏的时间以及在阀关闭期间小隔板面积所产生的泵送限制来提高捕获效率。通常，特定凸轮轴角处的隔板面积等于圆周和凸轮轴角处的阀位移的乘积。结果，对于给定的发动机扭矩输出，可降低发动机排量。曲柄起动期间的发动机振动也可得到降低。
现在参见图3，示出了凸角构件136的凸角轮廓的示意图。作为参考，凸角构件136可在发动机工作期间以箭头R1指示的方向旋转。凸角构件136的凸角轮廓170可包括基圆200以及从基圆200向外径向延伸的凸角202。基圆200可具有半径RA。可基于特定的阀升程机构提供液压冲击调节还是机械冲击调节来确定半径RA。
凸角轮廓170的凸角202可包括打开斜坡210、打开侧腹212、具有顶点215的鼻部214、关闭侧腹216以及关闭斜坡218。凸角202可从基圆200上的阀打开点220延伸到基圆200上的阀关闭点222。阀打开点220和顶点215之间的第一角范围θ1A可限定阀打开事件的打开持续时间。顶点215和阀关闭点222之间的第二角范围θ2A可限定阀打开事件的关闭持续时间。因此，阀打开点220和阀关闭点222可具有对应于阀打开事件的总持续时间的总角范围θ1A+θ2A。
第二角范围θ2A可大于第一角范围θ1A。作为非限制性示例，第二角范围θ2A可大于或等于80度，并且更特别地，在80度和100度之间。
打开斜坡210、打开侧腹212以及鼻部214可限定阀打开事件的阀打开轮廓。打开斜坡210可开始于阀打开点220。打开侧腹212可从打开斜坡210的端点延伸到鼻部214的起点。虽然打开侧腹212被描述为延伸到鼻部214的起点，但打开侧腹212也可延伸到顶点215。在这种情况下，打开侧腹212可提供用于从打开斜坡210过渡到顶点215的阀位移轮廓。本公开不限于特定打开持续时间（即θ1A）或阀打开轮廓。因此，将不详细讨论打开斜坡210、打开侧腹212以及鼻部214。
鼻部214、关闭侧腹216以及关闭斜坡218可限定阀打开事件的阀关闭轮廓。鼻部214可终止于关闭侧腹216的起点（未示出）。应当理解，本公开不限于鼻部214的特定设计。通常，鼻部214可提供用于从打开侧腹212通过顶点215过渡到关闭侧腹216的阀位移轮廓。鼻部214可提供阀位移轮廓，该轮廓提供进气阀150的降低的速度（即负斜率的速度曲线）以及低的负加速度。进气阀速度和加速度可变化并且可以是阀系几何结构的函数。
顶点215可具有从基圆200开始的径向范围DMAX，其提供对应进气阀150的最大位移LMAX。然而，应当理解，本公开不限于特定的最大位移LMAX。作为非限制性示例，最大位移LMAX可以为10.0 mm左右。
关闭侧腹216可终止于关闭斜坡218的起点230。本公开不限于关闭侧腹216的特定轮廓。通常，关闭侧腹216可提供用于在鼻部214和关闭斜坡218之间过渡的阀位移轮廓。关闭侧腹可提供阀位移轮廓，该轮廓提供进气阀150的提高的速度（即正斜率的速度曲线）以及低的正加速度。作为非限制性示例，关闭侧腹可提供凸轮轴旋转的0.20 mm/度和0.35 mm/度之间的进气阀速度，以及小于0.015 mm/度2的进气阀加速度。
关闭斜坡218可从关闭侧腹216延伸到阀关闭点222。关闭斜坡218可提供阀位移轮廓，该轮廓提供进气阀150在关闭斜坡218的持续时间上的低且大致恒定的速度。作为非限制性示例，关闭斜坡218可提供小于凸轮轴旋转的0.030 mm/度的进气阀速度，并且更特别地，在0.014 mm/度左右。作为非限制性示例，关闭斜坡218可提供小于－0.005 mm/度2的进气阀加速度，并且更特别地，在0 mm/度2和－0.005 mm/度2之间。
关闭斜坡218可具有第三角范围θ3A，其大于或等于10度，并且更特别地，在10度和20度之间。在起点230，关闭斜坡218可具有从基圆200开始的径向范围DRAMP，其提供进气阀150的位移LRAMP。作为非限制性示例，位移LRAMP可大于或等于0.1 mm，并且更特别地，在0.1 mm和1.0 mm之间。在本非限制性示例中，所示位移LRAMP为0.5 mm（图4）。
从关闭侧腹216端点处的起点230到阀关闭点222，关闭斜坡218可具有径向范围，该径向范围通常是不断减小的。关闭斜坡218在起点230处的径向范围DRAMP可小于鼻部214在顶点215处的径向范围DMAX的10％。在本非限制性示例中，关闭斜坡218在起点230处的径向范围大约为鼻部214在顶点215处的径向范围的5％（0.5 mm/10.0 mm=0.05）。
起点230可以是第二角范围θ2A和第三角范围θ3A的函数。作为非限制性示例，起点230可从顶点215旋转地偏移第四角范围θ4A，第四角范围θ4A为60度到80度。
图4示出了凸角202所提供的进气阀150的位移。图4的曲线图大致示出了沿Y轴的以毫秒为单位的阀位移（Y1）以及沿X轴的曲轴36的旋转位移（X1）。在图4中，0度通常对应于曲轴36在排气冲程末尾以及进气冲程开头的位置。另外，100度和80度通常对应于曲轴36在进气冲程末尾以及压缩冲程开头的BDC位置。
名义上，进气冲程期间顶点215所提供的最大位移点可位于TDC之后的100度和45度之间。因此，在该曲线图所示出的非限制性示例中，所示最大位移点大致位于TDC之后的100度。作为参考，标示出了对应于凸角202的特征的阀位移轮廓的一些部分。特别地，标示出了对应于阀打开和关闭点220、222、顶点215以及关闭斜坡218的起点230的阀位移轮廓的一些部分。
如上所述，进气凸轮轴组件134的示例性旋转速度是曲轴36的第二旋转速度的一半。因此，应当理解，阀位移轮廓的第一、第二、第三和第四角范围θ1B、θ2B、θ3B、θ4B是凸角轮廓170的第一、第二、第三和第四角范围θ1A、θ2A、θ3A、θ4A的两倍。类似地，如上所述，第二、第三和第四角范围θ2B、θ3B、θ4B的范围是第二、第三和第四角范围θ2A、θ3A、θ4A的范围的两倍。特别地，第二角范围θ2B可在曲轴旋转的160度和200度之间。类似地，第三角范围θ3B可在曲轴旋转的20度和40度之间，而第四角范围θ4B可在曲轴旋转的120度和170度之间。
在图4所示的非限制性示例中，所示阀关闭点222通常位于TDC之后260度或者BDC之后80度的曲轴旋转位置。虽然被示出在TDC之后260度，但阀关闭点222也可位于TDC之后260度和300度之间，或者位于BDC之后80度和120度之间。
关闭斜坡218的起点230被示出通常位于TDC之后240度或者BDC之后60度的曲轴旋转位置。虽然被示出在TDC之后240度，但起点230可取决于阀关闭点222的位置以及第三角范围θ3B而变化。考虑到前述内容，起点230可以位于TDC之后220度和270度之间，或者位于BDC之后40度和90度之间。
如上所述，进气阀150在起点230处的位移可在0.1 mm和1.0 mm之间。作为非限制性示例，图4示出了0.5 mm的位移。

Claims (10)

1.一种凸轮轴组件，包括：
轴，和
凸角构件，其被固定成随所述轴旋转并且包括基圆和从所述基圆径向向外延伸的凸角，所述凸角包括限定在所述凸角的顶点和所述基圆上的所述凸角的终点之间的阀关闭轮廓，所述阀关闭轮廓限定关闭侧腹以及从所述关闭侧腹的端点延伸到所述终点的关闭斜坡，所述关闭斜坡在所述关闭侧腹的端点处具有从所述基圆开始的径向范围，该径向范围小于所述顶点从所述基圆开始的径向范围的10％，并且具有至少10度的第一角范围。
2.如权利要求1所述的凸轮轴组件，其特征在于，所述凸角的所述第一角范围被限定在所述关闭侧腹的端点和所述终点之间，并且所述关闭斜坡的径向范围沿所述第一角范围不断减小。
3.如权利要求1所述的凸轮轴组件，其特征在于，限定在所述顶点和所述终点之间的第二角范围至少为80度。
4.如权利要求3所述的凸轮轴组件，其特征在于，限定在所述顶点和所述关闭侧腹的端点之间的所述凸角的第三角范围在60度和85度之间。
5.如权利要求1所述的凸轮轴组件，其特征在于，所述凸角构件是进气凸角构件。
6.如权利要求1所述的凸轮轴组件，其特征在于，限定在所述顶点和所述终点之间的所述凸角的第二角范围大于限定在所述起点和所述顶点之间的所述凸角的第三角范围。
7.如权利要求1所述的凸轮轴组件，其特征在于，所述凸角包括限定在所述起点和所述顶点之间的阀打开部分，所述阀打开部分限定了开始于所述起点的打开斜坡以及从所述打开斜坡的端点延伸的打开侧腹，所述打开斜坡具有限定在所述起点和所述打开斜坡端点之间的第二角范围，所述第二角范围小于所述第一角范围。
8.一种动力系组件，包括：
发动机组件，其包括发动机结构，所述发动机结构限定汽缸孔以及与所述汽缸孔连通的进气端口；
曲轴，其被旋转地支撑在所述发动机结构上；
活塞，其位于所述汽缸孔中并且耦接到所述曲轴以便所述汽缸孔中的往复位移；
进气阀，其被所述发动机结构支撑并且选择性地打开和关闭所述进气端口；
阀升程机构，其被所述发动机结构支撑并且与所述进气阀接合；以及
凸轮轴组件，其被所述发动机结构旋转地支撑并且被所述曲轴旋转地驱动，所述凸轮轴组件包括凸角构件，所述凸角构件与所述阀升程机构接合以便打开和关闭所述进气阀，所述凸角构件包括基圆和从所述基圆径向向外延伸的凸角，所述凸角与所述阀升程机构接合以便在紧接所述活塞的进气冲程的所述活塞的压缩冲程期间进行至少80度的曲轴旋转。
9.如权利要求8所述的动力系组件，其特征在于，所述凸角包括限定在所述凸角的顶点和所述基圆上的所述凸角的终点之间的阀关闭部分，所述顶点在所述进气冲程期间与所述阀升程机构接合，并且所述阀关闭部分与所述阀升程机构接合以便在所述进气冲程的开头和所述压缩冲程的末尾之间进行至少160度的曲轴旋转。
10.一种方法，包括：
在活塞的进气冲程期间打开进气阀，所述进气阀与发动机汽缸连通，所述活塞位于所述汽缸中，所述打开包括经由与所述进气阀接合的凸轮轴凸角构件使所述进气阀移位到最大位移位置；以及
在使所述进气阀移位到最大位移位置之后，经由所述凸轮轴凸角构件保持所述进气阀打开并持续至少160度的曲轴旋转，所述曲轴与所述活塞接合。
CN201110000327.5A 2010-01-04 2011-01-04 用于降低发动机曲柄起动期间的汽缸压力的凸轮轴轮廓 Expired - Fee Related CN102116182B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/651636 2010-01-04
US12/651,636 US8333173B2 (en) 2010-01-04 2010-01-04 Camshaft profile for reducing cylinder pressures during engine cranking

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102116182A true CN102116182A (zh) 2011-07-06
CN102116182B CN102116182B (zh) 2017-04-12

Family

ID=44215092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110000327.5A Expired - Fee Related CN102116182B (zh) 2010-01-04 2011-01-04 用于降低发动机曲柄起动期间的汽缸压力的凸轮轴轮廓

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8333173B2 (zh)
CN (1) CN102116182B (zh)
DE (1) DE102010055662A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115263483B (zh) * 2022-07-01 2024-03-26 奇瑞汽车股份有限公司 凸轮、凸轮轴及发动机

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2567689A (en) * 1947-02-24 1951-09-11 Austin Motor Co Ltd Cam for operating valves of internal-combustion engines
US2628605A (en) * 1950-11-02 1953-02-17 Chrysler Corp Cam mechanism and method for manufacturing the same
JPS5179840A (zh) * 1975-01-07 1976-07-12 Honda Motor Co Ltd
US4852527A (en) * 1987-01-28 1989-08-01 General Motors Corporation Low noise valve train
CN1861990A (zh) * 2005-05-15 2006-11-15 晏家全 高性能内燃机

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2567689A (en) * 1947-02-24 1951-09-11 Austin Motor Co Ltd Cam for operating valves of internal-combustion engines
US2628605A (en) * 1950-11-02 1953-02-17 Chrysler Corp Cam mechanism and method for manufacturing the same
JPS5179840A (zh) * 1975-01-07 1976-07-12 Honda Motor Co Ltd
US4084568A (en) * 1975-01-07 1978-04-18 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Decompression-type internal-combustion engine and method of improving the characteristics of such engine
US4852527A (en) * 1987-01-28 1989-08-01 General Motors Corporation Low noise valve train
CN1861990A (zh) * 2005-05-15 2006-11-15 晏家全 高性能内燃机

Also Published As

Publication number Publication date
US8333173B2 (en) 2012-12-18
US20110162600A1 (en) 2011-07-07
CN102116182B (zh) 2017-04-12
DE102010055662A1 (de) 2011-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20010025615A1 (en) Valve control device of internal combustion engine
US9222429B2 (en) Engine control system having a cam phaser
CN105324562A (zh) 可变气门机构的控制装置
JP2000170545A (ja) 可変サイクル内燃機関及びその制御装置
CN104246183A (zh) 可变气门机构的控制装置
CN102410079B (zh) 一种新型机械增压器结构及应用于机械增压器结构的电磁离合机构
CN102200060B (zh) 包括用于减少燃烧室中的油夹带的系统和方法的发动机
CN102116182A (zh) 用于降低发动机曲柄起动期间的汽缸压力的凸轮轴轮廓
CN201794631U (zh) 一种发动机配气相位调节装置
CN111894695A (zh) 一种基于旋转电机驱动的无凸轮轴气门驱动机构
CN204591392U (zh) 可变气门升程装置、发动机及汽车
CN1102199C (zh) 差速式旋转活塞发动机
CN107762587B (zh) 执行机构、可变气门升程装置、发动机及汽车
WO2021139564A1 (zh) 全可变电液气门系统
CN106870057B (zh) 一种缸内直喷发动机直启前缸内压力调整的装置
CN101787926B (zh) 活塞圆周运动式内燃机中的凸轮机构
JP2006220121A (ja) 内燃機関のシリンダヘッド
CN208347853U (zh) 一种顶置凸轮轴式发动机起动减压装置
US11988160B2 (en) Valve control apparatus for engine
CN211737236U (zh) 单进双排配气机构
CN201347796Y (zh) 活塞圆周运动式内燃机中的凸轮机构
CN1434194A (zh) 一种内燃机的节能方法
CN108757086A (zh) 一种顶置凸轮轴式发动机起动减压装置
WO2006105687A1 (fr) Moteur rotatif spherique
KR100481692B1 (ko) 엔진 밸브구동장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170412

Termination date: 20200104