CN103775156B - 可变气门正时设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可变气门正时设备，所述设备包括：致动器壳体，所述致动器壳体在内部具有预定的空间部；上柱塞，所述上柱塞以插入的方式安装在所述致动器壳体的上部内从而能上下移动；下柱塞，所述下柱塞以插入的方式安装在所述致动器壳体的下部内从而允许所述上柱塞上下移动；油腔室，所述油腔室形成为允许油能上下循环或者允许油流根据所述上柱塞的上下移动借助形成在该上柱塞的顶端周缘上的头部而被阻断；以及连通通道部，所述连通通道部适于允许所述油腔室的上端部和下端部根据所述下柱塞的上下移动而彼此连通，并且适于调节在所述连通通道部上流动的油流以控制所述上柱塞的上下移动的速度。

Description

可变气门正时设备

技术领域

本发明涉及一种能够控制发动机中的进气门和排气门的打开和关闭的正时的气门正时设备，并且更具体而言涉及一种能够借助油循环来调节上柱塞和下柱塞的上下移动时的速度以控制发动机中的进气门和排气门的打开和关闭的正时的可变气门正时设备。

背景技术

近来，出于环保的需要，高效率发动机增多，从而提供了在发动机性能方面的各种改进，并且进一步地，已经形成并研制出能够确保发动机高效率的优化部件以及控制技术。

为了改进发动机的性能，尤其是，进气和排气条件应被优化，并且因此，已经提出各种技术以通过调节由发动机的运行速度造成的气门的不同正时来优化发动机中的进气门和排气门的打开和关闭的正时。

这样，进气门和排气门的打开和关闭的正时根据发动机的运行速度和负荷而变化，由此优化发动机的热效率和输出并且提高燃料效率。上述技术被应用于发动机的可变气门正时设备。

可变气门正时设备通常通过凸轮的相位变化来提前或延迟气门的打开的正时。在现有的发动机中，气门的打开和关闭正时的控制通过利用燃烧驱动系统借助具有固定的机械气门正时的凸轮轮廓来实施。

然而，在常规的可变气门正时设备的情况下，不可能改变发动机运行期间气门的打开和关闭的正时，除非凸轮被改变，并且此外，螺旋齿轮式、扭转花键式、叶片式或电动液压式凸轮相位变化机构应该被安装在凸轮轴的前端部上，由此使构造非常复杂并且还使汽缸盖部的尺寸过大。

在另一常规的可变气门正时设备的情况下，气门升程机构的构造被改变以改变气门的打开保持时间或气门的打开和关闭正时的正时，由此遗憾地使得构造非常复杂并且还使得汽缸盖部的体积过大。

发明内容

因此，鉴于在现有技术中出现的上述问题形成了本发明，并且本发明的目的在于提供这样一种可变气门正时设备，该可变气门正时设备能够根据上柱塞和下柱塞的上下移动来循环油，由此通过控制上柱塞和下柱塞的上下移动的速度来控制进气门和排气门的打开和关闭的正时以提高发动机的效率和输出。

为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种可变气门正时设备，所述可变气门正时设备包括：致动器壳体，所述致动器壳体在内部具有预定的空间部；上柱塞，所述上柱塞以插入的方式安装在所述致动器壳体的上部内从而能上下移动；下柱塞，所述下柱塞以插入方式安装在所述致动器壳体的下部内从而允许所述上柱塞能上下移动；油腔室，所述油腔室形成为允许油能上下循环或者允许油流根据所述上柱塞的上下移动借助形成在所述上柱塞的顶端周缘上的头部而被阻断；以及连通通道部，所述连通通道部适于允许所述油腔室的上端部和下端部根据所述下柱塞的上下移动而彼此连通，并且适于调节在所述连通通道部上流动的油流以控制所述上柱塞的上下移动的速度。

根据本发明，期望地，所述油腔室包括：上腔室，所述上腔室形成在所述上柱塞的上侧部上；阻尼腔室，所述阻尼腔室形成在所述上柱塞的主体的外周表面上，从而根据所述上柱塞的上下移动而与所述上腔室的下侧部连通或者与所述上腔室的下侧部阻断；以及循环通道，所述循环通道适于允许所述上腔室和所述阻尼腔室彼此连通，并且在所述循环通道上安装有打开和关闭阀以限制油运动。

根据本发明，期望地，所述循环通道包括设置在所述打开和关闭阀下方的注油器，在所述注油器上安装有止回阀以将油注入到所述循环通道。

根据本发明，期望地，所述阻尼腔室包括：辅助柱塞，所述辅助柱塞适于弹性地支承形成在所述上柱塞的所述顶端周缘上的所述头部；以及油容纳部，所述油容纳部形成在所述上柱塞的外周表面与所述辅助柱塞的内周表面之间，所述辅助柱塞适于根据所述上柱塞的上下移动而将所述油容纳部和所述循环通道相连接或者阻断所述循环通道与所述油容纳部。

根据本发明，期望地，所述连通通道部包括：第一通道，所述第一通道连接至所述循环通道的下部；第二通道，所述第二通道连接至所述上腔室的上端；以及连接通道，所述连接通道沿着所述下柱塞的上端部的外周表面形成，以允许在所述第一通道和所述第二通道之间连通的容积根据所述下柱塞的位置而变化。

根据本发明，期望地，所述下柱塞在下侧安装有垫板以便调节该下柱塞的初始位置。

附图说明

从结合附图的本发明的优选实施方式的下列详细说明，将清楚本发明的上述和其他目的、特征以及优点，附图中：

图1是示出安装有可变气门正时设备的常规进气和排气系统的立体图；

图2是示出根据本发明的可变气门正时设备的立体图；

图3是沿着图2的线A-A截取的剖视图；

图4是沿着图2的线B-B截取的剖视图；

图5是示出在根据本发明的可变气门正时设备中所形成的循环通道的剖视图；

图6是沿着图4的线C-C截取的剖视图；

图7是示出根据本发明的可变气门正时设备的上柱塞和下柱塞向上移动时的油流的剖视图；以及

图8是示出根据本发明的可变气门正时设备的上柱塞和下柱塞向下移动时的油流的剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对根据本发明的可变气门正时设备进行详细的说明。

图1是示出安装有可变正时气门设备的常规进气和排气系统的立体图。

如图所示的，可变气门正时设备400具有预定长度并且设置在推杆320和摆动臂250之间。

摆动臂250与凸轮轴200一起协作地操作并且上下移动，由此允许上柱塞20和下柱塞30（参见图3）上下移动，并且这时，上柱塞20对推杆320加压以允许进气和排气门300借助锁臂310被操作。

在下文中，将参照图2至图6对根据本发明的可变气门正时设备进行详细的说明。

图2是示出根据本发明的可变气门正时设备的立体图，图3是沿着图2的线A-A截取的剖视图，图4是沿着图2的线B-B截取的剖视图，图5是示出在根据本发明的可变气门正时设备中所形成的循环通道的剖视图，图6是沿着图4的线C-C截取的剖视图。

如图所示的，根据本发明的可变气门正时设备100具有预定长度并且包括致动器壳体10、上柱塞20、下柱塞30、油腔室50以及连通通道部180。

致动器壳体10具有预定长度并且在其内部形成有预定的空间部，如将在稍后描述的上柱塞20和下柱塞30在该空间部中上下移动。

另一方面，上柱塞20以插入的方式安装在致动器壳体10的上部中从而能沿上下方向滑动。

在该情况下，上柱塞20允许安装在致动器壳体10的顶端部的内周缘上的推杆连接器17向上移动，使得推杆320被加压以操作进气和排气门300。

此外，上柱塞20包括头部21和主体25，该主体的直径与头部21的直径相比较小，由此形成“T”状柱体，并且在主体25的外周表面与安装在致动器壳体10内的中空引导构件15的内周表面紧密接触的状态下，主体25滑动。

另一方面，下柱塞30与摆动臂250一起协作地操作以允许上柱塞20向上移动，并且该下柱塞以可滑动的方式插入致动器壳体10的下部中，同时下柱塞30的顶部在与上柱塞20相同的线上与该上柱塞20的下侧紧密接触。

因此，下柱塞20根据摆动臂250的操作而上下移动。

另一方面，在致动器壳体10内安装有弹簧36以弹性地支承下柱塞30，并且下支承件35联接至致动器壳体10的下端部以支承下柱塞30并且同时将摆动臂250的操作传递到下柱塞30。

在该情况下，下支承件35根据摆动臂250的操作而上下滑动，由此使下柱塞30上下移动。

另一方面，油腔室50允许油响应于上柱塞20的上下移动而循环，并且该油腔室包括上腔室51、阻尼腔室60和循环通道55。

在该情况下，上腔室51是形成在上柱塞20上的预定的空间部，并且阻尼腔室60是形成在上柱塞20的主体25的外周表面和致动器壳体10的内周表面之间的预定的空间部。

在该情况下，循环通道55用来允许上腔室51与阻尼腔室60连通。

另一方面，阻尼腔室60包括辅助柱塞61和油容纳部65。

辅助柱塞61在致动器壳体10的内部上下移动从而抵靠弹簧63被弹性地支承并且其内部是空的从而在该内部中形成油容纳部65。此外，辅助柱塞61在其顶端和底端处是敞开的，并且上柱塞20穿过辅助柱塞61的顶端的中心。

因此，辅助柱塞61具有帽的形状，该帽在其顶侧的中央形成有开口，并且所述辅助柱塞在抵靠弹簧63被弹性地支承的状态下在其顶端处与上柱塞20的头部21的下侧接触，由此弹性地支承上柱塞20。

这时，油容纳部65形成在上柱塞20的主体25的外周表面与辅助柱塞61的内周表面之间。

在该情况下，油被填充到上腔室51、油容纳部65和循环通道55中。

此外，辅助柱塞61通过与上柱塞20的上下移动的协作操作而上下移动，并且如图3所示，辅助柱塞61打开和关闭竖直地形成在致动器壳体10的一侧的循环通道55的下侧的端部，由此允许循环通道55和油容纳部65彼此连通或者彼此被阻断。

另一方面，如图3所示，循环通道55是反向的“”状并且形成为允许其顶端开口和下端开口与上腔室51和油容纳部65相应地连通。

这时，在循环通道55上安装打开和关闭阀70从而限制油运动，并且安装有止回阀的注油器75设置在打开和关闭阀70的下方。

在该情况下，如图5所示，由电磁阀形成的打开和关闭阀70抵靠弹簧被弹性地支承从而打开和关闭油的通道，并且止回阀被安装成将油注入到循环通道55从而沿着该循环通道的外周缘形成通道，使得油沿着循环通道55、油容纳部65和连通通道部80循环，如稍后将讨论的。

另一方面，连通通道部80形成为允许循环通道55沿另一方向与上腔室51连通。也就是说，连通通道部80允许循环通道55与下柱塞30的上下移动相对应地与上腔室51连通，同时调节在彼此连通的循环通道55和上腔室51上流动的油流，从而控制上柱塞20的上下移动的速度。

也就是说，连通通道部80改变在彼此连通的循环通道55和上腔室51上流动的油流以允许通过油施加至上柱塞20的负荷被改变，由此控制上柱塞20的上下移动的速度。

在该情况下，连通通道部80包括第一通道81、第二通道83和连接通道85。

第一通道81连接至装载在循环通道55上的注油器75的止回阀安装部，并且如图4和图6所示，第二通道83沿另一方向连接至油腔室50的上腔室51。

另一方面，连接通道85沿着下柱塞30的上端部的外周表面形成并且允许第一通道81和第二通道83根据下柱塞30的位置而彼此连通。

在该情况下，油被填充到上腔室51、油容纳部65、循环通道55、第一通道81、第二通道83和连接通道85中并且根据上柱塞20的上下移动而循环地移动。

这时，根据上柱塞20和下柱塞30的操作而漏到外面的油正好通过注油器75来补偿。

另一方面，在下柱塞30的下侧与下支承件35之间安装有预定厚度的垫板90。

垫板90用来调节下柱塞30的初始位置以任意地控制进气和排气门300的打开和关闭的正时。

在下文中，将参照图3至图8详细地说明根据本发明的可变气门正时设备的操作。

图7是示出根据本发明的可变气门正时设备的上柱塞和下柱塞向上移动时的油流的剖视图，并且图8是根据本发明的可变气门正时设备的上柱塞和下柱塞向下移动时的油流的剖视图。

首先，如图3和图4所示，辅助柱塞61在上柱塞20和下柱塞30位于它们的最低端的状态下阻断油容纳部65和循环通道55，并且这时，连通通道部80的连接通道85的上周缘的一部分位于第一通道81和第二通道83彼此连通所在的位置。

在该状态下，进气和排气门300保持燃烧室被关闭的状态。

此后，如果下柱塞30根据凸轮轴200和摆动臂250的操作而向上移动，则上柱塞20向上移动以向推杆320加压，并且这时，推杆320借助锁臂310来推动进气和排气门300，由此在燃烧室中执行进气和排气操作。

这时，如果上柱塞20向上移动，则如图7所示，上腔室51的容积减小，并且因此，存在于上腔室51中的油运动到打开和关闭阀70并且同时向辅助柱塞61的上部加压，如图7中箭头所示。

也就是说，由于油被填充在油腔室50中，因此填充在上腔室51中的一部分油向辅助柱塞61的顶部加压，使得上柱塞20的头部21的下侧与辅助柱塞61的顶部分离，由此允许油运动到油容纳部65。

在该情况下，由于打开和关闭阀70保持打开状态，因此油沿着循环通道55向下移动并且进一步运动到油容纳部65，使得辅助柱塞61借助于弹簧63的弹力而逐渐向上移动以允许循环通道55的下侧端逐渐打开，由此允许循环通道55和油容纳部65彼此连通。

因此，上腔室51中的油流入油腔室50中。

这时，如果上柱塞20位于其最上端位置以使油不再流动，则辅助柱塞61的顶部再次与上柱塞20的头部21的下侧紧密接触，并且同时，循环通道55的下侧端完全打开以允许油容纳部65和循环通道55彼此连通。

在该情况下，如果下柱塞30向上移动并且位于其最上端位置，则如图8所示，连通通道部80的连接通道85位于第一通道81和第二通道83的上方。

另一方面，如果摆动臂250借助凸轮轴200的旋转而向下移动，则上柱塞20和下柱塞30通过与摆动臂250的协作操作而向下移动。

上柱塞20从如图8所示的位置向下移动，并且头部21的下侧使辅助柱塞61向下移动。

这时，安装在循环通道55上的打开和关闭阀70转到“OFF”以阻断油的上下移动。

因此，油容纳部65的容积通过上柱塞20和辅助柱塞61的向下移动而减小，使得油容纳部65中的油被朝着循环通道55推动直到循环通道55的下侧开口借助于辅助柱塞61被完全阻断。

这时，运动到循环通道55的油不会借助于打开和关闭阀70而向上运动到循环通道65，而是向下运动到第一通道81。

因此，油容纳部65中的油运动到第一通道81直到循环通道55的下侧开口借助于辅助柱塞61被完全阻断并且然后经由连接通道85和第二通道83而运动到上腔室51。

另一方面，如图8所示，如果下柱塞30位于其最上端位置，则用于允许第一通道81和第二通道83彼此连通的连接通道85的容积减小，由此向油的运动施加负荷，使得上柱塞20的向下移动的速度减小并且同时实施阻尼操作。

然而，如果连接通道85的连通容积通过下柱塞30的向下移动而增大，则下柱塞30的向下移动的速度逐渐增大。

另一方面，如果连接通道85被充分地向下移动，则如图4所示，连接通道85的下周缘再次与第一通道81和第二通道83的下端脱离，从而用于允许第一通道81和第二通道83彼此连通的连接通道85的容积再次减小，由此使得上柱塞20的向下移动的速度逐渐减小。

连接通道85的容积逐渐增大并且再次减小以允许第一通道81和第二通道83借助该连接通道的向下移动而彼此连通，并且因此，油流逐渐增多并且然后再次减小。结果，上柱塞20的向下移动的速度在其初始位置处逐渐增大并且然后通过由油流造成的负荷而再次减小并停止。

通过油流的变化，在下柱塞30向下移动时在该下柱塞30的最初位置和最终位置处向油流施加负荷，由此使得上柱塞20的快速向下移动被限制以提供阻尼操作。

因此，从油造成的负荷被施加至上柱塞20的向下移动以允许上柱塞20的向下移动的时间延迟，并且因此，例如，进气门300的关闭时间被延长以提高进气量。

在该情况下，上柱塞20的向下移动的时间能根据连接通道85的相对位置而被调节。

上述操作也在上柱塞20和下柱塞30的向上移动时以与上述相同的方式执行。

此外，如果预定厚度的垫板90以插入方式安装在下柱塞30的下侧，则下柱塞30的最初位置根据垫板90的厚度被调节，由此允许任意地控制进气和排气门300的打开和关闭的正时。

因此，上柱塞20和下柱塞30的上下移动的速度被延迟，并且同时在上柱塞20和下柱塞30的最初位置和最终位置处执行阻尼操作。此外，垫板90的选择性应用任意地调节进气和排气门300的打开和关闭的正时，由此确保能够提供优化条件并且因此提高发动机的效率的阀打开和关闭的正时。

如上所述，根据本发明的可变气门正时设备能够通过循环油流来便利地控制进气和排气门的打开和关闭的正时，由此提高发动机的效率和输出并且使产生的烟量最小化以减少环境污染并且进一步能够任意地控制进气和排气门的打开和关闭的正时，由此提高设计自由度。

虽然已经参照具体的示意性实施方式描述了本发明，但是本发明不受实施方式的限制而是仅受所附权利要求的限制。要理解的是，本领域技术人员在没有脱离本发明的范围和精神的情况下能够改变或修改这些实施方式。

Claims (5)

1.一种可变气门正时设备，所述可变气门正时设备包括：

致动器壳体，所述致动器壳体在内部具有预定的空间部；

上柱塞，所述上柱塞以插入的方式安装在所述致动器壳体的上部内从而能上下移动；

下柱塞，所述下柱塞以插入的方式安装在所述致动器壳体的下部内从而允许所述上柱塞上下移动；

油腔室，所述油腔室形成为根据所述上柱塞的上下移动通过形成在该上柱塞的顶端周缘上的头部允许油上下循环或者允许油流被阻断；以及

连通通道部，所述连通通道部适于允许所述油腔室的上端部和下端部根据所述下柱塞的上下移动而彼此连通，并且适于调节在所述油腔室上流动的油流以控制所述上柱塞的上下移动的速度，

其中，所述油腔室包括：

上腔室，所述上腔室形成在所述上柱塞的上侧部上；

阻尼腔室，所述阻尼腔室形成在所述上柱塞的主体的外周表面上，从而根据所述上柱塞的上下移动而与所述上腔室的下侧部连通或者与所述上腔室的下侧部阻断；以及

循环通道，所述循环通道适于允许所述上腔室和所述阻尼腔室彼此连通，并且在所述循环通道上安装有打开和关闭阀以限制油运动。

2.根据权利要求1所述的可变气门正时设备，其中，所述循环通道包括设置在所述打开和关闭阀的下方的注油器，在所述注油器上安装有止回阀以将油注入到所述循环通道。

3.根据权利要求1所述的可变气门正时设备，其中，所述阻尼腔室包括：

辅助柱塞，所述辅助柱塞适于弹性地支承形成在所述上柱塞的顶端周缘上的所述头部；以及

油容纳部，所述油容纳部形成在所述上柱塞的外周表面与所述辅助柱塞的内周表面之间，所述辅助柱塞适于根据所述上柱塞的上下移动而将所述油容纳部和所述循环通道连接或者阻断所述循环通道与所述油容纳部。

4.根据权利要求1所述的可变气门正时设备，其中，所述连通通道部包括：

第一通道，所述第一通道连接至所述循环通道的下部；

第二通道，所述第二通道连接至所述上腔室的上端；以及

连接通道，所述连接通道沿着所述下柱塞的上端部的外周表面形成，以允许在所述第一通道和所述第二通道之间连通的容积根据所述下柱塞的位置而变化。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的可变气门正时设备，其中，所述下柱塞在下侧安装有垫板以便调节该下柱塞的初始位置。