CN104234764B - 以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置，可以包括：偏心凸轮，所述偏心凸轮安装在汽缸盖上并且随着从曲柄轴传递的动力而旋转；高压泵，所述高压泵连接至油泵，其中当所述偏心凸轮旋转时所述高压泵的一端可以通过所述偏心凸轮推动，将从所述油泵供应的低压油转化成高压油；高压导轨，所述高压导轨与所述高压泵连接从而容纳来自所述高压泵的高压油并且将高压油储存其中；和工作油缸，所述工作油缸与所述高压导轨连接并且具有柱塞，所述柱塞随着从所述高压导轨接收的油的压力而推动进气门或排气门。

Description

以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年6月17日提交的韩国专利申请第10-2013-0068966号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明一般而言涉及以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置，所述装置相对于气门打开的正时和升程对气门进行液压控制。
背景技术
通常，发动机具有预定的气门打开/关闭正时，所述气门打开/关闭正时能够以特定的每分钟转数(RPM)产生最大输出量。亦即，发动机在低RPM下需要缓慢的气门打开/关闭正时从而进行燃料-空气混合物的膨胀和爆炸，而发动机在高RPM下需要迅速的气门打开/关闭正时从而排出经爆炸的燃料-空气混合物。然而，如果正时在高或低RPM下分别被设为低或高RPM模式，燃料-空气混合物的排出或压缩分别被延迟，造成发动机性能的显著下降。
为了解决这些问题，已经研发了可变气门正时技术，所述可变气门正时技术根据发动机的RPM改变进气门或排气门的打开/关闭正时，因此在低和高RPM下均获得高燃料-效率和输出量。所述技术具有三个操作类型：仅改变气门打开/关闭的正时；改变气门打开/关闭的正时和升程；和仅改变气门打开/关闭的升程。
然而，通常为了控制气门打开/关闭的正时和升程，应为每个汽缸提供高压液压系统，这因此增加了制造成本和产品重量。此外，由于在汽缸之间产生的压差，每个汽缸也存在气门打开/关闭的升程差别，并且所有汽缸产生高液压，因此由于高压的产生而导致动力损失的产生，并因此使燃料效率恶化。
公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置，其中高压导轨设置在其中央位置处使得导轨连接至所有多个汽缸，并且设置多个压缩器从而通过高压导轨产生高压，使得所有汽缸使用相同高压从而减少由于高压的产生而造成的动力损失。
在本发明的一个方面，一种以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置，可以包括：偏心凸轮，所述偏心凸轮安装在汽缸盖上并且随着从曲柄轴传递的动力而旋转；高压泵，所述高压泵连接至油泵，其中当所述偏心凸轮旋转时所述高压泵的一端通过所述偏心凸轮推动，将从所述油泵供应的低压油转化成高压油；高压导轨，所述高压导轨与所述高压泵连接从而容纳来自所述高压泵的所述高压油并且将所述高压油储存其中；和工作油缸，所述工作油缸与所述高压导轨连接并且具有柱塞，所述柱塞随着从所述高压导轨接收的油的压力而推动进气门或排气门。
连接杆设置在所述高压泵和所述偏心凸轮之间，其中所述连接杆的一端与所述高压泵的一端接触，其中所述连接杆的另一端可以具有辊子，所述辊子与所述偏心凸轮接触，并且其中中间构件与凸轮轴和所述连接杆的另一端枢轴联接从而围绕所述凸轮轴旋转。
低压电磁阀设置在所述高压泵和所述油泵之间从而选择性地限制油流入所述高压泵。
弹簧设置至所述高压泵的缸体部分，从而当所述低压油不引入所述缸体部分时迫使所述高压泵压缩，使得所述高压泵的一端不与所述连接杆接触。
第一止回阀设置在所述高压泵和所述油泵之间从而避免从所述高压泵产生的所述高压油朝着所述油泵反向流动。
第二止回阀设置在所述高压泵和所述高压导轨之间从而避免所述高压导轨中的油流入所述缸体部分。
所述高压导轨可以包括压力控制阀，所述压力控制阀以所述凸轮轴的纵向方向设置在所述凸轮轴的上方，并且被构造成当所述高压导轨中的内压达到预定压力水平或更大时将其中包含的油排出所述高压导轨，从而维持其中包含的油的恒定压力。
高压电磁阀设置在所述高压导轨和所述工作油缸之间从而调节流入所述工作油缸的油的量。
所述工作油缸的一端与所述高压导轨连接并且所述柱塞与摇杆的上侧接触，使得在油引入所述工作油缸的时候所述摇杆随着油压力的增加而旋转，从而调节所述进气门或排气门的升程量。
所述工作油缸设置有用于油的排泄孔，油通过所述排泄孔排出而不考虑油至所述工作油缸的供给。
根据以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置，仅设置若干元件代替用于产生高压的单独的设备，因此显著减少用于产生高压的动力，并且因此改进的燃料效率。
此外，相比于设置单独的压缩设备，设置更少的压缩元件允许减少制造成本和产品重量，并且设置中央高压导轨允许将恒定压力供入所有汽缸，消除每个汽缸的气门的升程差别。
此外，在气门不以可变控制方式操作的正常条件下，压缩元件不启动，因此进一步改进了燃料效率。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1为显示根据本发明的示例性实施方案的以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置的后侧的图。
图2为显示根据本发明的示例性实施方案的以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置的前侧的图。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，其显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图中，贯穿附图的多幅图，附图标记涉及本发明的相同或等同的部分。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
下文将更具体地参考本发明的优选实施方案，其实例示于所附附图中。
图1为显示根据本发明的示例性实施方案的以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置的后侧的图。所述装置包括：偏心凸轮100，所述偏心凸轮100安装在汽缸盖上并且被构造成随着从曲柄轴传递的动力而旋转；高压泵200，当偏心凸轮旋转时所述高压泵200的一端推动，从而将从油泵供应的低压油转化成高压油；高压导轨300，所述高压导轨300与高压泵200连接从而容纳来自高压泵的高压油并且将高压油储存其中；和工作油缸400，所述工作油缸400与高压导轨300连接并且具有柱塞420，所述柱塞420被构造成随着油的压力而推动进气门或排气门。
特别地，设置凸轮轴120使得该凸轮轴经由链条或齿轮与曲柄轴连接，使得该凸轮轴与凸轮轴10一起旋转或与凸轮轴10独立旋转。偏心凸轮100旋转同时连接至凸轮轴120。尽管偏心凸轮100具有如图1中所示的椭圆形状，其形状可以为其他形状，例如一侧突出。
此外，连接杆500设置在高压泵200和偏心凸轮100之间，使得其一端与高压泵200的一端接触，并且其另一端具有辊子520，所述辊子520与偏心凸轮100接触，并且中间构件540与凸轮轴10和连接杆500的另一端联接从而围绕凸轮轴10旋转。因此，每当偏心凸轮100偏心旋转时，连接杆500围绕凸轮轴10旋转同时推动高压泵200从而产生高压油。
虽然连接杆500的中间构件540与凸轮轴10联接，其并不固定于凸轮轴10，因此其优选可旋转而不考虑凸轮轴10的旋转。
此外，由于辊子520设置在连接杆与偏心凸轮100接触的一端处，避免了由于高压泵200和偏心凸轮100之间的摩擦而造成的损伤。
尽管连接杆500设置在偏心凸轮100和高压泵200之间从而避免偏心凸轮100和高压泵200之间的直接接触，但连接杆500可以省略使得偏心凸轮100和高压泵200的一端可以彼此接触。在这种情况下，不需要连接杆500，从而可以减少连接杆500的安装成本和装置的整体重量。
高压泵200与油泵和高压导轨300连接使得高压泵被供入来自油泵的低压油并且将高压油输出至高压导轨300。高压泵具有分别用于与油泵和高压导轨300连接的通道，并且第一和第二止回阀600和700设置在各个通道上从而避免油反向流动。
特别地，第一止回阀600设置在高压泵200和油泵之间从而避免从高压泵200产生的高压油朝着油泵反向流动。第二止回阀700设置在高压泵200和高压导轨300之间从而避免高压导轨300中包含的油引入缸体部分。
通过设置止回阀，当高压泵200的活塞240向下拉动从而产生真空时，仅低压油可以流畅地引入高压泵200的缸体部分220。因此，高压导轨300中的高压油可以稳定地维持高度压缩状态而无压力损失。此外，当活塞240向上推动从而产生高压时，高压油不会朝着油泵反向流动，而是可以引入高压导轨300而无压力损失。
此外，低压电磁阀620设置在高压泵200和油泵640之间从而限制油流入高压泵200。当接受外部信号，例如来自控制器(例如ECU)的信号时，低压电磁阀620阻止油在高压泵200和油泵640之间流动从而限制油流入高压泵200，这意味着不需要可变致动气门。
此外，弹簧设置至高压泵200的缸体部分220，从而当低压油不引入缸体部分220时强迫高压泵200压缩，使得高压泵200的一端不能与连接杆500接触。
特别地，高压泵200在缸体部分220中设置有弹簧，所述弹簧向活塞240施加弹力从而在缸体部分220中向上推动活塞240，因此压缩高压泵200。此外，当低压电磁阀620执行阻止作用使得低压油不从油泵640引入高压泵200的缸体部分220时，高压泵200通过弹簧的作用而维持其压缩状态。在此，可以使用各种弹性构件代替弹簧从而施加弹力。
当高压泵为压缩状态时，高压泵200和连接杆500为释放状态。因此，即使连接杆500通过偏心凸轮100的作用而旋转，连接杆也不与高压泵200接触，因此不能向偏心凸轮100施加负荷，导致在高压泵200的操作过程中没有动力损失。
如果控制器确定需要可变致动气门，低压电磁阀620打开油泵640和高压泵200之间的通道从而允许低压油流入高压泵200的缸体部分220。然后，引入的油迫使高压泵200的活塞240反抗弹簧的弹力，使得高压泵200和连接杆500再次彼此接触。这使得高压泵通过其泵送作用而产生高压。
此外，所产生的高压油通过第二止回阀700引入高压导轨300。高压导轨300包括压力控制阀320，所述压力控制阀320以凸轮轴10的纵向方向设置在凸轮轴10的上方。压力控制阀被构造成当高压导轨300中的内压达到预定压力或更大时将其中包含的油排出高压导轨300，从而维持其中包含的油的恒定压力。
由于高压导轨300应供应每个发动机汽缸的气门的可变致动所需的高压油，高压导轨优选具有足够的油储存容量从而进行气门的可变致动。此外，高压导轨优选供入来自单个或多个高压泵200的高压油。
当高压导轨的内压达到预定的压力水平或更大时，压力控制阀320排出高压导轨300中的高压油。来自压力控制阀320的排出油可以通过单独的通道引入发动机内的油路径，或者可以直接排出压力控制阀320而不经过单独的通道。即使在这种情况下也没有问题，因为发动机油连续流过汽缸盖。
通过设置高压导轨300，工作油缸400可以连续地供入恒定压力的油，并且相同压力的油可以稳定的供入每个发动机汽缸。
同时，图2为显示根据本发明的示例性实施方案的以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置的前侧的图。高压导轨300中储存的高压油传递至工作油缸400。高压电磁阀800设置在高压导轨300和工作油缸400之间从而调节流入工作油缸400的油的量。
通过设置高压电磁阀800，具有恒定压力的高压油可以以合适的量引入工作油缸400，因此可以控制气门打开/关闭的精确正时和升程。
如果控制器确定不需要气门的可变致动，控制器向高压电磁阀800发送信号以阻止高压导轨300和工作油缸400之间的流动，从而避免油进一步引入工作油缸400。
工作油缸400的一端与高压导轨300连接并且柱塞420与摇杆900的上侧接触，使得在油引入工作油缸的时候摇杆900随着油压力的增加而旋转，从而调节进气门或排气门的升程量。亦即，尽管当不引入油时，摇杆900沿着凸轮的基本形状而操作，当引入油使得柱塞420突出从而推动摇杆900的上侧时，摇杆900旋转从而通过柱塞420的突出量提升气门。
此外，工作油缸400设置有用于油的排泄孔，油通过所述排泄孔排出而不考虑油至工作油缸400的供给。当工作油缸400操作并且阻止高压油的供应时，工作油缸中的油应被排出，使得油可以自然地通过排泄孔而排泄。
由于排泄孔始终维持打开状态，油始终通过排泄孔排出。因此，当工作油缸400操作时，油以通过排泄孔排出的油的量而重新引入。
排泄孔可以设置在工作油缸400或柱塞420处，或者设置在工作油缸400和柱塞420之间的间隙处，并且可以为任意形状。
通过设置排泄孔允许油的立即排出，不需要仅在需要时进行油排泄的单独的设备，并且油始终存在于汽缸盖中使得没有油损失。此外，由于高压导轨300具有足够的油储存容量从而进行气门的可变致动，即使当工作油缸400操作并且油连续排出时，所供应的油量也是足够的。并且不需要单独的设备，从而提供减少重量和成本的效果。
当工作油缸400中的油排出时，柱塞420通过阀弹簧的弹簧作用而再次插入工作油缸400，因此不再限制摇杆900的旋转。
根据以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置，仅设置若干元件代替用于产生高压的单独的设备，因此显著减少用于产生高压的动力，并且因此改进了燃料效率。
此外，相比于设置单独的压缩设备，设置更少的压缩元件允许减少制造成本和产品重量，并且设置中央高压导轨300允许将恒定压力供入所有汽缸，消除每个汽缸的气门的升程差别。
此外，在气门不以可变控制方式操作的正常条件下，高压泵300不启动，因此进一步改进了燃料效率。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (9)

1.一种以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置，包括：
偏心凸轮，所述偏心凸轮安装在汽缸盖上并且随着从曲柄轴传递的动力而旋转；
高压泵，所述高压泵连接至油泵，其中当所述偏心凸轮旋转时所述高压泵的一端通过所述偏心凸轮推动，将从所述油泵供应的低压油转化成高压油；
高压导轨，所述高压导轨与所述高压泵连接从而容纳来自所述高压泵的高压油并且将高压油储存其中；和
工作油缸，所述工作油缸与所述高压导轨连接并且具有柱塞，所述柱塞随着从所述高压导轨接收的油的压力而推动进气门或排气门，
其中，连接杆设置在所述高压泵和所述偏心凸轮之间，并且
所述连接杆的一端与所述高压泵的一端接触，
其中，所述连接杆的另一端具有辊子，所述辊子与所述偏心凸轮接触，并且
中间构件与凸轮轴和所述连接杆的另一端枢转地联接从而围绕所述凸轮轴旋转。
2.根据权利要求1所述的以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置，其中，低压电磁阀设置在所述高压泵和所述油泵之间从而选择性地限制油流入所述高压泵。
3.根据权利要求1所述的以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置，其中，弹簧设置至所述高压泵的缸体部分，从而当低压油不引入所述缸体部分时迫使所述高压泵压缩，使得所述高压泵的一端不与连接杆接触。
4.根据权利要求1所述的以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置，其中，第一止回阀设置在所述高压泵和所述油泵之间从而避免从所述高压泵产生的所述高压油朝着所述油泵反向流动。
5.根据权利要求1所述的以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置，其中，第二止回阀设置在所述高压泵和所述高压导轨之间从而避免所述高压导轨中的油流入缸体部分。
6.根据权利要求1所述的以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置，其中，所述高压导轨包括压力控制阀，所述压力控制阀以凸轮轴的纵向方向设置在所述凸轮轴的上方，并且被构造成当所述高压导轨中的内压达到预定压力水平或更大时将所述高压导轨中包含的油排出所述高压导轨，从而维持所述高压导轨中包含的油的恒定压力。
7.根据权利要求1所述的以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置，其中，高压电磁阀设置在所述高压导轨和所述工作油缸之间从而调节流入所述工作油缸的油的量。
8.根据权利要求1所述的以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置，其中，所述工作油缸的一端与所述高压导轨连接并且所述柱塞与摇杆的上侧接触，使得在油引入所述工作油缸的时候所述摇杆随着油压力的增加而旋转，从而调节所述进气门或排气门的升程量。
9.根据权利要求1所述的以可变气门控制方式致动车辆中的气门的装置，其中，所述工作油缸设置有用于油的排泄孔，油通过所述排泄孔排出而不考虑油至所述工作油缸的供给。
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