CN104454067A - 一种改善发动机性能的装置 - Google Patents

Abstract

一种改善发动机性能的装置，包括发动机的摇臂轴、摇臂和一个固链式机构，固链式机构包括活塞和弹簧，活塞在摇臂轴中的活塞孔内具有非操作位置和操作位置，弹簧和流体使活塞在非操作位置与操作位置之间运动，在操作位置，活塞通过发动机的摇臂与发动机的气门形成机械链接，使发动机的气门无法落座而保持常量打开，在非操作位置，活塞与发动机的摇臂松开，消除与发动机气门之间的相互作用，发动机气门保持原有工作状态。本发明采用新颖独特的机构，将发动机的进气门或排气门保持常量打开，改善了发动机的性能，特别是发动机的停车、起动和怠速性能，减小了发动机的油耗和排放。

Description

一种改善发动机性能的装置

技术领域:

本发明涉及机械领域，尤其涉及车辆发动机技术，特别是一种改善发动机性能的装置。

背景技术:

发动机的性能包括常规点火性能和其它辅助性能，比如发动机的制动性能、发动机的停车、起动性能和怠速运转性能等。尽管发动机的硬件和软件都有很大的改进，比如发动机在冷启动时采用加热等新技术，但在寒冷的天气，压燃式的柴油发动机还是很难起动。大型商用车发动机还存在怠速和停车时运转费油、不稳、震动和噪音等缺陷。目前用来改善发动机性能的辅助气门驱动机构大都是液压式机构。在发动机熄火之后，液压式机构无法将发动机的气门保持打开。流体（如机油）的泄漏将导致液压式机构的失效，因为发动机熄火之后无法向液压式机构供油，失去的流体得不到补充，从而失去液压连接，通过高压流体打开的发动机气门将在气门弹簧的作用下落座关闭。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种改善发动机性能的装置，所述的这种改善发动机性能的装置要解决现有技术中发动机怠速运转时耗油大、停车时震动和噪音大以及发动机冷启动困难的技术问题，以及液压式机构在发动机熄火之后无法将发动机的气门保持打开的技术问题。

本发明的这种改善发动机性能的装置，包括发动机的摇臂轴、摇臂和一个固链式机构，所述的摇臂设置在所述的摇臂轴上，摇臂轴内设置有活塞孔和流体通道，所述的固链式机构包括活塞和弹簧，所述的活塞和弹簧均设置在所述的活塞孔内，其中，所述的活塞在所述的活塞孔内具有一个非操作位置和一个操作位置，所述的弹簧和流体通道内的流体分别作用在活塞上，在所述的操作位置，活塞限制所述的摇臂在所述的摇臂轴上的摆动范围，在所述的非操作位置，活塞与摇臂松开。

进一步的，摇臂与发动机的气门之间设置有机械链接，活塞在操作位置上限制摇臂在摇臂轴上的摆动范围，将发动机的气门保持常量打开。 

进一步的，所述的活塞上包括有一个非操作面和一个操作面，所述的非操作面与活塞的非操作位置对应，所述的操作面与活塞的操作位置对应。

进一步的，活塞上的非操作面和操作面之间的距离控制发动机气门打开的常量。

进一步的，弹簧推动活塞运动的方向是从非操作位置移向操作位置，流体推动活塞运动的方向是从操作位置移向非操作位置。

进一步的，摇臂上设置有一个辅助阀隙调节机构，所述的辅助阀隙调节机构调节固链式机构与发动机气门之间的相对位置。

进一步的，所述的摇臂内还含有一个环槽。

进一步的，摇臂包括有一个凸起部分，所述的辅助阀隙调节机构设置在所述的凸起部分上。

进一步的，所述的摇臂还包括有一个装配螺栓。

本发明的工作原理是：在发动机的运转过程中，发动机的常规（主）气门驱动机构打开发动机气门，在达到需要的发动机转速时，将位于摇臂轴内活塞孔中的活塞置于操作位置，活塞对摇臂在摇臂轴上的摇动构成限制，活塞、摇臂与发动机气门形成机械链接（不是通过流体承载的液压连接），阻止打开后的发动机气门关闭，并在达到需要的发动机转速（包括零转速）时，将发动机气门保持常量打开，从而减小发动机汽缸活塞的阻力和发动机的扭矩，改善发动机的性能。举例来说，由于发动机停车后和在发动机的起动过程中，固链式机构的活塞继续处于操作位置，将发动机气门保持打开，减小了起动扭矩，使得发动机的冷启动更加容易。在发动机起动后，在发动机从零转速上升到需要的发动机转速时，将处于操作位置的活塞切换到非操作位置，与发动机的摇臂松开，停止向发动机气门施加载荷，发动机气门不受固链式机构的影响。发动机气门被固链式机构保持常量打开的汽缸数量可以根据需要选择。有时不一定需要保持所有缸均常量打开，而只是保持某些缸的发动机气门被固链式机构常量打开，其余缸的发动机气门保持原有工作状态，不受固链式机构的影响。而且在有多个气门的缸中，可以有一个或多个发动机气门被固链式机构保持常量打开，而该缸中未被固链式机构保持常量打开的发动机气门仍保持原有工作状态，不受固链式机构的影响。

本发明和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本发明利用一个活塞限制摇臂在摇臂轴上的摇动，活塞、摇臂与发动机气门通过机械链接方式阻止打开后的发动机气门关闭，并在达到需要的发动机转速（包括零转速）时，将发动机气门保持常量打开，从而减小发动机汽缸活塞的阻力和发动机的扭矩，改善发动机的性能。在发动机停机后和后续的发动机起动过程中，活塞可持续将发动机气门保持常量打开，消除了汽缸压强，减小了发动机扭矩，改善了发动机的怠速、停车和起动性能，还能够通过降低发动机的怠速，采用发动机的闭缸（停止喷油）等手段，降低油耗，减小排放。

附图说明： 

图1是本发明一种改善发动机性能的装置的第一个实施例处于非操作位置时的示意图。

图2是本发明一种改善发动机性能的装置的第一个实施例处于操作位置时的示意图。

图3是本发明一种改善发动机性能的装置的第二个实施例处于非操作位置时的示意图。

图4是本发明一种改善发动机性能的装置的第二个实施例处于操作位置时的示意图。

图5是本发明一种改善发动机性能的装置的第三个实施例处于非操作位置时的示意图。

图6是本发明一种改善发动机性能的装置的第三个实施例处于操作位置时的示意图。

图7是本发明一种改善发动机性能的装置的第四个实施例处于操作位置时的示意图。

具体实施方式：

实施例1:

图1和图2用于描述实施例一。

如图1和图2所示，固链式机构100包括活塞160和弹簧156。活塞160安置在发动机的摇臂轴205中的活塞孔190内。摇臂轴205内设置有流体通道211和流体通道212。摇臂210摇动式地安装在摇臂轴205上。摇臂210内设置有环槽270，环槽270与流体通道212和活塞孔190连通。摇臂210内还设置有泄流孔169。

发动机的常规（主）气门致动器200包括凸轮230、凸轮滚轮235、推杆201、摇臂210和常规阀隙调节系统。常规阀隙调节系统包括调节螺钉110、固紧螺母105和象足垫114。在推杆201的一侧设置有一个辅助阀隙调节系统，辅助阀隙调节系统包括调节螺钉1102和固紧螺母1052，可以调节固链式机构100与发动机气门之间的间隙（相对位置）。发动机的气门300(图1和图2只显示了一个气门，但本实施例可以有两个以上的气门)位于象足垫114的下面，由发动机的气门弹簧310偏置在发动机缸体500的阀座320上，阻止气体在发动机汽缸和排气管600之间流动。摇臂210的一端通过推杆201和滚轮235与凸轮230相连，凸轮230在内基圆225上有常规凸台220。凸轮230的运动通过推杆201、摇臂210，传递给气门300，使其周期性的打开和关闭。

图1所示的固链式机构100中的活塞160处于非操作位置。流体（如机油）从摇臂轴205内的流体通道211和流体通道212流向活塞160。活塞160上面的油压作用力大于弹簧156的作用力，将活塞160压在如图1所示的非操作位置，与摇臂210松开（无作用力），不会给发动机的气门300施加任何载荷。凸轮230的运动通过摇臂210（包括阀隙调节系统），传递给气门300，产生发动机的常规（主）气门运动。此时的固链式机构100与气门300之间没有任何相互作用，与发动机的运作没有任何关系，发动机的气门300保持其原有工作状态。

当需要开启固链式机构100，增加发动机的辅助气门运动时，可以通过流体通道211和流体通道212卸流，将环槽270内的油压降低甚至完全消除。活塞160不受油压的作用，在弹簧156的作用下推向操作位置。在活塞160能够从非操作位置切换到操作位置之前，发动机的常规（主）气门致动器200将气门300向下推而打开，摇臂210连同其内部的环槽270在摇臂轴205上做反时针转动（注意到摇臂轴205在发动机上面是静止不动的），当摇臂轴205内的活塞160完全暴露在环槽270内时，它就往外伸出到如图2所示的操作位置。在气门300被凸轮230完全打开之后返回其座位320的过程中，摇臂210在摇臂轴205上做顺时针回转，处于操作位置（进入环槽270内）的活塞160停靠在环槽270的左侧，阻止摇臂210进一步的顺时针回转，在调节螺钉1102和推杆201之间形成间隙131。活塞160通过摇臂210与气门300形成机械链接，阻止被常规（主）气门致动器200打开后的气门300回到其座位320而关闭，保持打开一个常量130。因此，除了常规（主）气门升程之外，还增加了一种常开的辅助气门运动，开启量130远小于常规（主）气门升程。发动机气门300上的作用力，通过摇臂210、活塞160和摇臂轴205等形成的机械链接，传递给发动机。很显然，本发明的机械链接是固体与固体之间的连接，与通过流体承载的液压连接是完全不同的。这种常开的辅助气门运动消除了汽缸压强，减小了发动机扭矩，改善了发动机的怠速、停车和起动性能，还能够通过降低发动机的怠速，采用发动机的闭缸（停止喷油）等手段，降低油耗，减小排放。

实施例2:

图3和图4用于描述实施例二。

如图3和图4所示，本实施例中的常规（主）气门致动器200是顶置凸轮机构，没有推杆。此外，本实施例的辅助阀隙调节机构移到了固链式机构100的活塞160附近，用来调节固链式机构100与发动机气门300之间的相对位置。活塞160上面的小圆柱面为非操作面140，与图3所示的活塞160的非操作位置相对应；活塞160上面的大圆柱面为操作面141，与图4所示的活塞160的操作位置相对应。摇臂210上还有一个装配螺栓1103，由螺母1053固紧在摇臂210上。整个机构的装配过程是先松开辅助调节螺栓1102，再用装配螺栓1103将活塞160往下压到非操作位置，然后用阀隙调节螺钉110调节象足114和气门300之间的气门间隙，接下来是将辅助调节螺栓1102与活塞160的非操作面140接触并用螺母1052固紧（图3），最后将装配螺栓1103往上调，直到其底面与环槽270的顶面齐平（图4）。活塞160上非操作面140与操作面141之间的距离决定气门300的常开量130。本实施例的工作原理与实施例一相同，在此不再细述。

实施例3:

图5和图6用于描述实施例三。

如图5和图6所示，本实施例中的常规（主）气门致动器200也是顶置凸轮机构，但是摇臂210内的环槽270是敞开式的（类似一个天窗）。此外，本实施例的固链式机构100的活塞160为多节的圆柱形状组成（也可以是多个活塞的组合）。活塞孔包括小活塞孔190和大活塞孔260，两个活塞孔之间与流体通道211连通。弹簧156的一端作用在活塞160上，另一端安置在弹簧座179上面，弹簧座179由卡环178固定在活塞孔260内。由于敞开式的环槽270，不需要装配螺栓。

图5所示的固链式机构100的活塞160处于非操作位置，流体（如机油）从摇臂轴205内的流体通道（轴向孔）211流向大小两个活塞孔之间。活塞160上（大小活塞孔之间的环状面）的油压作用力大于弹簧156的作用力，将活塞160压在如图5所示的非操作位置，与摇臂210（调节螺栓1102）松开（无作用力），不会给发动机的气门300施加任何载荷。凸轮230的运动通过摇臂210（包括阀隙调节系统），传递给气门300，产生发动机的常规（主）气门运动。此时的固链式机构100与气门300之间没有任何相互作用，与发动机的运作没有任何关系。

当需要开启固链式机构100，增加发动机的辅助气门运动时，可以通过流体通道211卸流，将两个活塞孔之间的油压降低甚至完全消除。活塞160不受油压的作用，在弹簧156的作用下向上推向操作位置。在活塞160能够从非操作位置切换到操作位置之前，发动机的常规（主）气门致动器200将气门300向下推而打开，摇臂210连同其内部的环槽270在摇臂轴205上做反时针转动，当摇臂轴205内的活塞160完全暴露在环槽270内时，它就往外伸出到如图6所示的操作位置。在气门300被凸轮230完全打开之后返回其座位320的过程中，摇臂210在摇臂轴205上做顺时针回转，处于操作位置（进入环槽270内）的活塞160的操作面141停靠在摇臂环槽270的左侧（调节螺栓1102上），阻止摇臂210进一步的顺时针回转，在滚轮235和凸轮230之间形成间隙131（图6）。活塞160通过摇臂210与气门300形成机械链接，阻止被常规（主）气门致动器200打开后的气门300回到其座位320而关闭，保持打开一个常量130。因此，除了常规（主）气门升程之外，还增加了一种常开的辅助气门运动，气门的常开量130由活塞160的非操作面140与操作面141之间的距离决定。

实施例4:

图7用于描述实施例四，是一个俯视图。

如图7所示，本实施例中的常规（主）气门致动器200还是顶置凸轮机构，但是摇臂210上没有环槽，而是带有一个侧向凸起2102（与摇臂一体或与摇臂之间没有相对运动）。辅助阀隙调节机构的调节螺栓1102和螺母1052安置在凸起2102上。固链式机构100与上面的实施例相似，活塞160在位于摇臂轴205中的活塞孔190内具有非操作位置和操作位置。在非操作位置时，活塞160与摇臂210（调节螺栓1102）松开（无作用力），不会给发动机的气门300施加任何载荷；在操作位置时，活塞160通过摇臂210与气门300形成机械链接，阻止被常规（主）气门致动器200打开后的气门300回到其座位320而关闭，保持打开一个常量130。

上述说明包含了很多具体的实施方式，这不应该被视为对本发明范围的限制，而是作为代表本发明的一些具体例证，许多其他演变都有可能从中产生。举例来说，这里显示的改善发动机性能的装置和装置，不但可以用来驱动进气门，也可用来驱动排气门；不但可以用于一个气门，也可以用于两个以上的气门，比如通过一个阀桥打开两个气门。

还有，这里显示的活塞（也叫柱塞）在非操作位置和操作位置之间转换的切换系统包括含有弹性元件的机械式驱动系统，或含有液压元件的液压式驱动系统，或含有气动元件的气动式驱动系统，或上述驱动系统的组合形成的驱动系统。

此外，这里显示的固链式机构也可以多种多样，比如活塞的种类和形式，举例说，其中的活塞可以不是活塞，而是其它形状的零部件；活塞也可以不直接作用在摇臂上，而是通过一个连接件，直接作用在发动机的气门上；活塞上的非操作面和操作面可以合成为一个斜面。

因此，本发明的范围不应由上述的具体例证来决定，而是由所附属的权力要求及其法律相当的权力来决定。

Claims (9)

1.一种改善发动机性能的装置，包括发动机的摇臂轴、摇臂和一个固链式机构，所述的摇臂设置在所述的摇臂轴上，摇臂轴内设置有活塞孔和流体通道，所述的固链式机构包括活塞和弹簧，所述的活塞和弹簧均设置在所述的活塞孔内，其特征在于：所述的活塞在所述的活塞孔内具有一个非操作位置和一个操作位置，所述的弹簧和流体通道内的流体分别作用在活塞上，在所述的操作位置，活塞限制所述的摇臂在所述的摇臂轴上的摆动范围，在所述的非操作位置，活塞与摇臂松开。

2.如权利要求1所述的改善发动机性能的装置，其特征在于：摇臂与发动机的气门之间设置有机械链接，活塞在操作位置上限制摇臂在摇臂轴上的摆动范围，将发动机的气门保持常量打开。

3.如权利要求2所述的改善发动机性能的装置，其特征在于：所述的活塞上包括有一个非操作面和一个操作面，所述的非操作面与活塞的非操作位置对应，所述的操作面与活塞的操作位置对应。

4.如权利要求3所述的改善发动机性能的装置，其特征在于：活塞上的非操作面和操作面之间的距离控制发动机气门打开的常量。

5.如权利要求1所述的改善发动机性能的装置，其特征在于：弹簧推动活塞运动的方向是从非操作位置移向操作位置，流体推动活塞运动的方向是从操作位置移向非操作位置。

6.如权利要求1所述的改善发动机性能的装置，其特征在于：摇臂上设置有一个辅助阀隙调节机构，所述的辅助阀隙调节机构调节固链式机构与发动机气门之间的相对位置。

7.如权利要求1所述的改善发动机性能的装置，其特征在于：所述的摇臂内还含有一个环槽。

8.如权利要求6所述的改善发动机性能的装置，其特征在于：摇臂包括有一个凸起部分，所述的辅助阀隙调节机构设置在所述的凸起部分上。

9.如权利要求1所述的改善发动机性能的装置，其特征在于：所述的摇臂还包括有一个装配螺栓。