CN105697091A - 连续可变气门打开持续时间装置及设有该装置的发动机 - Google Patents

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    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
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Abstract

本发明公开了一种连续可变气门打开持续时间装置及设有该装置的发动机，所述连续可变气门打开持续时间装置包括：凸轮轴；多个轮子，轮子安装至所述凸轮轴，轮销分别形成至轮子；多个凸轮部分，凸轮和凸轮销分别形成至凸轮部分，凸轮轴插入凸轮部分，凸轮部分相对于所述凸轮轴的相对相位角度是可变的；多个内支架，内支架包括第一销引导孔和第二销引导孔，轮销和凸轮销分别能够滑动地插入至第一销引导孔和第二销引导孔中，轮销分别连接至轮子，而凸轮销分别连接至凸轮；多个滑块罩，每个内支架分别能够旋转地插入滑块罩中，并且滑块罩构造成能够围绕形成至凸轮连接帽的侧部的铰接孔旋转；以及控制部分，控制部分选择性地移动滑块罩。

Description

连续可变气门打开持续时间装置及设有该装置的发动机
与相关申请的交叉引用
本申请要求2014年12月9日提交的韩国专利申请第10-2014-0175845号的优先权及权益，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
本发明涉及一种连续可变气门打开持续时间装置及设有该装置的发动机。更特别地，本发明涉及这样一种连续可变气门打开持续时间装置及设有该装置的发动机，所述连续可变气门打开持续时间装置可以以简单的构造根据发动机的工作状况来改变气门的打开持续时间。
背景技术
内燃机发动机通过使燃烧室中的燃料在吸入燃烧室内的空气媒介中燃烧而产生动力。进气门由凸轮轴操作用以吸入空气，在进气门打开的同时所述空气被引入至燃烧室中。此外，排气门由凸轮轴操作，在排气门打开的同时将燃烧气体从燃烧室排出。
进气门和排气门的最佳操作取决于发动机的转速。也就是说，这些气门的最佳升程或最佳打开/关闭正时取决于发动机的转速。为了获得这种取决于发动机转速的最佳气门操作，已经开始进行各种研究，例如多个凸轮和可以根据发动机转速而改变气门升程的连续可变气门升程(CVVL)的设计。
另外，为了获得这种取决于发动机的转速的最佳气门操作，已经开始进行关于根据发动机转速而能够进行不同气门正时操作的连续可变气门正时(CVVT)装置的研究。一般的CVVT可以改变具有固定的气门打开持续时间的气门正时。
然而，一般的CVVL和CVVT具有复杂的结构并且制造成本也较高。
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
本发明的各个方面致力于提供一种连续可变气门打开持续时间装置及设有该装置的发动机，其可以以简单的构造而根据发动机的工作状况来改变气门的打开持续时间。
根据本发明的各个方面，一种连续可变气门打开持续时间装置可以包括：凸轮轴；多个轮子，所述轮子安装至所述凸轮轴，轮销分别形成至所述轮子；多个凸轮部分，凸轮和凸轮销分别形成至所述凸轮部分，所述凸轮轴插入所述凸轮部分，所述凸轮部分相对于所述凸轮轴的相对相位角度是可变的；多个内支架，第一销引导孔和第二销引导孔形成至所述内支架，轮销和凸轮销分别能够滑动地插入至所述第一销引导孔和所述第二销引导孔中，所述轮销分别连接至所述轮子，而所述凸轮销分别连接至所述凸轮；多个滑块罩，每个内支架分别能够旋转地插入所述滑块罩中，并且所述滑块罩构造成能够围绕形成至凸轮连接帽的侧部的铰接孔旋转；以及控制部分，所述控制部分选择性地移动所述滑块罩以改变所述内支架的旋转中心的相对位置。
连续可变气门打开持续时间装置可以进一步包括轴承，该轴承插入至所述滑块罩与所述内支架之间。
所述滑块罩可以由连接支架整体地连接。
引导狭槽可以形成至所述连接支架；所述控制部分可以包括：偏心控制轴，其插入至所述引导狭槽；以及控制马达，其选择性地旋转所述偏心控制轴用于控制所述滑块罩的相对位置。
连接孔可以形成至所述连接支架；连杆可以插入至所述连接孔和铰接孔中用于使所述连接支架可旋转地连接至所述凸轮连接帽。
所述第一孔及所述第二孔可以朝着所述内支架的中心形成。
所述凸轮部分的凸轮可以成对形成，并且凸轮连接帽接合部分可以形成在所述凸轮之间用于与凸轮连接帽连接。
所述凸轮连接帽可以设置为多个；所述凸轮连接帽可以由凸轮连接帽连杆整体地连接。
所述轮子可以通过连接销与所述凸轮轴连接。
根据本发明的各个方面，一种发动机可以包括：凸轮轴；多个轮子，所述轮子安装至所述凸轮轴并对应于每个汽缸设置，轮销分别形成至所述轮子；多个凸轮部分，凸轮和凸轮销分别形成至所述凸轮部分并对应于每个汽缸设置，所述凸轮轴插入所述凸轮部分，凸轮部分相对于所述凸轮轴的相对相位角度是可变的；多个内支架，第一销引导孔和第二销引导孔形成至所述内支架，轮销和凸轮销分别能够滑动地插入至所述第一销引导孔和所述第二销引导孔中，所述轮销分别连接至所述轮子，所述凸轮销分别连接至所述凸轮；多个滑块罩，每个内支架分别能够旋转地插入所述滑块罩中，并且所述滑块罩构造成可围绕形成至凸轮连接帽的侧部的铰接孔旋转，所述铰接孔；以及控制部分，所述控制部分选择性地移动所述滑块罩以改变所述内支架的旋转中心的相对位置。
所述发动机可以进一步包括轴承，所述轴承插入至所述滑块罩与所述内支架之间。
所述滑块罩可以由连接支架整体地连接。
引导狭槽可以形成至所述连接支架；所述控制部分可以包括：偏心控制轴，其插入至所述引导狭槽；以及控制马达，其选择性地旋转所述偏心控制轴用于控制所述滑块罩的相对位置。
连接孔可以形成至所述连接支架；连杆可以插入至所述连接孔和铰接孔用于使所述连接支架可旋转地连接至所述凸轮连接帽。
所述第一孔及所述第二孔可以朝着所述内支架的中心形成。
所述凸轮部分的凸轮可以成对形成；凸轮连接帽接合部分可以形成在所述凸轮之间用于与凸轮连接帽连接。
所述凸轮连接帽可以设置为多个；所述凸轮连接帽可以由凸轮连接帽连杆整体地连接。
所述轮子可以通过连接销与所述凸轮轴连接。
如上所述，根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置可以以简单的构造根据发动机的运行状况而改变气门的打开持续时间。
根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置可以减小尺寸，因此，气门机构的整个高度可以减小。
由于连续可变气门打开持续时间装置可以无需过多的改变而应用于现有的发动机，因此可以提高生产率且可以降低生产成本。
在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明某些原理的具体实施方式中，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。
附图说明
图1为设置有根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的发动机的立体图。
图2为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的分解立体图。
图3为应用于根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的凸轮轴的立体图。
图4为示出了根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的运行的视图。
图5为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的气门升程特性(valveprofile)的曲线图。
应理解的是，附图呈现了描述本发明基本原理的各个特征的一定程度的简化表示，从而不一定是按比例绘制的。本发明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，相同的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，这些实施方案的示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。
在下文的详细说明中，仅简单地通过图解来显示和描述本发明的某些示例性实施方案。
本领域技术人员将意识到，可以对所描述的实施方案进行各种不同方式的修改，所有这些修改将不脱离本发明的精神或范围。
将省略与说明无关的部件从而清楚描述本发明，在整个说明书中，相同或相似的元件将用相同的附图标记表示。
为清楚起见，在附图中将层、膜、板、区域等的厚度进行了放大。
在整个说明书和权利要求书中，除非明确地相反描述，术语“包括”和变化形式例如“包含”或“包括有”应被理解为暗示包含所述元件但并不排除任何其它元件。
下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。
图1为设置有根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的发动机的立体图，图2为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的分解立体图，图3为应用于根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的凸轮轴的立体图。
参考图1至图3，根据本发明的示例性实施方案的发动机包括：发动机汽缸体1以及汽缸盖10，该汽缸盖10设置在发动机汽缸体1上,并且连续可变气门打开持续时间装置安装至汽缸盖10。
连续可变气门打开持续时间装置包括凸轮轴30、多个轮子60、多个凸轮部分70、多个内支架80、多个滑块罩90以及控制部分100，所述轮子60安装至凸轮轴30，其中轮键62分别形成至多个轮子60；凸轮71和/或72以及凸轮键74分别形成至所述凸轮部分70；凸轮轴30插入至所述凸轮部分70，所述凸轮部分70相对于凸轮轴30的相对相位角度是可变的；第一销引导孔81和第二销引导孔82形成至所述内支架80，轮销62和凸轮销74分别可滑动地插入至该第一销引导孔81和该第二销引导孔82，该轮销62分别连接至轮子60，该凸轮销74分别连接至凸轮71和72；每个内支架80分别可旋转地插入至所述滑块罩90并且所述滑块罩90构造成围绕铰接孔42(该铰接孔42形成至凸轮连接帽40的侧部)可旋转；所述控制部分100选择性地移动滑块罩90以便改变内支架80的旋转中心的相对位置。
凸轮轴30可以为进气凸轮轴或排气凸轮轴。
凸轮71与凸轮72成对形成，凸轮连接帽接合部分76形成在凸轮71与凸轮72之间用于与凸轮连接帽40接合。因此，凸轮部分70由凸轮连接帽40稳固地支撑。
凸轮71和/或72接触并打开气门200。
发动机包括多个汽缸#1、#2、#3以及#4，多个轮子60和多个凸轮部分设置为分别对应于每个汽缸#1、#2、#3以及#4。
在附图中，发动机形成有4个汽缸，但是本发明并不限于此。
轴承92插入至滑块罩90与内支架80之间。因此，可以容易地实现内支架80的旋转。
在附图中，轴承92显示为滚针轴承，然而本发明并不限于此。相反，各种轴承(例如滚珠轴承、滚柱轴承等等)都可以应用于此。
凸轮轴连接孔32形成至凸轮轴30，轮孔66形成至轮子60，连接销64插入至凸轮轴连接孔32及轮孔66用于使凸轮轴30与轮子60连接。
第一孔81和第二孔82朝着内支架80的中心形成，轮销62和凸轮销74分别能够滑动地插入至第一引导孔81和第二引导孔82中。
由于第一引导孔81、第二引导孔82、轮销62以及凸轮销74的形状简单，因此可以提高生产率。
滑块罩90通过连接支架96而彼此连接。因此，滑块罩90的旋转位置是整体受到控制的并且滑块罩90能够可靠地进行组装。
引导狭槽98形成至连接支架96，控制部分100包括偏心控制轴102以及控制马达108，该偏心控制轴102插入至引导狭槽98中，该控制马达108选择性地旋转偏心控制轴102用于控制滑块罩90的相对位置。
控制杆103形成至控制轴102并插入至引导狭槽98中。
连接孔95形成至连接支架96，连杆94插入至连接孔95和铰接孔42中用于使连接支架96与凸轮连接帽40可旋转地连接。
凸轮连接帽40设置为多个，凸轮连接帽40由凸轮连接帽连杆44整体地连接，从而凸轮连接帽40可以稳固地连接至汽缸盖10且可以提高生产率。
凸轮连接帽40通过螺栓48而与凸轮连接帽盖46组装，凸轮连接帽接合部分76能够可旋转地安装在凸轮连接帽与汽缸盖10之间。
图4为示出了根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的运行的视图，图5为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的气门升程特性的曲线图。
参考图1至图5，将描述根据本发明的各个示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的操作。
图4中示出了滑块罩90及内支架80的每个运行状况，该滑块罩90及内支架80对应于四个汽缸#1，#2，#3以及#4设置。
从上至下，依次示出了偏心控制轴102为0°，90°，180°以及270°的相位角度。
例如，当偏心控制轴102的相位角度为0°的时候，内支架80的旋转中心与凸轮轴30的旋转中心一致。
根据发动机操作状态，发动机控制单元或电控制单元(ECU)将控制信号传递至控制部分100的马达108以改变滑块罩90的相对位置。
例如，如图4中所示，偏心控制轴102依照控制马达108的旋转而围绕铰接孔42进行旋转(连杆94插入至铰接孔42)，内支架80的旋转中心相对于凸轮轴30的旋转中心改变，因此，凸轮部分70的角加速度改变，从而气门200的打开持续时间改变。
换言之，如图5中所示，虽然气门200的最大升程为恒定的，但是凸轮71和72的旋转速度根据滑块罩90的相对位置而相对于凸轮轴30的旋转速度发生改变，从而使得气门200的打开持续时间改变并且可以实现不同的气门升程特性。
如图5中所示的示例，气门200的打开时间为恒定的并且气门200的关闭时间是受控制的，但是本发明并不限于此。根据气门200的安装角度等等，可以实现不同的气门打开持续时间。
如上所述，根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置可以以简单的构造根据发动机的工作状况而改变气门的打开持续时间。
根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置可以减小尺寸，因此，气门机构的整个高度可以减小。
由于连续可变气门打开持续时间装置可以无需过多的改变而应用于现有的发动机，因此可以提高生产率且可以降低生产成本。
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。前面的描述并非意欲穷尽，或者将本发明严格限制为所公开的具体形式，显然，根据上述教导可能进行很多改变和变化。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同形式所限定。

Claims (18)

1.一种连续可变气门打开持续时间装置，包括：
凸轮轴；
多个轮子，所述轮子安装至所述凸轮轴，轮销分别形成至所述轮子；
多个凸轮部分，凸轮和凸轮销分别形成至所述凸轮部分，所述凸轮轴插入所述凸轮部分，所述凸轮部分相对于所述凸轮轴的相对相位角度能够改变；
多个内支架，第一销引导孔和第二销引导孔形成至所述内支架，轮销和凸轮销分别能够滑动地插入至所述第一销引导孔和所述第二销引导孔中，所述轮销分别连接至所述轮子，而所述凸轮销分别连接至所述凸轮；
多个滑块罩，每个内支架分别能够旋转地插入所述滑块罩中，并且所述滑块罩构造成能够围绕形成至凸轮连接帽的侧部的铰接孔旋转；以及
控制部分，所述控制部分选择性地移动所述滑块罩以改变所述内支架的旋转中心的相对位置。
2.根据权利要求1所述的连续可变气门打开持续时间装置，进一步包括轴承，所述轴承插入至所述滑块罩与所述内支架之间。
3.根据权利要求1所述的连续可变气门打开持续时间装置，其中，所述滑块罩由连接支架整体地连接。
4.根据权利要求3所述的连续可变气门打开持续时间装置，
其中，引导狭槽形成至所述连接支架；
所述控制部分包括：
偏心控制轴，其插入至所述引导狭槽中；以及
控制马达，其选择性地旋转所述偏心控制轴用于控制所述滑块罩的相对位置。
5.根据权利要求4所述的连续可变气门打开持续时间装置，
其中，连接孔形成至所述连接支架；并且
连杆插入至所述连接孔和所述铰接孔中用于使所述连接支架能够旋转地连接至所述凸轮连接帽。
6.根据权利要求1所述的连续可变气门打开持续时间装置，其中，所述第一孔及所述第二孔朝着所述内支架的中心形成。
7.根据权利要求1所述的连续可变气门打开持续时间装置，其中
所述凸轮部分的凸轮成对形成；
凸轮连接帽接合部分形成在所述凸轮之间用于与凸轮连接帽连接。
8.根据权利要求7所述的连续可变气门打开持续时间装置，
其中，所述凸轮连接帽设置为多个；并且
所述凸轮连接帽由凸轮连接帽连杆整体地连接。
9.据权利要求1所述的连续可变气门打开持续时间装置，其中，所述轮子通过连接销与所述凸轮轴连接。
10.一种发动机，包括：
凸轮轴；
多个轮子，所述轮子安装至所述凸轮轴并对应于每个汽缸设置，轮销分别形成至所述轮子；
多个凸轮部分，凸轮和凸轮销分别形成至所述凸轮部分并对应于每个汽缸设置，所述凸轮轴插入所述凸轮部分，所述凸轮部分相对于所述凸轮轴的相对相位角度能够改变；
多个内支架，第一销引导孔和第二销引导孔形成至所述内支架，轮销和凸轮销分别能够滑动地插入至所述第一销引导孔和所述第二销引导孔中，所述轮销分别连接至所述轮子，而所述凸轮销分别连接至所述凸轮；
多个滑块罩，每个内支架分别能够旋转地插入所述滑块罩中，并且所述滑块罩构造成能够围绕形成至凸轮连接帽的侧部的铰接孔旋转；以及
控制部分，所述控制部分选择性地移动所述滑块罩以改变所述内支架的旋转中心的相对位置。
11.根据权利要求10所述的发动机，进一步包括轴承，所述轴承插入至所述滑块罩与所述内支架之间。
12.根据权利要求10所述的发动机，其中，所述滑块罩由连接支架整体地连接。
13.根据权利要求12所述的发动机，
其中，引导狭槽形成至所述连接支架；
所述控制部分包括：
偏心控制轴，其插入至所述引导狭槽中；以及
控制马达，其选择性地旋转所述偏心控制轴用于控制所述滑块罩的相对位置。
14.根据权利要求13所述的发动机，
其中，连接孔形成至所述连接支架；并且
连杆插入至所述连接孔和铰接孔中用于使所述连接支架能够旋转地连接至所述凸轮连接帽。
15.根据权利要求10所述的发动机，其中，所述第一孔及所述第二孔朝着所述内支架的中心形成。
16.根据权利要求10所述的发动机，
其中，所述凸轮部分的凸轮成对形成；并且
凸轮连接帽接合部分形成在所述凸轮之间用于与凸轮连接帽连接。
17.根据权利要求16所述的发动机，
其中，所述凸轮连接帽设置为多个；并且
所述凸轮连接帽由凸轮连接帽连杆整体地连接。
18.根据权利要求10所述的发动机，其中，所述轮子通过连接销与所述凸轮轴连接。
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CN108223040A (zh) * 2016-12-14 2018-06-29 现代自动车株式会社 连续可变气门开启持续时间装置及具有该装置的发动机
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