CN106401689B - 具双减压装置的引擎 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种具双减压装置的引擎，包括一曲轴、一汽缸头、一凸轮轴、一第一离心式减压装置及一第二离心式减压装置。第一离心式减压装置具有一第一配重部及一第一顶推部。第二离心式减压装置具有一第二配重部及一第二顶推部。通过上述两组减压装置的作用，分别促使进气阀门与排气阀门其中之一开启第一微小扬程及第二微小扬程。藉此，大幅降低了引擎在第一个压缩行程中的启动扭矩需求，有效减少能量的损耗，因而可降低启动马达的规格需求。

Description

具双减压装置的引擎

技术领域

本发明关于一种具双减压装置的引擎，尤指一种适用于机车的具双减压装置的引擎。

背景技术

现有内燃机引擎中，为解决当引擎熄火停止后，于下次启动时遇压缩行程需克服较大阻抗的问题，发展出所谓的引擎减压装置，例如离心式减压装置，此类装置在中国台湾专利号I330216中有所揭露，并于中国台湾专利号M418968中提出一种具减压装置的引擎，同时解决了组装期间减压心轴容易滑出凸轮轴而使顶杆掉落引擎内部腔室的问题。

然而，虽然上述具减压装置的引擎，已成功利用设置于汽缸头中的离心式减压装置减少汽缸内的压缩压力，相较于未装置减压装置的引擎在启动过程中每个压缩行程中启动系统所产生的电压及电流变化已有显著地减小，有效减少能量的耗损，但若将焦点集中在引擎启动马达带动曲轴旋转的第一个压缩行程上，则发现当引擎刚启动时，曲轴转速低且转动惯性力矩小，相对于第二个以后的压缩行程而言，第一个压缩行程的驱动扭矩需求仍然比较高，这也提升了启动马达规格的需求。

由上述情形，可知仍有可以再降低启动马达带动曲轴旋转克服第一个压缩行程所耗损能量的空间，如此可使启动系统所需要提供的启动扭矩需求更低。

发明内容

本发明的主要目的提供了一种具双减压装置的引擎，在启动马达带动曲轴旋转时，通过两组离心式减压装置的设置，大幅降低了引擎在第一个压缩行程中的启动扭矩需求，有效减少能量的损耗，因而可降低启动马达的规格需求。

为达成上述目的，本发明的具双减压装置的引擎包括一曲轴、一汽缸头、一凸轮轴、二减压装置。所述汽缸头包括一进气阀门、一排气阀门、一套设于一进气摇臂轴的进气摇臂及一套设于一排气摇臂轴的排气摇臂，用以控制进气阀门与排气阀门的开启及关闭。此外，上述凸轮轴与曲轴连动，其包括一进气阀动凸轮及一排气阀动凸轮，进气阀动凸轮推动进气摇臂转动，促使进气阀门开启一进气阀扬程，排气阀动凸轮推动排气摇臂转动，促使排气阀门开启一排气阀扬程。二减压装置组设于凸轮轴，包括第一离心式减压装置及第二离心式减压装置。藉由上述设计，第一离心式减压装置于曲轴的一第一预定转速以下，作用于进气摇臂及排气摇臂其中之一，使进气阀门与排气阀门其中之一开启一第一微小扬程，且第二离心式减压装置于曲轴的一第二预定转速以下，作用于进气摇臂及排气摇臂其中之一，使进气阀门与排气阀门其中之一开启一第二微小扬程。藉此，通过上述两组减压装置的作用，分别促使进气阀门与排气阀门其中之一开启第一微小扬程及第二微小扬程，使得引擎在不同的曲轴旋转角度及不同的转速下皆可进行减压作业。

上述第一预定转速系低于第二预定转速，且第一微小扬程系完全位于进气扬程结束后与排气阀扬程开始前的区间。藉此，在引擎刚启动或在低转速的情况下，汽缸中压力所造成的阻力影响会越明显，因此，本发明可在第一预定转速以下同时启动第一及第二离心减压装置，用以提升减压效果；而随着引擎转速的增加，若转速介于第一预定转速及第二预定转速之间时，可仅启动第二离心减压装置来进行减压；若在第二预定转速以上时，则不启动任一离心减压装置而回到正常组态的进气阀扬程及排气阀扬程。

上述第一离心式减压装置具有一第一配重部及一第一顶推部，第一配重部设置于凸轮轴上，包括一凸缘、一离心配重块及一第一弹性件，第一顶推部设置于进气摇臂轴及排气摇臂轴其中之一，包括一顶推件、一第二弹性件及具有一减压部的一减压轴。

上述第二离心式减压装置具有一第二配重部及一第二顶推部，该第二配重部设同样置于凸轮轴上，包括一链轮、一离心块及一第三弹性件，第二顶推部系穿设于凸轮轴内，包括一减压心轴及一顶杆。

上述凸轮轴可还包括二支撑轴承，其位于第一离心式减压装置的两侧。藉此，提供凸轮轴支撑承载之用，使凸轮轴得以顺畅地转动。

此外，上述第一离心式减压装置中，进气摇臂及排气摇臂其中之一可还包括一被驱动部，该被驱动用以促使进气摇臂及排气摇臂其中之一转动，其包括以下两种情况：减压轴的一减压部于第一预定转速以下顶推顶推件，进而抵顶被驱动部以促使于进气摇臂及排气摇臂其中之一转动；减压轴的减压部于第一预定转速以上，离心配重块受离心力抵抗第一弹性件的预力，而带动减压轴转动，促使减压部不再顶推顶推件。

再者，上述顶推件可更具有一定位部、以及汽缸头可更具有相对应的一止位部，于减压部尚未顶推顶推件时，定位部受第二弹性件作用抵靠于止位部，使得顶推件在未作动的情况下，让定位部不易因外力或震动而产生偏移，而达到稳固该顶推件的效用。上述第二弹性件可为一扭转弹簧，分别抵顶顶推件及进气摇臂及排气摇臂其中之一。

上述第一离心式减压装置的离心配重块枢设于凸缘，减压轴穿设于凸缘的一减压轴孔，凸缘固设于凸轮轴上。

上述第二离心式减压装置的链轮固设于凸轮轴上，而离心块枢设于链轮上。藉此，当离心块受离心力作用时，可相对固定于凸轮轴的链轮进行转动，用以提供一惯量使得顶杆产生转动效果。

本发明的具双减压装置的引擎可还包括一直接连接于曲轴一端的启动兼发电装置，以及一用以控制启动兼发电装置的控制单元。藉此，该启动兼发电装置可在不同转速下，通过控制单元判定当前该处于马达或发电机的状态，有效节能再利用。

以上概述与接下来的详细说明皆为示范性质是为了进一步说明本发明的实质精神。而有关本发明的其它目的与优点，将在后续的说明与图示加以阐述。

附图说明

图1系本发明较佳实施例的具双减压装置的引擎的剖视图。

图2系本发明较佳实施例的具双减压装置的引擎的立体图。

图3系本发明较佳实施例的具双减压装置的引擎的立体剖视图。

图4系本发明较佳实施例的具双减压装置的引擎的分解图。

图5系本发明较佳实施例的第一离心式减压装置的立体配置图。

图6系本发明较佳实施例的第一离心式减压装置的另一视角的立体配置图。

图7系本发明较佳实施例的第一离心式减压装置及第二离心式减压装置的俯视配置图。

图8系本发明较佳实施例的具双减压装置的引擎的阀开启扬程-曲轴旋转角度的关系图。

【符号说明】

1 具双减压装置的引擎 2 曲轴

3 汽缸头 30 止位部

31 进气阀门 32 排气阀门

33 进气摇臂 331 进气摇臂轴

34 排气摇臂 341 排气摇臂轴

4 凸轮轴 40 锁固座

41 进气阀动凸轮 42 排气阀动凸轮

5 第一离心式减压装置 51 第一配重部

510 卡扣件 511 离心配重块

5111 通孔 5112 缺口

512 第一弹性件 513 凸缘

5131 减压轴孔 52 第一顶推部

531 顶推件 5311 孔洞

5312 定位部 532 第二弹性件

533 减压轴 5330 凸块

5331 减压部 6 第二离心式减压装置

61 第二配重部 611 链轮

612 离心块 6121 凸块

6122 限位孔 613 第三弹性件

614 锁固件 615 插销

616 限位柱 62 第二顶推部

621 减压心轴 6211 沟槽

622 顶杆 71 支撑轴承

72 支撑轴承 80 被驱动部

81 启动兼发电装置 A 排气阀扬程

B 进气阀扬程 C 第一微小扬程

D 第二微小扬程

具体实施方式

为了便于本领域一般技术人员理解和实现本发明，现结合附图描绘本发明的实施例。

请参阅图1至图4，系本发明较佳实施例的具双减压装置的引擎的剖视图、立体图、立体剖视图及分解图。图中示出一种具双减压装置的引擎1，包括一曲轴2、一汽缸头3、一凸轮轴4、一第一离心式减压装置5及一第二离心式减压装置6。如图1所示，在本实施例中，曲轴2系与凸轮轴4连动，并于曲轴2的一端设有一启动兼发电装置81(Integrated Starterand Generator,ISG)以及设有一用以控制启动兼发电装置的控制单元(图未示)。本发明具双减压装置的引擎所配置的启动装置，并不以启动兼发电装置为限，可为一般传统型的启动马达。然而，本实施例所采用启动兼发电装置81的好处在于，该装置兼具有动力输出及发电的功能，可在不同转速下通过控制单元判定目前该使用何种模式，藉以达到有效节能再利用。

本发明的汽缸头3及凸轮轴4的设计，可一并参照图5及图6，系本发明较佳实施例的第一离心式减压装置的立体配置图及另一视角的立体配置图，其明显地揭示出汽缸头3及凸轮轴4的结构特征。如图所示，汽缸头3包括一进气阀门31、一排气阀门32、一套设于一进气摇臂轴331的进气摇臂33及一套设于一排气摇臂轴341的排气摇臂34，凸轮轴4设置于汽缸头3内，固设有一进气阀动凸轮41及一排气阀动凸轮42。其中，进气阀动凸轮41推动进气摇臂33转动促使进气阀门31开启一进气阀扬程，排气阀动凸轮42推动排气摇臂34转动促使排气阀门32开启一排气阀扬程。

如图4至图6所示，在本实施例中，第一离心式减压装置5系用以驱动排气摇臂34转动，但亦可设计为驱动进气摇臂33转动，因此下述的排气摇臂34皆可替换为进气摇臂33，先予叙明。本发明的第一离心式减压装置5具有一第一配重部51及一第一顶推部52，该第一配重部51设置于凸轮轴4上，包括一离心配重块511、一第一弹性件512及具有一减压轴孔5131的一凸缘513。凸缘513固设于凸轮轴4上，离心配重块511枢设于凸缘513并具有一通孔5111及一缺口5112，该通孔5111穿设一套有第一弹性件512的卡扣件510并将其固定于凸缘513上。第一顶推部52包括上述的顶推件531、一第二弹性件532及具有一减压部5331的一减压轴533，该第二弹性件532系为一扭转弹簧，分别连接顶推件531及排气摇臂34。减压轴533穿设于减压轴孔5131中，减压部5331并非一完整圆柱体，如图6所示，从该视角可看出，减压部5331靠顶推件531的一端具有一切平面，如此当减压轴533转动后才得以将压力恢复。此外，于该减压轴533的一顶面设有一凸块5330，系与该离心配重块511的缺口5112相卡合，用以带动减压部5331于第一预定转速以下顶推第一顶推部52的一顶推件531，此外，如图所示，排气摇臂34还包括一被驱动部80，其穿过顶推件531的一孔洞5311，当减压部5331于第一预定转速以下顶推顶推件531时，连带抵顶被驱动部80以促使排气摇臂34转动；相对地，当转速于第一预定转速以上时，离心配重块511受离心力抵抗第一弹性件512的预力，而带动减压轴513朝反方向转动，促使减压部5331不再顶推顶推件531，也让排气摇臂34回到原本的位置上，因而关闭排气阀门32。

再者，请同时参阅图2，本实施例的顶推件531具有一定位部5312、以及汽缸头3具有一止位部30，于减压部5331未顶推顶推件531时，定位部5312受第二弹性件532作用抵靠于该止位部30，使得顶推件531在未作动的情况下，让定位部5312不易因外力或震动而产生偏移，而达到稳固顶推件531的效用。

接着，参照图3及图4，本发明另具有第二离心式减压装置6，其同样分为两大部分，包括一第二配重部61及一第二顶推部62，在本实施例中，第二离心式减压装置6系用以驱动排气摇臂34转动，但亦可设计为驱动进气摇臂33转动，因此下述的排气摇臂34皆可替换为进气摇臂33，先予叙明。第二配重部61设置于凸轮轴4的末端，包括一链轮611、一离心块612及一第三弹性件613。链轮611系以二锁固件614固定于一锁固座40上，第三弹性件613分别连接离心块612及链轮611，而离心块612系以一插销615作为枢转轴线，使离心块612枢设于链轮611上，其中，离心块612邻接链轮611的一侧另具有一凸块6121，其用以促使第二顶推部62的减压心轴621转动。此外，限位柱616穿过离心块612的限位孔6122而铆固于链轮611上，其作用为限制离心块612相对于链轮611的转动范围。第二顶推部62穿设于凸轮轴4内，包括一减压心轴621及一顶杆622。减压心轴621的末端具有一沟槽6211，系与上述凸块6121有对应关系，作为连动的机械结构，因此，当转速于第二预定转速以下时，离心块612带动减压心轴621旋转，促使顶杆622顶推排气摇臂34转动；相对地，当转速于第二预定转速以上时，离心块612受离心力抵抗第三弹性件613的预力，而带动减压心轴621朝反方向转动，促使顶杆622不再顶推排气摇臂34，也让排气摇臂34回到原本的位置上，因而关闭排气阀门32。

此外，请参阅图7，系本发明较佳实施例的第一离心式减压装置及第二离心式减压装置的俯视配置图。上述具双减压装置的引擎1可还包括二支撑轴承71,72，其位于第一离心式减压装置5的两侧。藉此，提供凸轮轴支撑承载之用，使凸轮轴得以顺畅地转动。

请参阅图8，系本发明较佳实施例的具双减压装置的引擎的阀开启扬程-曲轴旋转角度的关系图。如图所示，纵轴坐标表示阀开启扬程，横轴坐标表示曲轴旋转角度。本发明所采用四冲程引擎的工作原理系依据汽缸内活塞移动的位置来区分，因此每隔180度依序到达一次上死点(T.D.C)或下死点(B.D.C)的位置，而由0度开始在每180度的区间内依序分为动力、排气、进气、压缩四个工作行程，一般的阀扬程曲线包括一排气阀扬程A曲线及一进气阀扬程B曲线。然而，当活塞在压缩行程下，且此时引擎转速过低或在启动阶段时，便可应用本发明的具双减压装置的引擎1作动下所绘制出的一第一微小扬程C及一第二微小扬程D。在本实施例中，第一离心式减压装置5于曲轴2的一第一预定转速以下，作用排气摇臂34，使该排气阀门32开启一第一微小扬程C；第二离心式减压装置6于曲轴2的一第二预定转速以下，作用于排气摇臂34，使排气阀门32开启一第二微小扬程D，其中，第一预定转速系低于第二预定转速，且第一微小扬程C完全位于进气阀扬程B结束后与排气阀扬程A开始前的区间。藉此，通过上述两组离心式减压装置的设置，可分别促使排气阀门开启第一微小扬程及第二微小扬程，使得引擎在不同的曲轴旋转角度及不同的转速下可皆可进行减压作业。

虽然通过实施例描绘了本发明，但本领域普通技术人员知道，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，就可使本发明有许多变形和变化，本发明的范围由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种具双减压装置的引擎，其特征在于，包括：

一曲轴；

一汽缸头，包括一进气阀门、一排气阀门、一套设于一进气摇臂轴的进气摇臂及一套设于一排气摇臂轴的排气摇臂；

一凸轮轴，与该曲轴连动，设置于该汽缸头内，包括一进气阀动凸轮及一排气阀动凸轮，该进气阀动凸轮推动该进气摇臂转动，促使该进气阀门开启一进气阀扬程，该排气阀动凸轮推动该排气摇臂转动，促使该排气阀门开启一排气阀扬程；以及

二减压装置，组设于该凸轮轴，包括一第一离心式减压装置及一第二离心式减压装置；

该第一离心式减压装置具有一第一配重部及一第一顶推部，该第一配重部设置于该凸轮轴上，包括一凸缘、一离心配重块及一第一弹性件，该第一顶推部设置于该进气摇臂轴及该排气摇臂轴其中之一，包括一顶推件、一第二弹性件及具有一减压部的一减压轴，及第二离心式减压装置，具有一第二配重部及一第二顶推部，

其中，凸缘固设于凸轮轴，凸缘具有一减压轴孔，减压轴穿设于减压轴孔中，离心配重块枢设于凸缘并具有一通孔，通孔穿设一套有第一弹性件的卡扣件，排气摇臂上一被驱动部穿过一顶推件，第二弹性件为扭转弹簧，分别连接顶推件及排气摇臂；

该第二配重部设置于该凸轮轴上，包括一链轮、一离心块及一第三弹性件分别连接离心块及链轮，该链轮固设于该凸轮轴，该离心块枢设于该链轮，该第二顶推部穿设于该凸轮轴内，包括一减压心轴及一顶杆，

其中，第三弹性件分别连接离心块及链轮；减压心轴的末端具有一沟槽，是与凸块有对应关系，作为连动的机械结构；

该第一离心式减压装置于该曲轴的一第一预定转速以下，作用于该进气摇臂及该排气摇臂其中之一，使该进气阀门与该排气阀门其中之一开启一第一微小扬程，且该第二离心式减压装置于该曲轴的一第二预定转速以下，作用于该进气摇臂及该排气摇臂其中之一，使该进气阀门与该排气阀门其中之一开启一第二微小扬程；

当转速于第二预定转速以下时，离心块带动减压心轴旋转，促使顶杆顶推排气摇臂转动；相对地，当转速于第二预定转速以上时，离心块受离心力抵抗第三弹性件的预力，而带动减压心轴朝反方向转动，促使顶杆不再顶推排气摇臂，也让排气摇臂回到原本的位置上，因而关闭排气阀门。

2.如权利要求1所述的具双减压装置的引擎，其特征在于，该第一预定转速低于该第二预定转速，且该第一微小扬程完全位于该进气阀扬程结束后与该排气阀扬程开始前的区间。

3.如权利要求1所述的具双减压装置的引擎，其特征在于，该凸轮轴还包括二支撑轴承，其位于该第一离心式减压装置的两侧。

4.如权利要求1所述的具双减压装置的引擎，其特征在于，该进气摇臂及该排气摇臂其中之一还包括一被驱动部，该减压轴的该减压部于该第一预定转速以下顶推该顶推件，进而抵顶该被驱动部以促使于该进气摇臂及该排气摇臂其中之一转动；该减压轴的该减压部于该第一预定转速以上，该离心配重块受离心力抵抗该第一弹性件的预力，而带动该减压轴转动，促使该减压部不再顶推该顶推件。

5.如权利要求4所述的具双减压装置的引擎，其特征在于，该顶推件更具有一定位部、以及该汽缸头更具有一止位部，于该减压部未顶推该顶推件时，该定位部受该第二弹性件作用抵靠于该止位部。

6.如权利要求1所述的具双减压装置的引擎，其特征在于，该凸缘固设于该凸轮轴，该离心配重块枢设于该凸缘。

7.如权利要求1所述的具双减压装置的引擎，其特征在于，该具双减压装置的引擎还包括一直接连接于该曲轴一端的启动兼发电装置，以及一用以控制该启动兼发电装置的控制单元。

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