CN106523066B - 连续可变气门升程装置及设有该装置的发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连续可变气门升程装置及设有该装置的发动机，所述装置可以包括：凸轮轴；凸轮部分，凸轮形成于所述凸轮部分且所述凸轮轴插入至所述凸轮部分中；引导罩，所述凸轮部分可旋转地插入至所述引导罩，所述引导罩相对于所述凸轮轴的位置可移动，引导槽形成于所述引导罩；控制部分，其选择性地改变所述引导罩的位置；引导轴，其设置为平行于所述凸轮轴并插入至所述引导槽中用于引导所述引导罩的移动；输出部分，其围绕枢轴可旋转，气门引导底托形成于所述输出部分；以及气门单元，其由气门引导底托来驱动。

Description

连续可变气门升程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2015年9月11日提交的韩国专利申请第10-2015-0129217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升程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升程装置及设有该装置的发动机，所述连续可变气门升程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升程。
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来产生动力。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，例如多个凸轮的设计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升程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升程。
根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置可以包括：凸轮轴；凸轮部分，凸轮形成于所述凸轮部分且所述凸轮轴插入至所述凸轮部分中；引导罩，所述凸轮部分可旋转地插入至所述引导罩中，所述引导罩对于所述凸轮轴的位置相能够移动，引导槽形成于所述引导罩；控制部分，其选择性地改变所述引导罩的位置；引导轴，其设置为平行于所述凸轮轴并插入至所述引导槽用于引导所述引导罩的移动；输出部分，其可围绕枢轴旋转，气门引导底托形成于所述输出部分；以及气门单元，其构造成由气门引导底托驱动。
所述连续可变气门升程装置可以进一步包括内支架，所述内支架可旋转地设置在所述引导罩内，其中，所述内支架可以将所述凸轮轴的旋转传递至所述凸轮部分。
凸轮轴孔可以形成于所述凸轮轴，凸轮部分孔可以形成于所述凸轮部分，销孔可以形成于所述内支架，其中，所述连续可变气门升程装置可以进一步包括：销滑块，其设置为可在所述销孔之内旋转，滑块孔形成于所述销滑块；以及连接销，其连接至所述凸轮轴孔并可滑动地插入至凸轮部分孔和滑块孔中。
连续可变气门升程装置可以进一步包括轴承，所述轴承插入于所述内支架与所述引导罩之间。
所述气门引导底托可以成对地形成，所述气门单元可以成对地设置，每个气门单元可以包括摇动臂辊子，所述摇动臂辊子与每个气门引导底托接触。
所述连续可变气门升程装置可以进一步包括输出辊子，所述输出辊子安装于所述气门引导底托之间并接触所述凸轮。
根据本发明的示例性实施方案的发动机可以包括：凸轮轴；凸轮部分，凸轮形成于所述凸轮部分且所述凸轮轴插入至所述凸轮部分中；引导罩，所述凸轮部分可旋转地插入至所述引导罩中，所述引导罩相对于所述凸轮轴的位置可移动，引导槽形成于所述引导罩；控制部分，其选择性地改变所述引导罩的位置；引导轴，其设置为平行于所述凸轮轴并插入至所述引导槽中用于引导所述引导罩的移动；输出部分，其可围绕枢轴旋转，气门引导底托形成于所述输出部分；以及气门单元，其构造成由气门引导底托驱动。
所述发动机可以进一步包括内支架，所述内支架可旋转地设置在所述引导罩内，其中，所述内支架可以将所述凸轮轴的旋转传递至所述凸轮部分。
凸轮轴孔可以形成于所述凸轮轴，凸轮部分孔可以形成于所述凸轮部分，销孔可以形成于所述内支架，其中，所述连续可变气门升程装置可以进一步包括：销滑块，其设置为在所述销孔之内可旋转，滑块孔形成于所述销滑块；以及连接销，其连接至所述凸轮轴孔并能够滑动地插入至凸轮部分孔和滑块孔。
所述发动机可以进一步包括轴承，所述轴承插入于所述内支架与所述引导罩之间。
所述气门引导底托可以成对地形成构造，所述气门单元可以成对地设置，每个气门单元可以包括摇动臂辊子，所述摇动臂辊子接触每个气门引导底托。
所述发动机可以进一步包括输出辊子，所述输出辊子安装于所述气门引导底托之间并接触所述凸轮。
所述控制部分可以包括：偏心轴，其可旋转地连接至所述引导罩；以及马达，其选择性地旋转所述偏心轴。
如上所述，根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程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升程。
根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置与一般的连续可变气门升程装置相比，可以减少最小气门升程的打开持续时间。
根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置可以将进气门的关闭正时提前，从而可以减少泵送损失并提高燃料经济性。
根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置尺寸可以减小，因此可以减小气门机构的整体高度。
由于连续可变气门升程装置可以应用于现有的发动机而无需过多的改变，因此可以提高生产率且可以降低生产成本。
本发明的方法和装置可以具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置的立体图。
图2为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置的分解立体图。
图3为沿图1中的线Ⅲ-Ⅲ所呈现的描述了根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置在低升程模式下运行的截面图。
图4为沿图1中的线Ⅳ-Ⅳ所呈现的描述了根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置在低升程模式下运行的截面图。
图5为沿图1中的线Ⅴ-Ⅴ所呈现的描述了根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置在高升程模式下运行的截面图。
图6为沿图1中的线Ⅵ-Ⅵ所呈现的描述了根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置在高升程模式下运行的截面图。
图7为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置的气门升程特性(valve profile)的曲线图。
图8为发动机的压力容积曲线图(pressure volume diagram)。
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，贯穿附图的多个幅图，相同的附图标记表示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本申请的技术方案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以相同的附图标记表示。
为清楚起见，在附图中而将层、膜、板、区域等的厚度进行了放大。
在本申请的技术方案中，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为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置的立体图，图2为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置的分解立体图。
图3为沿图1中的线Ⅲ-Ⅲ所呈现的描述了根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置在低升程模式下运行的截面图，图4为沿图1中的线Ⅳ-Ⅳ所呈现的描述了根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置在低升程模式下运行的截面图。
参考图1至图4，根据本发明的示例性实施方案的发动机1包括汽缸盖10以及安装至汽缸盖10的连续可变气门升程装置。
根据本发明示例性实施方案的连续可变气门升程装置包括凸轮轴30、凸轮部分40、引导罩60、控制部分100、引导轴66、输出部分50以及气门单元200；凸轮42形成于所述凸轮部分40且所述凸轮轴30插入至凸轮部分40中；凸轮部分40可旋转地插入至所述引导罩60中且所述引导罩60相对于凸轮轴30的位置是可移动的，引导槽64形成于所述引导罩60；所述控制部分100选择性地改变引导罩60的位置；所述引导轴66设置为平行于凸轮轴30并插入至引导槽64中用于引导所述引导罩60的移动；输出部分50可围绕枢轴52旋转，气门引导底托(valve shoe)54形成于该输出部分50；所述气门单元200构造成由气门引导底托54来驱动。
安装支架90连接至汽缸盖10，支架孔91形成于安装支架90，而枢轴52插入至支架孔91中。在本申请的技术方案中，气缸盖10被理解为包括凸轮推杆。
轴孔58形成于输出部分50，且枢轴52插入至轴孔58中。
内支架70可旋转地插入至引导罩60中，且内支架70将凸轮轴30的旋转传递至凸轮部分40。
凸轮轴孔32形成于凸轮轴30，凸轮部分孔44形成于凸轮部分40，并且销孔72形成于内支架70。
销滑块80可旋转地设置在销孔72内，滑块孔82形成于该销滑块80。连接销34连接至凸轮轴孔32并可滑动地插入至凸轮部分孔44和滑块孔82中。
轴承62插置在内支架70与引导罩60之间。因此，可以容易地实现内支架70的旋转。在附图中，轴承62被描述为滚针轴承，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。
气门引导底托54可以成对构造，并且气门单元200可以成对设置，每个气门单元200包括摇动臂辊子202，该摇动臂辊子202与每个气门引导底托54接触。
辊子孔57形成于输出部分50，与所述凸轮42接触的输出辊子56穿过辊子孔57而安装于气门引导底托54之间。
控制部分100包括偏心轴102以及控制马达104或致动器，所述偏心轴102可旋转地连接至引导罩60，而所述控制马达104或致动器选择性地旋转偏心轴102用于改变引导罩60的位置。
连接帽92可以连接至引导罩60，偏心轴102可旋转地设置于引导罩60与连接帽92之间。
图5为沿图1中的线Ⅴ-Ⅴ所呈现的描述了根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置在高升程模式下运行的截面图，图6为沿图1中的线Ⅵ-Ⅵ所呈现的描述了根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置在高升程模式下运行的截面图，图7为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置的气门升程特性的曲线图。
在下文中，参考图1至图7，将描述根据本发明的实施方案的连续可变气门升程装置的操作。
当凸轮轴30的旋转中心与引导罩60的旋转中心一致的时候，气门204实现预定的气门升程特性。
根据发动机的工作状态，ECU将控制信号传递至控制部分100的马达104以改变引导罩60的相对位置。
如图3和图4中所示，例如，在低升程模式下引导罩60根据控制部分100的操作而向下移动。因此，引导罩60的旋转中心相对于凸轮轴30的旋转中心X而改变至Y1。
由于连接销34可以在凸轮部分孔44内滑动，且滑块孔82和销滑块80可以在销孔72内滑动，因此凸轮轴30的旋转借助于连接销34而传递至凸轮部分40。
凸轮轴30围绕中心X旋转，而凸轮42围绕改变的旋转中心Y1而旋转。
由于凸轮42的相对旋转发生改变，因此输出部分50围绕枢轴52沿逆时针方向进行相对地旋转。
由于输出部分50围绕枢轴52沿逆时针方向相对地旋转，因此气门引导底托54与摇动臂辊子202的接触位置向左发生改变。
如图5和图6中所示，例如，在高升程模式下引导罩60根据控制部分100的操作而向上移动。因此，引导罩60的旋转中心Y2相对于凸轮轴30的旋转中心X相对地向上移动。
由于连接销34在凸轮部分孔44之内可以滑动，且滑块孔82和销滑块80在销孔72之内可以滑动，因此凸轮轴30的旋转借助于连接销34而传递至凸轮部分40。
凸轮轴30围绕中心X旋转，而凸轮42围绕改变的旋转中心Y2而旋转。
由于凸轮42的相对旋转发生改变，因此输出部分50围绕枢轴52沿顺时针方向进行相对地旋转。
由于输出部分50围绕枢轴52沿顺时针方向相对地旋转，因此气门引导底托54与摇动臂辊子202的接触位置向右发生改变。
在本发明的示例性实施方案中，根据引导罩60相对于凸轮轴30的相对位置，凸轮42的旋转中心Y1和Y2发生改变，因此输出辊子56与凸轮42的接触位置发生改变。因此，当连续可变气门升程装置的运行模式改变为低升程模式的时候，气门关闭正时可以提前。此外，由于摇动臂辊子202与气门引导底托54的接触位置发生改变，因此气门升程得到调整。
可以根据凸轮42相对于凸轮轴30的相对旋转中心、凸轮轴30与输出辊子56的相对位置以及气门引导底托54与摇动臂辊子202的接触位置来实现气门204的高升程特性A或低升程特性B。
虽然在图7中仅示出高升程特性A和低升程特性，但是本发明并不限于此。引导罩60的相对位置可以实现多种气门特性。
如图7中所示，在低升程模式下，与一般的连续可变气门升程装置的气门打开持续时间C相比，根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置的气门打开持续时间D可以减少。
并且由于凸轮42与输出辊子56的接触位置的改变，在低升程模式下，与一般的连续可变气门升程装置的气门关闭正时相比，气门关闭正时可以提前。
图8为发动机的压力容积曲线图(pressure volume diagram)。
如图8中所示，与不具有连续可变气门升程装置的发动机的泵送损失E相比，设置有连续可变气门升程装置的发动机可以减少泵送损失F。
然而，连续可变气门升程装置可以减少气门打开持续时间并将气门关闭正时提前，从而可以减少泵送损失G并可以提高燃料经济性。
根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门升程装置尺寸可以减小，因此可以减小气门机构的整体高度。
由于连续可变气门升程装置可以应用于现有的发动机而无需过多的改变，因此可以提高生产率且可以降低生产成本。
在本发明的示例性实施方案中，由于两个凸轮的气门升程可以利用一个凸轮和一个引导罩来进行控制，因此可以减少元件的总数量。
为了方便解释和精确限定本申请的技术方案，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。

Claims (12)

1.一种连续可变气门升程装置，包括：
凸轮轴；
凸轮部分，凸轮形成于所述凸轮部分且所述凸轮轴插入至所述凸轮部分中；
引导罩，所述凸轮部分能够旋转地插入至所述引导罩中，所述引导罩相对于所述凸轮轴的位置能够移动，引导槽形成于引导罩；
控制部分，其选择性地改变所述引导罩的位置；
引导轴，其设置为平行于凸轮轴并插入至所述引导槽中用于引导所述引导罩的移动；
输出部分，其围绕枢轴能够旋转，气门引导底托形成于所述输出部分；
气门单元，其由气门引导底托来驱动；以及
内支架，所述内支架能够旋转地设置在所述引导罩内，
其中，内支架将所述凸轮轴的旋转传递至所述凸轮部分。
2.根据权利要求1所述的连续可变气门升程装置，
其中，凸轮轴孔形成于所述凸轮轴；
凸轮部分孔形成于所述凸轮部分；
销孔形成于所述内支架；
所述连续可变气门升程装置进一步包括：
销滑块，其设置为能够在所述销孔之内旋转，滑块孔形成于所述销滑块；以及
连接销，其连接至所述凸轮轴孔并能够滑动地插入至凸轮部分孔和滑块孔中。
3.根据权利要求1所述的连续可变气门升程装置，进一步包括轴承，所述轴承插入于所述内支架与所述引导罩之间。
4.根据权利要求1所述的连续可变气门升程装置，其中，
气门引导底托成对地形成；
所述气门单元成对地设置，每个气门单元包括摇动臂辊子，所述摇动臂辊子与每个气门引导底托接触。
5.根据权利要求4所述的连续可变气门升程装置，进一步包括输出辊子，所述输出辊子安装于所述气门引导底托之间并接触所述凸轮。
6.根据权利要求1所述的连续可变气门升程装置，其中，所述控制部分包括偏心轴，所述偏心轴能够旋转地连接至所述引导罩。
7.一种发动机，包括连续可变气门升程装置，其中所述连续可变气门升程装置包括：
凸轮轴；
凸轮部分，凸轮形成于所述凸轮部分且所述凸轮轴插入至所述凸轮部分中；
引导罩，所述凸轮部分能够旋转地插入至所述引导罩中，所述引导罩相对于所述凸轮轴的位置能够移动，引导槽形成于所述引导罩；
控制部分，其选择性地改变所述引导罩的位置；
引导轴，其设置为平行于所述凸轮轴并插入至所述引导槽中用于引导所述引导罩的移动；
输出部分，其围绕枢轴能够旋转，气门引导底托形成于所述输出部分；
气门单元，其由气门引导底托来驱动；以及
内支架，所述内支架能够旋转地设置在所述引导罩内，
其中，内支架将所述凸轮轴的旋转传递至所述凸轮部分。
8.根据权利要求7所述的发动机，
其中，凸轮轴孔形成于所述凸轮轴；
凸轮部分孔形成于所述凸轮部分；
销孔形成于所述内支架；
所述连续可变气门升程装置进一步包括：
销滑块，其设置为能够在所述销孔之内旋转，滑块孔形成于所述销滑块；以及
连接销，其连接至所述凸轮轴孔并能够滑动地插入至凸轮部分孔和滑块孔。
9.根据权利要求7所述的发动机，进一步包括轴承，所述轴承插入于所述内支架与所述引导罩之间。
10.根据权利要求9所述的发动机，其中：
气门引导底托成对地形成；
所述气门单元成对设置，每个气门单元包括摇动臂辊子，所述摇动臂辊子与每个气门引导底托接触。
11.根据权利要求10所述的发动机，进一步包括输出辊子，所述输出辊子安装于所述气门引导底托之间并接触所述凸轮。
12.根据权利要求7所述的发动机，其中，所述控制部分包括：
偏心轴，其能够旋转地连接至所述引导罩；以及
马达，其选择性地旋转所述偏心轴。
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