CN106545374B - 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

本申请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，两个旋转部分形成于所述凸轮部分，凸轮形成于两个旋转部分之间且所述凸轮轴插入至所述凸轮部分中；两个引导罩，每个旋转部分可旋转地插入至所述引导罩中，所述引导罩的位置移动用于改变所述凸轮部分相对于所述凸轮轴的相对位置，导向槽形成于所述引导罩；控制部分，其构造成选择性地移动两个引导罩中的每一个的位置；引导轴，其平行于所述凸轮轴并插入至所述导向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；以及气门装置，其构造成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21日提交的韩国专利申请第10-2015-0133338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置有该装置的发动机，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。
根据本发明的各个方面，一种连续可变气门升程装置可以包括：凸轮轴；凸轮部分，两个旋转部分形成于所述凸轮部分，凸轮形成于两个旋转部分之间且所述凸轮轴插入至所述凸轮部分；两个引导罩，每个旋转部分可旋转地插入至所述引导罩中，所述引导罩的位置移动用于改变所述凸轮部分相对于所述凸轮轴的相对位置，导向槽形成于所述引导罩；控制部分，其构造成选择性地移动两个引导罩中的每一个的位置；引导轴，其平行于所述凸轮轴并插入至所述导向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；以及气门装置，其构造成由气门引导底托驱动。
所述凸轮部分的旋转部分和凸轮可以一体形成。
两个凸轮轴孔可以形成于所述凸轮轴，销孔可以形成于每个旋转部分，所述连续可变气门升程装置可以进一步包括：销滑块，其可旋转地设置于每个销孔，滑块孔形成于所述销滑块；以及连接销，其连接至每个凸轮轴孔并可滑动地插入至所述滑块孔中。
所述连续可变气门升程装置可以进一步包括轴承，所述轴承插入至所述引导罩与每个旋转部分之间。
气门引导底托可以成对构造；所述气门装置可以成对设置，该对气门装置中的每个气门装置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。
所述控制部分包括偏心轴，所述偏心轴连接至所述引导罩。
根据本发明的各个方面，一种发动机可以包括：凸轮轴；凸轮部分，两个旋转部分形成于所述凸轮部分，凸轮形成于两个旋转部分之间且所述凸轮轴插入至所述凸轮部分；两个引导罩，每个旋转部分可旋转地插入至所述引导罩，所述引导罩的位置移动用于改变凸轮部分相对于所述凸轮轴的相对位置，导向槽形成于所述引导罩；控制部分，其构造成选择性地移动引导罩的位置；引导轴，其平行于所述凸轮轴并插入至所述导向槽用于引导所述引导罩的移动；输出部分，其安装于汽缸盖，所述输出部分可围绕枢轴旋转，气门引导底托形成于所述输出部分；以及气门装置，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轴承，所述轴承插入至所述引导罩与每个旋转部分之间。
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。
如上所述，根据本发明的各个实施方案的连续可变气门升程装置可以简单的构造而根据发动机的工作状况来改变气门升程。
根据本发明的各个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。
根据本发明的各个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。
根据本发明的各个实施方案的连续可变气门升程装置可以减小尺寸，因此，气门机构的整体高度可以减小。
由于连续可变气门升程装置可以无需进行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。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
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为设置有根据本发明的示例性连续可变气门升程装置的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。
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替代形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
图1为根据本发明的各个实施方案的连续可变气门升程装置的立体图，图2为根据本发明的各个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各个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各个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，根据本发明的各个实施方案的发动机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。
根据本发明的各个实施方案的连续可变气门升程装置可以包括凸轮轴30、凸轮部分40、两个引导罩60、控制部分100、引导轴66、输出部分50以及气门装置200；两个旋转部分46形成于所述凸轮部分40，凸轮42形成于所述两个旋转部分46之间，且凸轮轴30插入至所述凸轮部分40中；每个旋转部分46可旋转地插入至所述引导罩60中且所述引导罩60的位置移动以用于改变凸轮部分40相对于凸轮轴30的相对位置，导向槽64形成至所述引导罩60；所述控制部分100选择性地移动引导罩60的位置；所述引导轴66平行于凸轮轴30并插入至导向槽64中用于引导引导罩60的移动；所述输出部分50围绕枢轴52可以旋转，气门引导底托(valve shoe)54形成于所述输出部分50；所述气门装置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，枢轴52连接至安装支架90。在具体实施方式和权利要求中，气缸盖10被理解为包括凸轮推杆。
凸轮部分40的旋转部分46和凸轮42一体形成。
两个凸轮轴孔32形成于凸轮轴30且销孔72形成于每个旋转部分46。
销滑块80可旋转地设置于每个销孔72，滑块孔82形成于该销滑块80，连接销34连接至每个凸轮轴孔32并可滑动地插入至滑块孔82中。
轴承62插置于每个引导罩60与旋转部分46之间。因此，可以容易地实现旋转部分46的旋转。在附图中，轴承62绘制为滚针轴承，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，气门装置200可以成对设置，每个气门装置200包括接触每个气门引导底托54的摇动臂辊子202以及气门204。
输出辊子56安装于气门引导底托54之间并接触凸轮42。
控制部分100包括偏心轴102，该偏心轴102连接至引导罩60。根据控制马达104或致动器的操作，偏心轴102旋转用以改变引导罩60的位置。
引导罩60连接至连接帽92，操作杆103可旋转地设置于引导罩60与连接帽92之间，所述操作杆103偏心地形成于偏心轴102。
图5为沿图1中的线Ⅴ-Ⅴ所呈现的描述了根据本发明的各个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各个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，将参考图1至图7来描述根据本发明的各个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之内可以旋转，因此凸轮轴30的旋转通过连接销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沿着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的接触位置沿向左方向发生改变。
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之内可以旋转，因此凸轮轴30的旋转通过连接销34而传递至凸轮部分40。
凸轮轴30围绕中心X旋转，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的接触位置沿向右方向发生改变。
在本发明的各个实施方案中，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B，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升程特性。
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，根据本发明的各个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时间相比，气门关闭时间可以提前。
图8为设置有连续可变气门升程装置的发动机的压力容积曲线图(pressurevolume 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时间提前，从而可以减少泵送损失G并可以提高燃料经济性。
根据本发明的各个实施方案的连续可变气门升程装置可以减小尺寸，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。
在本发明的各个实施方案中，由于仅需要一个凸轮和两个引导罩来控制两个气门的升程，因此连续可变气门升程装置的结构简单且牢固。
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 (12)

1.一种连续可变气门升程装置，包括：
凸轮轴；
凸轮部分，两个旋转部分形成于所述凸轮部分，凸轮形成于所述两个旋转部分之间且所述凸轮轴插入至所述凸轮部分中；
两个引导罩，每个旋转部分能够旋转地插入至所述引导罩中，所述引导罩的位置移动用于改变所述凸轮部分相对于所述凸轮轴的相对位置，导向槽形成于所述引导罩；
控制部分，其构造成选择性地改变两个引导罩中的每一个的位置；
引导轴，其平行于所述凸轮轴并插入至所述导向槽中用于引导所述引导罩的移动；
输出部分，其能够围绕枢轴旋转，气门引导底托形成于所述输出部分；以及
气门装置，其构造成由气门引导底托来驱动，
其中：
两个凸轮轴孔形成于所述凸轮轴；并且
销孔形成于每个旋转部分，
所述连续可变气门升程装置进一步包括：
销滑块，其能够旋转地设置于每个销孔，滑块孔形成于所述销滑块；以及
连接销，其连接至每个凸轮轴孔并能够滑动地插入至所述滑块孔中。
2.根据权利要求1所述的连续可变气门升程装置，其中，所述凸轮部分的旋转部分和凸轮一体形成。
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，所述轴承插入至所述引导罩与每个旋转部分之间。
4.根据权利要求1所述的连续可变气门升程装置，其中：
气门引导底托成对构造；
所述气门装置成对设置，该对气门装置中的每个包括摇动臂辊子，所述摇动臂辊子接触每个气门引导底托。
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，所述偏心轴连接至所述引导罩。
7.一种发动机，其包括连续可变气门升程装置，
所述连续可变气门升程装置包括：
凸轮轴；
凸轮部分，两个旋转部分形成于所述凸轮部分，凸轮形成于所述两个旋转部分之间且所述凸轮轴插入至所述凸轮部分中；
两个引导罩，每个旋转部分能够旋转地插入至所述引导罩，所述引导罩的位置移动用于改变所述凸轮部分相对于所述凸轮轴的相对位置，导向槽形成于所述引导罩；
控制部分，其构造成选择性地移动所述引导罩的位置；
引导轴，其平行于所述凸轮轴并插入至所述导向槽用于引导所述引导罩的移动；
输出部分，其安装于汽缸盖，所述输出部分能够围绕枢轴旋转，气门引导底托形成于所述输出部分；以及
气门装置，其构造成由气门引导底托来驱动，
其中：
两个凸轮轴孔形成于所述凸轮轴；
销孔形成于每个旋转部分，
所述连续可变气门升程装置进一步包括：
销滑块，其能够旋转地设置于每个销孔，滑块孔形成于所述销滑块；以及
连接销，其连接至每个凸轮轴孔并能够滑动地插入至所述滑块孔中。
8.根据权利要求7所述的发动机，其中，所述凸轮部分的旋转部分和凸轮一体形成。
9.根据权利要求7所述的发动机，进一步包括轴承，所述轴承插入至所述引导罩与每个旋转部分之间。
10.根据权利要求7所述的发动机，其中：
气门引导底托成对构造；
所述气门装置成对设置，该对气门装置中的每个包括摇动臂辊子，所述摇动臂辊子接触每个气门引导底托。
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，所述偏心轴连接至所述引导罩。
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