CN106574521B - 用于内燃发动机的气门装置 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃发动机(1)的气门装置，该气门装置包括凸轮轴(16)、凸轮(17)、控制轴(15)、输入臂(14)、第一摇臂(13a)、第二摇臂(13b)、第一气门(603a)、第二气门(603b)和滑动件(18)。输入臂(14)构造成使得凸轮(17)的凸轮扭矩传递至该输入臂。滑动件(18)构造成允许输入臂(14)由控制轴(15)支承。滑动件(18)构造成以可传递动力的方式支承第一摇臂(13a)，使得传递至输入臂(14)的凸轮扭矩被传递至第一摇臂(13a)。滑动件(18)包括扭转部(23)，扭转部(23)构造成连接第一摇臂(13a)与第二摇臂(13b)，使得传递至第一摇臂(13a)的凸轮扭矩经由扭转部(23)传递至第二摇臂(13b)。

Description

用于内燃发动机的气门装置

技术领域

本发明涉及用于内燃发动机的气门装置。

背景技术

在日本特许申请公报No.2001-263015(JP 2001-263015A)中描述的常规气门装置中，例如，每个气缸通常均设置有由滚轮臂和单独形成的两个摇臂构成的臂组件，并且每个气缸的滚轮臂和摇臂的定位通过将具有不同厚度的相应垫片适当地插入到气缸盖和承载件中来调节。

通常，在设置有气门装置的内燃发动机中，众所周知的是在两个进气门之间产生提升正时差异，以使所述两个进气门的气门打开正时彼此偏移并且产生期望的旋流，从而提高燃烧效率。此外，作为一般的气门装置，如JP 2001-263015A中所述的构型是众所周知的，在该构型中，两个摇臂单独形成并且两个进气门随着相应的摇臂的枢转而提升。在JP2001-263015A中描述的可变气门装置中，如果两个摇臂能够以期望的正时差异枢转，则可以获得如上所述的期望的旋流。在此，能够想到的用于使单独形成的多个摇臂以期望的正时差异枢转的方式中的一种方式是将调节器比如垫片插入到摇臂中以分别定位摇臂，使得摇臂的枢转正时彼此偏移。

发明内容

然而，该气门装置在构成臂组件的包括摇臂在内的部件中具有机械差异。为了执行上述定位，每次都需要调节每个气缸的臂组件。因此，在常规的气门装置中，制造步骤的数目由于对每个气缸的定位而增加，并且需要制备各种类型的垫片，这增加了部件的数目。

本发明提供了一种用于内燃发动机的气门装置，该气门装置利用简单的结构允许多个摇臂以期望的正时差异枢转。

根据本发明的一个方面，用于内燃发动机的气门装置包括凸轮轴、凸轮、控制轴、输入臂、第一摇臂、第二摇臂、第一气门、第二气门以及滑动件。凸轮设置在凸轮轴中。控制轴设置为与凸轮轴不同的轴。控制轴平行于凸轮轴布置。输入臂构造成使得凸轮的凸轮扭矩传递至输入臂。第一气门构造成随着第一摇臂的枢转而打开和关闭。第二气门布置与第一气门布置在同一气缸中。第二气门构造成随着第二摇臂的枢转而打开和关闭。滑动件构造成允许输入臂由控制轴支承。滑动件构造成以可传递动力的方式支承第一摇臂，使得传递至输入臂的凸轮扭矩被传递至第一摇臂。第一摇臂和第二摇臂由扭转部连接，使得传递至第一摇臂的凸轮扭矩经由扭转部传递至第二摇臂。根据上述方面，传递至输入臂的凸轮扭矩传递至以可传递动力的方式连接至输入臂的第一摇臂，并且接着经由扭转部传递至第二摇臂。因此，凸轮扭矩通过扭转部的扭转来传递，因此在第一摇臂与第二摇臂之间出现枢转正时差异。因此，没有必要使用诸如垫片之类的调节器来引起第一摇臂与第二摇臂之间的这种枢转正时差异。因此，能够利用简单的结构在期望的正时引起第一摇臂与第二摇臂之间的枢转的差异。此外，在根据上述方面的气门装置中，第一摇臂和第二摇臂可以与输入臂设置在同一轴上。输入臂可以沿该同一轴的轴向方向布置在第一摇臂与第二摇臂之间。通常，第一气门和第二气门彼此分开设置，因此第一摇臂和第二摇臂也彼此分开设置。因此，如果输入臂如上所述沿该同一轴的轴向方向布置在第一摇臂与第二摇臂之间，则可以有效地利用第一摇臂与第二摇臂之间的空间。此外，在根据上述方面的气门装置中，控制轴可以沿轴向方向被驱动。输入臂可以包括位于输入臂的内周上的第一螺旋花键齿。第一摇臂可以包括位于第一摇臂的内周上的沿与第一螺旋花键齿的螺旋方向相反的方向的第二螺旋花键齿。滑动件可以包括位于该滑动件的外周上的第三螺旋花键齿和第四螺旋花键齿。第一螺旋花键齿可以与第三螺旋花键齿啮合。第二螺旋花键齿可以与第四螺旋花键齿啮合。在上述方面中，第一螺旋花键齿和第二螺旋花键齿沿相反的螺旋方向设置。因此，当控制轴沿轴向方向被驱动时，设置在滑动件上的第三螺旋花键齿和第四螺旋花键齿使输入臂和第一摇臂沿相反的方向枢转，使得输入臂与第一摇臂之间的相对角度改变。此外，由于第一摇臂与第二摇臂经由扭转部连接至彼此，因此第二摇臂也同时与第一摇臂沿相同的方向枢转。由此，第一摇臂和第二摇臂中的每一者与第一气门和第二气门中的每一者之间的相对位置关系改变，从而可以改变第一气门和第二气门的最大升程量。

此外，在根据上述方面的气门装置中，第一摇臂、第二摇臂和扭转部可以设置为一体构件。在设置有多个气缸的内燃发动机中，也可以为多个气缸中的每个气缸均设置臂组件，该臂组件包括第一摇臂、第二摇臂和输入臂。根据上述方面，用于一个气缸的臂组件构造成使得第一摇臂、第二摇臂和扭转部形成为一体构件，从而使得可以减少构成臂组件的部件的数目。

此外，在根据上述方面的气门装置中，第二摇臂的由控制轴穿过的孔的最小内径可以大于滑动件的外周的最大外径。根据上述方面，在输入臂与一体地形成的第一摇臂和第二摇臂轴向地对准之后，滑动件从第二摇臂侧插入，并且由此，第一螺旋花键齿、第二螺旋花键齿可以分别与第三螺旋花键齿、第四螺旋花键齿啮合。因此，即使第一摇臂和第二摇臂一体地形成，滑动件也能够组装至输入臂和第一摇臂，而不与第二摇臂发生干涉。此外，在根据上述方面的气门装置中，第一气门和第二气门可以是进气门。根据上述方面，在第一摇臂与第二摇臂之间产生期望的枢转正时差异，从而引起进气门的打开正时之间以及关闭正时之间的差异。这引起了期望的旋流，从而可以提高燃烧效率。

附图说明

下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：

图1是示出了本发明的实施方式的系统构型的视图；

图2是用于描述图1中所示的内燃发动机的进气口和排气口周围的具体构型的视图；

图3是用于描述根据本发明的实施方式的气门装置的示意性构型的视图；

图4是示出了根据本发明的实施方式的臂组件的内部结构的视图；以及

图5是根据本发明的实施方式的气门装置的在从图3中的箭头A的方向观察时的视图。

具体实施方式

下面参照图1至图5对本发明的气门装置进行描述。

图1是示出了本发明的实施方式的系统构型的视图。如图1中所示，该系统是包括气缸直喷式喷射器2的发动机1，并且该系统构造成将燃料直接喷射到气缸9中，以产生燃料/空气混合物。

在发动机1的气缸9中设置有活塞3，并且活塞3随着燃料/空气混合物的燃烧而往复运动。活塞的往复运动经由连杆4传递至曲轴5，使得该往复运动在此转换成旋转运动。然后，旋转运动作为发动机1的输出被获取。作为根据本实施方式的发动机1的进气系统，设置了进气通道6、进气歧管601以及形成在气缸盖8中的进气口602。发动机1的进气系统包括如图2中所示的两个进气口602a、602b，并且进气口602a、602b可以通过相应的进气门603a、603b打开和关闭。此外，进气门603a、603b根据图3中所示的摇臂13a、13b的枢转而打开和关闭。稍后将描述关于进气门603a、603b以及可变气门装置中的每一者的更多信息。同时，作为根据本实施方式的发动机1的排气系统，设置了排气歧管702、排气通道7以及形成在气缸盖8中的排气口。根据本实施方式的发动机1包括用于一个气缸的两个排气口(第一排气口和第二排气口)，并且排气口可以通过相应的排气门(第一排气门和第二排气门)703a、703b打开和关闭。

喷射器2连接至输送管201，使得从输送管201向喷射器2供给燃料。从喷射器2直接喷射至气缸9的燃料与经由进气通道6、进气歧管601和进气口602引入到气缸9中的空气A形成燃料/空气混合物。应该指出的是，来自喷射器2的燃料喷射的喷射正时和喷射量通过发动机ECU 10根据发动机1的负载和发动机转速进行的计算过程来调节。在气缸盖8中设置有火花塞(点火器)11。在从喷射器2喷射至气缸9的燃料与引入到气缸9中的空气A形成燃料/空气混合物的状态下，执行压缩行程并且执行火花塞11的点火，使得燃料燃烧(膨胀行程)。燃料的燃烧压力传递至活塞3，使得活塞3由此进行往复运动。燃烧之后的燃料/空气混合物成为排气Ex，并且随着排气门703a、703b的打开操作，排气Ex经由排气口排放至排气歧管702(排气行程)。然后，排气Ex由设置在排气歧管702的下游侧的催化转化器704净化，并且接着通过排气通道7排放到大气中。

图2示出了在图1中所示的内燃发动机中的进气口和排气口周围的具体构型。如上所述，每个气缸均包括分别对应于两个进气口602a、602b的进气门603a、603b。当进气门603a、603b之间出现提升正时差异时，在从进气口602a、602b流入到气缸中的空气的进气正时之间也出现差异，使得产生旋流。该旋流促进空气与燃料混合，从而提高燃烧效率。本实施方式的主要目的是利用简单的构型获得进气门之间的提升正时差异以引起旋流。然而，其具体构型将随后描述。接下来将参照图3至图5描述根据本发明的实施方式的可变气门装置的具体构型。

图3是根据本发明的实施方式的可变气门装置的立体图。图3中的可变气门装置设置有控制轴15、摇臂13(第一摇臂13a、第二摇臂13b)以及由作为主要部件的滚轮臂14构成的臂组件(未示出)，并且为每个气缸均设置这些构件。此外，控制轴15平行于凸轮轴16布置，以便以可旋转的方式且以在轴向方向可线性移动的方式被支承。另外，控制轴15在轴向方向上由致动器(未示出)驱动。此外，第一摇臂13a和第二摇臂13b经由连接部23形成为一体构件。如图3中所示，由于滚轮臂14在从控制轴15的轴向方向观察时设置在第一摇臂13a与第二摇臂13b之间，因此第一摇臂13a和第二摇臂13b布置成经由连接部23彼此分开。这里，在本实施方式中，滚轮臂14和连接部23分别对应于本发明中的输入臂和扭转部。可以适当地改变连接部23的刚性、材料和尺寸以产生期望的旋流。

臂组件并不沿控制轴15的轴向方向移动，而是沿绕控制轴15的轴向中心的旋转方向摆动。臂组件可以使滚轮臂14与摇臂13a、13b的旋转相位彼此偏移，即，滚轮臂14与摇臂13a、13b之间的相对角度是可变的。滚轮臂14包括凸轮撞击部114，该凸轮撞击部114由滚轮构成并且构造成使得凸轮17的凸轮扭矩被输入至该凸轮撞击部114。摇臂13a、13b包括气门撞击部113a、113b。此外，在本实施方式中，设置有滚轮摇臂24a、24b，所述滚轮摇臂24a、24b起到将凸轮扭矩从气门撞击部113a、113b传递至进气门603a、603b的作用。在滚轮摇臂24a、24b中设置有间隙调节器25a、25b，使得气门撞击部113a、113b、滚轮摇臂24a、24b与进气门603a、603b之间的间隙自动调节为零。此外，臂组件构造成使得第一摇臂13a、第二摇臂13b和连接部23形成为一体构件，从而使得可以减少臂组件本身的部件的数目。图4示出了根据本实施方式的臂组件的内部结构。控制轴15上固定有滑动件18。在滚轮臂14的内周上设置有第一螺旋花键齿19，并且在第一摇臂13a的内周上设置有沿与第一螺旋花键齿19的螺旋方向相反的方向的第二螺旋花键齿20。此外，在滑动件18的外周上设置有与滚轮臂14的第一螺旋花键齿19啮合的第三螺旋花键齿21以及与第一摇臂13a的第二螺旋花键齿20啮合的第四螺旋花键齿22。当控制轴15沿轴向方向被驱动时，滑动件18沿轴向方向被驱动刚好相同的量。当滑动件18沿轴向方向被驱动时，滚轮臂14和摇臂13a、13b相应地绕控制轴15的轴向中心(同一轴线)沿相反的方向枢转，使得滚轮臂14与摇臂13a、13b之间的相对角度改变。图5是根据本实施方式的可变气门装置的当从图3中的箭头A的方向观察时的视图。发动机的输出从曲轴5(在图1中示出)经由动力传递构件(未示出)传递至凸轮轴16，使得凸轮轴16枢转。当凸轮轴16枢转时，凸轮17将发动机的输出(凸轮扭矩)传递至滚轮臂14的凸轮撞击部114。因此，传递至滚轮臂14的凸轮扭矩经由滑动件18传递至摇臂13a、13b。被传递有凸轮扭矩的摇臂13a、13b枢转，以将凸轮扭矩经由气门撞击部113a、113b传递至滚轮摇臂24a、24b。当凸轮扭矩被传递至滚轮摇臂24a、24b时，滚轮摇臂24a、24b枢转，并且进气门603a、603b随之提升(打开)。此外，当凸轮17的没有型面(profile)的部分与滚轮臂14的凸轮撞击部114接触时，进气门603a、603b由气门弹簧(未示出)沿气门关闭方向偏置。当滚轮臂14与摇臂13a、13b之间的相对角度如上所述地改变时，摇臂13a、13b与滚轮摇臂24a、24b之间的相对位置改变。随着所述相对位置的改变，进气门603a、603b的最大升程量改变。此处，参照图4，在下面描述本实施方式的特征。在本实施方式中，滑动件18与设置在滚轮臂14的内周上的第一螺旋花键齿19以及设置在第一摇臂13a的内周上的第二螺旋花键齿20啮合，但不与第二摇臂13b啮合。因此，传递至滚轮臂14的凸轮扭矩不直接传递至第二摇臂13b，而是首先仅传递至第一摇臂13a。如上所述，第一摇臂13a和第二摇臂13b经由连接部23形成为一体构件，因此，如此传递至第一摇臂13a的凸轮扭矩经由连接部23传递至第二摇臂13b。

此外，第二摇臂13b的由轴穿过的孔的最小内径形成为大于固定至控制轴15的滑动件18的外周的最大外径。由此，在组装时，滚轮臂14与形成为一体构件的第一摇臂13a和第二摇臂13b轴向地对准，并且轴插入穿过滚轮臂14、第一摇臂13a和第二摇臂13b。接着，滑动件18从不与滑动件18啮合的第二摇臂13b的一侧插入，使得第一螺旋花键齿19、第二螺旋花键齿20分别与第三螺旋花键齿21、第四螺旋花键齿22啮合。由此，尽管第一摇臂13a和第二摇臂13b一体地形成，滑动件18也可以组装至滚轮臂14和第一摇臂13a，而不与第二摇臂13b发生干涉。

如上所述，在本实施方式中，由此一体地形成的第一摇臂13a、第二摇臂13b构造成使得滚轮臂14经由滑动件18以可传递动力的方式连接至第一摇臂13a，但是滚轮臂14不直接连接至第二摇臂13b。由此，传递至第一摇臂13a的凸轮扭矩通过摇臂13的包括连接部23的框架本体的扭转而顺序地传递至第二摇臂13b。因此，在第一摇臂13a与第二摇臂13b之间出现枢转正时差异，从而引起进气门603a、603b的相应的提升正时之间的差异。这使得可以通过简单结构引起期望的提升正时差异，而无需诸如用于定位的垫片之类的任何部件。此外，由于当从控制轴15的轴向方向观察时滚轮臂14设置在第一摇臂13a与第二摇臂13b之间，因此第一摇臂13a与第二摇臂13b布置成经由连接部23彼此分开。由此，与第一摇臂13a和第二摇臂13b布置成彼此靠近的情况相比，可以在改变刚性、材料和尺寸方面提高设计灵活性以便更适当地产生期望的旋流。此外，通过利用简单的结构在多个进气门之间引起期望的提升正时差异，进气门的打开正时之间以及关闭正时之间出现差异，从而能够产生期望的旋流。因此，可以期望燃料效率的提高。

此外，为每个气缸均设置有臂组件，臂组件构造成使得第一摇臂13a、第二摇臂13b和连接部23形成为一体构件。因此，与第一摇臂13a、第二摇臂13b和连接部23单独形成的情况相比，可以减少臂组件的部件的数目，并且简化对用于每个气缸的部件进行定位以获得期望的提升正时的步骤。

此外，第二摇臂13b的由轴穿过的孔的最小内径形成为大于滑动件18的外周的最大外径。这使得即使在第一摇臂13a、第二摇臂13b形成为一体构件的情况下也可以组装滑动件18。

上述实施方式仅是一个实施方式并且可以进行各种修改。例如，本发明的实施方式例示了一个气缸设置有两个摇臂、两个进气门和两个进气口的情况。然而，本发明不限于此，并且这些构件中的每种构件的数目可以是三个或更多个。此外，使多个摇臂全部形成为一体构件不是必需的。

此外，上述实施方式涉及与设置在进气侧的可变气门装置有关的实施方式。然而，本发明不限于此，并且可变气门装置可以设置在排气侧。

此外，上述实施方式涉及连接部23与第一摇臂13a和第二摇臂13b一体地设置的实施方式。然而，本发明不限于此，并且连接部23可以与第一摇臂13a和第二摇臂13b中的两者或任一者单独形成。即，只要连接部23构造成引起扭转，则连接部23的尺寸可以被限定成使得连接部23的刚度低于第一摇臂13a和第二摇臂13b的刚度或者连接部23可以由具有低刚度的材料制成。

Claims (5)

1.一种用于内燃发动机的气门装置，所述内燃发动机包括多个气缸，所述气门装置的特征在于包括：

凸轮轴；

凸轮，所述凸轮设置在所述凸轮轴上；

控制轴，所述控制轴设置为与所述凸轮轴不同的轴，所述控制轴平行于所述凸轮轴布置；

输入臂，所述凸轮的凸轮扭矩传递至所述输入臂；

第一摇臂；

第二摇臂；

第一气门，所述第一气门构造成随着所述第一摇臂的枢转而打开和关闭；

第二气门，所述第二气门与所述第一气门布置在同一气缸中，所述第二气门构造成随着所述第二摇臂的枢转而打开和关闭；以及

滑动件，所述滑动件构造成允许所述输入臂由所述控制轴支承，所述滑动件构造成以可传递动力的方式支承所述第一摇臂，使得传递至所述输入臂的凸轮扭矩被传递至所述第一摇臂，

其中，所述第一摇臂和所述第二摇臂由扭转部连接，使得传递至所述第一摇臂的凸轮扭矩经由所述扭转部传递至所述第二摇臂；

所述第一摇臂、所述第二摇臂和所述扭转部设置为一体构件；

为所述多个气缸中的每个气缸设置臂组件，所述臂组件包括所述第一摇臂、所述第二摇臂和所述输入臂；以及

所述第二摇臂的由所述控制轴穿过的孔的最小内径大于所述滑动件的外周的最大外径。

2.根据权利要求1所述的气门装置，其特征在于：

所述第一摇臂和所述第二摇臂与所述输入臂设置在同一轴上；并且

所述输入臂沿所述同一轴的轴向方向布置在所述第一摇臂与所述第二摇臂之间。

3.根据权利要求1或2所述的气门装置，其特征在于：

所述控制轴沿轴向方向被驱动；

所述输入臂包括位于所述输入臂的内周上的第一螺旋花键齿；

所述第一摇臂包括位于所述第一摇臂的内周上的沿与所述第一螺旋花键齿的螺旋方向相反的方向的第二螺旋花键齿；

所述滑动件包括位于所述滑动件的外周上的第三螺旋花键齿和第四螺旋花键齿；

所述第一螺旋花键齿与所述第三螺旋花键齿啮合；并且

所述第二螺旋花键齿与所述第四螺旋花键齿啮合。

4.根据权利要求1或2所述的气门装置，其特征在于，

所述第一气门和所述第二气门是进气门。

5.根据权利要求3所述的气门装置，其特征在于，

所述第一气门和所述第二气门是进气门。