CN108691592A - 副室式内燃机的气门传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种副室式内燃机的气门传动机构，其结构简单且能单独设定开闭时刻。气门传动机构(10)具备对进气门(17)、排气门(18)及副室气门(27)进行开闭驱动的凸轮轴(31)，凸轮轴(31)至少具有副室凸轮(32)，副室凸轮(32)驱动进气门(17)及排气门(18)中的至少一方和副室气门(27)。副室凸轮(32)对副室气门(27)在与进气门(17)不同的开闭时刻进行驱动。由此，能够单独设定副室气门(27)和进气门(17)的开闭时刻，而且由于不必针对各气门(17、18、27)设置凸轮，气门传动机构(10)的结构变得简单。

Description

副室式内燃机的气门传动机构

技术领域

本公开涉及一种副室式内燃机的气门传动机构。

背景技术

公知一种副室式内燃机，其具有被划分为主燃烧室及副室的燃烧室，在副室内由火花塞点燃混合气体以使其燃烧，利用从副室经由连通孔向主燃烧室喷出的火炬状的火焰使主燃烧室内的混合气体燃烧。在这样的副室式内燃机中设置有副室气门，该副室气门设置在与气体压力控制装置连接的气体室与副燃烧室之间，对副燃烧室进行开闭(切换两室的连通及截断)(例如专利文献1)。在专利文献1中，作为驱动副室气门的气门传动机构，公开了如下的结构：在凸轮轴上设置有三个凸轮，副室气门、进气门以及排气门分别经由推杆及摇臂被驱动；或者在凸轮轴上设置有两个凸轮，一个凸轮经由推杆和驱动端为分支结构的摇臂驱动副室气门及进气门。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3647355号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在前者的气门传动机构中，必须针对各气门设置凸轮、推杆、摇臂，结构变复杂。另一方面，在后者的气门传动机构中，凸轮及推杆数比气门数少，结构变得简单，但不能单独设定副室气门与进气门的开闭时刻。

本发明鉴于这样的背景，课题在于提供结构简单且能单独设定开闭时刻的副室式内燃机的气门传动机构。

用于解决课题的手段

为了解决这样的课题，本发明的某实施方式是副室式内燃机1的气门传动机构10，该副室式内燃机具备：主燃烧室12，其形成在气缸盖3的一端面与活塞11的顶面之间；副燃烧室24，其与所述主燃烧室分隔地形成在所述气缸盖，经由连通孔25与所述主燃烧室连通；至少一个进气口15及至少一个排气口16，它们形成在所述气缸盖上，与所述主燃烧室连通；副室通路26，其形成在所述气缸盖上，与进气源及所述副燃烧室连通；至少一个进气门17及至少一个排气门18，它们以能够滑动的方式设置于所述气缸盖，对所述进气口及所述排气口进行开闭；以及副室气门27，其以能够滑动的方式设置于所述气缸盖，对所述副室通路进行开闭，其特征在于，所述副室式内燃机的气门传动机构具备对所述进气门、所述排气门及所述副室气门进行开闭驱动的凸轮轴31，所述凸轮轴至少具有副室凸轮32，所述副室凸轮按照不同的开闭定时驱动所述进气门及所述排气门中的至少一方和所述副室气门。

根据该结构，驱动副室气门的副室凸轮对进气门及排气门中的至少一方在与副室气门不同的开闭时刻进行驱动，由此，能够单独地设定副室气门和进气门的开闭时刻，而且由于不必针对每个气门设置凸轮，结构变得简单。

此外，在上述结构中优选为，所述凸轮轴31配置在所述副室气门27的上头，所述气门传动机构还具备：摇臂轴34，其配置在所述凸轮轴的上方；以及排气摇臂36，其枢转支承于所述摇臂轴，所述副室凸轮32直接或经由气门挺杆驱动所述副室气门，并经由所述排气摇臂驱动所述排气门18。

根据该结构，能够以简单的结构实现利用副室凸轮将副室气门的开闭时刻设定为与进气门不同的结构。

此外，在上述结构中优选为，所述气门传动机构还具备枢转支承于所述摇臂轴34的至少一个进气摇臂35，所述凸轮轴31还具有经由所述进气摇臂驱动所述进气门17的至少一个进气凸轮。

根据该结构，能够容易将进气门的开闭时刻设定成与副室气门不同的适当的时刻。

此外，在上述结构中优选为，所述副燃烧室24及所述副室气门27配置在气缸轴线A上，所述凸轮轴31配置在相对于气缸轴线向所述排气门18侧或所述进气门17侧偏移的位置。

根据该结构，能够将副室气门的升程特性设定成在打开时和关闭时不同。

此外，在上述结构中优选为，至少一个所述进气口15包括第1进气口15A及第2进气口15B，至少一个所述进气门17包括第1进气门17A及第2进气门17B，至少一个所述排气口16包括第1排气口16A及第2排气口16B，至少一个所述排气门18包括第1排气门18A及第2排气门18B，所述副燃烧室24配置在所述主燃烧室12的由4个所述进气口及所述排气口包围的中央部分，所述副室凸轮32经由单一的所述排气摇臂36驱动所述第1进气门及所述第2进气门。

根据该结构，由于排气摇臂的数量比排气门的数量少，结构变得简单。

此外，在上述结构中优选为，至少一个所述进气摇臂35包括配置在所述排气摇臂36的两侧的第1进气摇臂35A及第2进气摇臂35B，至少一个所述进气凸轮33包括配置在与所述第1进气摇臂及所述第2进气摇臂匹配的位置处的第1进气凸轮33A及第2进气凸轮33B。

根据该结构，通过具备3个凸轮及3个摇臂的结构，能够驱动包括副室气门的5个气门，结构简单。

此外，在上述结构中优选为，所述副室凸轮32对所述副室气门27在晚于所述进气门17的时刻进行打开驱动。

根据该结构，由于副燃烧室内的燃料气体能够向主燃烧室扩散的期间缩短，抑制了副燃烧室内的点火性的恶化。

发明效果

这样根据本发明，能够提供结构简单且能单独设定开闭时刻的副室式内燃机的气门传动机构。

附图说明

图1是实施方式的副室式内燃机的剖视示意图。

图2是图1所示的气缸盖的仰视图。

图3是图1所示的气门传动机构的俯视示意图。

图4是示出气门升程特性的曲线图。

标号说明

1：内燃机(副室式内燃机)；

3：气缸盖；

10：气门传动机构；

11：活塞；

12：主燃烧室；

15：进气口；

15A：第1进气口；

15B：第2进气口；

16：排气口；

16A：第1排气口；

16B：第2排气口；

17：进气门；

17A：第1进气门；

17B：第2进气门；

18：排气门；

18A：第1排气门；

18B：第2排气门；

24：副燃烧室；

25：连通孔；

26：副室进气口(副室通路)；

27：副室气门；

31：凸轮轴；

32：副室凸轮；

33：进气凸轮；

33A：第1进气凸轮；

33B：第2进气凸轮；

34：摇臂轴；

35：进气摇臂；

35A：第1进气摇臂；

35B：第2进气摇臂；

36：排气摇臂；

A：气缸轴线。

具体实施方式

以下参照附图，对将本发明应用于4气门、4冲程的汽油发动机(以下称作内燃机1)的实施方式详细地进行说明。

图1是实施方式的副室式内燃机的剖视示意图。如图1所示，内燃机1具有发动机主体5，发动机主体5包括：气缸体2；紧固于气缸体2的上端面的气缸盖3；以及紧固于气缸盖3的上表面的盖罩4。气缸体2中形成有在气缸体2的上端面开口的截面圆形的气缸6。设气缸6的轴线为气缸轴线A。气缸盖3的下端面上与气缸6的上端对置的部分朝向上方凹陷，形成燃烧室壁面7，该燃烧室壁面7构成气缸6的上端。燃烧室壁面7形成为所谓的屋脊形。在气缸盖3与盖罩4之间形成有气门传动室8，气门传动室8中设置有气门传动机构10。

气缸6内以能够沿着气缸轴线A往复移动的方式容纳有活塞11。燃烧室壁面7与活塞11的顶面协同地形成主燃烧室12。活塞11经由连杆13与曲轴(未图示)连接。设曲轴的延伸方向(贯通纸面的方向)为曲轴轴线方向。

图2是图1所示的气缸盖3的仰视图。如图1及图2所示，在燃烧室壁面7上开设有2个进气口15(第1进气口15A、第2进气口15B)和2个排气口16(第1排气口16A、第2排气口16B)。设与曲轴轴线及气缸轴线A垂直的方向为进气排气方向，则在燃烧室壁面7上，在进气排气方向的一侧即进气侧配置有2个进气口15，在另一侧即排气侧配置有2个排气口16。进气口15及排气口16的燃烧室壁面7侧的开口端被由提升气门构成的进气门17(第1进气门17A、第2进气门17B)以及排气门18(第1排气门18A、第2排气门18B)开闭，进气门17以及排气门18以能够滑动的方式支承于气缸盖3。

在燃烧室壁面7的中央凹设有向上方凹陷的容纳孔20。容纳孔20作为与气缸轴线A同轴形成的圆孔而形成。容纳孔20的底面由圆孔的上端面形成，并形成为与气缸轴线A垂直的连续的平面。另外，在图1中容纳孔20显示为阶梯形状，但可以不是阶梯形状。

容纳孔20中容纳有分隔壁部件23。分隔壁部件23具有轴线上下延伸的截面圆形的筒部和封闭筒部的下端的下壁部，并形成有向上方开口而形成副燃烧室24的一部分的凹部，该分隔壁部件23与容纳孔20协同地形成副燃烧室24。

分隔壁部件23的下壁部形成为向下方凸出的大致半球形，从燃烧室壁面7向下方突出。在分隔壁部件23的下壁部形成有多个连通孔25，多个连通孔25在厚度方向上贯通，将主燃烧室12与副燃烧室24连通。在本实施方式中，连通孔25设置有6个，以分隔壁部件23的轴线为中心沿周向等间隔地配置。主燃烧室12与副燃烧室24仅通过多个连通孔25彼此连通，从而流体能够流通。主燃烧室12和副燃烧室24在除了连通孔25的其他部分彼此分隔，从而流体的流通被截断。

在副燃烧室24的上端开设有与进气源及副燃烧室24连通的副室通路、即副室进气口26。副室进气口26的进气源侧的开口端可以与进气口15连接，也可以开口于气缸盖3的进气侧的侧面而与进气管连接。副室进气口26的副燃烧室24侧的开口端被由提升气门构成的副室气门27开闭，副室气门27以能够滑动的方式支承于气缸盖3。副室气门27沿着气缸轴线A设置在气缸轴线A上。

在气缸盖3上安装有：第1喷射器(未图示)，其从前端的具备喷孔的喷嘴向副燃烧室24喷射燃料；以及火花塞(未图示)，其具备中心电极及接地电极的前端配置于副燃烧室24而构成点火部。此外，在气缸盖3上安装有第2喷射器(未图示)，第2喷射器从前端的具备喷孔的喷嘴向主燃烧室12喷射燃料。

接下来，对气门传动机构10详细地进行说明。图3是图1所示的气门传动机构10的俯视示意图。如图1及图3所示，气门传动机构10是所谓的SOHC·摇臂型，进气门17及排气门18使相对于气缸轴线A略微倾斜的气门杆从气缸盖3的上表面突出。另一方面，副室气门27与进气门17及排气门18相比形成得小且短，在其杆端设置有以能够滑动的方式保持于气缸盖3的气门挺杆28(挺杆)。即，副室气门27由气门传动机构10直接驱动。在各气门17、18、27的杆端部安装有保持器29，在保持器29与气缸盖3之间夹装有由压缩螺旋弹簧构成的气门弹簧30。由此，各气门17、18、27始终被向关闭侧施力。

在气门传动室8中的副室气门27的上方处，以能够旋转的方式设置有沿着曲轴轴线方向延伸的凸轮轴31。在凸轮轴31的一个端部一体地设置有齿轮或带轮，该齿轮或带轮与设置于曲轴的齿轮或带轮一同绕挂正时链或正时带。凸轮轴31因曲轴的旋转而以曲轴的1/2的旋转速度与曲轴同步地旋转。

在凸轮轴31上，在曲轴轴线方向上的主燃烧室12的中央处一体地设置有驱动副室气门27的副室凸轮32，在与进气门17对应的位置上一体地设置有驱动进气门17的2个进气凸轮33(第1进气凸轮33A、第2进气凸轮33B)。凸轮轴31在进气排气方向上配置在相对于气缸轴线A向排气侧偏移的位置，在气缸轴线A方向上配置在副室凸轮32能够经由气门挺杆28驱动副室气门27的位置。

在凸轮轴31的上方设置有沿着曲轴轴线方向延伸的摇臂轴34。在摇臂轴34上以能够旋转的方式设置有2个进气摇臂35(第1进气摇臂35A、第2进气摇臂35B)及1个排气摇臂36。进气摇臂35及排气摇臂36是在长度方向的中间部以能够摆动的方式枢转支承于摇臂轴34的中支点式(跷跷板式)的摇臂。

进气摇臂35设置于在曲轴轴线方向上与对应的进气门17匹配的位置。各进气摇臂35具有：枢转安装部37，其枢转安装于摇臂轴34；凸轮侧臂部39，其从枢转安装部37的排气侧向下方伸出，在端部设置有与对应的进气凸轮33滚动接触的辊38，以及气门侧臂部41，其从枢转安装部37的进气侧向排气侧伸出，在端部设置有与进气门17的杆端滑动接触的调整螺丝40。2个进气凸轮33形成为同一形状，且设置在同一相位，经由进气摇臂35在同一时刻对2个进气门17进行开闭驱动。进气摇臂35的杠杆比例被设定成比1大，由此，进气凸轮33的升程(顶部圆相对于基圆的高度)比进气门17的最大提升量小。

排气摇臂36具有：枢转安装部42，其在曲轴轴线方向上在主燃烧室12的中央处枢转安装于摇臂轴34；凸轮侧臂部44，其从枢转安装部42的进气侧向下方伸出，在端部设置有与副室凸轮32滚动接触的辊43；以及气门侧臂部46，其从枢转安装部42的排气侧向排气侧分支为两路地张开并伸出，在各端部设置有与排气门18的杆端滑动接触的调整螺丝45。副室凸轮32对2个排气门18在与副室气门27不同的时刻进行开闭驱动。另外，排气摇臂36的杠杆比例被设定成比1大，由此，排气门18的最大提升量比副室气门27的最大提升量大。

图4是示出这样构成的气门传动机构10的气门特性的曲线图。曲线图的横轴表示曲轴角，-360°～-180°是膨胀冲程，-180°～0°是排气冲程，0°～180°是进气冲程，180°～360°是压缩冲程。

如图4所示，排气门18在曲轴角-210°左右的膨胀冲程的后期打开，在曲轴角-10°左右的排气冲程的末期关闭。进气门17在曲轴角0°左右的进气冲程的初期打开，在曲轴角200°左右的压缩冲程的前期关闭。副室气门27在曲轴角70°左右的进气冲程的中期打开，在曲轴角270°左右的压缩冲程的中期关闭。排气门18的提升量在曲轴角-110°左右达到最大，进气门17的提升量在曲轴角100°左右达到最大，副室气门27的提升量在曲轴角170°左右达到最大。进气门17的最大提升量被设定成比排气门18的最大提升量小一些，副室气门27的最大提升量被设定成比排气门18及进气门17的最大提升量小(在图示例中，大约为它们的50％～60％)。排气门18及进气门17的升程曲线以最大提升量的曲轴角为中心左右对称。另一方面，副室气门27的升程曲线具有如下的特性：相对于以最大提升量的曲轴角为中心使左侧的打开曲线向右反转而成的曲线，右侧的关闭曲线使提升量更快地减小。

在这样设定气门升程特性的副室式的内燃机1中，从第2喷射器向在进气冲程中从进气口15被供给至主燃烧室12的进气供给燃料，形成比理论空燃比稀薄(贫)的混合气体。从第1喷射器向晚于进气冲程地从副室进气口26被供给至副燃烧室24的进气供给燃料，形成比理论空燃比浓稠(富)的混合气体。压缩冲程后，在副燃烧室24内由火花塞点燃浓稠的混合气体以使其燃烧，利用从副燃烧室24经由连通孔25向主燃烧室12喷出的火炬状的火焰使主燃烧室12内的混合气体燃烧。由此，点火性佳的稀薄燃烧成为可能。

根据以上那样构成的实施方式的气门传动机构10，起到如下的效果。

如图1所示，凸轮轴31至少具有按照不同的开闭定时驱动副室气门27和排气门18的副室凸轮32，因此能够单独设定副室气门27和进气门17的开闭时刻，而且由于不必针对各气门17、18、27设置凸轮，结构变得简单。另外，对于副室凸轮32并非驱动排气门18而是驱动进气门17的形态、或者副室凸轮32驱动进气门17及排气门18这两者的形态，也能得到同样的效果。

凸轮轴31配置在副室气门27的上头，在凸轮轴31的上方配置有摇臂轴34，副室凸轮32经由气门挺杆28直接驱动副室气门27，并经由排气摇臂36驱动排气门18，因此以简单的结构实现了利用副室凸轮32将副室气门27的开闭时刻设定为与进气门17不同的气门传动机构10。另外，可以不设置气门挺杆28，而由副室凸轮32直接驱动副室气门27。

结合图3所示，凸轮轴31还具有进气凸轮33，进气凸轮33经由进气摇臂35驱动进气门17，因此能够容易将进气门17的开闭时刻设定成与副室气门27不同的适当的时刻。

副燃烧室24及副室气门27配置在气缸轴线A上，凸轮轴31配置在相对于气缸轴线A向排气门18侧偏移的位置，因此，副室凸轮32的升程特性被设定成与打开时的提升量的增大相比，关闭时的提升量的减小更快。由此，能够在进气冲程的较晚时刻使副室气门27打开，在压缩冲程的较早时刻使副室气门27关闭。

副燃烧室24配置在主燃烧室12的由4个进气口15及排气口16包围的中央部分，副室凸轮32经由单一的排气摇臂36驱动第1进气门17A及第2进气门17B，因此排气摇臂36的数量比排气门18的数量少，气门传动机构10的结构变得简单。

由副室凸轮32和第1进气凸轮33A及第2进气凸轮33B这3个凸轮32、33、以及1个排气摇臂36和2个进气摇臂35这3个摇臂35、36驱动副室气门27、2个排气门18和2个进气门17这5个气门17、18、27，因此气门传动机构10的结构简单。

如图4所示，副室凸轮32对副室气门27在晚于进气门17的时刻进行打开驱动，因此副燃烧室24内的混合气体能够向主燃烧室12扩散的期间缩短，抑制了副燃烧室24内的点火性的恶化。

以上结束了对具体的实施方式的说明，但本发明能够不限于上述实施方式地广泛地变形实施。例如，在上述实施方式中，作为一例，采用4气门、4冲程的汽油发动机，对气门传动机构10进行了说明，但也能够广泛应用于双气门发动机、柴油发动机等。此外，内燃机1可以是单缸发动机、直列式多缸发动机、V型发动机。此外，各部件、部位的具体结构或配置、数量、角度等可以在不脱离本发明的主旨的范围内适当变更。另一方面，上述实施方式所示的各构成要素未必全部都是必需的，可以适当选择。

Claims (7)

1.一种副室式内燃机的气门传动机构，该副室式内燃机具备：

主燃烧室，其形成在气缸盖的一端面与活塞的顶面之间；

副燃烧室，其与所述主燃烧室分隔地形成于所述气缸盖，经由连通孔与所述主燃烧室连通；

至少1个进气口及至少1个排气口，它们形成于所述气缸盖，与所述主燃烧室连通；

副室通路，其形成于所述气缸盖，与进气源及所述副燃烧室连通；

至少1个进气门及至少1个排气门，它们以能够滑动的方式设置于所述气缸盖，对所述进气口及所述排气口进行开闭；以及

副室气门，其以能够滑动的方式设置于所述气缸盖，对所述副室通路进行开闭，

所述副室式内燃机的气门传动机构的特征在于，

所述副室式内燃机的气门传动机构具备对所述进气门、所述排气门及所述副室气门进行开闭驱动的凸轮轴，

所述凸轮轴至少具有副室凸轮，所述副室凸轮按照不同的开闭定时驱动所述进气门及所述排气门中的至少一方和所述副室气门。

2.根据权利要求1所述的副室式内燃机的气门传动机构，其特征在于，

所述凸轮轴配置在所述副室气门的上头，

所述副室式内燃机的气门传动机构还具备：

摇臂轴，其配置在所述凸轮轴的上方；以及

排气摇臂，其枢转支承于所述摇臂轴，

所述副室凸轮直接或经由气门挺杆驱动所述副室气门，并经由所述排气摇臂驱动所述排气门。

3.根据权利要求2所述的副室式内燃机的气门传动机构，其特征在于，

所述副室式内燃机的气门传动机构还具备枢转支承于所述摇臂轴的至少一个进气摇臂，

所述凸轮轴还具有经由所述进气摇臂驱动所述进气门的至少一个进气凸轮。

4.根据权利要求3所述的副室式内燃机的气门传动机构，其特征在于，

所述副燃烧室及所述副室气门配置在气缸轴线上，

所述凸轮轴配置在相对于气缸轴线向所述排气门侧或所述进气门侧偏移的位置上。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的副室式内燃机的气门传动机构，其特征在于，

至少一个所述进气口包括第1进气口及第2进气口，至少一个所述进气门包括第1进气门及第2进气门，

至少一个所述排气口包括第1排气口及第2排气口，至少一个所述排气门包括第1排气门及第2排气门，

所述副燃烧室配置在所述主燃烧室的由4个所述进气口及所述排气口包围的中央部分，

所述副室凸轮经由单一的所述排气摇臂驱动所述第1进气门及所述第2进气门。

6.根据权利要求5所述的副室式内燃机的气门传动机构，其特征在于，

至少一个所述进气摇臂包括配置在所述排气摇臂的两侧的第1进气摇臂及第2进气摇臂，

至少一个所述进气凸轮包括配置在与所述第1进气摇臂及所述第2进气摇臂匹配的位置处的第1进气凸轮及第2进气凸轮。

7.根据权利要求1所述的副室式内燃机的气门传动机构，其特征在于，

所述副室凸轮对所述副室气门在晚于所述进气门的时刻进行打开驱动。