CN115135857A - 具有可变气门正时系统的动力单元 - Google Patents

Abstract

本主题涉及一种具有可变气门正时系统的动力单元。动力单元(100)包括气缸盖组件(102)。设置在气缸盖组件(102)上的可变气门正时系统包括第一凸轮(142)，用于通过能够围绕第一轴线(S‑S')枢转的第一摇臂(144)致动一个或多个第一气门(132)。第二凸轮(152)用于通过能够围绕第一轴线(S‑S')枢转的第二摇臂(154)选择性地致动一个或多个第一气门(132)。接合单元(145、160、162)围绕第一轴线(S‑S')设置，被配置为将第二摇臂(154)与第一摇臂(144)选择性地接合。本发明提供一种由于质量靠近第一轴线(S‑S')积聚而具有较低惯性的系统，从而使动力单元易于操作并以较高速度操作。

Description

具有可变气门正时系统的动力单元

技术领域

本主题总体上涉及一种动力单元，并且具体地涉及一种用于动力单元的可变气门正时系统。

背景技术

通常，像内燃(IC)机等动力单元通过在内燃机的燃烧室内燃烧空气-燃料混合物来将化学能转换成机械能。除其他部件外，内燃机在气缸体顶部具有气缸盖组件。气缸体限定容纳往复式活塞的燃烧室。空气-燃料混合物的燃烧使活塞经受往复运动，从而通过连杆将燃烧期间产生的能量转移至曲轴，从而以旋转方式驱动曲轴。

空气-燃料混合物的燃烧产生需要通过排气系统从燃烧室排出的废气。因此，设置在气缸体顶部的气缸盖组件设置有多个气门，这些气门间隔一定时间打开和关闭以用于使空气-燃料混合物进入燃烧室并用于从燃烧室排出废气。

附图说明

参考附图来进行详细描述。在附图中，自始至终使用相似的数字来表示相似的特征和部件。

图1示出根据本主题的实施例的动力单元的前立体图。

图2描绘根据本主题的实施例的气缸盖组件的俯视图。

图3描绘根据本主题的实施例的气缸盖组件的侧视图。

图4描绘根据本主题的实施例的可变气门正时系统的详细示意图。

图5描绘根据本主题的实施例的可变气门正时系统的选定部件的分解图。

图6描绘根据本主题的实施例的可变气门正时系统的一部分的详细示意图。

图7描绘根据本主题的实施例的可变气门正时系统的示意图。

图8描绘根据本主题的实施例的沿如图6所示的轴线X-X'截取的可变气门正时系统的一部分的截面图。

图9(a)描绘根据本主题的实施例的减压系统的工作的示例性曲线图。

图9(b)描绘根据本主题的实施例的处于接合和脱离状态下的气门升程的示例性曲线图。

图10描绘根据本主题的实施例的处于致动状态下的可变气门正时系统的示意图。

具体实施方式

通常，动力单元设置有多个气门。多个气门对应于动力单元的进气和排气。例如，气门的基本配置可具有单个进气气门和单个排气气门，它们分别用于使空气-燃料混合物进入并排出废气。取决于进气和排气要求，通常为进气提供多于一个气门并且为排气提供多于一个气门。通常，多个气门处于常闭状态，并且气门正时机构用于在限定的时间间隔打开每个气门。气门正时机构包括用于打开和关闭气门的凸轮轴，其中，凸轮轴能够通过链条驱动。

通常，在较小的通勤车辆(如两轮车、三轮车)或结合1000cc或更少的动力单元的小型车中提供固定气门正时。术语“气门正时”通常是指气门的打开时间和关闭时间。固定气门正时具有固定的气门打开时间和关闭时间。由于气门正时取决于曲轴和凸轮轴的旋转，因此气门保持打开的持续时间随着发动机速度的增加(由于每分钟旋转的增加)而减少。进气和排气系统的固定气门正时会显著影响动力单元的容积效率。例如，在内燃机高速运转期间，动力单元的透气性可能会由于针对较低发动机速度调整的气门正时而受到影响。由于燃烧时间不足或排气时间不足，可能会出现类似的问题。因此，传统内燃机只能在一定的发动机转速范围内高效地发挥作用，并且在低速或高速时性能都会受到影响。

过去已经进行各种尝试以通过提供可变气门正时系统来解决与动力单元的固定气门正时相关的上述问题。然而，此类可变正时系统在赛车应用中实施，或者由于其成本和复杂性而作为车辆中的高级特征提供。一种尝试是通过凸轮轮廓切换来实现可变气门正时。此类已知系统的缺点是使整个发动机组件更笨重。因此，在紧凑型动力单元(如单缸内燃机)中设计可变气门正时一直存在挑战，因为此类发动机的气缸盖组件区域中的可用空间很小。气缸盖通常还需要在其附近有足够的工作空间，以实现操作空间来维修系统和其外围零件。此外，经常需要在气缸盖附近安装动力总成外围系统，例如冷却系统、传感器等，这会使得设计更加复杂。

此外，需要在零件内部提供轴向路径的基于液压/基于压力的系统会使零件体积更大，并且由于使用液压或压力系统，系统需要定期维护。其他设置，诸如用于凸轮切换的轴之间的机械接合单元，在本领域中也是已知的。然而，机械接合单元具有较高的惯性重量，因此在较高发动机速度下运行具有限制。这种具有更高惯性的发动机需要更大的致动系统，这对于在紧凑的动力单元中容纳这种致动系统而言具有挑战性。此外，此类已知系统更笨重，因为凸轮轴或者轴向延伸以结合开关系统，或者径向延伸以结合液压或机械致动系统，从而使凸轮轴和气门正时组件更笨重。

因此，需要提供一种具有可变气门正时系统的紧凑型动力单元，所述可变气门正时系统包括紧凑型凸轮轴和紧凑型气门正时组件，以便即使在具有拥挤的气缸盖组件部分的小而紧凑的动力单元布局中也可封装。此外，用于可变气门正时系统的部件应具有较低的惯性，以便能够使用较小的致动系统，该较小的致动系统能够容纳在即使小型发动机中，并且较低的惯性使得能够在更高的速度下轻松可靠地运行。

本主题提供一种具有气缸盖组件的动力单元。所述气缸盖组件涉及具有凸轮轴的可变气门正时系统，凸轮轴包括用于致动一个或多个第一气门的第一凸轮和第二凸轮。对应于第一凸轮的第一摇臂致动一个或多个第一气门。对应于第二凸轮的第二摇臂能够选择性地致动一个或多个第一气门。在动力单元的第一预定速度范围期间，一个或多个第一气门由第一摇臂致动，并且在动力单元的第二预定速度范围期间，一个或多个第一气门由第二摇臂致动。因此，术语“选择性地”限定了第二摇臂和对应的第二凸轮轴在动力单元的预定速度范围内操作。第一摇臂和第二摇臂能够由于凸轮轴的旋转而围绕第一轴线摆动。接合单元也围绕第一轴线设置并被配置为使第二摇臂与第一摇臂选择性地(根据一个实施例，“选择性地”指动力单元的预定速度范围)接合。

一方面，接合单元被配置为邻近作为第一摇臂和第二摇臂的摆动轴线的第一轴线。在一个实施例中，接合单元围绕操作轴线操作并且操作轴线与第一轴线重叠。因此，系统的惯性较低，尤其是摇臂的惯性较低，因为重量主要集中在第一轴线周围。致动摇臂所需的工作量或力更少。此外，即使在较高的发动机运转速度下，摇臂也可轻松操作。

特征在于，能够将第一摇臂与第二摇臂选择性地接合的接合单元设置在第一摇臂与第二摇臂之间，并且第一摇臂、第二摇臂和接合单元包括共同的轴线，即第一轴线。接合单元的一个轴向侧与第一摇臂和第二摇臂中的一个臂接合，并且接合单元的另一轴向侧与第一摇臂和第二摇臂的中另一臂选择性地接合，其中，接合单元被配置为围绕所述第一轴线移动。因此，接合单元紧凑地容纳在第一摇臂与第二摇臂之间，从而提供改进的重量分布。如果设计是将接合单元朝向第一摇臂轴的轴向端部设置，则会对摇臂轴施加不希望的应力，从而由于应力集中在单一区域而导致轴过早失效，或可能导致摇臂轴弯曲，从而影响摇臂与凸轮轴之间的间隙。

当接合单元处于致动状态时，第一摇臂与第二摇臂选择性地接合，由此接合单元将第一摇臂与第二摇臂联接以同时使第一和第二摇臂围绕第一轴线摆动。联接/接合不限于机械方式并且包括其他联接方式，例如磁联接等。此外，具有较高升程的对应凸轮和摇臂(例如，第二摇臂)首先被致动，并且由于摇臂之间的接合或联接，另一摇臂(第一摇臂)也由于接合或联接而被致动，从而实现更长的升程。针对动力单元/发动机速度的预定速度范围来进行接合。因此，摇臂被选择性地接合。

前述一个或多个第一气门对应于进气系统或排气系统中的至少一者。例如，第一气门可以是进气气门，它需要根据发动机运行状态的可变气门正时系统。动力单元包括用于驱动至少一个第二气门的第三凸轮和对应的第三摇臂，第二气门可以是排气气门。在一个实施例中，第三凸轮设置在第一凸轮与第二凸轮之间，并且对应地，相反方向上设置的第三摇臂具有容纳在第一摇臂与第二摇臂之间的至少一部分，其中，第二摇臂是辅助臂。

一方面，第三凸轮和第三摇臂(对应于排气系统)分别对应地设置在第一凸轮与第二凸轮之间以及第一摇臂与第二摇臂之间。这使得组件紧凑并使其能够容纳在气缸盖组件中。

特征在于，接合单元基本上容纳在第一摇臂与第二摇臂之间，并且从径向方向观察时，接合单元的至少一部分与凸轮轴的第三凸轮的至少一部分重叠。当前特征体现了可变气门正时系统的紧凑特性，因为分配给第三凸轮和第三摇臂的空间(考虑径向方向)也用于封装接合单元，从而提供紧凑的封装。

特征在于，接合单元安装至第一摇臂轴，第一摇臂轴通过一个或多个旋转支撑构件可旋转地支撑在气缸盖组件上。在实施例中，旋转支撑构件使第一摇臂轴能够旋转，从而避免应力集中在第一摇臂轴的特定部分上，从而使其成为耐用且可靠的结构。

此外，第一摇臂轴支撑第一摇臂和第二摇臂，使得能够围绕第一轴线摆动。本发明使用相同的轴线，即第一轴线，来用于摇臂的摆动和接合单元的操作，从而将重量集中在第一轴线附近。因此，要移动的质量的量较小，从而惯性保持较低。

根据一个实施例，特征在于，接合单元包括花键轴、互锁构件和锁紧部。第一摇臂轴至少包括具有较小直径的长度以容纳花键轴，并且第二摇臂安装至花键轴。然而，第一摇臂在具有更大宽度的部分处直接安装至第一摇臂轴。本主题的一方面是，作为接合单元的部分的花键轴紧凑地容纳在第一摇臂轴上，而不影响第一摇臂轴和摇臂的径向厚度。在一个实施例中，花键轴可围绕第一摇臂轴独立旋转。

特征在于，互锁构件与花键轴接合，并且互锁构件能够围绕花键轴(沿第一轴线)在轴向上滑动。互锁构件能够在致动时与第一摇臂选择性地接合。在致动之前，第二摇臂与第一摇臂相互独立地摆动。

特征在于，第一摇臂包括被配置为与互锁构件接合的锁紧部；优选地，锁紧部与第一摇臂一体形成以增加刚度并减少用于组装的零件数量。一方面，作为接合单元的一部分的锁紧部与第一摇臂集成以减少零件数量。一方面，接合是在基圆条件下完成的。基圆是围绕凸轮的外周绘制的最小圆，并且自凸轮中心截取的圆的半径最小。因此，前述接合单元在摇臂围绕凸轮的基圆部分与对应凸轮接触的状态期间操作，因此在凸轮的基圆条件下进行接合。

特征在于，第一凸轮提供用于致动一个或多个第一气门的具有第一正时的第一升程，并且第二凸轮提供用于致动一个或多个第一气门的具有第二正时的第二升程。第一正时的持续时间短于第二正时。第一凸轮在较低的发动机速度期间激活，而第二凸轮在较高的速度期间运行，其中，动力单元的进排气对于传送必要的动力/扭矩至关重要。

特征在于，具有包括较小升程的第一凸轮的本发明能够提供与第一凸轮联接的减压系统，并邻近第一凸轮设置。因此，减压系统未夹在凸轮之间，这将影响摇臂的紧凑布局，因为凸轮之间将提供额外的空间来封装减压系统。将减压系统封装在凸轮之间还会导致摇臂远离彼此移动(因为摇臂与凸轮一起工作)，因此需要更长的摇臂轴，这会增加重量，占用更多空间并增加成本。

特征在于，动力单元包括致动器，并且致动器通过枢转臂功能性地连接至互锁构件。枢转臂围绕枢转点枢转，并且致动器被配置为致动枢转臂，这导致枢转臂枢转，从而导致接合单元(尤其是互锁构件)的移动。

特征在于，致动器包括螺线管或电动机等。一方面，可使用需要动力来仅将状态从致动状态改变为非致动状态(或从非致动状态改变为致动状态)的螺线管，这消耗更少的动力。由于所需的工作量因惯性较低而更少，因此可使用小尺寸的致动器。此外，致动器可安装在气缸盖组件或气缸盖罩上。

根据另一方面，本主题能够结合在三气门或四气门发动机中。如上所述的具有可变气门正时系统的动力单元可安装在进气侧和排气侧上，无论是单顶置凸轮系统(SOHC)还是双顶置凸轮系统(DOHC)。

因此，本发明提供改进的驱动特性，因为动力单元能够在两轮车、三轮车或多轮车上实现，其旨在通过一个低速凸轮提供最佳低速驾驶性能——用于城市路况；通过高速凸轮凸角提供最佳高速驾驶性能——用于赛车路况；以及提供最佳低速和高速条件——城市与高速公路路况的组合。

特征在于，系统在较高档位下运行或执行切换，其中，动力单元在较高发动机转速下运行，从而提供改进的加速度。

在实施例中，当可变气门正时系统使用致动器致动时，截止速度可针对不同的应用而变化，并且可使用控制器/ECU或手动操作的开关来完成致动。

在一个实施例中，当将电子致动器用于可变气门正时系统时，电子节气门可同步关闭以降低凸轮之间同步和接合的速度。

本主题的这些和其他优点将结合动力单元的实施例和以下描述中的附图更详细地描述。此处本主题的各种其他特征和实施例将从下文提出的以下进一步描述中看出。

借助单缸式内燃机对本发明进行详细解释，但本文介绍的概念适用于具有单顶置凸轮(SOHC)或双顶置凸轮(DOHC)的多缸发动机。

图1示出根据本主题的实施例的动力单元的前立体图。动力单元100是具有或不具有电动助力电机的内燃机。在下文中，术语“动力单元”和“内燃(IC)机”可互换使用。根据所描绘的实施例，动力单元100包括曲轴箱组件104、105、联接至曲轴箱组件104、105的气缸体103和联接至气缸体103的上部的气缸盖组件102。气缸盖罩101安装至气缸盖组件102，以用于覆盖气门机构系统和安装在其上的其他部件。在本实施例中，气缸体103限定气缸部分(未示出)，所述气缸部分是前倾型气缸轴线，以能够最小化动力单元的整体尺寸。往复式活塞(未示出)可滑动地装配在气缸体103中，并且往复式活塞经由连杆(未示出)连接至曲轴(未示出)。曲轴(未示出)由曲轴箱组件104、105可旋转地支撑。曲轴箱组件104、105安装有一个或多个盖125，以用于从侧向方向RH-LH覆盖由曲轴箱组件104、105支撑的部件。

气缸盖组件102包括形成在其上的进气口114(如图3所示)和排气口(未示出)。进气口114允许空气-燃料混合物进入燃烧室，而在空气-燃料混合物燃烧之后，废气通过排气口115被排出燃烧室。在气缸盖组件102中设置有多个气门，并且多个气门在每个确定的正时关闭和打开以促进进气和排气过程。在所描绘的实施例中，动力单元100包括两个气门，即第一气门132和第二气门134(如图2所示)。

图2描绘根据本主题的实施例的气缸盖组件的俯视图。图3描绘根据本主题的实施例的气缸盖组件的侧视图。第一气门132被支撑在进气侧，而第二气门134被支撑在排气侧。气门132、134由可旋转地支撑在气缸盖组件102中的凸轮轴120驱动，以便打开和关闭气门。旋转动力通过正时传动机构(未示出)从曲轴(未示出)传输至凸轮轴120。在实施例中，正时传动机构包括支撑在曲轴上的主动链轮、支撑在凸轮轴上的从动链轮以及连接主动链轮与从动链轮的环形凸轮链。

气缸盖组件102限定周壁部110，其周边上限定有多个翼片111。凸轮轴120可旋转地支撑在气缸盖组件102上。凸轮轴120包括一个或多个轴承121A、121B，以用于将凸轮轴可旋转地支撑在气缸盖组件102上。凸轮轴120包括用于由曲轴或任何致动器驱动的链轮123。凸轮轴120包括具有凸轮凸角的多个凸轮，以通过摇臂驱动第一气门132和第二气门134。一个或多个火花塞135设置在气缸盖组件上以实现空气-燃料混合物的燃烧。此外，图3描绘用于支撑致动器112的安装架构205。安装架构205是升高部分，其轮廓被设置为补充致动器112的轮廓。

在本实施例中，凸轮轴120包括第三凸轮124，所述第三凸轮124具有用于驱动第二气门134的第三凸轮凸角。第三凸轮124使第三摇臂(未示出)能够摆动，从而引起第二气门134的打开/关闭。此外，本发明提供了一种具有可变气门正时系统的动力单元，以用于改变第一气门132的打开/关闭时间。可变气门正时系统200(下文中“可变气门正时系统”简称为“系统”)包括用于能够改变气门正时的致动器112。

图4描绘根据本主题的实施例的可变气门正时系统的详细示意性立体图。凸轮轴120包括第一凸轮142，第一凸轮142通过第一摇臂144驱动第一气门132(也在图3中示出)。第一摇臂144围绕第一摇臂轴146摆动，第一摇臂轴146大致平行于凸轮轴120的凸轮轴线C-C'放置。第一摇臂轴146具有第一轴线S-S'。第一摇臂144的气门端被设置为与第一气门132接触。因此，在第一凸轮142的第一凸轮凸角旋转时，第一摇臂144的凸轮从动件被提升，从而导致第一摇臂144围绕轴146的轴线S-S'枢转，导致第一气门132向下移动，从而打开端口。

凸轮轴120包括具有第二凸轮凸角的第二凸轮152。系统200包括对应于第二凸轮152的第二摇臂154，其中，第二凸轮152能够驱动/操作第二摇臂154。在一个实施例中，第二摇臂154也围绕第一摇臂轴146支撑并围绕第一轴线S-S'摆动。第二凸轮152在凸轮轴120上与第一凸轮142轴向间隔开，并且第二凸轮152驱动安装至第二摇臂154的凸轮端的凸轮从动件。

此外，接合单元设置在第一摇臂144与第二摇臂154之间并优选地支撑在第一摇臂轴146上。接合单元围绕第一轴线S-S'设置并被配置为将第二摇臂154与第一摇臂144选择性地接合。接合单元连接至叉构件165，叉构件165功能性地连接至枢转臂172。枢转臂172围绕枢转点174枢转，枢转臂172的一端连接至叉构件165，而另一端连接至致动器112。在一个实施例中，对应于第二气门134(例如排气气门)的第三凸轮124设置在第一凸轮142与第二凸轮152之间，由此实现气门正时组件的紧凑封装。在一个实施例中，与第一摇臂144相比，第二摇臂154的长度更短，从而使系统200更加紧凑。

致动器112可以是小型螺线管(图4中的致动器112以放大视图示出并且不考虑与其他部件的相对尺寸)。致动器112可安装和配置在气缸盖组件102或气缸盖罩内。此外，致动器可以是螺线管等，它需要动力以仅从一种状态/条件改变到另一种状态/条件，从而需要低动力。

图5描绘根据本主题的实施例的系统的选定部件的分解图。第一摇臂轴146支撑第一摇臂144和第二摇臂154。根据本实施例，第一摇臂轴146的长度的至少一部分配置有第一直径D1，并且剩余长度配置有第二直径D2，其中，根据实施例，第二直径D2还小于第一直径D1。

系统200包括花键轴162，花键轴162围绕包括第二直径D2的部分安装至第一摇臂轴146。在一个实施例中，花键轴162可围绕第一摇臂自由旋转。第二摇臂154安装至花键轴162。花键轴162包括多个花键162S以及包括多个沟槽160G的互锁构件160，并且它可滑动地安装至花键轴162。互锁构件160设置有沿摇臂轴的轴线在轴向方向上延伸的一个或多个接合销160P。此外，互锁构件160包括至少部分地设置在互锁构件160的环形周边上的一个或多个沟槽160S。第一摇臂144包括设置在一轴向侧的锁紧部145，其中，锁紧部145包括对应于互锁构件160的一个或多个接合销160P的一个或多个槽。在接合时，花键轴162、第一摇臂144和第二摇臂152充当单个部件并一起摆动。

在一个实施例中，比第二摇臂154更长和/或更大的第一摇臂144在外周(两侧)上另外设置有沟槽144I以减轻重量并获得更低的惯性。设置在两侧中的至少一侧上的沟槽144I将产生摇臂144的I形截面，其重量轻且结构刚度高。

图6描绘根据本主题的实施例的系统的一部分的详细示意图。根据当前实施例，在如图6所示的组装状态下，互锁构件160连接至叉构件165。此外，叉构件165连接至连接轴176。系统200还包括围绕枢转点174枢转的枢转臂172。枢转臂172的一端连接至连接轴176，而枢转臂172的另一端连接至致动器112。本实施例中的致动器112以较大的尺寸示意性地示出。然而，可使用紧凑型致动器，例如螺线管或紧凑型电动开关/电机，其将是紧凑型的以安装至气缸盖组件102。致动器112的致动导致枢转臂172围绕枢转点174枢转(使用箭头描绘移动方向)，从而导致连接轴176移动。连接轴176使互锁构件160移动，从而使接合单元与第一摇臂144接合，从而在第二摇臂154与第一摇臂144之间建立连接。例如，互锁构件160的接合销160P将与第一摇臂144的锁紧部145接合，从而建立连接。图6示出接合单元处于非致动状态，由此第一摇臂144与第二摇臂154独立地摆动。

图7描绘根据本主题的实施例的系统的示意图。图8描绘根据本主题的实施例的沿如图6所示的轴线X-X'截取的系统的一部分的截面图。参考图7和图8，根据实施例，在非致动状态期间，第一摇臂144由第一凸轮142驱动，第一凸轮142包括更低的升程。第一气门132基于第一摇臂142的摆动而打开/关闭。当动力单元100以较低的发动机速度运行时，致动器112处于非致动状态。如图7所示，互锁构件160的接合销160P与第一摇臂144的锁紧部145处于非接合状态。因此，第二摇臂154围绕第一摇臂146摆动而不影响第一气门132的打开/关闭。第二摇臂154由第二凸轮152驱动。与第一凸轮142提供的升程相比，第二凸轮152被配置为提供更高的升程。转换为气门打开时间，与第一凸轮142提供的气门打开时间相比，第二凸轮152提供更高的打开时间。然而，在非致动状态下，由第二凸轮152提供的正时或升程不会转换至第一气门132。

根据另一实施例，第一摇臂轴146另外由一个或多个旋转支撑构件147支撑，旋转支撑构件147使第一摇臂轴146能够围绕第一轴线S-S'旋转，由此轴的整个圆周接收力而不是单个点受力，这将导致第一摇臂轴弯曲，从而影响升程/正时。

此外，如图7所示，本主题提供可变气门正时系统200的紧凑布局。对应于第二气门134的第三凸轮124设置在第一凸轮142与第二凸轮152之间，并且对应于第二气门134的第三摇臂(未示出)紧凑地配置在第一摇臂144与第二摇臂154之间。此外，由花键轴162、互锁构件160和锁紧部145构成的接合单元大致容纳在第一摇臂144与第二摇臂154之间。此外，当沿第一摇臂轴146的径向方向观察时，接合单元160与对应于至少一个第二气门134的第三凸轮124的至少一部分(当沿径向方向观察时)重叠OL(以虚线示出)。

此外，接合单元设置在第一摇臂144与第二摇臂154之间，并且接合单元通过围绕第一轴线S-S'的移动执行接合操作而围绕第一轴线S-S'操作。接合单元可围绕第一轴线移动，以将第二摇臂154与第一摇臂144选择性地接合以改变升程/正时。接合单元由花键轴162、互锁构件160和锁紧部145中的至少一者构成，并围绕第一轴线S-S'设置，从而降低惯性。由于重量邻近于第一轴线S-S'累积，因此执行换档所需的工作量或力较少。此外，由于较低的惯性，系统200可在较高的发动机速度下运行。

此外，在一个实施例中，减压系统180设置在进气侧上，即邻近升程较小的第一凸轮142。图9(a)描绘根据本主题的实施例的减压系统的工作的示例性曲线图。提供减压系统180以促进倒车、制动、启动、改变压缩比或其他特定操作。优选地，在动力单元启动期间，减压系统180能够降低压缩压力，从而减少手动或电动启动动力单元100所需的工作量。减压系统180邻近第一凸轮142设置并且减压系统180包括销，销包括作用在第一凸轮142上的隆起侧和平坦侧。因此，在较低速度期间，隆起侧与摇臂接合以执行减压，并且在较高速度下，在大于怠速的速度下，平坦侧可操作而不引起任何气门提升。因此，如曲线图所示，曲线E表示排气气门/第二气门的升程，曲线I表示进气气门/第一气门的升程，而曲线D表示由于减压系统180而在进气期间发生的减压。

图9(b)描绘根据本主题的实施例的处于接合和脱离状态下的气门升程的示例性曲线图。在本实施例中，可变气门正时系统配置在进气气门上。曲线E表示排气气门/第二气门的升程。曲线EC和DC表示根据可变气门正时系统200的接合或脱离(致动或未致动)状态下的进气气门/第一气门的气门升程。在未致动状态下，由于第一凸轮和对应的第一摇臂致动气门，第一气门具有较小的气门升程，由曲线DC表示。在致动状态下，由于第二凸轮和对应的第二摇臂致动第一气门，第一气门具有更大的升程，由曲线EC表示。此外，在致动状态下，第二摇臂与第一摇臂处于接合状态并且第二凸轮驱动第二摇臂。本发明即使在较高速度下也能够实现可变气门正时，而无需稳定到将介于曲线DC与曲线EC之间的固定气门升程。

图10描绘根据本主题的实施例的处于致动状态下的系统的示意图。系统可包括电子控制单元(ECU)(未示出)或集成控制器或手动开关以实现系统200的致动。在致动器112的致动状态下，连接轴176被枢转臂172推动。连接至连接轴176的叉构件165继而被推动。连接至叉构件165的互锁构件160围绕花键轴160滑动。互锁构件160的接合销160P与设置在第一摇臂144的锁紧部145中的槽接合，从而在它们之间形成刚性连接。

因此，当系统200被致动时，当第一摇臂144的锁紧部145的至少一个槽接收至少一个接合销时，致动器112使接合单元朝向锁紧部145轴向滑动。在基圆条件期间执行致动。第二摇臂154通过接合单元与第一摇臂144可操作地接合，并且在致动状态期间两个轴之间不存在自由旋转。在致动状态下，随着具有包括更大升程的凸轮凸角的第二凸轮152首先接合并且升程被传递至第一摇臂144从而引起第一气门的提升，第二凸轮152驱动第一气门132。由于第二凸轮152已经引起升程，因此第一凸轮142对第一摇臂144的影响为零或可忽略不计。

应当理解，实施例的方面不一定限于本文描述的特征。鉴于以上公开内容，本主题的许多修改和变化是可能的。因此，在本主题的权利要求的范围内，本公开可以不同于具体描述的方式实施。

附图标记列表

100 动力单元 146 第一摇臂轴

101 气缸盖罩 147 支撑构件

102 气缸盖组件 152 第二凸轮

103 气缸体 154 第二摇臂

104、105 曲轴箱组件 160 互锁构件

110 周壁部 160G 沟槽

111 翼片 160P 接合销

112 致动器 160S 叉槽

114 进气口 162 花键轴

115 排气口 162S 花键

120 凸轮轴 165 叉构件

121A、121B 轴承 172 枢转臂

123 链轮 174 枢转点

124 第三凸轮 176 连接轴

125 盖 180 减压系统

132 第一气门 200 可变气门正时系统

134 第二气门 205 安装架构

135 火花塞 C-C' 凸轮轴线

142 第一凸轮 D1 第一直径

144 第一摇臂 D2 第二直径

144I 沟槽 S-S' 第一轴线

145 锁紧部

Claims (11)

1.一种动力单元(100)，包括：

可变气门正时系统(200)，包括：

第一凸轮(142)，所述第一凸轮(142)用于通过第一摇臂(144)致动一个或多个第一气门(132)，所述第一摇臂(144)能够围绕第一轴线(S-S')枢转；

第二凸轮(152)，所述第二凸轮(152)用于通过第二摇臂(154)选择性地致动所述一个或多个第一气门(132)，所述第二摇臂(154)能够围绕所述第一轴线(S-S')枢转；以及

接合单元(145、160、162)，所述接合单元(145、160、162)围绕所述第一轴线(S-S')设置，所述接合单元(145、160、162)被配置为将所述第二摇臂(154)与所述第一摇臂(144)选择性地接合。

2.根据权利要求1所述的动力单元(100)，其中，所述接合单元(145、160、162)的一个轴向侧与所述第一摇臂(144)和所述第二摇臂(154)中的一个臂接合，并且所述接合单元(145、160、162)的另一轴向侧与所述第一摇臂(144)和所述第二摇臂(154)中的另一臂选择性地接合，其中，所述接合单元(145、160、162)被配置为围绕所述第一轴线(S-S')移动。

3.根据权利要求1所述的动力单元(100)，其中，所述可变气门正时系统(200)安装至气缸盖组件(102)，所述气缸盖组件(102)包括用于驱动至少一个第二气门(134)的第三凸轮(124)和对应的第三摇臂，其中，所述第三凸轮(124)设置在所述第一凸轮(142)与所述第二凸轮(152)之间。

4.根据权利要求1所述的动力单元(100)，其中，所述接合单元(145、160、162)容纳在所述第一摇臂(144)与所述第二摇臂(154)之间，并且其中，当沿其径向方向观察时，所述接合单元(145、160、162)的至少一部分与所述凸轮轴(120)的第三凸轮(124)的至少一部分重叠(OL)。

5.根据权利要求1所述的动力单元(100)，其中，所述接合单元(145、160、162)安装至第一摇臂轴(146)，并且所述第一摇臂轴(146)通过一个或多个旋转支撑构件(147)可旋转地支撑在气缸盖组件(102)上，其中，所述第一摇臂轴(146)支撑所述第一摇臂(144)和所述第二摇臂(154)，从而实现围绕所述第一轴线(S-S')的摆动。

6.根据权利要求4所述的动力单元(100)，其中，所述接合单元(145、160、162)包括花键轴(162)、互锁构件(160)和锁紧部(145)，其中，所述第一摇臂轴(146)包括具有第二直径(D2)的至少一段长度，所述第二直径(D2)小于所述第一摇臂轴(146)的剩余长度的第一直径(D1)，并且所述花键轴(162)围绕所述第二直径(D2)设置，并且所述第二摇臂(154)安装至所述花键轴(162)。

7.根据权利要求6所述的动力单元(100)，其中，所述互锁构件(160)与所述花键轴(162)接合，并且所述互锁构件(160)能够沿所述第一轴线(S-S')围绕所述花键轴(162)滑动，并且其中，所述互锁构件(160)能够在致动时与所述第一摇臂(144)选择性地接合。

8.根据权利要求5所述的动力单元(100)，其中，所述第一摇臂(144)包括被配置为与所述互锁构件(160)接合的锁紧部(145)，并且所述锁紧部(145)与所述第一摇臂(144)一体形成。

9.根据权利要求5所述的动力单元(100)，其中，所述动力单元(100)包括致动器(112)，并且所述致动器(112)通过枢转臂(172)功能性地连接至所述互锁构件(160)，所述枢转臂(172)围绕枢转点(174)枢转并且所述致动器被配置为致动所述枢转臂(172)。

10.一种动力单元(100)，包括：

可变气门正时系统(200)，包括：

第一凸轮(142)，所述第一凸轮(142)用于通过第一摇臂(144)致动一个或多个第一气门(132)，所述第一摇臂(144)能够围绕第一轴线(S-S')枢转；

第二凸轮(152)，所述第二凸轮(152)用于通过第二摇臂(154)选择性地致动所述一个或多个第一气门(132)，所述第二摇臂(154)能够围绕所述第一轴线(S-S')枢转；以及

接合单元(145、160、162)，所述接合单元(145、160、162)围绕所述第一轴线(S-S')设置，所述接合单元(145、160、162)被配置为将所述第二摇臂(154)与所述第一摇臂(144)选择性地接合，其中，所述第一凸轮(142)提供用于致动所述一个或多个第一气门(132)的具有第一正时的第一升程，并且所述第二凸轮(152)提供用于致动所述一个或多个第一气门(132)的具有第二正时的第二升程，其中，所述第一正时短于所述第二正时，并且其中，减压系统(180)联接至所述第一凸轮(142)并邻近所述第一凸轮(142)设置。

11.一种用于动力单元的可变气门正时系统(200)，所述可变气门正时系统(200)包括：

第一摇臂(144)，所述第一摇臂(144)能够围绕第一轴线(S-S')枢转；

第二摇臂(154)，所述第二摇臂(154)能够围绕所述第一轴线(S-S')枢转；

第一凸轮(142)，所述第一凸轮(142)用于通过所述第一摇臂(144)致动一个或多个第一气门(132)；

第二凸轮(152)，所述第二凸轮(152)用于通过所述第二摇臂(154)选择性地致动所述一个或多个第一气门(132)；以及

接合单元(145、160、162)，所述接合单元(145、160、162)围绕所述第一轴线(S-S')设置，所述接合单元(145、160、162)被配置为将所述第二摇臂(154)与所述第一摇臂(144)选择性地接合。

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