CN1202573A - 改进的可选模式内燃机 - Google Patents

Abstract

一种可选模式内燃机的某一气缸可在两种模式下工作,这两种模式包括一种通常气门操作的工作模式和另一种持续关闭或打开发动机气门的非工作模式。由于在整个负荷段内,处于工作模式的气缸都进行理想的燃烧,因此,发动机具有良好的刹车热效率而且排放也低。在工作循环中一根以等于或以接近于主凸轮轴转速的整分倍数旋转的模式凸轮轴在其不工作阶段内与各缸气门模式的变化同步转动,进而在同一循环中可使进、排气门的模式发生变化。

Description

改进的可选模式内燃机

本发明涉及一种可选模式内燃机，该内燃机的气缸组件(如气门、活塞)有多种循环工作模式。欧洲专利EPO.387322和欧洲申请第94107140.9号描述了通过使气缸交替工作或不工作来控制发动机功率输出的机构。可选模式发动机按负载状况使处于工作模式的一定控制数量气缸循环保持最佳燃烧状况，同时使其余处于不工作模式的气缸循环停止燃烧。这样就可改善发动机整体指示效率，减少NOx和其它氧化物的排放。

常用发动机指示效率中很大一部分被机械摩擦所消耗。可选模式发动机由于在不工作模式下没有气门的运动、气体的交换和压缩，因而缸内损失较小。按欧洲专利EPO.387372所制做的发动机在不工作模式下活塞停止运动以消除活塞与气缸间的摩擦。此外，在不工作模式下，由于未膨胀的活塞环对缸壁施加的压力较小，未承载的活塞作用在活塞销和曲轴上的压力也较小，因此，活塞组件与气缸间的摩擦减小了。

可选模式发动机由于具有较高的指示效率和较低的机械损失，因而其有效效率要比常用发动机的高，尤其是在负载较轻时不工作模式气缸的工作变得更加频繁时更是如此。可选模式发动机更适于应用在汽车上，因为汽车用发动机可能在较长时间内传输给曲轴的功率很少的、没有、甚至是负的，此时，可使所有各缸都处于不工作状态，没有吸入燃油也没有输出功率。

发动机需要很多的储备功率以便迅速加速，甚至在低负荷下工作时也如此。可选模式发动机在不工作模式下工作并未牺牲其储备功率，这是由于所有处于不工作模式的气缸都有在转变为工作模式后的几个循环内发出最大功率的潜力。事实上，可选模式发动机可以在相对较高的怠速及运行转速下工作，而无需牺牲燃油经济性，因此，该发动机与常用发动机相比在同一负荷下所具有的储备功率较多。

但是，可选模式发动机也有不尽如人意之处，其结构复杂、体积较大、与常用发动机相比包含的零部件数目更多。为改变不同气缸组件的工作模式，需要精心配置配气定时及运动机构。本发明提供了几个更切实可行的改进型可选模式发动机的实施例，这些发动机所用的配气定时机构采用机械式，结构更为简单、可靠，可快速响应，并允许独立改变每个气缸的工作模式。

下面将描述本发明的几个实施例。参照附图，各部件的名称如下：凸轮轴1、模式凸轮轴2、轴承3、直线轴承4、摇臂5、摆杆6、摇臂锁止装置7、齿轮8、进气门9、排气门10、气门弹簧11、换相器12、模式套管13、曲杆14、加速装置15、从动件16、锁止凸轮17、锁止杆18、锁止弹簧19、从动销20(a-d)、轴21和22、定位杆23、防转销钉24、发动机机体25、模式弹簧26、从动架27、摇臂轴28、驱动凸轮轴29、槽从动销30、摇臂座31、加速装置32、同步盘33、液力离合器34、外环片35、销36、浮式摇臂轴37、直线轴承38和39、定位销40、导向销41、滑动导向开口42、端面凸轮43、弹簧44、模式变化杆45、弹簧46、提升阀47、制动杆48、制动摇臂锁止装置49、内环片50、弹簧作用块51、工作换相槽52、不工作换相槽53、卡环54、弹簧55、卡环56。

说明书中给出的各部件的名称只是其功能的示意，而不是对其结构或形状的限定。

图1至图4示出了处于以关闭进、排气门为特征的不工作模式下的本发明第一实施例。

图1是吸气冲程中处于不工作模式下的凸轮轴部位的剖视图。

图2示出了工作模式下的同一位置同样部件的剖视图。

图3是第一实施例中与某一缸有关的所有部件的分解图。

图4示出了各气缸组件循环工作的定时图。表1描述了第一实施例的曲线1至9。当第一实施例发生变化，即排气门处于不工作模式而保持开启状态时，曲线29替代曲线9。第三实施例中的曲线13至19与曲线3至9相当。

图5示出了装有在不工作模式下可将摇臂轴上的摇臂抬起的装置的本发明第二实施例。

图6示出了处于不工作模式下的气缸可以间歇工作的第三实施例。

图7是模式凸轮轴只在改变模式时转动的第四实施例的示意性局剖视图和后视图。

图8示出了凸轮轴上的两气门凸轮可在两种工作模式下选择性交替工作的第五实施例。

图9示出了气门除可在不工作模式下工作外还可在两种工作模式下单独工作的第六实施例。

图1所示的是本发明第一最佳实施例，其中不工作模式的特征是气门关闭。每个摇臂组件包括三个布置在摇臂轴周围的部件：I)与气门相接触的摆杆6，II)紧贴在凸轮轴上的摇臂5，和III)带有可在摇臂及摆杆的键槽内滑动的、厚度是变化的凸边的摇臂锁止装置。摇臂座32可保持摆杆的轴向位置。发动机机体25高出气缸的部分支撑着实心轴21和空心轴22。轴22上的防转销31允许轴向移动至一个可滑动驱动凸轮轴29。模式凸轮轴2由齿轮8驱动在轴承3内以1/4凸轮轴转速旋转。加速器36除用于驱动凸轮轴转动外，还用于操纵化油器的节气门(图中未示)。

对应每个气缸，模式凸轮轴上都装有一个锁止凸轮17和两个换相器12。锁止凸轮的外轮廓由彼此相对的圆心角为180度的大直径圆弧段和圆心角为130度的小直径圆弧段构成，相交的两边以持续25度的螺旋线光滑过渡。

每个换相器的外侧圆柱表面上都有三条相互连接的凹槽。第一凹槽呈环形将柱状表面一分为二。第二凹槽始于锁止凸轮一侧柱状表面的末端，平行环形凹槽延伸300度，而后变为螺旋线延伸60度，最后与第一凹槽汇合。第三凹槽始于位于第二凹槽后柱状表面90度的另一端，它同样平行环形凹槽伸展300度，而后变为螺旋线再延伸60度，最后也与第一凹槽汇合。

进气门换相器凹槽的外轮廓与排气换相器凹槽的轮廓镜面对称，但是模式凸轮轴上的两换向器径向相错，即进气门换相器比排气门换相器提前67.5度。

锁止杆18和定位杆23都可绕轴21转动。锁止杆18的上臂由锁止凸轮操纵。锁止杆和定位杆的下臂内边缘在同一径向位置分别有两个相邻的三角形和半圆形豁口。锁止杆18被锁止凸轮的大直径部分推至锁止位置，而当锁止凸轮的小直径部分对着锁止杆时，锁止弹簧又将其推离锁止位置。锁止弹簧19的另一端促使定位杆紧压曲杆14上的销36，以向曲杆施加一个持续的夹持扭矩。

从动件16可滑动地装在直线轴承4所支撑的轴22上。从动件16两分叉之间有一个可绕直线轴承4旋转的从动支架，该支架的顶部交叉部位有两个向换相器方向凸出的从动销20。两从动销的轴向距离等于换相器上第二或第三凹槽与第一凹槽的初始距离。模式凸轮轴周围的从动销20a和20c分别属于进气和排气从动支架，并比另一对从动销20b和20d提前90度。销20a和20c总是处于同一径向位置，且分别嵌入各自换相器的第二凹槽内。

轴22可转动地支撑着模式套管13，该套管又支撑着曲杆14。作为曲杆一部分的横杆位于两从动支架下方，使两从动件随曲杆14一起转动。但是，横杆并不限制轴22上处于任何转动位置的任一从动件独自沿轴向的移动。模式套管13下方的槽从动销55穿过轴22上的横向槽后插入驱动凸轮轴47上的模式槽内。该模式槽有若干与一螺旋线段相交的相互交错的直线结束段。模式弹簧26将模式套管与曲杆相连。不工作模式下，从动销20a和20c分别与换相器啮合，曲杆被固定在锁止杆18和定位杆23的上豁口上。工作模式下，从动销20b和20d与换相器啮合，曲杆被固定在锁止杆18和定位杆23的下豁口上。

当槽从动销30经过模式凹槽的螺旋段时，驱动凸轮轴33沿轴22的轴向滑动可使模式套管13转动。模式套管的转动将使模式弹簧26受压进而在曲杆14上施加一个转动力矩。处于锁止位置的锁止杆会阻止曲杆转动。当锁止杆处于非锁止位置时，定位杆将限制曲杆转动直到受压模式弹簧26作用在曲杆上的扭矩大于锁止弹簧19的预紧力扭矩时为止。当前一扭矩超过后一扭矩时，曲杆会随从动支架一起转动，这将使与换相器啮合的从动销更换。

各从动件的下端延伸至摇臂轴28，从动件的下端与可转动地支撑在摇臂轴上的摇臂锁止装置7上的一个凹槽啮合。正是由于这种啮合，使摇臂锁止装置的轴向位置与从动件的轴向位置一致，在每个这样的位置厚度可变的摇臂锁止装置凸缘处于摇臂和摆杆的键槽内。在工作模式轴向位置，凸缘厚度较厚，摇臂组件的合成几何形状类似于常用摇臂，气门在凸轮轴的驱动下工作。在不工作轴向位置，凸缘的厚度较薄，即使摇臂被凸轮轴完全顶起，摆杆及气门也不发生任何运动。

图4中的曲线1至9示出了第一实施例的工作过程。表I示出了与各气缸组件位置对应的各条曲线，这些曲线历经16个连续的凸轮轴循环，即I-A至IV-D。在4种模式凸轮轴循环I-IV中，跨越两个恒定模式和两个瞬变阶段。每个凸轮轴循环中还可进一步细分成1-4段代表气缸冲程。

表I

曲线      参数             较低曲线       较高曲线

1)     加速器状态            受压           松开

2)     模式套管状态          逆时针         顺时针

3)     锁止杆状态            非锁止         锁止

4)     受压缩模式弹簧        右弹簧受压     左弹簧受压

5)     曲杆及进、排气

       从动件状态            逆时针         顺时针

6)     进气从动件轴向位置    工作模式(内)   非工作模式(外)

7)  排气从动件轴向位置  工作模式(内)  非工作模式(外)

8)  进气门状态          气门打开      气门关闭

9)  排气门状态          气门打开      气门关闭

开始，参照图I-A，发动机全负荷运转，气缸处于工作模式。加速踏板被完全踩下。模式套管、曲杆和从动件全部处于极限逆时针转动状态，两模式弹簧未受压。

在工作模式，曲杆14与锁止杆18和定位杆23的下豁口对齐。从动销20b和20d分别在各自换相器的中间凹槽内滑动，将两从动件向内拖至工作模式轴向位置。摇臂锁止装置7的最大厚度凸缘处于摇臂5和摆杆6之间，同常用发动机一样，气门此时由凸轮轴操纵，见图4中的曲线8和9。

锁止凸轮17的运作与气缸工作循环模式的改变同步。

略微抬起加速踏板使驱动凸轮轴产生有限的轴向运动，并不影响模式套管的位置，这是由于槽从动销30仍处于驱动凸轮轴模式槽的直线段。但是由于节气门关小输出的功率减少。继续抬起踏板，槽从动销会进入模式槽的螺旋线段，促使模式杆顺时针转动。但是，定位杆仍会将曲杆定位在其下豁口上，此时，左模式弹簧26受压。

当左模式弹簧受的压力大于锁止杆上锁止弹簧的预紧力时，锁止杆又处于非锁止位置，曲杆将顺时针转动，即由I-D-2至II-A-3。曲杆随从动件的转动使从动销20b和20d从换相器的环形凹槽中抽出，并使两从动销20a和20c分别与各自换相器上靠近锁止凸轮一侧的边槽的第一段啮合。

曲杆此时被固定在锁止杆的上豁口上。模式凸轮轴转130度，期间锁止凸轮的大直径部分保持与锁止杆接触从而锁死曲杆，见II-B-1至II-C-4。再转一个60度，即II-B-2至II-B-4，在此段内从动销20a滑过驱动凸轮轴上边槽的螺旋线段。该60度段过后再经历7.5度的间隔，即II-C-1至II-C-3，从动销20c也滑过对应边槽的螺旋线段。从动销从螺旋线段的滑过使从动件移动至其非工作位置。在整个非工作模式，从动销20a和20c分别只在各自换相器的环形凹槽内滑动。

当从动件和摇臂锁止装置处于非工作模式轴向位置时，摆杆不能操纵气门，即使摇臂被完全顶起时也不能，见图1。

某一换相器的可移动转动位置每转过60度，凸轮轴就要转240度，期间，某一从动销会滑过螺旋线段。模式凸轮轴与凸轮轴的同步转动确保了下列期间对应气门始终不为凸轮轴所操纵：进气门为II-B-2至II-B-4，排气门为II-C-1至II-C-3。通过将两换相器相互错开(270/4)67.5模式凸轮轴度，使排气门的模式滞后进气门的模式270凸轮轴度。

踩加速踏板23会使气缸的工作转变为工作模式。加速踏板被踩下后，驱动凸轮轴通过其模式槽对槽从动销20的作用使模式杆转动。模式杆的转动会使右模式弹簧由II-C-3受压至II-A-4，一旦模式弹簧受的压力超过锁止弹簧的预紧力，锁止杆又处于非锁止状态时，受压的弹簧会使曲杆和从动件逆时针转动，见II-D-2到IV-A-3。这将使曲杆移动到锁止杆下豁口水平位置。从动销20a和20c脱离与换相器的啮合，从动销20b和20d则分别与各自换相器上远离锁止凸轮的边槽啮合。在两60度可移动转动位置内，即进气门IV-B-2至IV-B-4，排气门IV-C-1至IV-C-3，从动销滑过边槽上的螺旋线段，将从动件拉回到工作位置。摇臂上的摇臂锁止装置转变到工作位置，气缸重新开始以工作模式工作，见图2，IV-C-1以前。

凸轮轴每转四圈，模式凸轮轴只转一圈。各气缸在每四个凸轮轴循环内模式的改变总是从一定的模式凸轮轴转动位置开始。如果是多个气缸，按照模式凸轮轴上各缸换相器和锁止凸轮的相应配置，各缸模式的改变是从重叠的或交替的凸轮轴循环开始。为了改变相互重叠的气缸循环的工作模式，模式凸轮轴上不同气缸的换相器组和锁止凸轮组径向相互错开，错开的度数为凸轮轴上各对应各气门凸轮相互错开的度数四分之一。但是，为了使发动机的反应更加平滑和迅速，不同气缸模式的改变应从明显不重叠的凸轮轴循环开始。为此，模式凸轮轴上对应凸轮以下列度数错开：四分之一凸轮轴上对应气门凸轮错开的度数，加上与1/2/3个凸轮轴整转对应的90/180/270度。

在多缸发动机中，如果各缸模式的改变是在驱动凸轮轴上不同轴向位置上进行的，那么，可以逐步控制发动机输出的功率。当各缸模式槽上与槽从动销对应的螺旋线段的位置相互错开时，是可以达到上述目的的。

经过推导，可以得出可选模式发动机所有益处，亦即排气门在整个非工作模式下保持打开的有益之处。排气门在整个非工作模式下保持打开使气缸可从排气歧管中获得高温气体，使缸内组件保持一个较高温度。修改排气门摆杆7a的设计可完成这种工作，见图3右上角。当进气门从动件在最后一个工作排气冲程II-B-4中移动至非工作模式位置时，处于排气门摆杆凸出部分之后，限制其在排气冲程结束时缩回。如图中曲线29所示，排气门保持部分开启。当变回工作模式时，被锁住的排气门锁止杆7a在最后一个非工作模式冲程IV-B-2中首先被进气门从动件松开。

可以按凸轮轴转速的整分倍数驱动模式凸轮轴，1/2至1/6凸轮轴转速较为实用。提高模式凸轮轴转速会改善发动机对模式改变的响应速度。而模式凸轮轴转速较低时，曲杆及从动支架会有更多时间作出反应。模式凸轮轴上换相器和锁止凸轮错开的角度应是凸轮轴上各凸轮错开角度的同一分倍数。

在不同实施例中，驱动凸轮轴可以以不同方式安装。图3左下角所示的实施例中，驱动凸轮轴29a被置于轴22外侧并与其平行，其转动位置由加速器位置决定。模式凸轮轴13a可转动地支撑在驱动凸轮轴上，模式弹簧26a将其与驱动凸轮轴相连。曲杆直接安装在轴22上，其上有一个销子插入模式凸轮的开口内，使曲杆的转动与模式凸轮的转动联系在一起。当模式弹簧施加在曲杆上的扭矩大于锁止弹簧施加于曲杆的预紧力扭矩时，曲杆会随模式凸轮一起转动。

图5所示的本发明第二实施例装有一个可在非工作模式下从工作模式的工作位置升起，并离开凸轮轴和气门的整体摇臂5。

本实施例中各摇臂5由一根浮式摇臂轴37可转动地支撑，并由卡环54限制其位置。该浮式摇臂轴由其所包裹摇臂之外的另一摇臂28可转动地托起。被浮式摇臂轴包裹的那一摇臂轴部分的横截面(A-A部分)较小，以留出足够的空间垂直移动浮式摇臂轴于摇臂轴之上。这种垂直移动是由摇臂附近支撑在摇臂轴上的摇臂锁止装置7的轴向移动引起。本实施例摇臂锁止装置7有一个带有锥形头部的内凸键，该键可在摇臂轴的内键槽内运动。浮式摇臂轴同样也有一个带相应锥形头部的内键。在改变模式时摇臂锁止装置的轴向运动带动前一键平滑地从后一键上抬起、落下。下边，摇臂锁止装置支撑着一个凸轮滑块55，该滑块处于摇臂下方，其另一端部由发动机机体定置。

润滑油经浮式摇臂轴的内孔到达摇臂。在浮式摇臂轴悬挂于摇臂轴的部位油从摇臂轴进入浮式摇臂轴。如图5所示，油从发动机机体上的油孔进入摇臂轴轴孔内。

在摇臂锁止装置工作模式轴向位置，锁止凸轮键的扁平部分抵达浮式摇臂轴键的扁平部分之上，使浮式摇臂轴连同摇臂一起被压下，此时摇臂同常用发动机一样由凸轮轴操纵。凸轮轴作用在摇臂上的升起力不会产生可使摇臂锁止装置轴向移动的分力，应此，在工作模式下形成一个稳定的摇臂组件工作模式结构。摇臂下的凸轮外廓在所有摇臂转动位置都不受凸轮滑块55的影响。

在摇臂锁止装置非工作模式轴向位置，锁止装置7的键从浮式摇臂轴键上抽回，以便允许后者抬起。同时，凸轮滑块55移动到摇臂轴底部凸轮外廓下，使摇臂随同浮式摇臂轴一起被抬起。这就避免了在非工作模式下凸轮轴转动引起摇臂上下跳动，当凸轮轴在任何位置都不可触及摇臂时，气门暂时停止运动。

第二实施例中，使锁止装置7轴向移动的从动件16的机械结构及定时都与第一实施例中的相同。

图8所示本发明第三实施例可使非工作模式下的气缸在每四个循环内间歇工作，以使各缸输出部分功率并保持较高缸内温度。在此实施例中，从动支架支撑在与模式凸轮轴轴线相切的轴上，进气和排气从动件则由普通工作换相器槽52和普通不工作换相器槽53移动，以使它们分别转变到工作或不工作位置。

工作换相器52分成三段。第一段是300度部分圆环。第二段是60度趋近于锁止凸轮走向的螺旋线段。第三段是一个自身封闭的环形。

不工作换相器槽53分成四段。第一、二段与工作换相器槽同一径向位置上的第一、二段的镜像对称。第三段为210度部分圆环。第四段为持续60度的螺旋线段，该段结束时，在一个比第二段的起始位置提前30度的径向位置又与第一段汇合。

两从动支架支撑在从动件伸出轴的两边，处于气缸中心之上。从动支架上的从动销以一个与发动机垂直中心面两边成33.75度的角度指向模式凸轮轴轴线。从动支架上的从动销间的距离等于工作槽第一段与不工作槽第三段或不工作槽第一段与工作槽第三段间的距离。各从动支架由一个定位销41移动，该销平行于其所在轴并由曲杆一侧的开口42定位。曲杆向非工作模式位置的转动导致进、排气门从动销20a和20b分别插入不工作换相器槽内，从动销20c和20d则从工作换相器槽内缩回。曲杆向工作模式位置的转动会导致与此相反的操作。从动销与槽的啮合总是从槽的第一段开始。从动销与工作或不工作槽啮合后，由于销20a和20b在模式凸轮轴转动方向上分别比20c和20d提前，因此进气从动件比排气从动件提前67.5度动作。在从动件所有轴向位置定位销41均保持与曲杆的开口42啮合。

图4中的曲线13至19与第一实施例曲线3至9相对比示出了不同对应组件在工作方面存在的差异，见表I。由于不工作槽引入了另一60度第四螺旋线段，而且不工作槽的两螺旋线段间有30度的间隔，因此模式凸轮轴总的可移动转动位置延长至227.5度，与此段对应的锁止凸轮部分应是大直径部分，见曲线13。锁止凸轮大直径部分前后均需有25度螺旋线段，因此只剩下360-277.5等于87.5模式凸轮轴度给小直径部分作为本实施例中的可转换转动位置。曲杆的转动只能在此段发生，见曲线15。

以上各实施例都要求模式凸轮轴以凸轮轴转速的整分倍数转动。模式凸轮轴的连续转动以及锁止杆的持续跳动除使从动销磨损外还增加了发动机的机械损失。图7所示本发明第四实施例可使模式凸轮轴只在改变模式时转动以此来消除此种损失。此时模式凸轮轴明显不按凸轮轴转速的整分倍数转动。

为达到间歇转动的目的，模式凸轮轴2由一个液力离合器34驱动，通过移动驱动凸轮轴至其中间位置来驱动该离合器。离合器处于接合状态时，某些齿轮8带动模式凸轮轴以25.5％的凸轮轴转速转动。另一些齿轮8则以恒定的25％凸轮轴转速驱动同步盘33转动。该同步盘上装有三个内装定位销40的等距离分布的直线轴承39。定位销将同步盘两边的内环片35和外环片50相连接。外环片的外侧有四个凸块43，该凸块距环心的距离与一个模式凸轮轴上的齿轮8所夹持的弹簧承载块51距环心的距离相等。

离合器未被驱动的情况下，模式凸轮轴的转速比同步盘的转速要慢，弹簧承载块51每次都不与凸块43啮合。但是，当模式凸轮轴的转速比同步盘的转速快时，如此时离合器仍处于不接合状态，弹簧承载块就会通过凸块将俩环片往弹簧44弹力相反的方向推，模式凸轮轴相对同步盘每转90度就会将环片推9度。内环片35的转动会使直线轴承38内的模式变化杆45移动到其非锁止位置。在所有其它情况下，弹簧44会将模式变化杆45推回到锁止位置，在该位置，任一锁止杆18想要从其锁止位置缩回是不可能的，因此工作模式也就不能被改变。

当模式凸轮轴以102％的同步凸块转速旋转时，同步凸块每转一圈或凸轮轴每转四圈，就会在两者间产生2％即7.5度的递增相对滑动。相对滑动9度即模式凸轮轴转动1.25圈或凸轮轴转动5圈，模式变化驱动杆45的移动就会改变一个模式。在此期间，凸轮轴滞后模式凸轮轴36度，这是换相器的可移动转动位置与对应气门凸轮的不工作位置间可能产生的上限偏移值。为了容忍这种偏差，本实施例中各换相器的可转换转动位置限制在51度模式凸轮轴转角内，对应的凸轮轴转角为(240-36＝)204度，在此角度内不论偏差多大气门均不工作。递增滑动达到90度，凸轮轴从原先位置滑动一整圈。相邻两块凸块间隔90度，每个凸块都可使模式凸轮轴产生一定范围转动，在该范围内凸轮轴与产生模式变化的模式凸轮轴相对同步。

为了在驱动凸轮轴中间位置操纵离合器，一个与驱动凸轮轴一起运动的柱塞阀只在中间位置时才允许润滑油进入离合器。而在其它位置，油在离合器弹簧的作用下流回到油底壳内。模式凸轮轴在离合器34的驱动下转动。模式凸轮轴与凸轮轴接近同步转动时，未锁止的模式变化驱动杆45与以上各实施例一样使单个气缸的工作模式改变。在两种稳定模式下，模式凸轮轴停止转动。各缸所选择的工作模式将一直保持到离合器下一次操作。

本发明第五实施例中如图8所示，气门由凸轮轴上的两个不同气门凸轮以两种不同工作模式驱动。这两个气门凸轮具有不同的外廓线及不同的配气定时。修改的摇臂组件包括两个置于摇臂轴33上的摇臂5和一个摆杆6。摇臂锁止装置上有两对相对的指状凸起，每对指状凸起负责操作一个摇臂。当摇臂锁止装置处于两端轴向位置中某一位置时，锁止装置使一个摇臂工作以驱动气门。

图9所示本发明第六实施例有若干相互分离的摇臂锁止装置，除可提供不工作模式外，还用于单独选择两个摇臂中某一摇臂工作。本实施例实际用于凸轮轴上的附加凸轮打开处于向下冲程的进气门和处于上升冲程上死点的排气门时，向发动机提供制动动力，而无需喷入燃油。发动机在每两个冲程内都要压缩空气，此间曲轴受到制动作用。能在转轴22上滑动的刹车杆48可以移动刹车摇臂锁止装置49。为外部装置所限制的制动杆只在第一气门凸轮处于不工作模式时向内运动导致附加摇臂和摆杆间的凸缘较厚，并使气门变为由凸轮轴上的附加气门凸轮操纵，以提供制动刹车。刹车杆处于缩回位置时，气门在循环工作中同前面实施例中的非工作模式一样处于不工作状态。

在另一实施例中，当发动机的转速低于120％怠速转速时，某一缸或某些缸又变回工作模式，以维持发动机的转速高于怠速转速。发动机怠速运转时所有的气缸都处于非工作模式。加速器可使驱动凸轮运动，此种运动在一定程度上可以被一个在低速时工作的转速传感驱动机构克服。但当此种运动达到规定极限时，某一缸仍会转变为工作模式。

燃油喷射可选模式发动机的实施例中，暂停向不工作气缸喷射燃油。当某一缸处于不工作循环时，一个电磁旁通阀将燃油送回油箱。

无节气门的发动机实施例中，功率的输出是通过调节每一循环中工作气缸的数目来控制的，这种发动机无需复杂的装置诸如实现燃油、空气按比例混合的化油器、改变每一循环中注入燃油量的常用燃油喷射器。取而代之的是一个简单的固定冲程活塞泵，向每一工作气缸的进气管内喷入定量燃油。

其它实施例中，换相器存在与凸轮轴旋转运动相联系的非旋转周期性运动。如果在每个循环中，换相器连续地经过可转换及可移动位置，就可获得本发明所有有益之处。本发明电动控制实施例有“虚拟”换相器，相应地模式凸轮轴的配气定时及驱动都可有电动装置和执行器实现。

Claims (16)

1.一种可选模式内燃机，它包括：

至少一个可在发动机机体(25)上运动的气门(9)、一个气门关闭装置(11)、一根包括至少一个气门凸轮的转动凸轮轴(1)，该气门凸轮装置用于操纵一个处于工作转动位置的气门开启装置；

至少一个换相器(12)，该换相器循环工作所需要的装置包括与所述凸轮轴(8)相耦接的装置，所述换相器周期性地先经历可转换配置再经历可移动换配置；

至少一个从动件(16)，至少一个用于该从动件并与所述换相器啮合的啮合装置(20)，在所述换相器的所述可转换配置内驱动该啮合装置的选择装置，处于所述可移动换配置内的所述换相器装置包括用于在一个工作位置和一个不工作位置间移动所述从动件的所述啮合装置；

在至少一个所述凸轮轴转动位置上，处于所述不工作位置的所述从动件装置使至少一个所述气门开启装置不工作，处于所述工作位置的所述从动件(20)使气门关闭装置工作。

2.如权利要求1所述的可选模式内燃机，其特征在于：在所述凸轮轴所有转动位置上，处于所述非工作位置的所述从动件装置使气门开启装置或气门关闭装置不工作。

3.如权利要求1所述的可选模式内燃机，其特征在于：所述换相器的所述周期性工作是其旋转运动。

4.如权利要求1所述的可选模式内燃机，其特征在于：所述换相器的所述周期性操作是其以所述凸轮轴转速的一个整分倍数转动的旋转运动。

5.如权利要求1所述的可选模式内燃机，其特征在于：所述换相器在每个所述周期运动中都要经过一段与所述可转换配置相邻的区域。

6.如权利要求1所述的可选模式内燃机，其特征在于：处于所述非工作位置的所述从动装置是使所述气门关闭装置不工作的装置，所述相耦接的装置用于使所述可移动换配置与所述气门凸轮其它工作转动位置同步。

7.如权利要求3所述的可选模式内燃机，其特征在于：所述换相器包括一条导槽，该导槽至少包括三个连续部分，这三个部分包括：一个为部分环形的第一段、一个通常是螺旋线的第二段、及至少部分为环形的第三段；所述换相器的所述可转换配置为旋转位置，在该位置内所述啮合装置与所述导槽的所述第一段啮合，所述换相器的所述可移动换配置是旋转位置，在该位置所述啮合装置用于和所述导槽的所述第二段啮合。

8.如权利要求3所述的可选模式内燃机，其特征在于：所述换相器包括至少两条导槽：第一条包括一条左旋螺旋线段，第二条包括一条右旋螺旋线段，至少两个所述啮合装置(20a、20b)，第一所述啮合装置用于将所述从动件与所述第一条导槽啮合，第二所述啮合装置用于将所述从动件与第二条导槽啮合，所述换相器装置包括所述导槽装置中某一导槽及与该导槽对应的某一可使所述从动件分别移动至所述非工作位置或从所述非工作位置移开的所述啮合装置。

9.如权利要求1述的可选模式内燃机，其特征在于：用于驱动所述啮合装置的所述选择装置包括至少一个锁止凸轮(17)、至少一个锁止杆(18)、使所述换相器与所述锁止凸轮同步的装置，所述锁止凸轮装置用于在所述可转换配置下将所述锁止杆从其锁止位置移开，处于所述锁止位置之外的所述锁止杆装置使驱动所述啮合装置的所述装置工作。

10.如权利要求1述的可选模式内燃机，其特征在于：用于驱动所述啮合装置的所述选择装置包括：一个可在两端间独立移动的驱动凸轮轴(13)，一个曲杆(14)，至少一个将所述驱动凸轮轴和所述曲杆相连的模式弹簧(26)，至少一个限制所述曲杆位置的锁止弹簧(19)，驱动所述啮合装置的选择装置包括：所述驱动凸轮轴装置用于压紧所述模式弹簧，所述受压模式弹簧装置当其施加的扭矩大于所述锁止弹簧的预紧力扭矩时驱动所述啮合装置。

11.如权利要求6所述的可选模式内燃机，其特征在于：所述从动件装置用于使所述气门开启装置不工作，所述气门开启装置包括至少一个摇臂(5)、一个摆杆(6)和一个摇臂锁止装置(7)，所述摇臂与所述凸轮轴上的所述气门凸轮接触，所述摆杆与所述气门接触，所述摇臂锁止装置处于所述摇臂和所述摆杆之间，处于所述工作转动位置的所述气门开启装置包括用于将所述摇臂的运动传递给所述摆杆的摇臂锁止装置的一部分，用于使所述气门开启装置不工作的处于所述不工作位置的所述从动装置包括可使所述摇臂的该部分在所述可转换配置下从所述摇臂和摆杆间移开的装置。

12.如权利要求1所述的可选模式内燃机，其特征在于：所述从动装置用于使所述气门开启装置不工作，所述气门开启装置包括一个由一根浮式摇臂轴(46)支撑的摇臂，该摇臂与所述凸轮轴和所述气门接触，所述浮式摇臂轴由发动机机体可移动地支撑，可使所述气门开启装置不工作的所述从动件(20)装置包括可使所述浮式摇臂轴离开所述凸轮轴和所述气门中至少一个的装置。

13.如权利要求1所述的可选模式内燃机，其特征在于：所述选择装置包括估计、测量及预测发动机负荷的装置(23)，及所述从动件处于所述非工作位置的情况下在任何发动机转速减小负荷时，用于按比例增加的凸轮轴转速百分比的装置。

14.如权利要求8所述的可选模式内燃机，其特征在于：所述内燃机装有一个可旋转地支撑在所述从动件上的从动架，该从动架至少带有两个从动销，所述各啮合装置用于使某一所述从动销与某一所述导槽啮合，所述啮合装置还装有使另一所述从动销脱离与另一所述导槽啮合的装置。

15.如权利要求4所述的可选模式内燃机，其特征在于：所述换相器的所述周期性操作在1/2至1/6倍凸轮轴转速之间。

16.如权利要求1所述的可选模式内燃机，其特征在于：所述内燃机至少有两个气门，这些气门是某一缸的进气门和排气门，每一所述缸气门都有独立从动件，用于驱动各所述从动件的所述啮合装置的装置是处于其换相器中某一换相器的普通可转换配置的同步装置，所述普通可转换配置在所述循环中要比所述换相器或各所述气门的换相器的独自可移动配置提前。

Images