CN1295424C - 用于内燃机的阀系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于内燃机的阀系统，累积装置可以在不影响安装的容易性的情况下布置于其中。可变阀控制装置能够提供控制以选择地打开和关闭吸气阀或排气阀。供给可变阀控制机构的压力油在累积器中积累。累积器的本体插入和固定在气缸盖的孔中。在累积器本体的上部和平板之间形成的间隙的长度设置成比累积器本体的螺纹部分的长度更短。因此，该累积器可以例如很容易地更换和维修，并能够防止脱落。

Description

用于内燃机的阀系统

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的阀系统，该阀系统能够驱动内燃机的吸气阀和排气阀以在不同正时打开和关闭。

背景技术

近年来，已经开发和使用了能够根据发动机负载和发动机转速来优化往复运动内燃机的吸气阀和排气阀(发动机阀)的操作特性(例如打开/关闭正时、打开时间等)的阀系统。

为了优化该阀系统的操作特性，已经开发了能够根据发动机的旋转状态来选择使用低速凸轮或高速凸轮来打开和关闭发动机阀的机构，该低速凸轮有适用于发动机低转速的凸轮型面，而该高速凸轮有适用于发动机高转速的凸轮型面。例如，已知通过使用可选择供给或释放油压的装置来选择使用低速凸轮或高速凸轮的机构。而且，还提供了多种这样的技术，其中，累积装置布置在用于供给和释放压力油的槽道中。

在日本专利申请公报特开平11-13429和日本专利申请公报特开平10-54215中公开了普通的阀系统，其中提供了累积装置。通常，累积装置作为液压控制系统，并与可变阀控制机构形成一体，如日本专利申请公报特开平5-240012所述。液压控制系统通过螺栓固定在气缸盖中。不过，当如专利文献3所述布置累积装置时，该累积装置通过另外部件与气缸盖连接。因此，液压控制系统的尺寸较大，且气缸盖的内部结构(布局)复杂。而且，压力油槽道需要有额外的长度，从而使该累积装置能够通过另外部件与气缸盖连接。另外，必须考虑在另外部件和气缸盖的安装部分之间的相抵表面上发生油泄漏等情况。因此，制造成本增加。另一方面，在累积装置布置于气缸体中的情况下，当累积腔室形成于气缸体中，且累积装置与气缸盖形成为一体时，该累积腔室与气缸体形成一体，从而可以降低制造成本和机械加工成本。不过，累积装置构成为内燃机的一部分，因此，累积装置的更换和维修困难。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于内燃机的阀系统，其具有累积装置，同时不影响装配的容易性。

为了实现上述目的，提供了一种用于内燃机的阀系统，它包括：可变阀控制装置，用于进行控制，以便根据从油压源通过油槽供给/释放压力油而选择地打开和关闭吸气阀或排气阀；以及累积装置，该累积装置布置在可变阀控制装置的上游，并插入和固定在形成于内燃机的气缸盖中的孔内，用于累积供给到可变阀控制装置的压力油，其中该累积装置包括：柱形本体，该柱形本体竖直固定在气缸盖上；活塞，该活塞能够与该本体的内周表面滑动接触；以及弹簧，该弹簧向下压活塞；其中，该累积装置可在累积压力油时操作以通过压力油逆着弹簧的力向上推动活塞，并可在释放压力油时操作以通过弹簧力向下推动活塞；其中，本体的上部布置在用于气缸盖的端盖内壁附近；其中，固定在气缸盖上的本体部分包括螺纹部分；并且其中，在本体的上部和端盖的内壁之间形成的间隙的长度比所述螺纹部分的螺纹长度更短。

而且，优选的是，所述端盖的所述内壁包括用于捕获油雾的折流板和平板。

根据上述本发明，累积装置作为单体固定在气缸盖上，因此，该累积装置可以很容易地更换和维修。

附图说明

图1是表示装备有本发明实施例的阀系统的内燃机的头部的平面图；

图2是表示图1的主要部分的放大图；

图3是沿箭头方向并沿图2的线III-III剖取的视图；

图4是沿箭头方向并沿图2的线IV-IV剖取的视图；

图5是沿箭头方向并沿图2的线V-V剖取的视图；

图6是表示活塞支承部分的剖视图；

图7是表示当从凸轮轴方向看时摇臂的透视图；

图8是表示当从吸气阀方向看时摇臂的透视图；

图9是表示主要部分的透视图，即表示内燃机的液压系统；

图10是表示累积器安装时的状态的剖视图；以及

图11是示意表示液压系统的线路图。

具体实施方式

下面将参考附图介绍根据本发明的用于内燃机的阀系统的优选实施例。

如图1所示，在吸气侧的摇臂轴2和在排气侧的摇臂轴3布置成彼此平行，并固定在气缸盖1上。凸轮轴4可旋转地支承在气缸盖1的一部分上，并位于摇臂轴2和摇臂轴3之间。在所示实例中，内燃机包括串联布置的四个气缸，每个气缸具有两个吸气阀和两个排气阀。

如图1至5所示，对于每个气缸，第一摇臂5和第三摇臂6支承在摇臂轴2上，这样摇臂5和6可以摇动。T形的第二摇臂7支承在摇臂轴2的一部分上，并位于第一摇臂5和第三摇臂6之间，这样该摇臂7可以摇动。作为连接转换机构的缸部分8形成于相应的第一摇臂5和第三摇臂6上，且第二摇臂7的T形端7a、7b可与该缸部分8相连。

第一摇臂5具有与第一吸气阀9相连的端部以及适于由第一低升程凸轮10驱动的底端。第三摇臂6具有与第二吸气阀11相连的端部以及适于由第二低升程凸轮12驱动的底端，该第二低升程凸轮12产生的阀升程低于第一低升程凸轮10产生的升程。即，第一吸气阀9和第二吸气阀11以不同阀升程在预定正时打开和关闭。应注意，第二低升程凸轮12可以设计成为例如基本悬在吸气阀11上的形状。

如图3、4、7和8所示，缸部分8形成于相应的第一摇臂5和第三摇臂6上。缸部分8形成有分别与第二摇臂7的T形端7a、7b相对的相应开口13a、13b。活塞14a、14b布置在相应缸部分8中，因此，活塞14a、14b可以与缸部分8滑动接触。活塞14a、14b具有柱形部分15a、15b，该柱形部分15a、15b与缸部分8的内壁滑动接触，并形成有凹槽16a、16b，该凹槽16a、16b在开口13a、13b附近凹入，并与柱形部分15a、15b的上部连续。

而且，活塞14a、14b由复位弹簧17a、17b向下压，且通常该凹槽16a、16b对着开口13a、13b，如图4所示。油槽18形成于摇臂轴2的轴线上，并通过压力油供给机构在预定正时被供给压力油，如后面所述。压力油通过槽道19供给油槽18，从而使活塞14a、14b逆着复位弹簧17a、17b的力向上运动。由于供给压力油产生的活塞14a、14b向上运动使得柱形部分15a、15b对着开口13a、13b，如图3所示。

如图1至5所示，第二摇臂7具有与开口13a、13b的内部相连的T形端7a、7b以及适于由高升程凸轮20驱动的底端。该高升程凸轮20与第一低升程凸轮10和第二低升程凸轮12相比能产生更高的阀升程，并具有包含第一低升程凸轮10和第二低升程凸轮12的凸轮型面的凸轮型面。

在活塞14a、14b由复位弹簧17a、17b向下压且凹槽16a、16b对着开口13a、13b(即没有供给压力油)的情况下，当第二摇臂7由高升程凸轮20驱动时，使得第二摇臂7的T形端7a、7b对着开口13a、13b中的凹槽16a、16b。因此，当高升程凸轮20驱动第二摇臂7摇动时，第二摇臂7的端部7a、7b进入凹槽16a、16b内(即脱开状态)，且第二摇臂7的摇摆力不会传递给第一摇臂5或第三摇臂6。

因此，通过从缸部分8释放压力油，第一摇臂5和第三摇臂6的摇摆力使得第一吸气阀9和第二吸气阀11以不同阀升程(即适于第一低升程凸轮10和第二低升程凸轮12的相应形状的阀升程)在预定正时打开和关闭。

当压力油供给到缸部分8从而使活塞14a、14b逆着复位弹簧17a、17b的力向上运动，并使柱形部分15a、15b对着开口13a、13b时，第二摇臂7的T形端7a、7b对着开口13a、13b中的柱形部分15a、15b。因此，当高升程凸轮20驱动第二摇臂7摇动时，第二摇臂7的T形端7a、7b抵靠在该柱形部分15a、15b上(即连接状态)，第二摇臂7的摇摆力通过该缸部分8传递给第一摇臂5和第三摇臂6。

因此，由于第一摇臂5和第二摇臂6的摇动由第二摇臂7的摇动引起，压力油供给缸部分8将使得第一吸气阀9和第二吸气阀11以与高升程凸轮20的凸轮型面相对应的较大阀升程而打开和关闭。

压力油是向缸部分8供给还是从缸部分8释放(即第二摇臂7与第一摇臂5和第三摇臂6连接还是脱开)将根据汽车驾驶状态(内燃机的转速)而预先设置。

例如，当内燃机以低速转动时，油压从缸部分8释放，以便使第一摇臂5和第三摇臂6摇动，从而使第一吸气阀9和第二吸气阀11以不同阀升程在相应的预定正时打开和关闭。这将促使产生涡流，以便加强燃烧。另一方面，当内燃机以高速转动时，油压供给到缸部分8，以便使第二摇臂7摇动，从而使第一摇臂5和第三摇臂6摇动，因此使第一吸气阀9和第二吸气阀11以较大阀升程在相同时间打开和关闭。这保证大量地吸入空气，以增加发动机功率。

如图3和7所示，第一滚子从动件21布置在第一摇臂5的底端部分中，它抵靠在第一低升程凸轮10上。因此，第一摇臂5的底端通过该第一滚子从动件21在最小阻力的情况下抵靠在旋转的第一低升程凸轮10上。如图7所示，第一滚子从动件21包括外部滚子26，该外部滚子26可以通过大量滚针轴承25而旋转，并与第一低升程凸轮10滚动接触。

如图4和7所示，第三滚子从动件24布置在第三摇臂6的底端部分中，它抵靠在第二低升程凸轮12上。因此，第三摇臂6的底端通过该第三滚子从动件24在没有阻力的情况下抵靠在旋转的第二低升程凸轮12上。如图7所示，第三滚子从动件24包括内部滚子22和外部滚子23(双环型滑动滚子)，该内部滚子22和外部滚子23可旋转地相互啮合并彼此同心。该外部滚子23与第二低升程凸轮12滚动接触。内部滚子22的表面是例如经过表面处理的，因此它可以是光滑的。

如图5和7所示，第二滚子从动件27布置在第二摇臂7的底端部分中，它抵靠在高升程凸轮20上。因此，第二摇臂7的底端通过该第二滚子从动件27在没有阻力的情况下抵靠在旋转的高升程凸轮20上。第二滚子从动件27包括外部滚子29，该外部滚子29可以通过大量的滚针轴承28而旋转，并与高升程凸轮20滚动接触。

应注意，当有第三滚子从动件24时，第一滚子从动件21可以包括内部滚子22和外部滚子23(双环型滑动滚子)，该外部滚子23与第一低升程凸轮10滚动接触。

而且，如图1所示，排气摇臂31a、31b支承在排气侧摇臂轴3上，这样，臂31a、31b可以摇动，且各排气摇臂31a、31b适于由排气凸轮驱动。

顺便说明，例如，可以设置成使高升程凸轮20以较大升程提升第一吸气阀9和第二吸气阀11，第一低升程凸轮10以与高升程凸轮20相比稍小的升程来提升第一吸气阀9，第二低升程凸轮12以与高升程凸轮20相比小的多的升程来提升第二吸气阀11。

因此，当压力油供给缸部分8(即连接状态)以便使第二摇臂7摇动时，第一摇臂5和第三摇臂6摇动，以便以较大阀升程同时打开和关闭第一吸气阀9和第二吸气阀11，且与第二低升程凸轮12和第一低升程凸轮10相比，高升程凸轮20使第一吸气阀9和第二吸气阀11升高更大的升程。因此，内燃机在第二低升程凸轮12和第三滚子从动件24之间形成较大间隙且在第一低升程凸轮10和第一滚子从动件21之间形成间隙的状态下工作。

尽管未说明，但是应当知道，第一摇臂5、第二摇臂7和第三摇臂6被持续压向凸轮。在压力油供给缸部分8，以便使第二摇臂7摇动，从而使第一摇臂5和第三摇臂6摇动以打开和关闭第一吸气阀9和第二吸气阀11的状态下，当压力油从缸部分8释放时，即吸气状态改变时，第二摇臂7的摇摆力不能进行传递，因此，将迫使第一摇臂5和第三摇臂6朝着第一低升程凸轮10和第二低升程凸轮12摇动。

这时，由于在最大阀升程时在第二低升程凸轮12和第三滚子从动件24之间形成较大间隙，因此，当迫使第一摇臂5和第三摇臂6朝着第一低升程凸轮10和第二低升程凸轮12摇动时，第三滚子从动件24和第一滚子从动件21可能撞在第二低升程凸轮12和第一低升程凸轮10上。

在第一滚子从动件21和第一低升程凸轮10之间只形成很小的间隙，因此，当第一滚子从动件21撞上第一低升程凸轮10时不会作用有较大力，而在第三滚子从动件24和第二低升程凸轮12之间形成较大间隙，因此，当第三滚子从动件24撞上第二低升程凸轮12时将作用有较大力。

因此，第三滚子从动件24有包括内部滚子22和外部滚子23的双环型滑动滚子结构。这提高了第三滚子从动件24的冲击强度；当第三滚子从动件24以较大力撞上第二低升程凸轮12时，该力在压力施加于表面上的情况下被传递，因此能防止第三外部滚子23由于变形或留下印痕而损坏。

因此，第三摇臂6抵靠在旋转的第二低升程凸轮12上的部分的构成考虑了硬度和旋转阻力。

尽管在上述实施例中，在有两个不同类型的摇臂(即与产生较大阀升程的第二摇臂7相比产生更小阀升程的第一摇臂5和第三摇臂6)的内燃机中，用于第二低升程凸轮12(该第二低升程凸轮12产生的阀升程与第二摇臂7相比小得多)的第三滚子从动件24有滑动滚子结构，但是本发明并不局限于此，第一滚子从动件21也可以构成为有滑动滚子结构。

另外，本发明使得抵靠产生更小阀升程的凸轮的滚子构成为具有滑动滚子结构的第一滚子从动件，本发明也可以用于吸气阀类型的内燃机，该吸气阀能够在引起不同阀升程的两个摇臂之间转换，如本发明申请人的日本专利申请公报No.2001-41017中所述。

如图8所示，因为凹槽16形成于活塞14的上部，因此复位弹簧17布置在偏离活塞14的轴线的位置。因此，当活塞14绕它的轴线旋转时，复位弹簧17不能根据设计的那样施加压力。因此，在所示实施例中，如图6和7所示，提供了阻止活塞14旋转的机构。

如图2、6和8所示，凹槽表面34形成于形成有凹槽16的活塞14部分的外周上，与该凹槽背面34相对应的凸台35(参考图2)形成于第一摇臂5和第三摇臂6的缸部分8中。该凹槽表面34形成于远离缸部分8的开口13和远离活塞14的背面的位置，并布置成使销36沿轴向方向斜向装在凹槽表面34上。该销36通过压配合等装入该凸台35中，并布置成使它的轴线在平行于水平面的平面中沿摇臂轴2方向延伸。

为了停止活塞14的旋转，销36可以在垂直于水平面的方向沿摇臂轴2布置，但是这时，在活塞14下部的柱形部分15必须形成有能够与销36配合的部分。该柱形部分15应当防止由于与缸部分8滑动接触运动而引起的油泄漏，但是当柱形部分15形成有与销36配合的部分时，可能使油泄漏。因此，销36布置成使它的轴线在平行于水平面的平面上沿摇臂轴2延伸。

当第一摇臂5和第三摇臂6通过第二摇臂7的摇动而引起摇动时，活塞14的背面有由第二摇臂7施加的最大负载。因此，销36斜向布置在离开活塞14的背面的位置。而且，该销36固定在凸台35上，并布置在离开缸部分8的开口13的位置。因此，不会妨碍第二摇臂7的端部7a、7b从该开口13朝活塞14的运动，而且第二摇臂7的摇摆力可以在活塞14的整个背面上传递。

凹槽表面15形成为到达柱形部分15的中部，且该销36防止活塞14脱落。如图2和8所示，在第一摇臂5和第三摇臂6的缸部分8中，凸台35沿相同方向形成，活塞14的凹槽表面34沿相同方向形成，且销36布置成彼此平行。因此，第一摇臂5和第三摇臂6的活塞14可以共用，以便降低部件所需成本，并防止错误装配。

顺便说明，对于每个气缸，第一摇臂5、第三摇臂6和第二摇臂7支承在吸气侧摇臂轴2上，第一摇臂5和第三摇臂6具有包括缸部分8和活塞14的相应转换机构。因此，在吸气侧的阀转换机构比在排气侧的阀转换机构更复杂和更笨重。

因此，根据本发明，如图1所示，吸气侧摇臂轴2的直径D1设置成大于排气侧摇臂轴3的直径D2(例如大约大10％)。这保证了足够的刚性，以便补偿过大的重量，并且提高了阀系统的操作特性。而且，因为摇臂轴2的直径D1设置成大于摇臂轴3的直径D2，因此，油槽18的内径也可以增加，从而可以减小当压力油流过油槽18时的压力损失，并提高转换机构的性能。

下面将参考图9至11介绍向摇臂轴2的油槽18供给压力油和从该油槽18中释放压力油的机构，即用于驱动缸部分8的活塞14的机构(可变阀控制机构)。

从油泵41(参考图11)供给的压力油流入的油槽42形成于气缸盖1的端部，以及用于控制压力油向/从油槽18供给/释放的油控制阀(可变阀控制机构)布置在油槽42中。累积槽道44在油控制阀43上游从油槽42中分支出来，且累积器45与该累积槽道44连接。累积器45固定为气缸盖1上的部件。

第二过滤器46布置在油控制阀43上游的油槽42的部分中，并位于分支出累积槽道44的部分的上游。在图11中，参考标号47表示在油泵41的排出侧的第一过滤器，参考标号48表示用于绕过油泵41的旁路，其中布置有安全阀(未示出)。

如图10所示，累积器45有：柱形本体51，该柱形本体51沿竖直方向固定在气缸盖1上；以及活塞53，该活塞53由弹簧52向下压，并布置在该本体51中，这样该活塞53可以与该本体51滑动接触。弹簧片54和卡环55布置在弹簧52的上部，该弹簧52装于本体51中。

因此，单个累积器45作为单个主体固定在气缸盖1上，因此，该累积器45例如可以很容易地更换和维护，且气缸盖1的内部结构不会变得复杂。

螺纹部分56形成于本体51的下部。通过将该螺纹部分56拧入内螺纹部分57中，累积器45固定在气缸盖1的孔58中。这提高了安装和拆卸本体51的可操作性。因此，可以实现用于内燃机的阀系统，其中，在不影响装配的容易性的情况下可以设置累积器45。

当累积器45固定在气缸盖1上时，本体51的上部部分从气缸盖1的上表面凸出。将本体51固定在气缸盖1上将使得累积槽道44与本体51连通，从而将压力油供给到活塞53下面的区域。活塞53逆着弹簧52的力向上运动，从而使压力油在本体51中累积。

气缸盖1的上部设有盖体61，该盖体中有折流板62和平板63，用于捕获油雾。平板63恰好位于从气缸盖1的上表面凸出的本体51上部的上面。因此，当卡环55脱落时，弹簧片54、弹簧52和活塞53抵靠在平板63上，以便防止压力油向外溅出。

在本体51的上部和平板63之间形成的间隙S1设置成比螺纹部分56的长度S2更短。因此，当将通过螺纹联接而固定在气缸盖1上的本体51松开以便沿脱开方向(向上)运动时，在螺纹56脱开之前，该本体51的上部抵靠在平板63上，因此防止该本体51从气缸盖1上脱开。因此，油槽42和累积槽道44都不向外打开。

因为累积器45的本体51通过在其底部的螺纹部分56固定在气缸盖1上，因此，例如即使当固定在气缸盖1上的本体51的一部分发生漏油时，油也不会从本体51泄漏。因此，即使以简单方式密封固定在气缸盖1上的本体51部分，也可以抑制油向外泄漏。该本体51并不必须通过螺纹部分65固定在气缸盖1上，而是例如，该本体51可以通过压配合或通过使用凸缘和固定螺钉的组合而固定在气缸盖1上。

在用于向/从摇臂轴2的油槽19供给/释放压力油的上述机构中，当驱动油泵41以便从油槽42向累积槽道44供给压力油时，压力油被第二过滤器44过滤，并供给油控制阀43、累积器45和排气侧摇臂轴3。当油控制阀43断开(关闭)时，累积槽道44的油压使得压力油在累积器45中积累。

当发动机以预定速度旋转时，油控制阀43接通(打开)，以便选择地驱动高升程凸轮20。压力油通过油控制阀43快速流入吸气侧摇臂轴2的油槽18中。这时，由于供给的压力油不足，油槽42和累积槽道44中的油压暂时减小，然后在累积器45中积累的压力油通过弹簧52的力而被推出，以便补偿该压力油的不足。

因此，压力油可以在很高响应的情况下供给转换机构，同时不会引起压力油不足，该转换机构包括用于每个气缸的两个缸部分8。

根据本发明，因为第二过滤器46布置在累积器45的上游，因此可以去除包含在累积于累积器45中的压力油中的外来物质。因此，可以防止外来物质进入累积器45的本体51中，从而防止活塞53粘滑。

而且，因为从累积器45推出的压力油在不经过第二过滤器46的情况下送向油控制阀43，所以压力油可以在很高响应的情况下供给摇臂轴2的油槽18，同时不受流过第二过滤器46的压力油的压力损失的影响。

因此，即使在具有包括不同升程的第一吸气阀9和第二吸气阀11的复杂连接转换机构的阀系统中，在累积器45中累积的压力油能通过第二过滤器46防止外来物质混合。因此，用于内燃机的阀系统能够防止外来物质混合到累积器45中。

在上述实施例中，具有包括第一摇臂5、第三摇臂6和第二摇臂7的转换机构的内燃机用作采用了上述结构的累积器45的内燃机，并用作采用了具有油控制阀过滤器46的上述线路结构的内燃机，但是本发明也可以用于具有不同结构的转换机构的内燃机。例如，上述结构的累积器45和/或提供了油控制阀过滤器46的上述线路结构也可以用于一个吸气阀类型的内燃机，它设置成改变产生不同阀升程的两种摇臂，如本发明申请人的日本专利申请公报特开2001-41017中所述。

尽管在上述实施例中，在吸气侧的摇臂轴2有凸轮转换机构，但是本发明并不局限于此，本发明也可以用于凸轮转换机构在排气侧的内燃机。

Claims (2)

1、一种用于内燃机的阀系统，包括：

可变阀控制装置，用于进行控制，以便根据从油压源通过油槽供给/释放压力油而选择地打开和关闭吸气阀或排气阀；以及

累积装置，该累积装置布置在所述可变阀控制装置的上游，并插入和固定在形成于内燃机的气缸盖中的孔内，用于累积供给到可变阀控制装置的压力油，

其中，所述累积装置包括：

柱形本体，该柱形本体竖直固定在气缸盖上；

活塞，该活塞能够与所述本体的内周表面滑动接触；以及

弹簧，该弹簧向下压所述活塞；

其中，所述累积装置可在累积压力油时操作以通过压力油逆着所述弹簧的力向上推动所述活塞，并可在释放压力油时操作以通过所述弹簧力向下推动所述活塞；

其中，所述本体的上部布置在用于气缸盖的端盖内壁附近；

其中，固定在气缸盖上的所述本体部分包括螺纹部分；并且

其中，在所述本体的上部和端盖的内壁之间形成的间隙的长度比所述螺纹部分的螺纹长度更短。

2、根据权利要求1所述的用于内燃机的阀系统，其特征在于，所述端盖的所述内壁包括用于捕获油雾的折流板和平板。

Images