CN1505729A - 基本无弹簧的阀驱动系统 - Google Patents

Abstract

一种desmodromic阀驱动系统，用于打开和关闭发动机的至少一个阀，所述系统有凸轮装置(15)和用于往复运动的驱动机构(35)，该驱动机构可操作地与该凸轮机构(15)连接。该凸轮装置(15)包括用于旋转运动的凸轮机构(11)，且该驱动机构(35)还可操作地与发动机的至少一个阀(33/51)连接，以便使该至少一个阀(33/51)在阀关闭位置和阀打开位置之间以及在该打开位置和该关闭位置之间以与所述凸轮机构(11)的该旋转运动直接相关的方式运动。此外，提供有机构(52)，用于可调节控制该至少一个阀(33/51)的运动，以便使该至少一个阀(33/51)在打开位置时的打开量可变。该至少一个阀(33/51)的打开和关闭在不插入弹簧作用的情况下进行。

Description

基本无弹簧的阀驱动系统

                       发明背景

本发明涉及一种汽车内燃机中的阀作用，尤其是涉及一种用于该发动机的四冲程活塞的吸气和排气功能的desmodromic阀驱动系统。

内燃机的阀作用需要用于控制活塞室的吸气、压缩、燃烧和排气四种功能。用于打开和关闭这些阀的合适正时对于内燃机有效和高效产生马力非常重要。控制和操作这些凸轮的标准方法是由连接发动机曲轴和凸轮轴的正时皮带起动。凸轮轴有一系列凸轮，一个凸轮用于一个气缸中的吸气和排气阀。当布置在四冲程发动机中时，凸轮设计成使阀向内移动，以便打开吸气口或排气口。凸轮不能关闭该开口；因此，当凸轮打开该口时被压缩的弹簧将产生能量，以便提供关闭该口的力。当能量释放时，该能量仅仅提供了使阀返回关闭位置的力，而凸轮用于控制该阀。这样的控制是必需的，以使阀的加速/减速的实现对阀座产生最小的冲击负载，从而使噪音最小化。而且，打开和关闭阀的频率相当高，因此需要非常高的弹簧负载来使阀质量加速。

四冲程内燃机需要进行吸气的第一冲程，其中，汽油和空气的混合物进入阀打开的吸气口。活塞通过发动机曲轴而沿活塞气缸垂直向下移动。第二冲程是汽油/空气混合物的压缩冲程。活塞由曲轴驱动沿气缸向上运动。吸气和排气阀都处于关闭位置，以便有效密封活塞腔，并使汽油/空气混合物增压。在合适时间将火花引向该混合物，且随着所生成的燃气的快速膨胀而产生爆燃。活塞由膨胀燃气的力而向下驱动，该活塞再向曲轴施加所形成的力矩。该力矩与其它活塞顺序膨胀时的力矩进行组合，从而导致形成发动机的旋转能量以及它的马力输出。最后的冲程是活塞向上返回气缸，其中排气阀口打开，并使燃气溢出。在结束该冲程后，准备进行下一系列冲程的吸气冲程。应当知道，在阀的关闭和打开处理过程中重要的是对它们的作用速度的控制以及它们保持关闭的时间。优选是尽可能最高速地操作这些阀，以便有效和高效产生功率。

阀通过凸轮轴的打开是由各凸轮进行的主动机械操作。阀的关闭是由弹簧内储存的能量导致的运动，使得阀返回和关闭。这样完成功能将严重限制发动机能够运行的速度，因为阀的质量惯性对于弹簧的储存能量很关键，它限制了循环时间。用于高循环状态的凸轮的加速和减速可能严重限制弹簧的尺寸。

汽车发动机的正常功能是这样，不管汽车是停车还是以任意速度运动，气缸的点火顺序将恒定重复。因此，不管加速或停车，都恒定使用相同的汽油/空气混合物排量。应当知道，当停车时，发动机使用的汽油比所需更多，当所需要的是保持发动机运转时，可以以非常少量的空气/汽油混合物来实现。当需要用于使汽车加速的功率时，需要更富含汽油的混合物，且需要使发动机的速度更高。当能够在加速过程中控制阀时，用于合适速度状态的高效和有效容积混合物可以吸入气缸内，从而使燃料燃烧具有经济性。最后，当达到合适速度时，只需要克服风阻力、车轮在路面上的摩擦力以及传动的内部摩擦，而发动机的惯性将保持该速度。这可以在小于发动机放出的总排量的情况下实现。从有效汽油消耗考虑，不仅希望能够控制进入每个活塞的空气/汽油混合物的量，而且希望能够关闭一些气缸，同时使发动机通过剩余的工作气缸来运行。当然，选定的不操作气缸的关闭和重新打开的正时很重要。

因此，本发明的目的是提供一种装置，该装置通过根据汽车运行的需要而高效和有效控制阀口的打开，从而大大减小通常在汽车中的内燃机的汽油消耗。

本发明的另一目的是提供一种装置，通过该装置，控制能够简单、精确和适时，该控制又将与发动机性能一致，从而导致能即时、平滑、灵敏地对发动机性能进行控制，进而能够即时、平滑、灵敏地对汽车进行控制。

本发明的另一目的是提供一种装置，该装置用于使活塞中的阀具有所需正时，并根据口的打开和关闭以及阀所需的加速和减速而处于合适的顺序和位置。

本发明的还一目的是提供一种装置，通过该装置，能够设计和控制活塞的点火顺序和各个操作。

本发明的还一目的是提供一种阀控制系统，该阀控制系统简单但更有效地控制阀口的开口百分数，同时在阀的作用中完全不需要弹簧，该弹簧用于目前的汽车内燃机中。

本发明的另一目的是提供一种阀驱动系统，该阀驱动系统将非常适于更高发动机速度性能，并提高发动机性能，从而节约汽油。

本发明的还一目的是提供一种结构简单稳固的阀促动器，该阀促动器总是能简单操作和精确控制。

                       发明内容

这些和其它目的将通过这里所述的有效、高效、基本无弹簧(desmodromic)和基本无限可变的本发明阀促动器系统而实现，该促动器系统例如用于内燃机。在本发明的一个方面，通过旋转凸轮而线性往复运动的第一线性往复运动驱动系统和与控制阀位置的第二可控制驱动装置相互作用的平动装置将基本能无限改变位移，从而单独或联合控制在各活塞中的口打开的百分率。阀口能够获得打开任意百分率，一直到阀口可以完全关闭的程度，同时发动机在剩余的工作活塞作用下工作。对阀进行的全部控制都容易、快速进行，并与发动机的连续平滑操作相适应。所有这些功能都可以作为汽车性能的函数而进行计算机控制，且不会影响内燃机的平滑工作以及汽车自身的操作。

在本发明的实施例中，往复运动凸轮平动装置与旋转凸轮连接，该旋转凸轮接收例如皮带轮的输入，该皮带轮通过正时皮带由内燃机的输出轴驱动。第二装置在控制条件下将往复运动凸轮皮带装置的往复线性运动转变成基本无限可变的往复运动，它实际上是阀自身。具有在扁平圆盘中的槽形轨道的、有合适形状的旋转凸轮使平动装置移动，该平动装置是限制在滑动件中的滚珠，该滑动件在狭槽内往复运动，以便实现第一往复线性运动。安装在滑动件上的组件包含可旋转连杆，在该可旋转连杆中有合适长度和位置的狭槽，这样，当装置根据第一装置沿它的运动线的往复运动而平动时，该狭槽与该线成一定角度。安装在阀上的销将深入狭槽，且当狭槽根据第一凸轮/平动装置而往复运动时，固定在发动机体中的阀将上下运动。阀的上下运动取决于狭槽与第一平动装置的运动线所成的角度。不管角度如何，都需要在狭槽中的可重复固定点，因为不管口需要打开多少，它都将可重复地确定阀的关闭位置。当连杆旋转成使中心线与运动线同轴时，该阀将关闭口，且当发动机还在运转时保持关闭。连杆的旋转通过可调节部件进行，该可调节部件有平行于运动线的狭槽，它使得用于使连杆旋转至任意角度的销沿运动线滑动，同时保证狭槽的角度位置。该可调节的滑动件必须垂直于运动线在安装于发动机体上的壳体中运动。通过促动器、机电或液压对可调节滑动件的控制与滑动件的位置信息一起控制连杆的旋转，再控制口的打开量。

有槽凸轮曲线表示为使合适的升高和降低以及停止时间与发动机相适应。升高和降低凸轮曲线可以进行任意变化-线性、螺旋形、正弦形或合适的代数多项式形状。理想的曲线是应当施加明显效果，以便使用尽可能长的时间并尽可能容易地减速和抵靠阀，以便减小进行抵靠的卡嗒声。

在本发明的另一方面，对各阀的计算机控制使得任何组的活塞都能够进行操作，例如优选是对于八气缸发动机，2、4、6或8个活塞(尽管本发明并不局限于特定数目的气缸)可以在任意时间操作，同时通过可变阀位移进一步提高它的操作。在最经济的情况下，使六个气缸不工作，而两个气缸使阀打开最小，这将足以保持马达运行。在计算机控制下加速时，所需活塞数目和阀打开百分率可以根据函数。在所需的巡航速度，可以采用最小数目的活塞以及最经济的阀口打开。怎样控制这些阀有多种变化形式。一个控制器将同时控制所有的阀，同时不能切断任何活塞。两个控制器时一个控制两个活塞，而另一个控制四个活塞。这给出两个、四个或两个活塞工作的选择。理想情况是一个控制器用于一个气缸。

为了更好地理解本发明以及其它目的，下面将参考附图和详细说明来介绍本发明，它的范围将在附加权利要求中指出。

对附图的简要说明

图1A表示了本发明的阀系统实施例的局部剖视图；

图1B表示了现有技术的阀系统实施例的局部剖视图；

图2A表示了本发明的阀系统的阀关闭位置的局部剖视图；

图2B表示了本发明的阀系统的阀打开位置的局部剖视图；

图3A-3F表示了本发明的阀系统的运动；

图4表示了本发明的阀系统的吸气和排气阀的局部剖视图；

图5A-5F表示了本发明的阀系统的可变位移特征，其中，图5B-5D表示了部分省略的本发明；

图6A-6J分别表示了阀在本发明的系统中运动时各时刻的各种侧视图和俯视图；

图7表示了在本发明的公共壳体中的两个阀组件的基本俯视图；

图8A-8D表示了本发明的阀组件的基本控制功能；

图9A-9D表示了用于本发明的阀组件的方法学；以及

图10是表示每个气缸多个阀的本发明还一实施例的示意图。

                对优选实施例的详细说明

图1A表示了本发明的一个实施例。如图所述，本发明的该可变desmodromic阀驱动系统的元件设置成分别靠近吸气和排气阀1和2，因为它们将与四冲程内燃机的一个活塞相互作用。为了比较，图1B表示了现有技术的凸轮/弹簧阀驱动。可变阀驱动能力的优点已经公知，且用于汽车市场中。这里的目的是提供一种基本无限可变的驱动系统，它能够进行精确控制，以便提供最佳阀设置，包括在吸气冲程中能够使口打开任意百分率，直到关闭吸气口，从而使活塞性能优良。它显示了在发动机工作时可靠和精确地执行这些功能的能力。该高灵敏性的系统在计算机控制下，在汽车运行时将有效和高效地消耗汽油，并使发动机性能最佳。下面将介绍本发明的该基本无限变化的desmodromic阀驱动系统及其运动。

在图2A和2B中，表示了具有本发明的阀驱动系统的标准活塞结构。如图所示，本发明用基本无弹簧(desmodromic)运动系统代替了阀操作的凸轮和弹簧方法，该无弹簧运动系统能够确实控制阀的循环，且不需要弹簧。这相当有利，因为根据尺寸和发动机排量，弹簧必须压缩至大约65至85磅。这样的较大力是在发动机的循环速度为6000至70000转每分(RPM)的高循环速度下加速阀所必须的。相当大的能量用于使弹簧偏转，而不是施加给发动机曲轴。本发明的需要量大大减小，因为阀系统的质量惯性将减小，阀驱动的运动也将更有效。本发明可以使发动机在更高速度下运转，这进一步提高了发动机的性能。

内燃机工作时最重要的是对于各活塞的4冲程，需要使阀的打开和关闭的正时正确。当发动机曲轴开始旋转时，它和曲轴之间的关系就已经建立，在曲轴上的凸轮的结构控制吸气和排气阀的打开和关闭的正时。使用图1B的凸轮/弹簧阀促动器系统的标准汽车发动机不可变地重复进行阀口打开，这并不能高效用于最佳发动机性能和汽油消耗。下面将介绍如图1A所示根据本发明的阀驱动的基本运动，并将进一步发展，以便引出本发明优选实施例的阀驱动的可变方面。

图2A和2B表示了根据本发明的实施例在气缸34中的阀33的关闭和打开位置。当凸轮轴10沿顺时针方向旋转时(与曲轴一致，并为一半转速)，输入凸轮11开始通过凸轮装置15而进行往复运动。图3A和3B详细表示了凸轮装置15的运动。在图3A中，输出齿轮升高部分25表示为处于有槽凸轮或轨道20的起始状态，滚珠16处于最小半径Rc。当输入凸轮沿顺时针方向旋转时，卡在滑动件或驱动连杆17中的滚珠16通过升高环路26而径向移动到在Rmax的最大位置，如图3B所示。该滑动件包含在不可旋转的背板19的导槽18中，如图3C所示。当输入凸轮继续旋转时，滚珠和滑动件通过凸轮轨道20的降低环路25而沿导槽18向内移动。输入凸轮的90度旋转将使得滑动件17在导槽内来回往复运动，并形成了滑动件的动作线(LOA)。当输入凸轮继续旋转剩余的270度(图3E)时，滚珠和滑动件将不会移动，因为凸轮轨道26有圆形槽，从而有恒定的半径Rc。这有效产生滑动件的停止时期，实际上将没有往复运动。凸轮轴旋转360度的作用将反应各吸气或排气阀的四冲程动作。阀通过升高和降低环路而打开和关闭，在吸气阀的270度上进行压缩、燃烧和排气需要使吸气阀在该期间保持关闭，这时将进行270度的静止。对于排气阀，动作将偏离90度，如图3F所示。当凸轮轴顺时针方向旋转时，由点表示的、排气阀的升高环路25e和降低环路26e在吸气循环的升高环路25i和降低环路26i之前。如图1A所示，对于吸气阀1，(凸轮旋转45度)在打开位置，排气阀2处于关闭位置，在半径Rc处，同时它的升高环路25e和降低环路26e也旋转45度。下面将介绍这些凸轮的功能和布置。

图3D中所示的交替径向槽位置14位于背板19中，用于容纳滚珠，该滚珠将只是用于使旋转输入凸轮的平面稳定。在输入凸轮的旋转过程中，这些滚珠只是在这些槽14中来回往复运动。还如图所示，在背板中有导槽18，在滑动件的往复运动过程中，该导槽18引导该滑动件。

在图4中表示了吸气阀1和排气阀2的基本结构。当凸轮轴10沿顺时针方向旋转时，凸轮装置30i和30e将根据它们的升高和降低环路而沿它们各自的运动线滑动，并根据滑动件而往复来回运动和停止。在一定角度α处的凸轮狭槽31将随着滑动器而沿LOA往复运动。销32e和32i在凸轮狭槽中，该销32e和32i从阀杆上伸出，并迫使它在狭槽内运动，因为该阀捕获于气缸盖3中，并只能够在活塞中上下运动，当该装置向外移动时，具有槽形倾斜凸轮轨道的驱动凸轮将迫使销向下，然后，当它返回初始位置时，将迫使销向上。因此，当凸轮轴旋转90度时，升高和降低环路将使阀从关闭移动至打开，再移动至关闭状态。当输入凸轮继续旋转剩余270度时，阀2将停止，并保持关闭，如图4所示。在图4中，阀1是在它最大的100％打开状态。该基本无弹簧的运动作用是本发明的优选实施例，其中，它的最小质量惯性以及在驱动过程中积极且基本无弹簧的控制表明它能够与更高发动机速度共同存在。

图4中所示的结构表示了具有固定位移的阀驱动系统，它的功能与弹簧-凸轮系统相同。尽管本发明的变位移特征并没有引入，但是考虑到它可以通过不需要在弹簧中储存能量以及使阀组件的质量惯性最小而节省能量，因此该结构大大优于弹簧-凸轮系统，并将适用于更高发动机速度。

图5A表示了本发明的阀驱动的变位移的特征。在图5A中所示的驱动系统中，吸气阀50表示为这样的机构，通过该机构，阀冲程并不是只能增量调节至使它完全打开，而且可以控制为在发动机运行时无限关闭该阀口。下面首先介绍运动，随后介绍控制特征。排气阀60并不需要控制功能，因此这时它并不包括，不过当需要时也可以使用类似的可变驱动系统。

这时，前述图4中的固定角度的驱动凸轮狭槽包含在图5A中的圆盘52中，并设置成可旋转，优选是绕该盘的中心点M。

所示的旋转功能机构(尽管并不局限于)包括：半径为R的圆盘52，该圆盘在包含也为半径R的圆形空腔的壳体53内旋转；以及销54(图5B所示)，该销54超过壳体53伸出，并在圆形狭槽部分55中旋转。销54是这样的装置，通过该销54，后面所述的控制系统能够使圆盘52旋转至在角度α内的任何角度位置。图5C、5D和5E表示圆盘52的各种旋转角度以及狭槽56的形成方位。在图5C中，阀51的插入将最大，并等于D。图5E表示圆盘狭槽56旋转角度λ，这样，该凸轮狭槽水平，且因为驱动连杆狭槽与往复运动滑动件的运动线共线，不能使阀51进行任何插入，因此不会导致向下位移。图5D表示了圆盘狭槽旋转至中间角度，导致向下运动B，它是最大行程D的一部分。由此可见，通过绕M旋转圆盘，阀51的位移可以从零位移至最大值D基本无限地进行调节。

中心点M很重要，因为它代表阀51的关闭位置，对于如图5C、5D和5E所示的任意旋转角度的圆驱动盘，它必须一致和可重复。因为阀51对于各循环必须关闭，且因为在各循环中阀关闭之后的任意时间都可能需要可变的阀位移，因此销54必须在各循环中到达M位置。通过不管圆盘旋转角度如何都使点M保持在相同位置，可以很好地满足该要求。

在图5F的组件70中，吸气和排气阀促动器系统50和60分别表示为本发明优选实施例的部件。用于吸气循环的吸气可变阀驱动系统如前面图5A中所示，排气阀驱动系统60如图2A和2B中所示。驱动滑动件的往复运动的凸轮轨道或槽结构与输入凸轮61形成一体，用于吸气冲程的槽或轨道62以及用于排气冲程的槽或轨道63在两面上。当输入凸轮61使两个装置都旋转时，吸气50和排气60将根据吸气有槽凸轮62和排气有槽凸轮63而随发动机曲轴57以精确相同的速度往复运动。

图6A-6J表示了随四冲程内燃机排序并由发动机曲轴定时的输入凸轮的侧视图和俯视图。其它循环的发动机也可以基于本发明的思想。

图6A和6B是当吸气和排气阀50和60分别关闭且它们的凸轮轨道62和63在图4中所示的Rc半径时的瞬时图形。这时凸轮轴的顺时针旋转表示排气阀刚好完全关闭，而吸气阀即将打开。阀杆处于点M，吸气阀口68和排气阀口69的关闭位置。在凸轮轴旋转45度后形成图6C和6D，表示凸轮轨道62的最大位移Rmax以及滑动件在点B处的完全位移，这导致吸气阀68完全打开和最大口打开，因为驱动圆盘狭槽定向在角度λ，如图5C所示。这完成气缸的吸气循环。同时，排气阀保持关闭，因为它的凸轮轨道63在点A时仍然表示Rc半径，因此使阀保持关闭位置。

再旋转45度时形成图6E和6F，这时Rc表示点A和B，它导致两个凸轮68和69关闭。在凸轮轴旋转的随后180度，这些阀将保持关闭，因为两个凸轮轨道62和63将呈现在两点A和B处的Rc。这需要使活塞经历压缩和燃烧冲程。因此，当凸轮轴旋转270度时，凸轮轨道到达图6G和6H所示的位置，同时排气凸轮轨道62在点A处准备在最后的90度打开排气阀69，同时吸气凸轮轨道63在A点为Rc，并在凸轮轴旋转的最后90度保持在Rc。图6I和6J表示了凸轮轴从图6g和6H再旋转45度时打开的排气阀69，表示为凸轮轨道63在点A处的Rmax，同时吸气阀68保持关闭，因为吸气凸轮轨道62表示在点B的Rc半径。排气孔持续打开至它的最大口打开位置(如图所示)，但是当需要时可以通过与吸气阀类似的装置进行调节。凸轮轴旋转的另外45度将使排气口关闭，并完成发动机的4冲程循环。它的最后结构将如图6A和6B所示。由此可见，根据前面所述的凸轮轴的旋转，吸气阀68的打开可以通过旋转驱动圆盘52而进行调节。通过具有可以独立调节驱动圆盘凸轮狭槽的装置，阀的位移可以无差别地变化，同时不会影响活塞循环。

当两个有槽凸轮62和63在单个输入凸轮中进行精确机械加工和定相时，四冲程发动机所需的精确排序和正时将通过图6B的凸轮排序组件70(俯视图所示)而很好地实现。可以看见，装置70是完全、稳固和简单的组件，它可以控制一个吸气阀和一个排气阀。图7表示了怎样使在一个公共壳体90中的两个组件能够控制单个气缸的两个吸气阀和两个排气阀。为了更高效地工作，在大部分汽车中设计的发动机通过四个阀操作。为了说明这些阀的控制功能，将主要说明运动，然后引入图7的四阀组件，以便完成本发明的该实施例的说明。图8A-8D表示了基本控制功能，并通过单个吸气阀表示。

吸气阀组件100表示了前述阀，它包括根据本发明优选实施例的全部运动功能。它表示了阀驱动位移可以怎样通过圆盘(52)101驱动狭槽56以及滑动件装置102而增量变化。如前所述(图5A，销54)，调节销103是用于使圆盘旋转的部件，用于改变驱动狭槽56的角度α，这又改变阀108的冲程。如图8A所示，角度α表示阀104的最大打开。对销103有两个主要限制。第一是使销能够旋转使阀合适打开，第二是保持调节(关闭)位置，同时使阀可操作。

控制块105将销103捕获在狭槽106中，因为它超过滑动组件102延伸。狭槽106必须与滑动组件100的运动线LOA对齐并保持平行。当力P施加到控制块105上时，如图8C所示，必须保持使狭槽106与LOA平行的向下位移D以及捕获在圆形狭槽部分107中的销103将使驱动圆盘101旋转从0度到角度λ增加的任意角度。当驱动圆盘101旋转时，销103在圆形狭槽部分107中旋转，它将需要在狭槽56中轴向移动以便适应旋转。需要对控制块进行约束，以保证狭槽106和LOA所需的平行线。这里介绍运动，后面将介绍方法。当达到所希望的角度位置时，滑动组件的往复运动也使调节销103同时进行往复运动。在控制块中并且平行于LOA的狭槽106将适应调节销103的运动，从而保证它相对于驱动狭槽的角度位置，并保证当滑动组件往复运动时阀的合适位移。控制块相对于阀装置100固定，并保证驱动圆盘不会向阀施加任何负载以及在滑动件装置上的运动噪音。图8B是装置的剖视图，表示在狭槽106中的调节销103以及滑动壳体102的圆形部分狭槽107。

图8C表示了在一定狭槽角度下组件在最大阀位移情况的辅助图，而图8D表示了在施加负载P以便使驱动圆盘旋转之后处于0度位置时的圆盘。连接两个视图的中心线表示滑动件装置的固定位置，但是表示了圆盘101的变化，它是在圆盘101上的扁平部分111以及它的半径R之间的差异。在图8D中表示了处于零角度的驱动狭槽110的点划线位置，这时没有阀位移。还表示了通过控制块105而很好满足的两个限制条件，并显示了在滑动件装置的往复运动以及吸气阀的正确排序循环过程中调节吸气阀位移和保持所需位移而需要的功能。

图9A-9D表示(但不局限于)了可用于本发明所有优选实施例的方法。图9B是四阀气缸的俯视图；9C是局部俯视图，而图9D是辅助局部侧视图。如图7中所示的四阀组件120与控制组件125结合在一起，并与图5A中所示的吸气阀组件135结合在一起。控制组件125将显示在图9A中所示的控制功能，且它将用于内燃机的四阀气缸或任意内燃机(不管在它的气缸中的阀的数目如何)。图9B、9C和9D中所示的两个吸气阀滑动组件135将由控制块组件125控制。如图9C和9D所示，两个吸气滑动组件的调节销136捕获在控制块狭槽137中。控制块捕获在导槽壳体127中。块组件沿横向方向和轴向方向在轴向运动界面128和横向运动界面129处受到限制。这些界面布置成保证控制块垂直上下运动，并使狭槽137保持平行于往复运动的吸气阀组件135的运动线。当控制块受到促动器例如(但不局限于)液压缸140作用时，它的中心线布置成平行于阀，控制块可以增量移动，以便产生合适的阀打开特性。当然，需要控制气缸位移，并通过合适的阀技术而将它锁定在合适位置。因此，对于具有两个吸气阀的四阀气缸，本发明的另一优选实施例是改变阀驱动的控制方面。

可以知道，例如在具有六个这样的组件的六缸发动机中(该组件有中心控制系统，该中心控制系统有液压缸的位置信息)，可以单独或一起控制全部气缸的汽油吸入，并在发动机操作时控制它们。而且，对于6缸发动机，6个图9A所示的组件将相当有效，因为在V6发动机的各侧只需要单个凸轮轴，而不是如目前的汽车发动机中的凸轮/弹簧阀驱动系统中那样需要四个凸轮轴(两个吸气凸轮轴和两个排气凸轮轴)。这些轴之间的对齐以及正时将非常重要，且与图9A的简单6装置以及单个曲轴相比更复杂。各活塞的正时将自给、精确、可重复和容易对齐。上述阀驱动系统对于具有四阀的各气缸采用相同的驱动装置，只需要根据点火顺序调节各促动器。目前使用的现有技术弹簧-凸轮系统不仅需要四个凸轮轴灵敏对齐和定时，而且需要安装24个弹簧，所有弹簧都预负载65至80磅的力。最后，消除了克服这些预负载和加速阀的质量惯性所需的消耗功率，这将使得每加仑的汽油更高效地传递功率。本发明没有弹簧(desmodromic)，质量惯性较小，同时阀位移可变，这显著增加了内燃机的性能。与目前安装在汽车中的凸轮-弹簧系统相比，简单、稳固的本发明驱动系统不仅更有利于性能，而且更容易制造、装配和安装。

如图1-9所示，吸气和排气阀机构的阀结构用于具有两阀的气缸。还有具有多阀每气缸的发动机，并包括四阀和六阀每气缸。如图10所示，可以包括由相同的单阀机构驱动连杆进行的多阀驱动。本发明的实施例的驱动器150成为具有两个驱动连杆151和152的多指驱动连杆，有用于各阀的驱动(促动)机构。对于所示四阀需要双份驱动机构。因此，在凸轮轴154上的单个凸轮153可控制四阀，与例如所示的六阀气缸那样。

尽管已经通过各个实施例介绍了本发明，应当知道，在附加权利要求的精神和范围内，本发明也能够用于各种其它实施例。

Claims (20)

1.一种desmodromic阀驱动系统，用于打开和关闭发动机的至少一个阀，所述系统包括：

凸轮装置，所述凸轮装置包括用于旋转运动的凸轮机构；

用于往复运动的驱动机构，该驱动机构可操作地与所述凸轮机构连接；

所述驱动机构还可操作地与发动机的至少一个阀连接，以便使该至少一个阀在阀关闭位置和阀打开位置之间以及在所述打开位置和所述关闭位置之间以与所述凸轮机构的所述旋转运动直接相关的方式运动；以及

该至少一个阀在不插入任何弹簧作用的情况下在所述关闭位置和所述打开位置之间以及在所述打开位置和所述关闭位置之间运动。

2.根据权利要求1所述的desmodromic阀驱动系统，还包括：可操作地与所述驱动机构连接的装置，用于可调节地控制该至少一个阀的运动，以便使该至少一个阀在所述打开位置时的打开量可变。

3.根据权利要求1所述的desmodromic阀驱动系统，其中：

所述凸轮机构包括用于绕轴进行所述运动的凸轮盘，所述凸轮盘包括预选结构的有槽凸轮；

所述驱动机构包括驱动连杆和驱动部件，所述驱动连杆可操作地与所述有槽凸轮相连；

所述有槽凸轮有第一部分，该第一部分能够使所述驱动连杆向外和向内运动，以便驱动所述驱动部件的顺序机械运动，从而致使打开和关闭该至少一个阀，所述有槽凸轮有第二部分，该第二部分使所述驱动部件静止，以便使该阀保持在所述关闭位置预定时间。

4.根据权利要求2所述的desmodromic阀驱动系统，其中：

所述可调节控制的装置还包括可调节旋转的盘，该盘可操作地与所述驱动机构连接；以及

所述可调节旋转的盘中有细长狭槽，所述细长狭槽具有预定长度，它使该至少一个阀的打开量最大，所述细长狭槽布置成相对于可旋转盘的中心为可调节的角度，所述角度形成该至少一个阀的所述打开位置的可变打开量。

5.根据权利要求4所述的desmodromic阀驱动系统，其中：

所述凸轮机构包括用于绕轴进行所述旋转运动的凸轮盘，所述凸轮盘包括预选结构的有槽凸轮；

所述驱动机构包括驱动连杆和驱动部件，所述驱动连杆可操作地与所述有槽凸轮相连；

所述有槽凸轮有第一部分，该第一部分能够使所述驱动连杆向外和向内运动，以便驱动所述驱动部件的顺序机械运动，从而致使打开和关闭该至少一个阀，所述有槽凸轮有第二部分，该第二部分使所述驱动部件静止，以便使该阀保持在所述关闭位置预定时间。

6.根据权利要求3所述的desmodromic阀驱动系统，其中：该至少一个阀包括阀杆；以及

该阀驱动系统还包括与所述阀杆相连的装置，用于使所述阀杆与所述细长狭槽相连。

7.根据权利要求6所述的desmodromic阀驱动系统，其中：

所述连接装置包括驱动销，该驱动销可操作地与所述可调节旋转盘的所述细长狭槽相连。

8.根据权利要求7所述的desmodromic阀驱动系统，

所述细长狭槽根据阀打开的所述最大量而从所述旋转盘中心伸出合适长度；

所述细长狭槽布置成与所述驱动连杆的运动线形成一定角度，所述角度称为攻角；

所述攻角使所述阀杆沿垂直于所述运动线的方向进行线性移动，从而当所述驱动机构通过所述驱动连杆向外移动时打开该至少一个阀，并当该驱动机构通过所述驱动连杆向内移动时关闭该至少一个阀。

9.根据权利要求8所述的desmodromic阀驱动系统，其中：

所述攻角可以从没有阀位移且该至少一个阀保持在所述关闭位置时的0度到最大阀打开时的最大攻角之间变化；

因此，合适控制所述攻角能够形成所述攻角的基本无限变化，从而提供基本无限可变的阀开口。

10.根据权利要求2所述的desmodromic阀驱动系统，其中：

所述凸轮机构包括用于绕轴进行所述旋转运动的凸轮盘，所述凸轮盘包括预选结构的有槽凸轮；

所述驱动机构包括驱动连杆和驱动部件，所述驱动连杆可操作地与所述有槽凸轮相连；

所述有槽凸轮有第一部分，该第一部分能够使所述驱动连杆向外和向内运动，以便驱动所述驱动部件的顺序机械运动，从而致使打开和关闭该至少一个阀，所述有槽凸轮有第二部分，该第二部分使所述驱动部件静止，以便使该阀保持在所述关闭位置预定时间。

11.根据权利要求8所述的desmodromic阀驱动系统，其中：

所述可旋转盘的中心与在任何攻角时的运动线都重合，并与所述细长狭槽的中心线重合，这样，当该至少一个阀保持所述关闭位置时，所述驱动连杆的运动线、所述可旋转盘的旋转中心以及所述细长狭槽的中心线都重合。

12.根据权利要求8所述的desmodromic阀驱动系统，还包括：可操作地与所述可旋转盘连接的装置，用于控制所述细长狭槽的攻角。

13.根据权利要求4所述的desmodromic阀驱动系统，还包括：可操作地与所述可旋转盘连接的装置，用于控制所述细长狭槽的攻角。

14.根据权利要求1所述的desmodromic阀驱动系统，还包括：

用于往复运动的另一驱动机构，它与所述凸轮机构可操作地连接；

所述另一驱动机构也可操作地与发动机的另一阀连接，以便使该另一阀在阀关闭位置和阀打开位置之间以及在所述打开位置和所述关闭位置之间以与所述凸轮机构的所述旋转运动直接相关的方式运动；以及

该另一阀在不插入任何弹簧作用的情况下在所述关闭位置和所述打开位置之间以及在所述打开位置和所述关闭位置之间运动。

15.根据权利要求14所述的desmodromic阀驱动系统，其中：

所述凸轮机构包括用于绕轴进行所述运动的凸轮盘，所述凸轮盘包括预选结构的有槽凸轮；

所述驱动机构包括驱动连杆和驱动部件，所述驱动连杆可操作地与所述有槽凸轮相连；

所述有槽凸轮有第一部分，该第一部分能够使所述驱动连杆向外和向内运动，以便驱动所述驱动部件的顺序机械运动，从而致使打开和关闭该至少一个阀，所述有槽凸轮有第二部分，该第二部分使所述驱动部件静止，以使该阀保持在所述关闭位置预定时间。

16.根据权利要求15所述的desmodromic阀驱动系统，其中：该至少一个阀和该另一阀是形成于发动机气缸内的吸气阀和排气阀。

17.根据权利要求1所述的desmodromic阀驱动系统，其中：该至少一个阀和该另一阀是形成于发动机气缸内的吸气阀和排气阀。

18.根据权利要求1所述的desmodromic阀驱动系统，其中：该发动机气缸包括至少两个吸气和排气阀，且该阀驱动系统包括分别与各吸气和排气阀可操作地连接的各个所述驱动机构，且各所述驱动机构由所述凸轮机构控制。

19.根据权利要求16所述的desmodromic阀驱动系统，其中：该发动机气缸包括至少两个吸气和排气阀，且该阀驱动系统包括分别与各吸气和排气阀可操作地连接的各个所述驱动机构，且各所述驱动机构由所述凸轮机构控制。

20.一种desmodromic阀驱动系统，用于打开和关闭发动机的至少一个阀，所述系统包括：

凸轮装置，所述凸轮装置包括用于旋转运动的凸轮机构；

所述凸轮机构包括用于绕轴进行所述运动的凸轮盘，所述凸轮盘包括预选结构的有槽凸轮；

用于往复运动的驱动机构，该驱动机构可操作地与所述凸轮机构连接，所述驱动机构包括驱动连杆和驱动部件，所述驱动连杆可操作地与所述有槽凸轮相连；

所述有槽凸轮有第一部分，该第一部分能够使所述驱动连杆向外和向内运动，以便以与所述凸轮机构的所述旋转运动直接相关的方式驱动所述驱动部件的顺序机械运动，从而打开和关闭该至少一个阀，所述有槽凸轮有第二部分，该第二部分使所述驱动部件静止，以便使该阀保持在所述关闭位置预定时间；

可操作地与所述驱动机构连接的装置，用于可调节地控制该至少一个阀的运动，以便使该至少一个阀在所述打开位置时的打开量可变；以及

该至少一个阀在不插入任何弹簧作用的情况下在所述关闭位置和所述打开位置之间以及在所述打开位置和所述关闭位置之间运动。

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