CN1824927A - 发动机的减压装置 - Google Patents

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Abstract

发动机的减压装置，在气门传动凸轮轴上设置有能够在动作位置和解除位置之间旋转的减压凸轮轴，所述动作位置是使减压凸轮突出于气门传动凸轮的基面之上、使发动机气门在压缩行程打开少许的位置，所述解除位置是使减压凸轮撤回、允许发动机气门关闭的位置，在该减压凸轮轴上连接有离心机构，在起动旋转区域中，该离心机构将减压凸轮轴保持在动作位置，而在通常运转区域中，该离心机构使减压凸轮轴旋转到解除位置，在这种减压装置中，离心机构构成为：在处于起动旋转区域和通常旋转区域之间的完爆旋转区域中，将减压凸轮轴保持在中间位置，在所述中间位置，减压凸轮的突出高度小于在动作位置上时的突出高度。

Description

发动机的减压装置
技术领域
本发明涉及发动机的减压装置的改良，在该发动机的减压装置中，在具有用于开闭发动机气门的气门传动凸轮的气门传动凸轮轴或与气门传动凸轮轴一体连接的旋转部件上，设置有能够在动作位置和解除位置之间旋转的减压凸轮轴，所述动作位置是使减压凸轮突出于气门传动凸轮的基面上之上、使发动机气门在发动机的压缩行程打开少许的位置，所述解除位置是使减压凸轮撤回到该基面之下、允许发动机气门关闭的位置，在该减压凸轮轴上连接有离心机构，在发动机的起动旋转区域，该离心机构将减压凸轮轴保持在动作位置，而在通常运转区域，该离心机构使减压凸轮轴旋转到解除位置。
背景技术
例如如专利文献1所公开，这样的发动机的减压装置已经公知。
专利文献1：日本实公昭51-41974号公报
现有的这种发动机的减压装置中的离心机构，根据气门传动凸轮轴的转速的上升，对减压凸轮轴从动作位置到解除位置的旋转成比例地进行控制。
但是，发动机的减压装置，在发动机起动时，为了使转动曲轴(cranking)负载尽可能低，希望将减压凸轮从气门传动凸轮的基面突出高度设定得较大，而在发动机完爆(完爆)时，为了使该完爆状态稳定，又希望减小所述减压凸轮的突出高度，在现有的离心机构中难以满足这样的减压特性。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种发动机的减压装置，其在发动机的起动旋转区域能够确保减压凸轮从气门传动凸轮的基面的突出高度较大，而在发动机的完爆旋转区域，能够将所述突出高度保持在减小后的状态。
为了实现所述目的，本发明的发动机的减压装置，在具有用于开闭发动机气门的气门传动凸轮的气门传动凸轮轴或与气门传动凸轮轴一体连接的旋转部件上，设置有能够在动作位置和解除位置之间旋转的减压凸轮轴，所述动作位置是使减压凸轮突出于气门传动凸轮的基面之上、使发动机气门在发动机的压缩行程打开少许的位置，所述解除位置是使减压凸轮撤回到该基面之下、允许发动机气门关闭的位置，在该减压凸轮轴上连接有离心机构，在发动机的起动旋转区域，该离心机构将减压凸轮轴保持在动作位置，而在通常运转区域，该离心机构使减压凸轮轴旋转到解除位置；其第一特征在于，所述离心机构构成为：在处于发动机的起动旋转区域和通常运转区域之间的完爆旋转区域，将减压凸轮轴保持在中间位置，在所述中间位置，减压凸轮在所述基面上的突出高度小于在动作位置时的突出高度。
另外，本发明在第一特征基础上的第二特征是，所述离心机构包括：第一重锤，其经臂部与减压凸轮轴连接，在发动机的完爆旋转区域，第一重锤通过作用于其自身的离心力将减压凸轮轴保持在中间位置；第二重锤，其枢转支承(轴支)在气门传动凸轮轴或与气门传动凸轮轴一体连接的旋转部件上，并且顶端部与第一重锤连接，在发动机的通常运转区域，该第二重锤通过作用于其自身的离心力使减压凸轮轴从中间位置旋转到解除位置；以及复位弹簧，其向减压凸轮轴的动作位置方向对第一重锤或第二重锤施力，在发动机的起动旋转区域，将减压凸轮保持在动作位置。
另外，本发明在第二特征基础上的第三特征是，所述旋转部件是与气门传动凸轮轴一体连接的从动正时齿轮，在该从动正时齿轮上可旋转地支承减压凸轮轴，与该减压凸轮轴连接的第一重锤配置在从动正时齿轮的一侧方，在其另一侧方配置有第二重锤，并且该第二重锤的顶端部通过设置在从动正时齿轮上的长孔与第一重锤连接。
此外，所述发动机气门与后述本发明实施例中的进气门10和排气门11对应。
根据本发明的第一特征，在发动机的完爆旋转区域，将减压凸轮轴保持在中间位置，在该中间位置，减压凸轮在气门传动凸轮基面上的突出高度小于在动作位置上的突出高度，因而可使完爆状态稳定，提高负载起动性。另外，这样，在发动机起动旋转区域，能够将减压凸轮的突出高度设定得高于现有技术，从而能够充分降低压缩行程时的缸膛内压力，因此不仅可以大幅度降低起动操作负载，而且在使发动机运转停止时能够有效防止自燃现象(dieseling)。
根据本发明的第二特征，通过由第一重锤、第二重锤和复位弹簧组成的简单结构，能够可靠地获得使减压凸轮的突出高度在起动旋转区域和完爆旋转区域不同的两级减压特性。
根据本发明的第三特征，可以利用从动正时齿轮支承减压凸轮轴、第一和第二重锤，并且，通过在从动正时齿轮的两侧配置第一和第二重锤，可以实现减压装置的紧凑化。
附图说明
图1是具有本发明的减压装置的发动机的纵剖面侧视图。
图2是沿图1中的2-2线的剖面图。
图3是图2中的主要部分放大图。
图4是沿图3中的4-4线的剖面图(表示减压凸轮轴处于动作位置的状态)。
图5是与图4对应的图，表示减压凸轮轴处于中间位置的状态。
图6是与图4对应的图，表示减压凸轮轴处于解除位置的状态。
图7是沿图3中的箭头7方向的视图。
图8是关于减压凸轮的排气门的打开特性的曲线图。
图9是表示发动机转速与因第一、第二重锤的离心力而产生的减压凸轮轴向解除位置方向的旋转转矩(＝减压凸轮轴的旋转位置)之间的关系的曲线图。
图10是表示发动机转速与压缩行程时汽缸内压力的关系的曲线图。
标号说明
E：发动机；O：减压凸轮轴的动作位置；M：减压凸轮轴的中间位置；N：减压凸轮轴的解除位置；10：发动机气门(进气门)；11：发动机气门(排气门)；20：气门传动机构；22：气门传动凸轮轴；22a气门传动凸轮；24：旋转部件(从动正时齿轮)；40：减压装置；42：减压凸轮轴；42a：减压凸轮；43：离心机构；46：第一重锤；47：第二重锤；47a：基端部；47b：顶端部；48：复位弹簧；49：摇臂；51：长孔。
具体实施方式
根据附图所表示的本发明的优选实施例对本发明的实施方式进行说明。
图1是具有本发明的减压装置的发动机的纵剖面侧视图；图2是沿图1中的2-2线的剖面图；图3是图2中的主要部分放大图；图4是沿图3中的4-4线的剖面图(表示减压凸轮轴处于动作位置的状态)；图5是与图4对应的图，表示减压凸轮轴处于中间位置的状态；图6是与图4对应的图，表示减压凸轮轴处于解除位置的状态；图7是沿图3中的箭头7方向的视图；图8是关于减压凸轮的排气门的打开特性的曲线图；图9是表示发动机转速与因第一、第二重锤的离心力而产生的减压凸轮轴向解除位置方向的旋转转矩(＝减压凸轮轴的旋转位置)之间的关系的曲线图；图10是表示发动机转速与压缩行程时气缸内压力的关系的线图。
首先，在图1和图2中，四冲程发动机E的发动机主体4包括：斜着分为两部分的曲轴箱1；与该曲轴箱1的上端连成一体设置的气缸体2；以及与该气缸体2的上端连成一体设置的气缸盖3，支承在该曲轴箱1上的曲轴5，经连杆7与在气缸体2的缸膛(cylinder bore)2a内升降的活塞6连接。在气缸盖3上并列形成有向气缸盖3的燃烧室3a开口的进气口8和排气口9，并且安装有对该进气口和排气口8、9进行开闭的进气门10和排气门11，这些进气门10和排气门11分别受到由气门弹簧12、13施加的关闭方向的作用力。
在气缸盖3上设置有驱动所述进气门10和排气门11开闭的气门传动机构20。参照图3和图4对该气门传动机构20进行说明。
气门传动机构20包括与曲轴5平行地安装在气缸盖3上的支轴21，以及可旋转地支承在该支轴21上的气门传动凸轮轴22。该气门传动凸轮轴22在一端部具有气门传动凸轮22a，并且在另一端部一体地形成有从动正时齿轮24，在该从动正时齿轮24和固定于曲轴5的驱动正时齿轮23上绕有正时带25，曲轴5通过这些驱动正时齿轮23、正时带25和从动正时齿轮24以1/2的减速比驱动气门传动凸轮轴22。
另外，对称配置在气门传动凸轮轴22径向两侧的进气摇臂(rockerarm)26和排气摇臂27通过一对摇臂轴35、36分别可摆动地安装在气缸盖3上。这些进气和排气摇臂26、27分别形成钩状，在各一端部上螺合有与对应的进气门10和排气门11的头部抵接的气门头间隙调节用螺栓29、30，在各另一端部形成有与气门传动凸轮22a的外周面滑动接触的滑动部(slipper)26a、27a。另外，进气和排气摇臂26、27通过气门传动凸轮22a的旋转而摆动，并可通过与气门弹簧12、13的协同动作分别对进气和排气门10、11进行开闭。
在曲轴5的一端部上固定安装有将发电机用转子31和冷却风扇32形成为一体而构成的飞轮33，通过该飞轮33能够使曲轴5起动的公知的反冲式起动器34(参照图2)安装在发动机主体4上。曲轴5的另一端部成为输出部。
在所述气门传动凸轮轴22上从气门传动凸轮22a到从动正时齿轮24设有本发明的减压装置40。
参照图3～图6对该减压装置40进行说明。
在图3和图4中，减压装置40构成为包括：减压凸轮轴42，其可旋转地支承在形成于从动正时齿轮24上的轴承孔41中，并与气门传动凸轮轴22平行配置；以及离心机构43，其使该减压凸轮轴42动作。减压凸轮轴42向从动正时齿轮24的内外两侧方延伸，在向内侧延伸的内端部上形成有截面为半月状的减压凸轮42a。该减压凸轮轴42能够从动作位置O经过中间位置M转动到解除位置N，所述动作位置O是使减压凸轮42a的弧面在气门传动凸轮22a的基面上的突出为最大的位置(参照图4)，所述中间位置M是使减压凸轮42a在所述基面上的突出高度(下文简称为减压凸轮42a的突出高度)小于在动作位置O的突出高度的位置(参照图5)，所述解除位置N是使减压凸轮42a的突出高度为零的位置。在该减压凸轮轴42的解除位置N，减压凸轮42a没入形成于气门传动凸轮22a的凹部45中，从而，减压凸轮42a的突出高度变为零。
如图7所示，所述凹部45避开气门传动凸轮22a的基面的、与进气摇臂26的滑动部26a滑动接触的部分，而设置在与排气摇臂27的滑动部27a的一部分滑动接触的部分。因此，配置在该凹部45中的减压凸轮42a在突出时，通过排气摇臂27仅使排气门11打开。
图8表示在减压凸轮轴42的动作位置O和中间位置M的排气门11的打开特性。即，在减压凸轮轴42的动作位置O，减压凸轮42a使排气门11的打开升程和打开时间为最大，而在中间位置M，减压凸轮42a使排气门11的打开升程和打开时间减小。
离心机构43构成为包括：第一重锤46，其通过作用于其自身的离心力支配减压凸轮轴42使其从动作位置O旋转到中间位置M；第二重锤47，其通过作用于其自身的离心力支配减压凸轮轴42使其从中间位置M旋转到解除位置N；以及复位弹簧48，其向减压凸轮轴42的动作位置O方向对第一重锤46或第二重锤47施力。
第一重锤46通过臂部49与减压凸轮轴42的、向从动正时齿轮24外侧突出的外端部一体地连接，另外，当该减压凸轮轴42处于动作位置O时，第一重锤46的重心G1偏离通过减压凸轮轴42的轴线的从动正时齿轮24的半径线R，而当减压凸轮轴42旋转到位于动作位置O和解除位置N之间的规定的中间位置M时，所述重心G1位于所述半径线R上。第一重锤46的重心G1位于所述半径线R上，表示从气门传动凸轮轴22的轴线到该重心G1的距离L1达到最大。
第二重锤47，其轴状的基端部47a与从动正时齿轮24的支承孔44可旋转嵌合，并且其销状的顶端部47b与从所述臂部49到第一重锤46之间形成的长孔状的联动孔50可滑动地卡合。这样，第一和第二重锤46、47在减压凸轮轴42的动作位置O到解除位置N的整个旋转范围内相互联动地连接。
第二重锤47由单一的钢丝构成，在从动正时齿轮24的内侧弯曲成包围气门传动凸轮轴22半周的弓形，其通过作用于其重心G2的离心力，经第一重锤46赋予减压凸轮轴42向解除位置N方向的转矩。然后，该第二重锤47向半径方向外方摆动，通过其与从动正时齿轮24的轮缘部24a的内周面抵接，从而减压凸轮轴42的解除位置N被限定。
该第二重锤47的重量设定成小于第一重锤46的重量，另外，从气门传动凸轮轴22的轴线到第一重锤46的重心G1的距离L1总是小于从该轴线到第二重锤47的重心G2的距离L2。
在图示的示例中，复位弹簧48以预定的负载伸长设置在第二重锤47和从动正时齿轮24之间，由此可向减压凸轮轴42的动作位置O方向对第二重锤47施力。
如上所述，配置在从动正时齿轮24的内外两侧的第一和第二重锤46、47收容在该齿轮24的轮缘部24a的内周侧。另外，为了使这些重锤46、47可以相互联动，在从动正时齿轮24上，穿透设置有以所述支承孔44为中心的圆弧状的长孔51，第二重锤47的销状的顶端部47b通过该长孔51与第一重锤46的联动孔50卡合。
另外，在图1中标号55表示化油器，56表示空气滤清器，57表示排气消音器。在图2中标号58表示火花塞。
下面对该实施例的作用进行说明。
如图4所示，在发动机的起动旋转区域，复位弹簧48利用其作用力通过第一和第二重锤46、47将减压凸轮轴42保持在动作位置O。从而使减压凸轮轴42的减压凸轮42a的突出高度为最大。
这里，为了起动发动机E，手动操作反冲式起动器34使曲轴5起动，在压缩行程中，由于所述减压凸轮42a推压排气摇臂27的滑动部27a，使得排气门11打开少许，因此缸膛2a内的压缩气体的一部分向排气口9排出，使得缸膛2a内的压力升高得到缓和，所以起动负载减小，可以轻快地进行起动操作。
图9是表示发动机转速与因第一、第二重锤46、47的离心力而产生的减压凸轮轴42向解除位置N方向的旋转转矩(＝减压凸轮轴42的旋转位置)之间的关系的曲线图。在该图中，如线A所示，因第一重锤46的离心力而产生的减压凸轮轴42的旋转转矩，在起动后直到发动机转速达到完爆旋转区域之前，对应于发动机转速的上升而增加，当达到完爆旋转区域时，由于第一重锤46的重心G1处于通过减压凸轮轴42的轴线的从动正时齿轮24的半径线R上，即从减压凸轮轴42的轴线到重心G1的距离L1达到最大，所述旋转转矩成为将减压凸轮轴42保持在中间位置M的保持转矩。
另一方面，由于第二重锤47的重量比第一重锤46轻，因此如线B所示，因第二重锤47的离心力而产生的减压凸轮轴42的旋转转矩的伴随发动机转速上升的增加远远慢于第一重锤46，但是在发动机转速达到完爆旋转区域之前，通过第一和第二重锤46、47的离心力带给减压凸轮轴42的旋转转矩的和，如线C所示，减压凸轮轴42朝向中间位置M旋转。
但是，即使在发动机转速达到完爆旋转区域的情况下，因第二重锤47的离心力而产生的减压凸轮轴42的旋转转矩，也不会达到因第一重锤46的离心力而产生的将减压凸轮轴42保持在中间位置M的保持转矩，因而在完爆状态下，减压凸轮轴42通过第一重锤46的离心力保持在中间位置M。
这样，当减压凸轮轴42保持在中间位置M时，如图5所示，减压凸轮42a的突出高度保持在减小状态，同时，排气门11的打开升程和打开时间减小。结果，有效地减少了在发动机压缩步骤中从缸膛2a排出的压缩气体，因此可以使缸膛2a内降低的压力适当恢复，增加发动机的输出，使完爆状态稳定。因此，即使在起动后立即对曲轴5增加负载的情况下，也不会导致失速(stalling)，提高了负载起动性。
在发动机转速超过完爆旋转区域时，从气门传动凸轮轴22的轴线到第二重锤47的重心G2的距离L2大于从该轴线到第一重锤46的重心G1的距离这一关系开始发挥效果，另外，伴随杠杆比的变化，因第二重锤47的离心力而产生的减压凸轮轴42的旋转转矩超过因第一重锤46的离心力而产生的将减压凸轮轴42保持在中间位置M的保持转矩，因此，如图9中线C所示，减压凸轮轴42再次向解除位置N旋转，在发动机转速将要达到通常的空转(idling)转速时，通过第二重锤47与从动正时齿轮24的轮缘部24a的内周面的抵接，将减压凸轮轴42限制在解除位置N。即，如图6所示，使减压凸轮42a撤回到所述基面之下，使其突出高度为零。
另外，由于发动机转速超过完爆旋转区域，当减压凸轮轴42从中间位置M向解除位置N旋转时，同时，第一重锤46进一步旋转，使得其重心G1离开所述半径线R，因此作用于其重心G1的离心力产生使减压凸轮轴42返回到相反方向的旋转转矩(参照线A的虚线部分)，但是该状态下，由于因第二重锤47的离心力而产生的减压凸轮轴42的旋转转矩远远超过所述相反方向的旋转转矩，因此可以使减压凸轮轴42可靠地旋转到解除位置N。因此，第二重锤47的离心力支配减压凸轮轴42从中间位置M向解除位置N的旋转。
另外，在发动机的空转之后的通常运转状态下，气门传动凸轮22a不会与减压凸轮42a干涉，能够按照原有的凸轮轮廓适当地开闭进气和排气门10、11。
图10是表示发动机转速与压缩行程时气缸内压的关系的特性曲线图。图中的线a表示现有减压装置的特性，线b表示本发明的减压装置40的特性。从该图可知，在本发明中，由于将在发动机完爆旋转区域中的减压凸轮42a的突出高度设定得低于现有技术，而在发动机起动时，可以将减压凸轮42a的突出高度设定得高于现有技术，由此能够充分降低压缩行程时的缸膛2a内的压力，所以不仅可以大幅度降低起动操作负载，而且在使发动机停止运转时能够有效地防止自燃现象。另外，在发动机的完爆旋转区域中，通过保持减压凸轮42a的突出高度的减小，可以使压缩行程时的缸膛2a内降低的压力适当恢复，使完爆状态稳定，因此提高了负载起动性。
这样，通过由第一重锤46、第二重锤47和复位弹簧48组成的简单结构，能够可靠地获得使减压凸轮42a的突出高度在起动旋转区域和完爆旋转区域中不同的两级减压特性。
而且，由于利用从动正时齿轮24支承减压凸轮轴42、第一和第二重锤46、47，并且将第一和第二重锤46、47配置在从动正时齿轮24的两侧、而且配置在轮缘部24a的内周侧，因此有利于减压装置的紧凑化。
本发明并不受所述实施例限定，可以在不脱离其宗旨的范围内进行各种设计变更。例如，在所述实施例中，使减压凸轮42a仅作用于排气摇臂27，但是也可以使其作用于进气和排气摇臂26、27两者，或仅作用于进气摇臂26。此时，在减压凸轮轴42的中间位置M，由于压缩行程时的进气门10的打开升程和打开时间减小，因此能够有效抑制逆火现象。另外，图示示例中的气门传动机构20中，使气门传动凸轮22a共同作用于进气和排气门10、11，但是也可以对应各气门10、11分别设置进气和排气用凸轮，此时，优选使减压凸轮42a与排气用凸轮邻接配置。另外，复位弹簧48也可以伸长设置在第一重锤46和从动正时齿轮24之间。

Claims (3)

1.一种发动机的减压装置，在具有用于开闭发动机气门(10、11)的气门传动凸轮(22a)的气门传动凸轮轴(22)或与气门传动凸轮轴(22)一体连接的旋转部件(24)上，设置有能够在动作位置(O)和解除位置(N)之间旋转的减压凸轮轴(42)，所述动作位置(O)是使减压凸轮(42a)突出于气门传动凸轮(22a)的基面之上、使发动机气门(10、11)在发动机的压缩行程打开少许的位置，所述解除位置(N)是使减压凸轮(42a)撤回到该基面之下、允许发动机气门(10、11)关闭的位置，在该减压凸轮轴(42)上连接有离心机构(43)，在发动机的起动旋转区域，该离心机构(43)将减压凸轮轴(42)保持在动作位置(O)，而在通常运转区域，该离心机构(43)使减压凸轮轴(42)旋转到解除位置(N)；其特征在于，
所述离心机构(43)构成为：在处于发动机的起动旋转区域和通常运转区域之间的完爆旋转区域，将减压凸轮轴(42)保持在中间位置(M)，在所述中间位置(M)，减压凸轮(42a)在所述基面上的突出高度小于在动作位置(O)时的突出高度。
2.根据权利要求1所述的发动机的减压装置，其特征在于，
所述离心机构(43)包括：第一重锤(46)，其经臂部(49)与减压凸轮轴(42)连接，在发动机的完爆旋转区域，第一重锤(46)通过作用于其自身的离心力将减压凸轮轴(42)保持在中间位置(M)；第二重锤(47)，其枢转支承在气门传动凸轮轴(22)或与气门传动凸轮轴(22)一体连接的旋转部件(24)上，并且顶端部(47b)与第一重锤(46)连接，在发动机的通常运转区域，该第二重锤(47)通过作用于其自身的离心力使减压凸轮轴(42)从中间位置(M)旋转到解除位置(N)；以及复位弹簧(48)，其向减压凸轮轴(42)的动作位置(O)方向对第一重锤(46)或第二重锤(47)施力，在发动机的起动旋转区域，将减压凸轮(42a)保持在动作位置(O)。
3.根据权利要求2所述的发动机的减压装置，其特征在于，
所述旋转部件是与气门传动凸轮轴(22)一体连接的从动正时齿轮(24)，在该从动正时齿轮(24)上可旋转地支承减压凸轮轴(42)，与该减压凸轮轴(42)连接的第一重锤(46)配置在从动正时齿轮(24)的一侧方，在其另一侧方配置有第二重锤(47)，并且该第二重锤(47)的顶端部(47b)通过设置在从动正时齿轮(24)上的长孔(51)与第一重锤(46)连接。
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