RU2702775C2 - Engine comprising one or more camshafts, engine cylinder valves control method and controller - Google Patents

Engine comprising one or more camshafts, engine cylinder valves control method and controller Download PDF

Info

Publication number
RU2702775C2
RU2702775C2 RU2015146212A RU2015146212A RU2702775C2 RU 2702775 C2 RU2702775 C2 RU 2702775C2 RU 2015146212 A RU2015146212 A RU 2015146212A RU 2015146212 A RU2015146212 A RU 2015146212A RU 2702775 C2 RU2702775 C2 RU 2702775C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
valve
cam
engine
cylinder
valves
Prior art date
Application number
RU2015146212A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015146212A3 (en
RU2015146212A (en
Inventor
Фил Др Джон УИСТОН
Нил ХЭЙНС
Original Assignee
Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк filed Critical Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк
Publication of RU2015146212A publication Critical patent/RU2015146212A/en
Publication of RU2015146212A3 publication Critical patent/RU2015146212A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2702775C2 publication Critical patent/RU2702775C2/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/08—Shape of cams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0005—Deactivating valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0207—Variable control of intake and exhaust valves changing valve lift or valve lift and timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0257—Independent control of two or more intake or exhaust valves respectively, i.e. one of two intake valves remains closed or is opened partially while the other is fully opened
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

FIELD: internal combustion engines.
SUBSTANCE: invention can be used in the internal combustion engines. Engine comprises one or more camshafts (101). Distributing shaft (101) comprises first cam (103) configured to control the first cylinder of the engine cylinder, and second cam (105) configured to control the second valve of the same cylinder. First and second valves are inlet valves and/or outlet valves. Profile of first cam (103) differs from profile of second cam (105). First valve and second valve differ in diameter. Engine comprises shutdown system configured to selectively disconnect first valve and/or second cylinder valve. Invention discloses control method of engine cylinder valves and controller.
EFFECT: technical result consists in simplification of selection of optimum swirling both for low and high output power of engine.
10 cl, 4 dwg

Description

Настоящее описание изобретения относится к распределительному валу для двигателя и, в частности, но не исключительно, относится к распределительному валу, содержащему первый кулачок и второй кулачок для управления соответствующими клапанами одного и того же цилиндра, при этом первый и второй клапаны являются выборочно отключаемыми и выполнены с возможностью оптимизации работы двигателя в диапазоне выходных мощностей двигателя.The present description of the invention relates to a camshaft for an engine and, in particular, but not exclusively, relates to a camshaft comprising a first cam and a second cam for controlling respective valves of the same cylinder, wherein the first and second valves are selectively shut off and configured with the ability to optimize engine performance in the range of engine power output.

ВведениеIntroduction

Завихрение воздуха в цилиндр двигателя внутреннего сгорания является важным фактором определения того, как воздух смешивается с топливом в цилиндре. На завихрение в цилиндре могут влиять несколько факторов, включая частоту вращения двигателя и размер входных и выходных портов из цилиндра. Может быть трудным оптимизировать завихрение как для низкой, так и высокой выходных мощностей двигателя, и обычно завихрение цилиндра выбирается таким образом, чтобы достичь наилучшего компромисса между работой/экономичностью двигателя в диапазоне выходных мощностей двигателя.The swirling of air into the cylinder of an internal combustion engine is an important factor in determining how air mixes with the fuel in the cylinder. Several factors can influence the turbulence in the cylinder, including the engine speed and the size of the inlet and outlet ports of the cylinder. It can be difficult to optimize the turbulence for both low and high engine power outputs, and usually the cylinder turbulence is chosen so as to achieve the best compromise between engine performance / economy over the engine power range.

На степень завихрения или характер завихрения может влиять конфигурация клапанов цилиндра. Как правило, величина высоты подъема клапана, продолжительность периода открывания клапана и синхронизация между соответствующими клапанами цилиндра могут выбираться для оптимизации завихрения цилиндра. Рабочие характеристики клапана могут управляться профилем кулачков на распределительном валу двигателя. На практике очень трудно изменять рабочие характеристики клапана без изменения профилей кулачков. Известно, однако, обеспечение системы возможностью варьирования профилей кулачков во время работы, например посредством выборочного смещения углового положения кулачкового вала. Однако, такие системы являются как дорогостоящими, так и сложными.The degree of turbulence or the nature of the turbulence may be affected by the configuration of the cylinder valves. Typically, a valve lift height, a valve opening period, and synchronization between respective cylinder valves can be selected to optimize cylinder turbulence. Valve performance can be controlled by a cam profile on the engine camshaft. In practice, it is very difficult to change valve performance without changing cam profiles. However, it is known to provide the system with the ability to vary cam profiles during operation, for example by selectively shifting the angular position of the cam shaft. However, such systems are both expensive and complex.

Системы для отключения цилиндров были предложены ранее для достижения повышенной экономии топлива и уменьшенных выбросов, когда двигатель работает при частичной нагрузке. Отключение цилиндров может достигаться посредством поддержания впускного и выпускного клапанов закрытыми и прерывания подачи топлива и искрового зажигания для конкретного цилиндра.Cylinder shutdown systems have been proposed previously to achieve improved fuel economy and reduced emissions when the engine is operating at partial load. Cylinder shutdown can be achieved by keeping the intake and exhaust valves closed and interrupting the fuel supply and spark ignition for a particular cylinder.

Известно обеспечение систем отключения цилиндров, которые работают посредством расцепления механизма открывания клапанов каждого отключаемого цилиндра. Таким образом, клапаны остаются в закрытом положении вследствие смещающего усилия, прикладываемого к клапану пружиной клапана.It is known to provide cylinder shutdown systems that operate by disengaging the valve opening mechanism of each cylinder to be shut off. Thus, the valves remain in the closed position due to the biasing force exerted on the valve by the valve spring.

Изложение сущности изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

В соответствии с аспектом настоящего описания изобретения, предложен распределительный вал для двигателя, например двигателя внутреннего сгорания, имеющего один или более цилиндров. Распределительный вал содержит первый кулачок, выполненный с возможностью управления, например с возможностью приведения в действие, первый клапан цилиндра двигателя. Распределительный вал содержит второй кулачок, выполненный с возможностью управления, например с возможностью приведения в действие, второй клапан цилиндра. Первый и второй клапаны могут оба представлять собой впускные клапаны цилиндра. Первый и второй клапаны могут оба представлять собой выпускные клапаны цилиндра. Каждый из первого и второго клапанов могут оба представлять собой впускной и выпускной клапаны, например каждый из первого и второго клапанов может обеспечивать возможность впуска и выпуска газов в и из цилиндра. Профиль, например форма поперечного сечения, первого кулачка отличается от профиля второго кулачка. Таким образом, распределительный вал выполнен с возможностью манипулирования первым клапаном и вторым клапаном одного и того же цилиндра, используя первый кулачок и второй кулачок, соответственно. Профили первого и второго кулачков могут отличаться по форме, размеру и/или угловой ориентации.In accordance with an aspect of the present disclosure, there is provided a camshaft for an engine, such as an internal combustion engine, having one or more cylinders. The camshaft comprises a first cam configured to control, for example, to actuate, a first engine cylinder valve. The camshaft comprises a second cam configured to control, for example, to actuate, a second cylinder valve. The first and second valves may both be cylinder inlet valves. The first and second valves may both be cylinder exhaust valves. Each of the first and second valves can both be inlet and outlet valves, for example, each of the first and second valves can allow the inlet and outlet of gases into and out of the cylinder. The profile, for example the cross-sectional shape, of the first cam is different from the profile of the second cam. Thus, the camshaft is configured to manipulate the first valve and the second valve of the same cylinder using the first cam and the second cam, respectively. The profiles of the first and second cams may differ in shape, size and / or angular orientation.

Профиль первого кулачка может определять величину высоты подъема первого клапана. Профиль первого кулачка может определять промежуток времени, в течение которого первый клапан открыт. Профиль первого кулачка может определять синхронизацию первого клапана, например относительно второго клапана.The profile of the first cam may determine the lift height of the first valve. The profile of the first cam may determine the period of time during which the first valve is open. The profile of the first cam may determine the timing of the first valve, for example with respect to the second valve.

Профиль второго кулачка может определять величину высоты подъема второго клапана. Профиль второго кулачка может определять промежуток времени, в течение которого второй клапан открыт. Профиль второго кулачка может определять синхронизацию второго клапана, например, относительно первого клапана.The profile of the second cam may determine the height of the lift of the second valve. The profile of the second cam may determine the period of time during which the second valve is open. The profile of the second cam may determine the timing of the second valve, for example with respect to the first valve.

Первый кулачок и/или второй кулачок могут быть выполнены как одно целое с распределительным валом. Первый кулачок и/или второй кулачок могут соединяться вместе с возможностью, например, совместного перемещения с распределительным валом.The first cam and / or second cam may be integral with the camshaft. The first cam and / or second cam may be coupled together with the possibility, for example, of joint movement with the camshaft.

Так как профиль первого кулачка отличается от профиля второго кулачка, первый и второй клапаны могут иметь разные рабочие характеристики, например разные величины высот подъема клапана, разные периоды открывания и/или разные синхронизации. Высота подъема клапана, период открывания клапана и/или синхронизация клапана могут определять характер завихрения в цилиндре двигателя.Since the profile of the first cam is different from the profile of the second cam, the first and second valves may have different performance characteristics, for example, different valve lift heights, different opening periods and / or different synchronizations. The valve lift height, valve opening period and / or valve timing can determine the nature of the turbulence in the engine cylinder.

Первый клапан может представлять собой впускной клапан и/или выпускной клапан. Второй клапан может представлять собой впускной клапан и/или выпускной клапан. Первый клапан может представлять собой первый впускной клапан, а второй клапан может представлять собой второй впускной клапан. Первый клапан может представлять собой первый выпускной клапан, а второй клапан может представлять собой второй выпускной клапан. Цилиндр может содержать любое подходящее количество дополнительных клапанов, например любое подходящее количество дополнительных впускных клапанов и/или выпускных клапанов.The first valve may be an inlet valve and / or an exhaust valve. The second valve may be an intake valve and / or exhaust valve. The first valve may be a first inlet valve, and the second valve may be a second inlet valve. The first valve may be a first exhaust valve, and the second valve may be a second exhaust valve. The cylinder may comprise any suitable number of additional valves, for example, any suitable number of additional inlet valves and / or exhaust valves.

Первый клапан и второй клапан могут иметь разные площади открывания, через которые может протекать текучая среда. Например, первый и второй клапаны, являющиеся связанными затворами клапанов, могут отличаться в диаметре, и/или они могут иметь разную максимальную высоту, например относительно седла клапана.The first valve and the second valve may have different opening areas through which fluid can flow. For example, the first and second valves, which are associated valve closures, may vary in diameter, and / or they may have different maximum heights, for example relative to the valve seat.

Двигатель может содержать систему отключения клапанов, выполненную с возможностью выборочного отключения первого клапана и/или второго клапана цилиндра. Например, цилиндр может работать, используя первый клапан с отключенным вторым клапаном, что приводит к первому типу завихрения в цилиндре, который зависит от профиля первого кулачка. Цилиндр может работать, используя второй клапан с отключенным первым клапаном, что приводит ко второму типу завихрения в цилиндре, который зависит от профиля второго кулачка. Цилиндр может работать, используя первый клапан и второй клапан, что приводит к третьему типу завихрения в цилиндре, который зависит от профиля первого кулачка и профиля второго кулачка. Любой из первого или второго клапана может независимо отключаться, в зависимости от рабочих параметров двигателя. Оба клапана, как первый, так и второй могут отключаться, в зависимости от рабочих параметров двигателя. Таким образом, система отключения может частично или полностью отключать цилиндр. Когда первый клапан и второй клапан не отключены, получающийся в результате тип завихрения представляет собой функцию первого и второго типов завихрения.The engine may include a valve shutoff system configured to selectively shut off the first valve and / or second cylinder valve. For example, a cylinder may operate using a first valve with a second valve turned off, resulting in a first type of turbulence in the cylinder, which depends on the profile of the first cam. The cylinder can operate using a second valve with the first valve turned off, which leads to a second type of turbulence in the cylinder, which depends on the profile of the second cam. The cylinder can operate using the first valve and the second valve, which leads to a third type of turbulence in the cylinder, which depends on the profile of the first cam and the profile of the second cam. Any of the first or second valve can be switched off independently, depending on the operating parameters of the engine. Both valves, both the first and second, can be turned off, depending on the operating parameters of the engine. Thus, the shutdown system can partially or completely shut off the cylinder. When the first valve and the second valve are not turned off, the resulting type of swirl is a function of the first and second types of swirl.

Система отключения, например система отключения цилиндров, может содержать один или более переключаемых роликовых толкателей, один или более сжимаемых регуляторов зазора и/или любой другой подходящий механизм, который может использоваться для отключения клапана двигателя. Система отключения может содержать по меньшей мере один электронный или гидравлический контур, например гидравлический контур, выполненный с возможностью манипулирования переключаемыми роликовыми толкателями, сжимаемыми регуляторами зазора и/или любым другим подходящим механизмом, который может использоваться для отключения клапана двигателя. Двигатель может дополнительно содержать одно или более устройств управления, выполненных с возможностью управления системой отключения. Устройство управления может быть выполнено с возможностью включения или отключения первого клапана и/или второго клапана в зависимости от рабочих параметров двигателя, например устройство управления может быть выполнено с возможностью отключения либо первого клапана, либо второго клапана цилиндра при низких выходных мощностях двигателя.A shutdown system, such as a cylinder shutdown system, may include one or more switchable roller pushers, one or more compressible clearance adjusters, and / or any other suitable mechanism that can be used to shut off the engine valve. The shutdown system may include at least one electronic or hydraulic circuit, for example a hydraulic circuit, configured to manipulate switchable roller pushers, compressible clearance adjusters and / or any other suitable mechanism that can be used to shut off the engine valve. The engine may further comprise one or more control devices configured to control the shutdown system. The control device may be configured to enable or disable the first valve and / or second valve depending on the operating parameters of the engine, for example, the control device may be configured to disable either the first valve or the second valve of the cylinder at low engine output powers.

Может быть предложен двигатель, содержащий один или более распределительных валов в соответствии с настоящим описанием изобретения.An engine may be provided comprising one or more camshafts in accordance with the present disclosure.

В соответствии с другим аспектом настоящего описания изобретения предложен способ управления одним или более клапанами цилиндра двигателя. Способ содержит размещение первого кулачка на распределительном валу, при этом первый кулачок выполнен с возможностью управления первым клапаном цилиндра. Способ содержит размещение второго кулачка на распределительном валу, при этом второй кулачок выполнен с возможностью управления вторым клапаном цилиндра. Первый и второй клапаны могут оба представлять собой впускные клапаны цилиндра. Первый и второй клапаны могут представлять собой выпускные клапаны цилиндра. Профиль первого кулачка отличается от профиля второго кулачка.In accordance with another aspect of the present disclosure, a method for controlling one or more engine cylinder valves is provided. The method comprises placing a first cam on a camshaft, wherein the first cam is adapted to control a first valve of the cylinder. The method comprises placing a second cam on a camshaft, wherein the second cam is adapted to control a second valve of the cylinder. The first and second valves may both be cylinder inlet valves. The first and second valves may be cylinder exhaust valves. The profile of the first cam is different from the profile of the second cam.

Способ может содержать выборочное отключение первого клапана и/или второго клапана цилиндра, например используя систему отключения клапанов.The method may comprise selectively shutting off the first valve and / or second cylinder valve, for example using a valve shutdown system.

Способ может содержать управление системой отключения в зависимости от рабочих параметров двигателя, используя устройство управления.The method may comprise controlling a shutdown system depending on engine operating parameters using a control device.

Описание изобретения также предлагает программное обеспечение, например компьютерную программу или компьютерный программный продукт, для осуществления любого из способов, описанных здесь, и машиночитаемый носитель, имеющий хранящуюся на нем программу для осуществления любого из способов, описанных здесь. Компьютерная программа, воплощающая изобретение, может храниться на машиночитаемом носителе, или она может, например, иметь форму сигнала, такого как сигнал загружаемых данных, обеспечиваемый с веб-сайта в интернете, или она может иметь любую другую форму.The description of the invention also provides software, such as a computer program or computer program product, for implementing any of the methods described herein, and a computer-readable medium having a program stored thereon for implementing any of the methods described herein. A computer program embodying the invention may be stored on a computer-readable medium, or it may, for example, take the form of a signal, such as a download data signal provided from a website on the Internet, or it may take any other form.

Для исключения ненужного дублирования описания и повторения текста в описании изобретения, определенные признаки описаны относительно только одного или нескольких аспектов или вариантов осуществления изобретения. Однако, следует понимать, что, где является технически возможным, признаки, описанные относительно любого аспекта или варианта осуществления изобретения, также могут использоваться с любым другим аспектом или вариантом осуществления изобретения.To avoid unnecessary duplication of description and repetition of text in the description of the invention, certain features are described with respect to only one or more aspects or embodiments of the invention. However, it should be understood that, where it is technically possible, the features described with respect to any aspect or embodiment of the invention can also be used with any other aspect or embodiment of the invention.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Для лучшего понимания настоящего описания изобретения и для того, чтобы показать более ясно, как оно может быть осуществлено в действительности, ссылка теперь будет делаться, в качестве примера, на прилагаемые чертежи, на которых:For a better understanding of the present description of the invention and in order to show more clearly how it can be implemented in reality, reference will now be made, as an example, to the accompanying drawings, in which:

на фигуре 1а показан вид сбоку участок распределительного вала в соответствии с настоящим описанием изобретения;figure 1a shows a side view of a section of a camshaft in accordance with the present description of the invention;

на фигуре 1b показан поперечный разрез А-А через первый кулачок распределительного вала фигуры 1а;figure 1b shows a cross-section aa through the first cam of the camshaft of figure 1a;

на фигуре 1с показан поперечный разрез В-В через второй кулачок распределительного вала фигуры 1а;figure 1c shows a cross-section bb through the second cam of the camshaft of figure 1a;

на фигуре 2 показано графическое представление комбинации профилей кулачков в соответствии с настоящим описанием изобретения.figure 2 shows a graphical representation of a combination of cam profiles in accordance with the present description of the invention.

Подробное описаниеDetailed description

На Фигуре 1 показан пример распределительного вала 101 в соответствии с настоящим изобретением. На Фигуре 1а показан вид сбоку участка распределительного вала 101, содержащего первый кулачок 103 и второй кулачок 105. Первый кулачок 103 и второй кулачок 105 выполнены с возможностью управления приводом первого и второго впускных клапанов, соответственно, цилиндра (не показан) двигателя, например двигателя для автомобильного транспортного средства. В качестве альтернативы, первый кулачок 103 и второй кулачок 105 могут быть выполнены с возможностью приведения в действие соответствующих первого и второго выпускных клапанов цилиндра. В любом случае, следует понимать, что первый и второй кулачки могут приводить в действие соответствующий клапан посредством кулачкового следящего элемента, который следует по профилю кулачка (например, радиальному расстоянию от кулачковой поверхности к оси вращения распределительного вала в качестве функции углового положения вокруг оси вращения распределительного вала). Следящий элемент может соединяться с затвором клапана, например через посредство толкателя и/или штока клапана.Figure 1 shows an example of a camshaft 101 in accordance with the present invention. Figure 1a shows a side view of a portion of a camshaft 101 comprising a first cam 103 and a second cam 105. The first cam 103 and the second cam 105 are adapted to control the drive of the first and second intake valves, respectively, of a cylinder (not shown) of an engine, such as an engine for automobile vehicle. Alternatively, the first cam 103 and the second cam 105 may be configured to actuate the respective first and second exhaust valves of the cylinder. In any case, it should be understood that the first and second cams can actuate the corresponding valve by means of a cam follower that follows the cam profile (for example, the radial distance from the cam surface to the axis of rotation of the camshaft as a function of the angular position around the axis of rotation of the camshaft shaft). The follower can be connected to the valve plug, for example via a push rod and / or valve stem.

В примере, показанном на фигуре 1а, первый кулачок 103 и второй кулачок 105 размещены рядом друг с другом на распределительном валу101. В альтернативном примере, первый кулачок 103 и второй кулачок 105 могут быть отделены таким образом, что один или более других кулачков размещены между ними.In the example shown in FIG. 1a, the first cam 103 and the second cam 105 are placed next to each other on the camshaft 101. In an alternative example, the first cam 103 and the second cam 105 may be separated so that one or more other cams are placed between them.

В другом примере, распределительный вал 101 может содержать любое подходящее количество дополнительных кулачков, выполненных с возможностью манипулирования соответствующими клапанами цилиндра, например, распределительный вал 101 может содержать третий кулачок, выполненный с возможностью манипулирования другим впускным клапаном или выпускным клапаном цилиндра.In another example, the camshaft 101 may comprise any suitable number of additional cams configured to manipulate the respective valves of the cylinder, for example, the camshaft 101 may comprise a third cam configured to manipulate another inlet valve or exhaust valve of the cylinder.

На фигурах 1b и 1с показаны поперечные разрезы А-А и В-В, соответственно. На Фигуре 1b показан профиль 107 первого кулачка 103, и на фигуре 1с показан профиль 109 второго кулачка 105. Профили 107, 109 кулачков 103, 105 определяют рабочие характеристики первого и второго впускных клапанов, соответственно. Например, профили 107, 109 могут определять величину высоты подъема клапана, промежуток времени, в течение которого клапан открыт и/или синхронизацию клапана, например относительно другого клапана. В примере, показанном на фигуре 1, профиль 107 первого кулачка отличается от профиля 109 второго кулачка. По существу, рабочие характеристики первого клапана отличаются от рабочих характеристик второго клапана. В результате, характер завихрения воздушного потока в цилиндре, создаваемого каждым клапаном, будет отличаться.Figures 1b and 1c show cross-sections A-A and B-B, respectively. Figure 1b shows the profile 107 of the first cam 103, and figure 1c shows the profile 109 of the second cam 105. The profiles 107, 109 of the cams 103, 105 determine the performance of the first and second intake valves, respectively. For example, profiles 107, 109 may determine the amount of valve lift, the amount of time that the valve is open and / or the timing of the valve, for example with respect to another valve. In the example shown in FIG. 1, the first cam profile 107 is different from the second cam profile 109. Essentially, the performance of the first valve is different from the performance of the second valve. As a result, the nature of the turbulence of the air flow in the cylinder created by each valve will be different.

В примере, показанном на фигуре 1, второй кулачок 105 имеет такой же диаметр основной окружности и такой же угол рабочего профиля кулачка (фазовый угол), как у первого кулачка 103. Однако, второй кулачок 105 имеет меньшую общую высоту по сравнению с первым кулачком 103. По существу, высота подъема клапана второго впускного клапана будет меньше, чем высота подъема клапана первого впускного клапана. Однако, следует понимать, что первый и второй кулачки 103, 105 могут отличаться в любых аспектах касательно формы, размера или угловой ориентации. Например, первый и второй кулачки 103, 105 могут иметь разные диаметры основных окружностей, общие высоты, углы рабочего профиля кулачка, радиусы рабочей части кулачка, углы цилиндрической части кулачка, открывающие рампы кулачка, закрывающие рампы кулачка, открывающие рабочие профили кулачка и/или закрывающие рабочие профили кулачка. Таким образом, изменение открывания первого клапана в качестве функции угла поворота коленчатого вала может отличаться от изменения открывания второго клапана. Например, первый и второй клапаны могут открываться с одинаковой продолжительностью, но разными высотами (например, смещениями штока клапана). В качестве альтернативы, первый и второй клапаны могут открываться с одинаковой высотой, но с разными продолжительностями. Также предполагаются другие изменения синхронизации открывания клапанов, синхронизации закрывания клапанов, продолжительности открывания клапанов и/или степени открывания клапанов.In the example shown in FIG. 1, the second cam 105 has the same main circle diameter and the same cam working profile angle (phase angle) as the first cam 103. However, the second cam 105 has a lower overall height than the first cam 103 Essentially, the valve lift height of the second intake valve will be less than the lift height of the valve of the first intake valve. However, it should be understood that the first and second cams 103, 105 may differ in any aspect regarding shape, size or angular orientation. For example, the first and second cams 103, 105 may have different diameters of the main circles, common heights, cam working profile angles, cam working radius, cam cam angles, cam opening ramps, cam cam ramps, cam cam opening profiles and / or closing cam working profiles. Thus, a change in the opening of the first valve as a function of the angle of rotation of the crankshaft may differ from a change in the opening of the second valve. For example, the first and second valves may open with the same duration but different heights (for example, valve stem displacements). Alternatively, the first and second valves may open with the same height, but with different durations. Other changes in valve opening timing, valve closing timing, valve opening duration and / or valve opening degree are also contemplated.

На фигуре 2 показано графическое представление высоты подъема клапана в результате разных профилей 107, 109 кулачков в соответствии с настоящим описанием изобретения. На фигуре 2 показан цилиндр, содержащий комбинацию первого и второго впускных клапанов, а также первого и второго выпускных клапанов. Такой пример содержит соответствующие первый и второй распределительные валы, каждый из которых представляет собой распределительный вал в соответствии с настоящим описанием изобретения. (В альтернативных конструкциях, может быть предусмотрен только один из первого или второго распределительных валов, в соответствии с настоящим описанием изобретения) Первый распределительный вал выполнен с возможностью управления впускными клапанами, и второй распределительный вал выполнен с возможностью управления выпускными клапанами.Figure 2 shows a graphical representation of the valve lift as a result of different cam profiles 107, 109 in accordance with the present disclosure. Figure 2 shows a cylinder containing a combination of the first and second intake valves, as well as the first and second exhaust valves. Such an example contains the respective first and second camshafts, each of which is a camshaft in accordance with the present description of the invention. (In alternative designs, only one of the first or second camshafts may be provided, in accordance with the present description of the invention) The first camshaft is configured to control the intake valves, and the second camshaft is configured to control the exhaust valves.

В показанном конкретном примере, первый распределительный вал содержит первый кулачок, имеющий профиль 107', который вызывает большой подъем клапана первого впускного клапана, и второй кулачок, имеющий профиль 109', который вызывает небольшой подъем клапана второго впускного клапана. Второй распределительный вал содержит первый кулачок, имеющий профиль 107'', который вызывает большой подъем клапана первого выпускного клапана, и второй кулачок, имеющий профиль 109'', который вызывает небольшой подъем клапана второго выпускного клапана. В альтернативных примерах, однако, профили кулачков могут отличаться другими образами, нежели чем величиной высоты подъема, например продолжительностью открывания клапана для одной и той же величины подъема.In the particular example shown, the first camshaft comprises a first cam having a profile 107 'that causes a large lift of the valve of the first intake valve and a second cam having a profile 109' that causes a slight lift of the valve of the second intake valve. The second camshaft comprises a first cam having a profile 107 ″, which causes a large lift of the valve of the first exhaust valve, and a second cam having a profile 109 ″, which causes a small lift of the valve of the second exhaust valve. In alternative examples, however, cam profiles may differ in other ways than by the height of the lift, such as the length of time the valve opens for the same lift.

Двигатель может содержать систему отключения клапанов, выполненную с возможностью выборочного отключения одного или более клапанов цилиндра, например система отключения может быть выполнена с возможностью отключения первого впускного клапана и/или второго впускного клапана цилиндра. Система отключения может содержать один или более переключаемых роликовых толкателей и/или один или более сжимаемых регуляторов зазора, выполненных с возможностью отсоединения клапанов от распределительного вала 101. Система отключения может содержать гидравлический контур, выполненный с возможностью подачи или прерывания потока гидравлической текучей среды на переключаемые роликовые толкатели и/или сжимаемые регуляторы зазора для приведения в действие системы отключения.The engine may comprise a valve shutoff system configured to selectively shut off one or more cylinder valves, for example, a shutdown system may be configured to shut off the first intake valve and / or second cylinder inlet valve. The shutdown system may include one or more switchable roller pushers and / or one or more compressible clearance controllers configured to disconnect the valves from the camshaft 101. The shutdown system may include a hydraulic circuit configured to feed or interrupt the flow of hydraulic fluid to the switchable roller pushers and / or compressible clearance adjusters for actuating the shutdown system.

Двигатель может содержать устройство управления, выполненное с возможностью управления системой отключения в зависимости от рабочих параметров двигателя. Используя пример фигуры 2, первый впускной клапан и/или первый выпускной клапан могут отключаться при низких выходных мощностях двигателя. В таком примере, цилиндр работает, используя только второй впускной клапан и/или второй выпускной клапан, управляемые профилями 109', 109'' вторых кулачков, например впускным и выпускным кулачками с "небольшим подъемом". Когда требуемая выходная мощность двигателя повышается, устройство управления может побуждать систему отключения отключать второй впускной клапан и второй выпускной клапан и включать первый впускной клапан и первый выпускной клапан, управляемые профилями 107', 107'' первых кулачков, например впускным и выпускным кулачками с "большим подъемом". Когда требуемая выходная мощность двигателя дополнительно повышается, устройство управления может побуждать систему отключения повторно включать кулачки с "небольшим подъемом" таким образом, что цилиндр работает, используя первый и второй впускные клапаны и первый и второй выпускные клапаны, когда требуется более высокая выходная мощность двигателя. Таким образом, цилиндр может работать при: первой выходной мощности, оптимизированной для требований низкой мощности, например холостых оборотов двигателя; второй выходной мощности, оптимизированной для требований средней мощности, например типичных рабочих оборотов двигателя; и третьей выходной мощности, оптимизированной для требований более высокой мощности, например условий высокой нагрузки.The engine may include a control device configured to control the shutdown system depending on the operating parameters of the engine. Using the example of FIG. 2, the first intake valve and / or the first exhaust valve may shut off at low engine output powers. In such an example, the cylinder operates using only the second inlet valve and / or the second exhaust valve controlled by profiles 109 ', 109' 'of the second cams, for example, inlet and outlet cams with a "slight lift". When the required engine output increases, the control device may cause the shutdown system to turn off the second intake valve and the second exhaust valve and turn on the first intake valve and the first exhaust valve, controlled by profiles 110 ', 107' 'of the first cams, for example, inlet and outlet cams with a "large lift. " When the required engine output is further increased, the control device may cause the shutdown system to re-engage the cams with a "slight rise" so that the cylinder operates using the first and second intake valves and the first and second exhaust valves when a higher engine output is required. Thus, the cylinder can operate at: a first power output optimized for low power requirements, for example, engine idle speed; a second power output optimized for medium power requirements, such as typical engine operating speeds; and a third power output optimized for higher power requirements, such as high load conditions.

В вышеописанном примере, диаметр затвора головки клапана, связанного с первым впускным клапаном и/или первым выпускным клапаном, может отличаться от диаметра затвора головки клапана, связанного со вторым впускным клапаном и/или вторым выпускным клапаном. Например, диаметр первого впускного клапана может быть больше диаметра второго впускного клапана. Таким образом, выходная мощность двигателя может быть дополнительно оптимизирована в диапазоне рабочих условий.In the above example, the valve head shutter diameter associated with the first intake valve and / or the first exhaust valve may be different from the valve head shutter diameter associated with the second inlet valve and / or the second exhaust valve. For example, the diameter of the first intake valve may be larger than the diameter of the second intake valve. Thus, the engine output can be further optimized in the range of operating conditions.

Более того, посредством выборочного включения первого клапана, второго клапана или комбинации первого и второго клапанов (независимо от того, впускные или выпускные клапаны), характер протекания, например направление или степень завихрения газов в цилиндре может варьироваться. Включение конкретных клапанов может выбираться в соответствии с требуемым характером протекания в определенный момент работы двигателя. Кроме того, положение, размер и/или ориентация первого и/или второго клапанов могут выбираться для обеспечения конкретного характера протекания в цилиндре.Moreover, by selectively activating the first valve, the second valve, or a combination of the first and second valves (irrespective of the inlet or outlet valves), the flow pattern, for example, the direction or degree of gas turbulence in the cylinder, can vary. The inclusion of specific valves can be selected in accordance with the desired nature of the flow at a certain moment of engine operation. In addition, the position, size and / or orientation of the first and / or second valves may be selected to provide a specific flow pattern in the cylinder.

Специалистам в данной области будет понятным, что, хотя изобретение было описано в качестве примера со ссылкой на один или более примеров, оно не ограничивается на раскрытых примерах, и что альтернативные примеры могут выполняться, не выходя за пределы объема изобретения, как задан прилагаемой формулой изобретения.It will be understood by those skilled in the art that, although the invention has been described as an example with reference to one or more examples, it is not limited to the disclosed examples, and that alternative examples may be carried out without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims. .

Claims (23)

1. Двигатель, содержащий один или более распределительных валов, при этом распределительный вал содержит:1. An engine comprising one or more camshafts, wherein the camshaft comprises: первый кулачок, выполненный с возможностью управления первым клапаном цилиндра двигателя; иa first cam configured to control the first valve of the engine cylinder; and второй кулачок, выполненный с возможностью управления вторым клапаном того же цилиндра,a second cam configured to control a second valve of the same cylinder, причем первый и второй клапаны представляют собой впускные клапаны и/или выпускные клапаны, профиль первого кулачка отличается от профиля второго кулачка и первый клапан и второй клапан отличаются по диаметру, при этом двигатель содержит систему отключения, выполненную с возможностью выборочного отключения первого клапана и/или второго клапана цилиндра.moreover, the first and second valves are intake valves and / or exhaust valves, the profile of the first cam is different from the profile of the second cam and the first valve and second valve are different in diameter, while the engine includes a shut-off system configured to selectively shut off the first valve and / or second valve cylinder. 2. Двигатель по п. 1, в котором профиль первого кулачка определяет по меньшей мере одно из следующего:2. The engine according to claim 1, in which the profile of the first cam determines at least one of the following: величину подъема первого клапана;the amount of lift of the first valve; промежуток времени, в течение которого первый клапан открыт; иthe period of time during which the first valve is open; and синхронизацию первого клапана относительно второго клапана.synchronization of the first valve relative to the second valve. 3. Двигатель по п. 2, в котором профиль второго кулачка определяет по меньшей мере одно из следующего:3. The engine of claim 2, wherein the profile of the second cam defines at least one of the following: величину подъема второго клапана;the amount of lift of the second valve; промежуток времени, в течение которого второй клапан открыт; иthe period of time during which the second valve is open; and синхронизацию второго клапана относительно первого клапана.synchronization of the second valve relative to the first valve. 4. Двигатель по одному из пп. 1-3, в котором первый клапан представляет собой впускной клапан и/или выпускной клапан и второй клапан представляет собой впускной клапан и/или выпускной клапан.4. The engine according to one of paragraphs. 1-3, in which the first valve is an intake valve and / or exhaust valve and the second valve is an intake valve and / or exhaust valve. 5. Двигатель по п. 1, в котором система отключения содержит один или более переключаемых роликовых толкателей и/или один или более сжимаемых регуляторов зазора.5. The engine of claim 1, wherein the shutdown system comprises one or more switchable roller pushers and / or one or more compressible clearance adjusters. 6. Двигатель по п. 5, в котором система отключения содержит по меньшей мере один гидравлический контур, выполненный с возможностью манипулирования переключаемыми роликовыми толкателями и/или сжимаемыми регуляторами зазора.6. The engine of claim 5, wherein the shutdown system comprises at least one hydraulic circuit configured to manipulate switchable roller pushers and / or compressible clearance adjusters. 7. Двигатель по п. 5 или 6, в котором система отключения выполнена с возможностью независимого отключения первого клапана или второго клапана в зависимости от рабочих параметров двигателя.7. The engine according to claim 5 or 6, in which the shutdown system is configured to independently shut off the first valve or second valve, depending on the operating parameters of the engine. 8. Двигатель по п. 5 или 6, причем двигатель дополнительно содержит одно или более устройств управления, выполненных с возможностью управления системой отключения.8. The engine according to claim 5 or 6, wherein the engine further comprises one or more control devices configured to control the shutdown system. 9. Способ управления клапанами цилиндра двигателя по одному из пп. 1-8, при этом способ содержит:9. The method of controlling the valves of the engine cylinder according to one of paragraphs. 1-8, while the method contains: обеспечение первого кулачка на распределительном валу, при этом первый кулачок выполнен с возможностью управления первым клапаном цилиндра;providing a first cam on the camshaft, wherein the first cam is configured to control the first valve of the cylinder; обеспечение второго кулачка на распределительном валу, при этом второй кулачок выполнен с возможностью управления вторым клапаном того же цилиндра,providing a second cam on the camshaft, wherein the second cam is configured to control a second valve of the same cylinder, причем первый и второй клапаны представляют собой впускные клапаны и/или выпускные клапаны, профиль первого кулачка отличается от профиля второго кулачка и первый клапан и второй клапан отличаются по диаметру;moreover, the first and second valves are intake valves and / or exhaust valves, the profile of the first cam is different from the profile of the second cam and the first valve and the second valve are different in diameter; и выборочное отключение первого клапана и/или второго клапана цилиндра.and selectively shutting off the first valve and / or second cylinder valve. 10. Контроллер, выполненный с возможностью выполнения способа по п. 9.10. The controller, configured to perform the method according to p. 9.
RU2015146212A 2014-11-03 2015-10-28 Engine comprising one or more camshafts, engine cylinder valves control method and controller RU2702775C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1419516.8 2014-11-03
GB1419516.8A GB2531807A (en) 2014-11-03 2014-11-03 Camshaft for an engine

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2015146212A RU2015146212A (en) 2017-05-04
RU2015146212A3 RU2015146212A3 (en) 2019-04-23
RU2702775C2 true RU2702775C2 (en) 2019-10-11

Family

ID=52118592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015146212A RU2702775C2 (en) 2014-11-03 2015-10-28 Engine comprising one or more camshafts, engine cylinder valves control method and controller

Country Status (4)

Country Link
DE (1) DE102015117602A1 (en)
GB (1) GB2531807A (en)
MX (1) MX2015015012A (en)
RU (1) RU2702775C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016219343A1 (en) * 2016-10-06 2018-04-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0319956A1 (en) * 1987-12-08 1989-06-14 Nissan Motor Co., Ltd. Valve operating mechanism
SU1576699A1 (en) * 1988-04-04 1990-07-07 Московский Автомобильно-Дорожный Институт Method of controlling intensity of charge swirl motion in cylinder of internal combustion engine
EP0802306A1 (en) * 1996-04-19 1997-10-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Valve system for engine
US20050087157A1 (en) * 2003-10-24 2005-04-28 Il Suk Yang Internal combustion engine and camshaft thereof
FR2910527A3 (en) * 2006-12-22 2008-06-27 Renault Sas Internal combustion engine for motor vehicle, has cylinder with two exhaust valves for exhausting burnt gas, where cams are arranged, such that law of lifting of exhaust valves are different
US20090241897A1 (en) * 2008-03-31 2009-10-01 Cummins, Inc. Low cost variable swirl

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2725266B2 (en) * 1988-01-29 1998-03-11 富士ゼロックス株式会社 Optical scanning device
DE3933021C3 (en) * 1989-10-04 1998-06-10 Ford Werke Ag Camshafts for the valve train of internal combustion engines
JP2006188959A (en) * 2004-12-28 2006-07-20 Fuji Heavy Ind Ltd Valve system of engine
JP2007170313A (en) * 2005-12-22 2007-07-05 Toyota Motor Corp Valve mechanism of internal combustion engine
KR20110129016A (en) * 2010-05-25 2011-12-01 현대자동차주식회사 Engine having valve lifting device to improve combustion

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0319956A1 (en) * 1987-12-08 1989-06-14 Nissan Motor Co., Ltd. Valve operating mechanism
SU1576699A1 (en) * 1988-04-04 1990-07-07 Московский Автомобильно-Дорожный Институт Method of controlling intensity of charge swirl motion in cylinder of internal combustion engine
EP0802306A1 (en) * 1996-04-19 1997-10-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Valve system for engine
US20050087157A1 (en) * 2003-10-24 2005-04-28 Il Suk Yang Internal combustion engine and camshaft thereof
FR2910527A3 (en) * 2006-12-22 2008-06-27 Renault Sas Internal combustion engine for motor vehicle, has cylinder with two exhaust valves for exhausting burnt gas, where cams are arranged, such that law of lifting of exhaust valves are different
US20090241897A1 (en) * 2008-03-31 2009-10-01 Cummins, Inc. Low cost variable swirl

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015117602A1 (en) 2016-05-04
GB201419516D0 (en) 2014-12-17
MX2015015012A (en) 2016-07-08
GB2531807A (en) 2016-05-04
RU2015146212A3 (en) 2019-04-23
RU2015146212A (en) 2017-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5950582A (en) Internal combustion engine with variable camshaft timing and intake valve masking
US8776737B2 (en) Spark ignition to homogenous charge compression ignition transition control systems and methods
KR100947383B1 (en) Variable valve system
KR101908516B1 (en) Method for shutting off and activating a cylinder of an internal combustion engine
US20160010568A1 (en) Selectively deactivatable engine cylinder
US8695544B2 (en) High expansion ratio internal combustion engine
WO2008065856A1 (en) Premixed compression ignition type engine and method of controlling the same
US9121362B2 (en) Valvetrain fault indication systems and methods using knock sensing
JP4718979B2 (en) Variable valve timing device
JP4361262B2 (en) Method of operating an internal combustion engine
RU2702775C2 (en) Engine comprising one or more camshafts, engine cylinder valves control method and controller
US9133775B2 (en) Valvetrain fault indication systems and methods using engine misfire
US9080516B2 (en) Diagnostic system and method for a variable valve lift mechanism
KR20090050272A (en) Variable valve sysem for a vehicle
JP4604995B2 (en) Spark ignition gasoline engine
US9903319B2 (en) Internal combustion engine with internal exhaust gas recirculation flow control with variable exhaust rebreathing
JP6197806B2 (en) Engine control device
US9303534B2 (en) Cylinder valve system and method for altering valve profile
KR101857279B1 (en) Operating contorol method for combination system of vvt and vvd
JP6551439B2 (en) Engine valve gear
JP4924462B2 (en) Variable valve operating device for internal combustion engine
JP5553049B2 (en) Valve operating device for internal combustion engine
US20160265464A1 (en) Method of optimizing idling of an internal combustion engine
US20110060516A1 (en) Method and system for reducing operating errors in a variable value actuation system
JP2010164025A (en) Cylinder direct injection type internal combustion engine