TWI391560B - Variable valve engine - Google Patents

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Description

可變汽門引擎
本發明是有關於一種引擎，特別是指一種可變汽門引擎。
參閱圖1，現有引擎1包括一個形成有一進氣通道111與一排氣通道112的汽缸頭11、一用以控制該進氣通道111啟閉的進氣控制單元12、一用以控制該排氣通道112啟閉的排氣控制單元13，及一用以驅動該進氣控制單元12與該排氣控制單元13的驅動單元14。
該進氣控制單元12包括一樞設於該汽缸頭11中的進氣搖臂121，及一連設於該進氣搖臂121之一端且穿置於該進氣通道111的進氣閥門122；該排氣控制單元13包括一樞設於該汽缸頭11中的排氣搖臂131，及一連設於該排氣搖臂131之一端且穿置於該排氣通道112的排氣閥門132。該驅動單元14包括一樞設於該汽缸頭11的凸輪軸141，及兩個間隔設置於該凸輪軸141上且分別觸抵於該進氣搖臂121與排氣搖臂131的平板狀凸輪142。
利用轉動的凸輪142驅動該進氣搖臂121與排氣搖臂131，進而連動該進氣閥門122與排氣閥門132，於設定時間啟閉該進氣通道111或排氣通道112以產生動力。
一般而言進氣通道111的開度過大，容易造成在低轉速時的進氣流速較低影響進氣效率；而進氣通道111的開度過小，容易在高轉速時形成進氣阻抗影響燃油效率，但是所述平板狀凸輪142僅能控制該進氣通道111在一固定範圍的啟閉，因此，該進氣通道111往往需採取折衷的啟閉範圍，以兼顧低轉速的進氣效率並克服高轉速的進氣阻抗，但是相對的也就無法完全發揮引擎1的效率。
為改善現有引擎1的缺點，相關業者提出如日本特開2005-76519號與日本特開2008-151147號所揭露的技術，其主要改善處在於：在凸輪上形成一傾斜面，再利用機械方式控制凸輪軸產生軸向位移，利用凸輪的傾斜面使該進氣通道在高、轉速時形成不同的開度，兼顧低轉速的進氣效率並克服高轉速的進氣阻抗，但是，由於是採用機械方式控制，且須使該凸輪軸產生軸向位移，造成汽缸頭的體積大增。
因此，本發明之目的，即在提供一種可以進氣效率與燃油利用率高之可變汽門引擎。
於是，本發明可變汽門引擎，包含一汽缸頭、一設置於該汽缸頭中的汽門作動單元、一驅動該汽門作動單元的驅動單元，及一用以調整該驅動單元的調整單元。
該汽缸頭包括一個形成有一進氣道與一排氣道的汽缸頭本體；該汽門作動單元包括一穿置於該進氣道中的進氣閥門，及一穿置於該排氣道中的排氣閥門。
該驅動單元包括至少一樞設於該汽缸頭本體的凸輪軸，及至少一個滑動地設置於該凸輪軸上的滑動凸輪，其中，該滑動凸輪具有一與該凸輪軸線成不同高度的連續驅動面。
該調整單元包括一能推動該滑動凸輪於該凸輪軸上滑動的作動缸，該作動缸是推動該滑動凸輪沿該凸輪軸軸向滑動，進而以該連續驅動面改變該進氣閥門或排氣閥門的開度。
本發明之功效在於利用該調整單元的作動缸沿該凸輪軸軸向推動該滑動凸輪，該滑動凸輪的連續驅動面，進而改變該進氣閥門或排氣閥門的開度，以兼顧低轉速的進氣效率並克服高轉速的進氣阻抗，又不會增加該汽缸頭本體的體積。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
參閱圖2，本發明可變汽門引擎2之較佳實施例包含一汽缸頭21、一設置於該汽缸頭21中的汽門作動單元22、一驅動該汽門作動單元22的驅動單元23，及一用以調整該驅動單元23的調整單元24(顯示於圖4)。
該汽缸頭21包括一個形成有一進氣道211與一排氣道212的汽缸頭本體213；該汽門作動單元22包括二間隔設置於該汽缸頭本體213中的搖臂軸221、一穿置於該進氣道211中的進氣閥門222、一穿置於該排氣道212中的排氣閥門223、一樞設於圖2中左側之搖臂軸221上且連動該進氣閥門222的進氣搖臂224，及一樞設於圖2中右側之搖臂軸221上且連動該排氣閥門223的排氣搖臂225。該進氣搖臂224具有一樞設於該搖臂軸221上的搖臂本體226，及一樞設於該搖臂本體226之一端的擺動件227。
參閱圖2、3，該驅動單元23包括一樞設於該汽缸頭本體213的凸輪軸231、一滑動地設置於該凸輪軸231上且推抵於該進氣搖臂224之擺動件227上的滑動凸輪232、一設置於該凸輪軸231上且推抵於該排氣搖臂225的排氣凸輪233、多數形成於該凸輪軸231上的第一結合件234，及多數與每一第一結合件234相配合地形成於該滑動凸輪232上的第二結合件235，其中，該滑動凸輪232具有一連續驅動面推底於該擺動件227上的連續驅動面230，且該連續驅動面230可以區分為一與該凸輪軸231軸線平行的基圓部236，及一相對該凸輪軸231軸線傾斜的凸圓部237；而該擺動件227具有一樞設於該搖臂本體226上的樞接部228，及一連設於該樞接部228相反於該搖臂本體226之一端上的觸抵部229，該觸抵部229具有一連設於該樞接部228上的連接面229’，及一連設於該連接面上且呈半圓筒狀並觸抵於該滑動凸輪232之連續驅動面230上的接觸面229’’。藉由相互配合的第一、二結合件234、235，使該滑動凸輪232能於該凸輪軸231上軸向滑動，該滑動凸輪232能驅動該進氣搖臂224以圖2中左側之搖臂軸221為軸心擺動，而該排氣凸輪233則能驅動該排氣搖臂225以圖2中右側之搖臂軸221為軸心擺動。
於本較佳實施例中，所述第一結合件234是形成於該凸輪軸231上的凸條，而所述第二結合件235是形成於該滑動凸輪232上的滑槽，當然，所述第一結合件234也可以是滑槽，而所述第二結合件235則是凸條也能達成相同的功效。
在此要特別說明的是，於本較佳實施例中是以該凸輪軸231上的滑動凸輪232與排氣凸輪233分別驅動該進氣搖臂224與排氣搖臂225，以連動該進氣閥門222與該排氣閥門223改變該進氣道211與排氣道212的開度作說明；在實際應用上，可以利用雙凸輪軸231分別直接驅動該進氣閥門222與該排氣閥門223改變該進氣道211與排氣道212的開度，此為熟悉此領域者的習知技術，在此不予贅述。
參閱圖4，該調整單元24包括一設置於該凸輪軸231上且具有一環狀活塞240的作動缸241、一設置於該凸輪軸231上的制動件242、一兩端分別頂抵於該制動件242與該滑動凸輪232的復位元件243、一用以驅動該作動缸241之環狀活塞240的油壓幫浦244，即一連接該油壓幫浦244與該作動缸241的液壓管路245，其中，該滑動凸輪232是位於該作動缸241與該制動件242之間。於本較佳實施例中，該作動缸241是一環狀液壓缸，而該復位元件243是一壓縮彈簧，當然該復位元件243也可以是油壓缸或是其他構件，只要能驅動該滑動凸輪232即可達成相同的功效。
在此要特別說明的是，當該復位元件243是一端頂抵於該滑動凸輪232上的壓縮彈簧時，該復位元件243的另一端除了可以如本實施例所述頂抵於該制動件242上外，也可以頂抵在一彈簧座(圖未視)上，依然可達成相同的效果，並不應為本實施例的揭露所囿限。
參閱圖4、5，在此要先說明的是，於實際使用時該調整單元24之液壓管路245內的壓力是由車輛的電子控制單元(圖未示)所控制，且以電子控制單元控制車輛部件的運作，為熟悉車輛控制領域者的習知技術，故在此不予多加贅述。
當車輛處於低轉速或是油門開度較小時，該作動缸241不作動，利用該復位元件243的彈性回復力推抵該滑動凸輪232位於如圖4所示的低轉速位置，使該進氣搖臂224的擺動件227觸抵於圖4中該滑動凸輪232之凸圓部237的左側；而當車輛處於高轉速或是油門開度較大時，該油壓幫浦244則利用該液壓管路245供給油料，推動該作動缸241的環狀活塞240依據圖4中箭頭3所示方向推動該滑動凸輪232，由圖4的低轉速位置移動至圖5所示的高轉速位置，當該擺動件227於該滑動凸輪232上移動時，該觸抵部229可以該樞接部228相對搖臂本體226轉動，使該連接面229’能與該滑動凸輪232間保持線接觸，提高移動時的穩定度。
參閱圖4、5並一併回顧圖2，該滑動凸輪232的右側較該滑動凸輪232的左側寬，所以當該滑動凸輪232移動至圖5的位置時，能增加該進氣搖臂224的擺動幅度，進而增加該進氣閥門222的移動距離，加大該進氣道211的開度以降低進氣阻抗提升高速性能。相對的，當該滑動凸輪232處於圖3的低轉速位置時，該進氣搖臂224的擺動幅度較小，使該進氣閥門222所能移動的距離較短，所以進氣道211的開度也較小，藉此提高氣體的流動速度，並產生渦流使之油、氣充分混合以提高進氣效率與低速馬力。
在此要特別說明的是，為方便說明，本較佳實施例僅以該滑動凸輪232控制進氣搖臂224改變進氣道211的開度為例作說明，實際應用上，本發明當然可以用於控制該排氣搖臂225以改變排氣道212的開度，由於作法於結構類似，故在此不多作贅述。
綜上所述，本發明之可變汽門引擎2利用該調整單元24的作動缸241推動該滑動凸輪232沿該凸輪軸231的軸向移動，配合該滑動凸輪232上的凸圓部237推抵進氣搖臂224，以改變該進氣閥門222的移動距離控制該進氣道211的開度，因此，在高轉速時能增加該進氣道211的開度以降低進氣阻抗提升高速性能，而在高轉速時能減少該進氣道211的開度提高氣體的流動速度，藉以產生渦流使之油、氣充分混合以提高進氣效率與低速馬力，且利用該作動缸241推動該滑動凸輪232移動的方式可以有效減少機械式驅動的構件數，避免體積的增加，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
2‧‧‧可變汽門引擎
21‧‧‧汽缸頭
211‧‧‧進氣道
212‧‧‧排氣道
213‧‧‧汽缸頭本體
22‧‧‧汽門作動單元
221‧‧‧搖臂軸
222‧‧‧進氣閥門
223‧‧‧排氣閥門
224‧‧‧進氣搖臂
225‧‧‧排氣搖臂
226‧‧‧搖臂本體
227‧‧‧擺動件
228‧‧‧樞接部
229‧‧‧觸抵部
229’‧‧‧連接面
229”‧‧‧接觸面
23‧‧‧驅動單元
230‧‧‧連續驅動面
231‧‧‧凸輪軸
232‧‧‧滑動凸輪
233‧‧‧排氣凸輪
234‧‧‧第一結合件
235‧‧‧第二結合件
236‧‧‧基圓部
237‧‧‧凸圓部
24‧‧‧調整單元
240‧‧‧環狀活塞
241‧‧‧作動缸
242‧‧‧制動件
243‧‧‧復位元件
244‧‧‧油壓幫浦
245‧‧‧液壓管路
3‧‧‧箭頭
圖1是一剖視圖，一現有的引擎；
圖2是一剖視圖，說明本發明之可變汽門引擎的較佳實施例；
圖3是一局部立體圖，說明該較佳實施例中擺動件的態樣；
圖4是一示意圖，說明該較佳實施例在一低轉速位置；及
圖5是另一示意圖，說明該較佳實施例在一高轉速位置。
2．．．可變汽門引擎
22．．．汽門作動單元
222．．．進氣閥門
223．．．排氣閥門
224．．．進氣搖臂
225．．．排氣搖臂
226．．．搖臂本體
227．．．擺動件
228．．．樞接部
229．．．觸抵部
229’．．．連接面
229’’．．．接觸面
23．．．驅動單元
231．．．凸輪軸
232．．．滑動凸輪
233．．．排氣凸輪
234．．．第一結合件
235．．．第二結合件
236．．．基圓部
237．．．凸圓部
24．．．調整單元
240．．．環狀活塞
241．．．作動缸
242．．．制動件
243．．．復位元件
244．．．油壓幫浦
245．．．液壓管路
3．．．箭頭

Claims (17)

  1. 一種可變汽門引擎，包含：一汽缸頭，包括一個形成有一進氣道與一排氣道的汽缸頭本體；一汽門作動單元，包括一穿置於該進氣道中的進氣閥門、一穿置於該排氣道中的排氣閥門、至少一設置於該汽缸頭本體中的搖臂軸，及至少一樞設於該搖臂軸上以連動該進氣閥門或排氣閥門的搖臂，該搖臂具有一樞設於該搖臂軸上的搖臂本體，及一樞設於該搖臂本體之一端的擺動件；一驅動單元，包括至少一樞設於該汽缸頭本體的凸輪軸，及至少一個滑動地設置於該凸輪軸上的滑動凸輪，其中，該滑動凸輪具有一與該凸輪軸線成不同高度的連續驅動面，且該連續驅動面是推抵於該搖臂的擺動件；以及一調整單元，包括一能推動該滑動凸輪於該凸輪軸上滑動的作動缸，該作動缸是推動該滑動凸輪沿該凸輪軸軸向滑動，該擺動件配合該滑動凸輪的滑動而朝該凸輪軸軸向變動，該滑動凸輪進而以該連續驅動面改變該進氣閥門或排氣閥門的開度。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之可變汽門引擎，其中，該作動缸是推動該滑動凸輪於該凸輪軸上軸向滑動，以驅動該搖臂改變該進氣閥門的開度。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述之可變汽門引擎，其中， 該作動缸是推動該滑動凸輪於該凸輪軸上軸向滑動，以驅動該搖臂改變該排氣閥門的開度。
  4. 依據申請專利範圍第2或3項所述之可變汽門引擎，其中，該驅動單元更包括至少一形成於該凸輪軸上的第一結合件，及至少與該第一結合件相配合地形成於該滑動凸輪上的第二結合件，利用該第一結合件與該第二結合件相互配合使該滑動凸輪能於該凸輪軸上滑動。
  5. 依據申請專利範圍第1項所述之可變汽門引擎，其中，該調整單元更包括一設置於該凸輪軸上以限制該滑動凸輪之滑動距離的制動件，該制動件與該作動缸是位於該滑動凸輪的相反側。
  6. 依據申請專利範圍第1項所述之可變汽門引擎，其中，該調整單元更包括一復位元件，該復位元件與該作動缸是位於該滑動凸輪的相反側。
  7. 依據申請專利範圍第5項所述之可變汽門引擎，其中，該調整單元更包括一復位元件，且該復位元件是位於該滑動凸輪與該制動件之間。
  8. 依據申請專利範圍第1項所述之可變汽門引擎，其中，該作動缸是套設於該凸輪軸上的環狀液壓缸。
  9. 依據申請專利範圍第8項所述之可變汽門引擎，其中，該作動缸具有一能被油壓驅動而沿該凸輪軸軸向移動以推動該滑動凸輪的環狀活塞。
  10. 依據申請專利範圍第7項所述之可變汽門引擎，其中，該復位元件是一兩端分別頂抵於該滑動凸輪與該的制動 件壓縮彈簧。
  11. 依據申請專利範圍第4項所述之可變汽門引擎，其中，該第一結合件是一凸條，而該第二結合件是一滑槽。
  12. 依據申請專利範圍第4項所述之可變汽門引擎，其中，該第一結合件是一滑槽，而該第二結合件是一凸條。
  13. 依據申請專利範圍第1項所述之可變汽門引擎，其中，該擺動件具有一樞設於該搖臂本體上的樞接部，及一連設於該樞接部相反於該搖臂本體之一端上的觸抵部，其中，該觸抵部是觸抵於該滑動凸輪上。
  14. 依據申請專利範圍第13項所述之可變汽門引擎，其中，該觸抵部具有一連設於該樞接部上的連接面，及一連設於該連接面上且呈半圓筒狀並觸抵於該滑動凸輪上的接觸面。
  15. 依據申請專利範圍第1項所述之可變汽門引擎，其中，滑動凸輪的連續驅動面可以區分為一與該凸輪軸線平行的基圓部，及一相對該凸輪軸線傾斜的凸圓部。
  16. 依據申請專利範圍第9項所述之可變汽門引擎，其中，該調整單元更包括一用以區動該作動缸之環狀活塞的液壓管路。
  17. 依據申請專利範圍第6項所述之可變汽門引擎，其中，該復位元件是一兩端分別頂抵一彈簧座與該滑動凸輪上的壓縮彈簧。
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