TWI591254B - 具啓動控制之引擎 - Google Patents

Description

具啟動控制之引擎

本發明係關於一種具啟動控制之引擎，尤指一種適用於機車之具啟動控制之引擎。

習知內燃機引擎中，為解決當曲軸於引擎熄火而停止後，於下次啟動時遇到壓縮行程需克服較大啟動阻抗之問題，發展出所謂的引擎減壓裝置。

為了能更降低啟動馬達帶動曲軸旋轉所耗損的能量及啟動扭矩的需求，請參閱圖1係習知裝設有離心式與單向式減壓裝置之汽缸頭立體圖，其汽缸頭20同時裝設有一離心式減壓裝置22與一單向式減壓裝置24。

此外，請參閱圖2係習知裝設有啟動兼發電裝置之引擎剖視圖，目前市場上有使用一體化之啟動兼發電裝置(Integrated Starter and Generator，以下簡稱ISG)，用以增加機車之節能效果，其並具備有怠速熄火與再啟動之功能。如圖2所示，啟動兼發電裝置13係組設於與曲軸10連結之動力輸出軸11之一端，並位於曲軸10之一側端，而動力輸出軸10之另一端則組設一傳動變速裝置15。

上述單向式減壓裝置24於曲軸10反轉時，將閥門開啟一微小揚程，而離心式減壓裝置22則於曲軸10之特定轉速下，將閥門開啟一微小揚程。單向式減壓裝置24提供啟動兼發電裝置13帶動曲軸10旋轉的第一次壓縮行程之完全減壓作用，隨後單向式減壓裝置24之減壓凸輪旋轉至定位位置後失去減壓功能，第二次以後之壓縮行程之減壓作用改由離心式減壓裝置22提供，直到引擎啟動正常運轉至一特定轉速以上，離心式減壓裝置22才失去減壓作用。

此外，上述單向式減壓裝置24於反轉後再正轉時產生減壓效果，該減壓效果可為壓縮行程之完全減壓，此為離心式減壓裝置22無法達成的。因此，若是單向式減壓裝置24與離心式減壓裝置22同時配置於排氣閥揚程或進氣閥揚程時，為了確保讓單向式減壓裝置24可以完全發揮第一次壓縮行程之減壓效果，單向式減壓裝置24之閥揚程必須大於離心式減壓裝置22之閥揚程。

為了達到引擎熄火後再啟動時，可以達到上述第一次壓縮行程完全減壓之狀態，單向式減壓裝置24必須有曲軸10反轉後再正轉，才會產生減壓作用，該曲軸10反轉可於引擎熄火後自動產生，也可能不自動產生，而由啟動控制手段來產生。因此，為了確保單向式減壓裝置24於下一次啟動時能夠作用，必須有足夠的資訊提供控制單元用以判定目前單向式減壓裝置24的狀態，以作為控制單元在啟動時是否需要先進行反轉某些角度之依據。

發明人本於積極發明創作之精神，亟思一種可以判定單向式減壓裝置是否處於減壓狀態之「具啟動控制之引擎」，幾經研究實驗終至完成本發明。

本發明之主要目的係在提供一種具啟動控制之引擎，其係在單向式減壓裝置裝設一感測元件，用以偵測單向式減壓裝置之推頂件位置，進而判斷引擎是否處於減壓狀態，以作為控制該啟動兼發電裝置作動之依據。

為達成上述目的，本發明之具啟動控制之引擎包括有：一汽缸頭、一凸輪軸、一曲軸、一啟動兼發電裝置、一控制單元、一感測元件及一單向式減壓裝置。其中，汽缸頭具有一閥門及一搖臂，啟動兼發電裝置與曲軸連結，控制單元用以控制啟動兼發電裝置。單向式減壓裝置組設於汽缸頭內，包括有一單向離合器、一減壓凸輪、一推頂件及一彈性件。單向離合器套設於凸輪軸上，於凸輪軸反轉時傳遞扭矩；減壓凸輪固設於單向離合器之外環周面上，並具有一止動部；推頂件具有一驅動部及一止擋部；彈性件分別抵頂推頂件與搖臂，使推頂件與搖臂反向旋轉。

當凸輪軸反轉時，減壓凸輪驅動推頂件，推頂件之驅動部推頂搖臂之一被驅動部，使搖臂轉動以推動閥門開啟一微小開度，進而促使引擎處於減壓狀態。另，當凸輪軸正轉時，減壓凸輪之止動部抵靠於推頂件之止擋部，進而促使引擎不處於減壓狀態。

上述感測元件可設置於推頂件之一端，且感測元件與控制單元連接，用以偵測推頂件之位置，進而判斷引擎是否處於減壓狀態，以作為控制該啟動兼發電裝置作動之依據。

上述感測元件可為一霍爾感知器，霍爾感知器具有一磁性件及一感應件，磁性件固設於推頂件之一端處，而感應件則固設於汽缸頭之汽缸頭蓋上。

上述感測元件可為一觸動感知器，如觸動開關等，觸動感知器可固設於汽缸頭之汽缸頭蓋上。

本發明可更包括有一離心式減壓裝置，離心式減壓裝置設置於該凸輪軸上，離心式減壓裝置可於曲軸之特定轉速下，將閥門開啟一微小揚程，也具有減壓之效果，直到引擎啟動正常運轉至一特定轉速以上，離心式減壓裝置才會失去減壓作用。

10‧‧‧曲軸

11‧‧‧動力輸出軸

13‧‧‧啟動兼發電裝置

15‧‧‧傳動變速裝置

20‧‧‧汽缸頭

22‧‧‧離心式減壓裝置

24‧‧‧單向式減壓裝置

26‧‧‧汽缸頭

28‧‧‧汽缸頭蓋

30‧‧‧單向式減壓裝置

31‧‧‧凸輪軸

32‧‧‧減壓凸輪

321‧‧‧止動部

33‧‧‧搖臂軸

34‧‧‧排氣搖臂

341‧‧‧被驅動部

35‧‧‧頂推件

351‧‧‧驅動部

352‧‧‧止擋部

36‧‧‧彈性件

37‧‧‧排氣閥門

39‧‧‧單向離合器

40‧‧‧離心式減壓裝置

41‧‧‧樞柱

42‧‧‧離心塊

43‧‧‧減壓心軸

45‧‧‧鍊輪

46‧‧‧固定凸緣

47‧‧‧軸承

48‧‧‧閥動凸輪

49‧‧‧頂桿

50‧‧‧霍爾感知器

51‧‧‧磁性件

52‧‧‧感應件

圖1係習知裝設有離心式與單向式減壓裝置之汽缸頭立體圖。

圖2係習知裝設有啟動兼發電裝置之引擎剖視圖。

圖3係本發明一較佳實施例之汽缸頭立體圖。

圖4係本發明一較佳實施例之汽缸頭剖視圖。

圖5係本發明一較佳實施例之減壓裝置分解圖。

圖6係本發明一較佳實施例之單向式減壓裝置未作用平 面圖。

圖7係本發明一較佳實施例之單向式減壓裝置有作用平面圖。

請參閱圖5、圖6及圖7，其分別為本發明一較佳實施例之汽缸頭立體圖、剖視圖及減壓裝置分解圖。並請一併參閱圖2，本實施例之引擎也如同圖2所示，裝設有一啟動兼發電裝置13、一曲軸10、一動力輸出軸11及一傳動變速裝置15，其差異係在於本實施例之汽缸頭26另外裝設有一感測元件，而圖2之汽缸頭20並未裝設任何感測元件。亦即，本實施例之具啟動控制之引擎包括有：一汽缸頭26、一凸輪軸31、一曲軸10、一動力輸出軸11、一傳動變速裝置15、一啟動兼發電裝置13、一控制單元、一單向式減壓裝置30、一汽缸頭蓋28、一離心式減壓裝置40及一感測元件50。其中，汽缸頭蓋28係蓋設於汽缸頭26上。

啟動兼發電裝置13與曲軸10連結，控制單元(圖未示)用以控制啟動兼發電裝置13，單向式減壓裝置30組設於汽缸頭26內，單向式減壓裝置30包括有一單向離合器39、一減壓凸輪32、一搖臂軸33、一搖臂、一推頂件35及一彈性件36。在本實施例中，控制單元係為機車之電子控制單元(Electronic Control Unit：)。

如圖5所示，單向離合器39套設於凸輪軸31 上，於該凸輪軸31反轉時傳遞扭矩；減壓凸輪32固設於單向離合器39之外環周面上，減壓凸輪32具有一止動部321。在本實施例中，止動部321係為一沿周向傾斜延伸、類似勾狀之結構。推頂件35樞設於搖臂軸33，推頂件35包括有依序相連之一驅動部351及一止擋部352。在本實施例中，止擋部352亦呈一勾狀結構，且與減壓凸輪32之止動部321對向配置。彈性件36分別抵頂推頂件35與搖臂，使推頂件35與搖臂反向旋轉。在本實施例中，彈性件36係一扭轉彈簧，搖臂係指排氣搖臂34。

就單向式減壓裝置30之作用原理，其係屬習用之技術，在此僅簡單介紹如下，詳細之作動原理可參考中華民國專利號M406645。

當凸輪軸31反轉時，單向離合器39跟隨轉動，促使減壓凸輪32跟隨轉動，減壓凸輪32則驅動推頂件35，促使推頂件35之驅動部351推頂排氣搖臂34之一被驅動部341，使排氣搖臂34轉動以推動排氣閥門37開啟一微小開度，促使引擎處於減壓狀態。另，當凸輪軸31正轉時，減壓凸輪32之止動部321抵靠於推頂件35之止擋部352，減壓凸輪32未驅動推頂件35，故推頂件35之驅動部351並未推頂排氣搖臂34之被驅動部341，亦即，排氣搖臂34並未轉動，因此引擎不處於減壓狀態。

本實施例之感測元件係為一霍爾感知器50，霍爾感知器50包括有一磁性件51及一感應件52，磁性件51固設於推頂件35之一端處，感應件52固設於汽缸頭蓋28 上，霍爾感知器50與控制單元連接，用以偵測推頂件35之位置，進而判斷引擎是否處於減壓狀態。當然，感測元件也可為一觸動感知器，觸動感知器固設於汽缸頭蓋28上並與控制單元連接，一樣可偵測推頂件35之位置，進而判斷引擎是否處於減壓狀態。

就離心式減壓裝置40之作用原理，其係屬習用之技術，在此僅簡單介紹如下，詳細之作動原理可參考中華民國專利號M418968。

如圖5所示，離心式減壓裝置40主要包括有凸輪軸31、一閥動凸輪48、一鍊輪45、一離心塊42、一減壓心軸43、一頂桿49、一樞柱41、一固定凸緣46、一軸承47及一預力構件(圖未示)。其中，閥動凸輪48係固設於凸輪軸31上；樞柱41組設於鍊輪45上，離心塊42樞設於樞柱41上，減壓心軸43則穿設於凸輪軸31，頂桿49滑移於閥動凸輪48中，而預力構件則分別抵頂離心塊42及鍊輪45，固定凸緣46壓配於凸輪軸31上，鍊輪45鎖附於固定凸緣46上，軸承47套設於凸輪軸31上。藉此，當引擎轉動，離心塊42所受離心力高於預力構件之預拉力時，離心塊42帶動減壓心軸43轉動，促使頂桿49滑移並完全收納於閥動凸輪48內，引擎不會產生任何減壓作用。另，當離心塊42所受離心力低於預力構件之預拉力時，頂桿49凸出於閥動凸輪48外，使排氣搖臂34擺動，進而促使排氣閥門37開啟一微小揚程，產生減壓作用。

本實施例將單向式減壓裝置30配置於汽缸頭 26之排氣閥揚程，另將離心式減壓裝置40也配置於汽缸頭26之排氣閥揚程，且單向式減壓裝置30之閥揚程大於離心式減壓裝置40之閥揚程，可確保單向式減壓裝置30可以完全發揮第一壓縮行程之完全減壓效果。

請參閱圖6係本發明一較佳實施例之單向式減壓裝置未作用平面圖，並請一併參閱圖5。當凸輪軸31正轉(N)時，單向離合器39基本上不會耦合而跟隨轉動。但因凸輪軸31與單向離合器39本體及其滾子間不可避免之摩擦力而使其稍微正轉，故減壓凸輪32之止動部321也會跟隨轉動，促使止動部321漸漸轉至接觸並壓迫推頂件35之止擋部352，讓止動部321、單向離合器39及減壓凸輪32都保持靜止，此時引擎並無減壓作用，而固設於推頂件35之止擋部352另一端之磁性件51與固設於汽缸頭蓋28上之感應件52會相互感應，控制單元因霍爾感知器50連接，故會收到此訊息，進而知道此時引擎處於未減壓狀態。

請參閱圖7係本發明一較佳實施例之單向式減壓裝置有作用平面圖，並請一併參閱圖5。當凸輪軸31反轉(R)時，致使單向離合器39與其上之減壓凸輪32也同步轉動，減壓凸輪32向外推動推頂件35之止擋部352，進而使驅動部351對應推頂排氣搖臂34側向之被驅動部341，最終導致排氣搖臂34產生轉動。排氣搖臂34轉動也意味著排氣閥門37會開啟一微小揚程，達到引擎減壓效果。此時固設於推頂件35之止擋部352另一端之磁性件51因已偏轉一角度，故與感應件52之感應會產生變化，故如同前述， 控制單元便會知道此時引擎處於減壓狀態。

藉此，本實施例在單向式減壓裝置30之頂推件35裝設有感測元件，可偵測單向式減壓裝置30之推頂件35之位置，進而判斷引擎是否處於減壓狀態，可作為控制該啟動兼發電裝置13作動之依據。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

28‧‧‧汽缸頭蓋

30‧‧‧單向式減壓裝置

35‧‧‧頂推件

37‧‧‧排氣閥門

40‧‧‧離心式減壓裝置

50‧‧‧霍爾感知器

51‧‧‧磁性件

52‧‧‧感應件

Claims (3)

1. 一種具啟動控制之引擎，包括：一汽缸頭，具有一閥門及一搖臂；一凸輪軸；一離心式減壓裝置，其設置於該凸輪軸上；一曲軸；一啟動兼發電裝置，連結該曲軸；一控制單元，用以控制該啟動兼發電裝置；以及一單向式減壓裝置，組設於該汽缸頭內，包括有一單向離合器、一減壓凸輪、一推頂件及一彈性件，該單向離合器套設於該凸輪軸上，該減壓凸輪固設於該單向離合器之外環周面上，並具有一止動部，該推頂件樞設於一搖臂軸上，該推頂件具有一驅動部及一止擋部，該彈性件分別抵頂該推頂件與該搖臂；當該凸輪軸反轉時，該減壓凸輪驅動該推頂件，該驅動部推頂該搖臂之一被驅動部，使該搖臂轉動以推動該閥門開啟一微小開度，促使該引擎處於減壓狀態；當該凸輪軸正轉時，該減壓凸輪之該止動部抵靠於該止擋部，促使該引擎不處於減壓狀態；其中，該推頂件之一端設置有一與該控制單元連接之感測元件，用以偵測該推頂件之位置；該控制單元藉由該感測元件之訊號以控制該啟動兼發電裝置之作動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具啟動控制之引擎，其中，該感測元件係為一霍爾感知器，包括有一磁性件及一 感應件，該磁性件固設於該推頂件之該一端處，該感應件固設於該汽缸頭之一汽缸頭蓋上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具啟動控制之引擎，其中，該感測元件係為一觸動感知器，其固設於該汽缸頭之一汽缸頭蓋上。