CN103228877A - 内燃机阀门驱动和可调节的升程及定时 - Google Patents

内燃机阀门驱动和可调节的升程及定时 Download PDF

Info

Publication number
CN103228877A
CN103228877A CN2011800558845A CN201180055884A CN103228877A CN 103228877 A CN103228877 A CN 103228877A CN 2011800558845 A CN2011800558845 A CN 2011800558845A CN 201180055884 A CN201180055884 A CN 201180055884A CN 103228877 A CN103228877 A CN 103228877A
Authority
CN
China
Prior art keywords
valve
cam
rocking arm
pivotally connected
point
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
CN2011800558845A
Other languages
English (en)
Inventor
詹姆斯·M·克利维斯
迈克尔·霍克斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pinnacle Engines Inc
Original Assignee
Pinnacle Engines Inc
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 Pinnacle Engines Inc filed Critical Pinnacle Engines Inc
Publication of CN103228877A publication Critical patent/CN103228877A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F01L1/185—Overhead end-pivot rocking arms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B7/00—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
    • F01B7/02—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons
    • F01B7/04—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons acting on same main shaft
    • 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
    • F01L1/30—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of positively opened and closed valves, i.e. desmodromic valves
    • 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
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0021—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of rocker arm ratio
    • 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
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F01L13/0042—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction with cams being profiled in axial and radial direction
    • 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
    • F01L5/00—Slide valve-gear or valve-arrangements
    • F01L5/04—Slide valve-gear or valve-arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves
    • F01L5/06—Slide valve-gear or valve-arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves surrounding working cylinder or piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/28—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
    • F02B75/282—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders the pistons having equal strokes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

可在内燃机的凸轮轴上转动的凸轮。驱动内燃机的阀的摇臂可以包括位于来自摇臂的近端的阀组件的远端侧上的摇杆枢轴连接点，摇杆枢轴连接点由凸轮的动作而偏转。摇臂可以包括位于摇杆枢轴点以及近端之间的连接点，该连接点作用于阀组件以驱动阀。摇杆枢轴连接点可以被转换以使得它接近或远离凸轮。这种转换可以用来改变阀升程和/或阀定时。该凸轮可具有三维轮廓以提供摇臂的不同的驱动距离。与这些特性的一个或多个相一致的***、方法和制品被描述。

Description

内燃机阀门驱动和可调节的升程及定时
对相关申请的交互引用
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2010年10月8日递交的美国临时申请案61/391,476，专利名称为“Internal Combustion Engine Valve Actuationand Adjustable Lift and Timing”的优先权。本申请涉及共有的美国专利7,559,298，共有且共同待决的名称为“Single Piston Sleeve Valve withOptional Variable Compression Ratio Capability”的国际申请PCT/US2011/055457，以及共有且共同待决的名称为“Positive Control(Desmodromic)Valve Systems for Internal Combustion Engines”的国际申请PCT/US2011/055485。本段所列的每一项申请或者专利的公开内容及附图以参考方式被合并于此。
技术领域
本文描述的主题一般涉及内燃机，尤其是在这种发动机中控制进气和/或排气口的阀的操作。
背景技术
内燃机通常包括一个或多个活塞，其在一个或多个由发动机缸体或其他发动机结构定义的汽缸中的每一个汽缸内，以往复运动的方式进行移动。空气和/或燃料由一个或多个进气端口被传递到每个气缸内的燃烧室，以及废气由一个或多个排气口从每个气缸内的燃烧室内被排出。对进气口和排气口的打开和关闭的控制通常是由一个或多个阀提供的，其可以是往复式升程阀、套筒阀或类似物。
升程阀包括锥形阀头，其***从阀头延伸的孔和阀杆以引导和/或致动用于打开和关闭阀的阀头运动。在具有每个汽缸一个单个活塞的内燃机中，相对于活塞顶被设置在汽缸盖内的两个或更多个升程阀，通常被用于控制进气口和排气口的打开和关闭。一些每个汽缸发动机单活塞的配置，例如在共有及共同代决的国际申请PCT/US2011/055457中描述的那些，包括套筒阀，如在共有的美国专利7,559,298中描述的那些，作为对置活塞发动机。
套筒阀通常形成气缸壁的一部分或全部。在一些变化中，套筒阀沿其轴线前后往复运动，以在适当的时间打开和关闭进气口和排气口从而引入空气或燃料/空气混合物进入燃烧室，并从燃烧室排出燃烧产物。在其他变化中，套筒阀可以绕其轴线旋转以打开和关闭进气口和排气口。
发明内容
在一个方面，***包括凸轮和摇臂，凸轮在内燃机的凸轮轴上旋转，摇臂驱动内燃机的阀。摇臂包括位于摇臂近端的阀组件的远端侧上的摇杆枢轴连接点，其通过凸轮的动作而被偏转。摇臂包括位于摇杆枢轴点和近端之间的接触点。接触点作用于阀组件以驱动阀。
在一个相互关联的方面，一种方法包括通过引起凸轮被安装在其上的凸轮轴的旋转以转动内燃机的凸轮，以及通过摇臂的运动来驱动内燃机的阀。摇臂包括位于摇臂近端的阀组件的远端侧上的摇杆枢轴连接点，其通过凸轮的动用而被偏转。摇臂进一步包括位于摇杆枢轴点和近端之间的接触点。接触点作用于阀组件以驱动阀。
在一些变化中，以下功能中的一个或多个可任选地被包括在任何可行的组合中。根据从油门控制装置接收到的油门输入，枢轴连接点转化***可以任选地被包括以引起枢轴连接点靠拢或远离凸轮。移动枢轴连接点接近凸轮可选地导致减少在摇臂驱动控制下的阀关闭阀座所经历的升程量，并且移动可选地导致枢轴连接点远离凸轮以导致增加在摇臂驱动控制下的阀关闭阀座所经历的升程量。移动枢轴连接点靠近凸轮可选地导致在摇臂驱动控制下的阀的较早驱动，以及移动枢轴连接点远离凸轮可选地导致在摇臂驱动控制下的阀的延迟驱动。凸轮可选地包括三维凸轮轮廓，其可以包括至少两个导致摇臂近端不同偏转距离的凸轮轮廓。三维凸轮轮廓可选地进一步包括连续可变的凸轮轮廓。摇臂的近端可选地包括可转动的随动件，其响应于与至少两个凸轮轮廓的相互作用而相对摇臂转动。摇臂的近端可选地包括与凸轮进行相互作用的随动件。阀可选地包括套筒阀或升程阀。
本发明一个或多个变化的细节在以下所附的附图及说明书中进行阐述。通过说明书、附图和权利要求，在此所述的本发明的其它特征和优点将显而易见。
附图说明
附图作为说明书的一部分，反映本发明的某些方面，与说明书一起帮助理解与具体实施例相关联的原则。在附图中：
图1示出部分内燃机的剖面图，其中两个对置活塞在汽缸内往复运动；
图2示出了图1所示的部分内燃机的横截面图；
图3示出部分内燃机的横截面图，其中单个活塞在每个气缸内往复运动；
图4示出阐述伴随有摇杆枢轴点变化的阀升程中的变化的示意图；
图5示出阐述伴随有摇杆枢轴点变化的阀驱动定时中的变化的示意图；
图6A、图6B和图6C分别示出摇臂打开、关闭和连控轨道配置的侧视图；
图7示出连控轨道配置中的摇臂的俯视图；
图8示出三维凸轮配置的立体图；
图9A和图9B示出具有温和的自由旋转的平的随动件的侧视图；
图10示出系列的三维凸轮的横截面图；
图11A、图11B和图11C示出可转动的手指接触随动件的侧视图；
图12示出弯曲的手指接触随动件的侧视图；
图13A和图13B示出摇臂的等轴视图；
图14示出三维凸轮的横截面视图；
图15示出阐述具有一个或多个与本发明的实现相一致的特征的方法的各方面的流程图。
当可行时，相似的参考标号表示相似的结构、功能或元素。
具体实施方式
无论在内燃机中使用的阀类型，以及同样很大程度上独立于发动机的类型，在往复运动中的打开和关闭位置之间运动的往复阀的某些形式，通常是在发动机循环过程中用于在适当的时间打开和关闭进气口和排气口。常用的阀门驱动***通常依靠开阀的凸轮轴以及用于阀门关闭的弹簧。然而，其他的***利用阀门驱动的液压或气动***。不管发动机使用的是什么类型的阀门驱动***，进气和排气阀门对提供定时、升程、持续时间、密封性、可生产性、可维护性等理想特征提出了一系列的挑战。
凸轮在机械联动装置中是旋转或滑动件，其将旋转运动(例如，凸轮轴)转换成直线运动，反之亦然。凸轮一般是部分旋转轮(例如，偏心轮)的一部分或凸轮轴(例如，具有不规则形状的气缸)的一部分，其在它的圆形路径上的一个或多个点上撞击杠杆。凸轮随动件也被称为轨道随动件是被设计为跟随凸轮的滚子或滚针轴承的特殊类型。在具有活塞的内燃机中，可以使用一个或多个凸轮轴操作进气和排气阀门以引导燃烧液体(例如，空气和/或燃料)以及废气从燃烧室或发动机的腔室进入和排出。凸轮通过在阀门或一些中间机构旋转时按压阀门或一些中间机构(例如，摇杆或摇臂)使阀打开。
摇杆或摇臂一般是往复杆，其将凸轮凸起部的径向运动传递为阀的直线运动以打开和/或关闭阀。摇臂的一端通过旋转凸起部或凸轮轴的凸起部而被升高和降低(无论是直接地或是通过凸轮随动件或升降装置和推杆)而其另一端作用于阀。当凸轮凸起部升程臂的外侧时，内侧按压在阀门上，从而打开阀。当臂的外侧由于凸轮轴的旋转被允许返回时，内侧上升，允许阀簧关闭该阀。臂的有效杠杆(从而它可以在阀上施加的力)由摇臂比率确定，从摇臂的旋转中心至顶端的距离除以从选择中心至由凸轮轴或推杆作用的点的距离的比例。
图1示出了具有一对对置活塞的内燃机100的局部剖面图，其包括第一活塞102和第二活塞104。第一活塞102通过第一连杆110可操作地耦合至第一机轴106，以及第二活塞104通过第二连杆114，以可操作地耦合到第二机轴112。如图1所示，第一机轴106通过一系列同步或以其他方式控制第一活塞102和第二活塞104的运动的齿轮可操作地耦合到第二机轴112。在发动机操作期间，第一活塞102和第二活塞104在由相应的套筒阀形成的同轴排列的圆柱孔中朝向和远离彼此往复运动。更具体地，第一活塞102在排气套筒阀116中前后往复运动，而第二活塞104在相应的进气套筒阀120中前后往复运动。排气套筒阀116和进气套筒阀120也可以前后往复运动以在发动机循环过程中的适当的时间分别打开和关闭相应的排气口122和进气口124，从而传送空气和/或燃料至燃烧室126，其至少部分地由排气和进气套筒阀116、120以及第一和第二活塞102、104所定义。
图2示出图1的内燃机100的横截面图200。如图2中的进一步阐述，第一枢轴摇臂230(也被称为“摇杆”230)具有与相应的第一凸轮凸起部232操作接触的近端部分以及可操作地耦合到排气套筒阀116的远端部分。第一枢轴摇臂230打开排气套筒阀116，例如通过移动排气套筒阀116的密封边缘远离其相应的第一阀座234。同样地，枢轴摇臂236(也被称为“摇杆”240)具有与第二凸轮凸起部240操作接触的近端部分以及可操作地耦合到进气套筒阀120的远端部分。枢轴摇臂236打开进气套筒阀120，例如通过移动进气套筒阀120的密封边缘远离其相应的第二阀座242。
第一凸轮凸起部232可配置在合适的第一凸轮轴上，其能够由一个或多个齿轮可操作地耦合到相应的机轴。在排气侧，例如，第一凸轮凸起部232的旋转可以在一个方向(例如，从左至右)驱动第一摇杆230的近端部分，这反过来导致第一摇臂230的远端部分在相反的方向(例如，从右到左)驱动排气套筒阀116，从而打开排气口122。类似的动作可以发生在进气侧，其中第二凸轮凸起部240的旋转可在一个方向(例如，从右到左)驱动第二摇臂236的近端部分，这反过来又导致第二摇臂236的远端部分在相反方向(例如，从左至右)驱动进气套筒阀120，从而打开进气口124。
每个排气套筒阀116和进气套筒阀120被由相应的偏压元件压到闭合位置，偏压元件例如第一大螺旋弹簧244和第二大螺旋弹簧246，其中每一个都在相应的套筒阀的底部上的凸缘和固定到相应的机轴的对置表面之间被压缩。在第一凸轮凸起部232的控制下，第一偏压元件244驱使排气套筒阀116从左至右以关闭排气口122，以及在第二凸轮凸起部240的控制下，第二偏压元件246驱使进气套筒阀120从右至左以关闭进气口124。
在操作发动机100的过程中，气体压力直接作用于至少部分的排气套筒阀116和进气套筒阀120的环形密封边缘，以及由相对于汽缸轴的活塞连杆角度产生的活塞侧负载，可趋于倾斜或以其他方式分别升高排气套筒阀116和进气套筒阀120以脱离它们各自的第一阀座234和第二阀座242。如果排气套筒阀116和进气套筒阀120密封不充分，可能导致一些不良后果，包括烧毁阀、功率损耗、燃油经济性差，加速磨损等。
由活塞连杆角度引起的倾斜力以及来自燃烧气体压力的开启力，在气缸孔直径增加时会趋于增加。因此，较大的缸径发动机通常需要较大的偏压元件(如弹簧)以抵消操作过程中的倾斜/升程力。较大的弹簧趋于具有较低的自然频率，其可限制操作速度范围为特定的发动机设计。另外，驱动套筒阀的其他***，如液压***，对这样的发动机的制造和装配而言，可能实施相对昂贵或可能会增加不需要的复杂性。
如上所述，传统的活塞发动机(例如，那些不使用对置活塞的发动机)可以使用升程阀、套筒阀或升程阀和套筒阀的组合以打开和关闭服务于燃烧室的进气口和排气口。图3示出了具有两个位于在往复活塞310对面的气缸盖306中的升程阀302和304的发动机300的一个例子。第一升程阀302控制进气口120的打开和关闭以及第二升程阀304控制排气口124的打开和关闭。第一凸轮轴314上旋转的第一凸轮312使第一摇臂316偏转以驱动第一升程阀引起进气口120打开，在第二凸轮轴上旋转的第二凸轮320使第二摇臂324偏转以驱动322第一升程阀导致排气口122的打开。
本发明的一个或多个实施例提供方法、***或构造等，可以在其他可能的优点中，提供关于在内燃机中的阀门驱动的升程和/或定时的特征。这些可以被用于任何可行组合中的特征可根据当前的发动机运转状态优化进气率，例如通过允许从内燃机的一个周期至内燃机的下一个周期的阀和/或定时的动态变化。
通过从凸轮定位摇臂的枢轴点在汽缸远侧上，作用在枢轴上的力可以被减少相对于阀上力的大约一半，因为无论是凸轮力还是枢轴力都作用在同一方向上，相对于由弹簧和阀惯性产生的力。凸轮需要足够大以产生相同的阀运动，但力被减少。在一些实施例中，力的减少可以足够减少或者甚至消除滚子随动件的需要。
根据一个或多个实施例，冲压的、锻造的、铸造的等等摇臂可包括一端上的插座，以与连接到发动机缸体的可调节的球体紧密配合。在摇臂中间的孔可以被提供以允许套筒阀或升程阀的阀杆穿过以及接触盖板以啮合套筒阀或阀杆上的驱动侧翼。摇臂的另一端可以包括滚子随动件、精确的滑动面以接触凸轮，等等。
在一个实施例中，它的一个例子被示于图4中，摇杆的枢轴点可以被重新定位在相对于摇杆上的凸轮的作用点的阀的一侧上，而不是在凸轮和阀之间。从而凸轮和枢轴上的负载能够被减少以换取从凸轮的较长路径的动作。这种重新定位可以提供动态调整摇杆枢转点的位置以改变阀升程的选择。图4示出了用于以这种方式动态调整摇杆枢轴点的位置改变阀升程的***400。摇杆枢轴点404的位置402、摇杆远端和凸轮基圆406的接触点以及摇杆远端和凸轮鼻端410的接触点可以定义表示摇杆中心线范围的三角形。非常小的位移发生在三角形的枢轴端以及最大位移发生在凸轮中心线位置412。阀中心线414的位置可设置在距凸轮轴位置412的非固定的距离。通过减少阀中心线位置414和枢轴位置402之间的距离，移动摇杆枢轴位置402靠近阀可以缩短三角形，从而导致比发生在摇杆枢轴位置402的中性条件更低的阀升程条件416以提供中间升程条件420。相反，通过移动作用线朝向凸轮/摇杆三角形的向最大位移端，移动枢轴位置402进一步远离阀中心线414可以增加阀升程，从而产生比发生在中性的、中间的阀升程条件420更大的阀升程条件422。
如图5所示的***500，移动摇杆枢轴位置402的当前位置502也可以包括改变作用点或在滚子随动件506上的凸轮的接触点504。在摇杆枢轴位置402的当前位置502朝向或远离凸轮轴位置412移动时，凸轮和滚子随动件506之间的接触点504也会移动。该运动可产生改变凸轮相位的效果，就如凸轮轮廓的作用部分(例如凸轮鼻端410)根据凸轮旋转中的中性条件而发生较早510、较迟512或不变514，这取决于摇杆枢轴位置402的当前位置502。这种移相效果可选地与图4所示的如上所述的升程调节配合使用或通过利用具有足够的范围以经由枢轴点位置402的调整的长度接触凸轮的平的随动件被避免。
移相效果也可以(或者可选地)通过使用弯曲的冲压的随动件而不是滚子随动件被实现以降低成本。使用凸的随动接触轮廓可以实现这样的结构，以便其环绕凸轮基圆。与本发明相一致的摇杆的几何形状可以是平的或弯曲的。在一些实施例中，如果摇杆枢轴位置402的位移是与由摇杆枢轴点404和凸轮基圆406和凸轮随动件506之间的接触点504定义的直线平行，平的几何形状可以是简单的、有效的。
在另一个实施例中，可以使用三维(3D)或可变轮廓凸轮，其中凸轮轮廓随轴向位置和角位置而变化。由于凸轮和随动件之间的点接触产生的高接触应力，三维凸轮轮廓在某些发动机中可以是不实用的。然而，如上述的对置枢轴点的较低的驱动力可以允许这样的结构的有利使用。
图6A、图6B和图6C示出阀打开摇杆600的侧视图、阀关闭摇杆602的侧视图和用于与本发明实施例相一致的套筒阀结合使用的连控轨道摇杆组合700的侧视图。图7示出连控轨道摇杆组合700的俯视图。如图所示，凸轮604可以设置为垂直于套筒阀606的运动轴以及将其中心线在中间升程处定位在套筒驱动侧翼610上。每个摇杆的枢轴点404可以根据凸轮位置位于阀的相反(例如，远端)侧。打开的凸轮凸起部410可偏转到气缸中心线的一侧以及关闭的凸轮凸起部612(例如，在图6B和图6C)可以偏转至气缸中心线的另一侧。如图7所示，连控轨道摇杆组合700看被形成叉形关闭摇杆702，其具有两个由打开的摇杆706覆盖的凸轮随动件704，并，打开的摇杆706仅具有一个随动件710，其被定位在叉形关闭摇杆702上的两个凸轮随动件704的叉内。连控轨道摇杆组合700可以在两个方向上驱动阀，其可以在一些实施例中提供比弹簧更快的关闭响应以及额外的阀的正向闭合力。
在一些变化中，三维凸轮可以由窄的二维轮廓802的层组成，其具有在凸轮轴804上连续排列的相等基圆，诸如例如图8的***800所示。宽度等于或小于每个窄的二维轮廓802的单个随动件506可以跟踪凸轮。在这样的结构中，摇杆可选地被形成镫形件806，阀810通过镫形件806的中心以为摇杆提供两个枢轴点810从而稳定单个的随动件506。因此单个的随动件506可以跟踪凸轮堆栈的一层802，根据凸轮的轴向位置，在凸轮旋转的卸载的基圆部从一个2D凸轮轮廓802转移到另一个的期间，凸轮位置可以被从一个分度位置调节至另一个。从而几种不同的2D凸轮轮廓80可以由相对较低的驱动力获取。根据各个凸轮层802的宽度，改进的随动件506可以被使用于以确保保持。这样的改进的随动件506可选地包括凸缘的随动件。该配置可能需要改进凸轮轮廓，就如随动件在凸轮的基圆部分期间搭乘在凸缘上以及在驱动阶段转移至随动件506的中心部分。
随动件506也可以是窄的手指随动件，接触允许负载。这种配置可以减少各凸轮层所需要的宽度。如图8所示，每一个2D轮廓层802有利地宽于随动件轮506加上支架臂和一些边缘。手指随动件的实施可在一些变化中采用与随动件506几乎相同宽度的凸轮层。
这样的层状凸轮可以包括在凸轮转换机构上的分度特征，以便凸轮仅在特定的凸轮2D层802以及被对齐的随动件506处被安放。这样的特征可以在凸轮轴804中采用一系列槽的形式，例如加载阻挡元件的弹簧。可选地，可以使用分度圆柱形式，以内燃机车顺序的换档***的样子，其中圆柱形元件的表面中的槽定位换档拨叉以确定凸轮的位置。如果换档鼓通过发动机转速(例如，通过离心驱动或油压)或发动机真空被偏转在一个方向并由弹簧偏转返回，然后连续的压力平衡可以被转换成凸轮位置的确定的步骤。
对于连续的三维凸轮，具有从一个限制到其它限制的连续的中间轮廓、在枢轴点904上的平的手指随动件902，可以被用来降低接触负载。如果凸轮轮廓被设计使得温和的凸表面轮廓的平面被保持跨越凸轮表面，具有温和的自由旋转的平的随动件可以近似为图9A和图9B所示的***900中的窄宽度之上的线接触，而不是点接触。
图10示出了阐述具有旋转手指振动的范围的连续的三维凸轮例子的***1000。横截面视图1002、1004和1006示出有效凸轮鼻端410在三个部分A、B和C的每一个沿着在凸轮轴804上旋转的连续可变的三维凸轮特征1010的轴的位移。
图11A、图11B和图11C示出***1100，***1100阐述了具有位置凸轮间距变化的可旋转的手指随动件1102的交互特征。图11A示出了沿凸轮轴804的轴的侧视图，其中可转动的手指随动件1102与摇臂1104相连，摇臂1104由枢轴点404固定并与阀或阀组件1110(例如，可以是套筒的阀体或阀升程阀的阀杆)的侧翼特征1106相互作用。可转动的手指随动件1102可以自由地相对摇臂1104关于轴或其他可转动地连接特征1112进行转动。如图11B所示，当与凸轮的基圆部分进行相互作用时，可转动的手指随动件1102并不绕轴1112转动。然而，在与可变的三维凸轮特征810交互期间，响应于在凸轮轴804上旋转的可变三维凸轮特征810的不同的轮廓，可转动的手指随动件1102在图11A的平面内绕轴1112摆动。
手指随动件1102的顶端1202可以稍微弯曲，例如如图12的视图1200所示。弯曲手指随动件的顶端可以接近滚子随动件的表面从而通过转移摇杆枢轴点允许凸轮相移，例如以如上所描述的方式。
摇杆可选地通过机械加工、冲压或其它制备发动机元件的方法形成。与本发明的一个或多个实施例相一致，摇杆可以包括折叠侧或的凸缘，其形成于其与阀的接触区域附近的摇杆中。该折叠的材料或凸缘能够为摇杆的结构提供额外的刚度，并可以在一个或两个端部上延伸所有出路到摇杆的末端以提供所需水平的刚度。可选地，折叠侧可以包括支持滚子随动件的轴或与球端相配合的底座的两侧的材料。球端可以随意可调以提供阀间隙调整。图13A和图13B分别示出与这种实施例相一致的摇杆1300的俯视图和仰视图。摇杆1300可以包括具有与配置为承载凸轮随动件506相应的轴1306的U形夹部1304的第一或近端部1302。摇杆1300还可以包括具有可在套筒阀或升程阀的阀杆的相对侧周围延伸的第一和第二臂1312、1314的第二或远端部1310。第一和第二臂1312、1314可以包括凹部1316、1318(例如，圆柱状的凹部)和/或其它合适的特征(例如：轴销)以枢轴地支持一个或多个滑块或其他阀门驱动组件。如图13B中所示，每个第一和第二臂1312、1314可以包括相应的凸缘1320、1322，其被形成和/或其大小适合为摇杆1300提供额外的刚度以在操作过程中减少或最小化不必要的偏转。视图中还示出，摇杆1300的底面可以包括被配置为接收相应的摇杆枢轴顶部的半球状或类似形状的凹部1324。
连续三维凸轮还提供驱动的潜在优势，例如通过允许完全消除传统节流阀和用加速器控制直接驱动凸轮位置以改变阀升程。操作员需求的或多或少的扭矩可以与传统节流阀大致相同的方式转化为允许更大或更小的燃烧充量(例如，空气和燃料的混合物)进入发动机。
对置摇杆枢轴点提供的较低的凸轮负载也可以允许更简单的凸轮结构简单，特别是具有低阀负载的小型发动机。聚合物凸轮，或具有铸模在管状轴上的聚合物凸起部的凸轮，或具有按压在固体或管状轴上的烧结凸起部的凸轮，在一些实施例中可以低于传统凸轮的成本被生产。可选的制造过程可特别有益于三维凸轮，其表面根据常规方法可能会更难以研磨或以其他方式形成。在一些变化中，基本凸起部形式可以注塑成耐用的聚合物树脂，无论是未加工的或使用硬涂层应用的(例如，通过溅射法等)，或使用粉末冶金及表面硬化形成。化学蚀刻、媒介***、抛光处理等等，可以有选择地应用于表面平滑化，其可具有省去研磨需要的好处。另一种可能的方法来制备三维凸轮可包括对凸起部的外表面冲压或形成粉末，然后使用聚合物粘合剂粘合凸起部的外表面和轴，例如如图14所示，其中聚合物三维凸轮1400在凸轮轴804上形成，以作为由硬的、更耐用的外表面1404涂覆的轻重量、廉价芯1402。
图15示出的处理流程图1500示出了与本发明的一个或多个实施例相一致的方法特征。在1502中，内燃机凸轮是通过使其上安装有凸轮的凸轮轴旋转而旋转。在1504中，内燃机的阀通过摇臂的运动被驱动，包括从摇臂近端位于阀组件远端侧的摇杆枢轴连接点，其被凸轮作用所偏转。摇臂还包括位于摇杆枢轴点和近端之间的接触点。接触点作用在阀组件上以驱动阀。可选地，在1506中，例如枢轴连接点被枢轴连接点转换***进行转换以移动枢轴连接点靠近或远离凸轮。运动可以是响应于从内燃机的节流阀控制设备接收的节流阀输入。同样可选地，在1510中，摇臂近端可使用具有三维凸轮轮廓的凸轮进行变化。
上述说明中的实施例并不代表所有与在此描述的发明一致的实施例。相反，它们仅是一些与所述发明相关方面相一致的一些例子。虽然一些变化在此被详细描述，但是其它的修改或增补亦为可能。特别地，进一步的特征和/或变化可以在除了所述的例子中被提供。例如，上述实施例可以应用于公开的特征和/或组合的不同组合和子组合及上述公开的一些进一步特征的子组合。另外，在此描述的和在附图中描述的逻辑流程并不必须要求所显示的特定顺序或连续次序以得到所需结果。所附权利要求可以包括其它具体示例或实施例。

Claims (20)

1.一种***，包括：
凸轮，在内燃机的凸轮轴上旋转；
摇臂，驱动所述内燃机的阀，所述摇臂包括位于来自所述摇臂的近端的阀组件的远端侧上的摇杆枢轴连接点，所述摇杆枢轴连接点由所述凸轮的动作而偏转，所述摇臂包括位于所述摇杆枢轴点以及所述近端之间的连接点，所述连接点作用于所述阀组件以驱动所述阀。
2.如权利要求1所述的***，进一步包括枢轴连接点转换***，所述枢轴连接点转换***根据从节流阀控制设备接收到的节流阀输入，使所述枢轴连接点移动而靠近或远离所述凸轮。
3.如权利要求2所述的***，其中移动所述枢轴连接点靠近所述凸轮导致所述摇臂驱动下所述阀离开阀座所经历的升程量的减少，且移动所述枢轴连接点远离所述凸轮导致所述摇臂驱动下所述阀离开阀座所经历的升程量的增加。
4.如权利要求2所述的***，其中移动所述枢轴连接点靠近所述凸轮导致所述摇臂驱动下所述阀的较早驱动，且移动所述枢轴连接点远离所述凸轮导致所述摇臂驱动下所述阀的延迟驱动。
5.如权利要求1至4中的任一权利要求所述的***，其中所述凸轮包括三维凸轮轮廓，所述三维凸轮轮廓包括至少两个导致所述摇臂的所述近端的不同偏转距离的凸轮轮廓。
6.如权利要求5所述的***，其中所述三维凸轮轮廓进一步包括连续可变的凸轮轮廓。
7.如权利要求5所述的***，其中所述所述摇臂的所述近端包括可旋转的随动件，所述可旋转的随动件响应于与所述至少两个凸轮轮廓的相互作用相对于所述摇臂旋转。
8.如权利要求1至7中的任一权利要求所述的***，其中所述摇臂的所述近端包括与所述凸轮相互作用的随动件。
9.如权利要求1至8中的任一权利要求所述的***，其中所述阀包括套筒阀。
10.如权利要求1至9中的任一权利要求所述的***，其中所述阀包括升程阀。
11.一种方法，包括：
通过引起安装在所述凸轮轴上凸轮轴的旋转，转动内燃机的凸轮；
通过摇臂运动，驱动所述内燃机的阀，所述摇臂包括位于来自所述摇臂的近端的阀组件的远端侧上的摇杆枢轴连接点，所述摇杆枢轴连接点由所述凸轮的动作而偏转，所述摇臂包括位于所述摇杆枢轴点以及所述近端之间的连接点，所述连接点作用于所述阀组件以驱动所述阀。
12.如权利要求11所述的方法，进一步包括转换所述枢轴连接点以使得所述枢轴连接点根据从节流阀控制设备接收到的节流阀输入移动而靠近或远离所述凸轮。
13.如权利要求12所述的方法，其中移动所述枢轴连接点靠近所述凸轮导致所述摇臂驱动下所述阀离开阀座所经历的升程量的减少，且以及移动所述枢轴连接点远离所述凸轮导致所述摇臂驱动下所述阀离开阀座所经历的升程量的增加。
14.如权利要求13所述的方法，其中移动所述枢轴连接点靠近所述凸轮导致所述摇臂驱动下所述阀的较早驱动，且移动所述枢轴连接点远离所述凸轮导致所述摇臂驱动下所述阀的延迟驱动。
15.如权利要求11至14中的任一权利要求所述的方法，其中所述凸轮包括三维凸轮轮廓，所述三维凸轮轮廓包括至少两个导致所述摇臂的所述近端的不同偏转距离的凸轮轮廓。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述三维凸轮轮廓进一步包括连续可变的凸轮轮廓。
17.如权利要求15所述的方法，其中所述所述摇臂的所述近端包括可旋转的随动件，所述可旋转的随动件响应于与所述至少两个凸轮轮廓的相互作用相对于所述摇臂旋转。
18.如权利要求11至17中的任一权利要求所述的方法，其中所述摇臂的所述近端包括与所述凸轮相互作用的随动件。
19.如权利要求11至18中的任一权利要求所述的方法，其中所述阀包括套筒阀。
20.如权利要求11至19中的任一权利要求所述的方法，其中所述阀包括升程阀。
CN2011800558845A 2010-10-08 2011-10-08 内燃机阀门驱动和可调节的升程及定时 Pending CN103228877A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US39147610P 2010-10-08 2010-10-08
US61/391,476 2010-10-08
PCT/US2011/055500 WO2012048309A1 (en) 2010-10-08 2011-10-08 Internal combustion engine valve actuation and adjustable lift and timing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103228877A true CN103228877A (zh) 2013-07-31

Family

ID=44802449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011800558845A Pending CN103228877A (zh) 2010-10-08 2011-10-08 内燃机阀门驱动和可调节的升程及定时

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN103228877A (zh)
WO (1) WO2012048309A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105745407A (zh) * 2013-10-09 2016-07-06 伊顿(意大利)有限公司 使凸轮组件在凸轮轴上轴向移动的装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112013008208A2 (pt) * 2010-10-08 2016-06-21 Pinnacle Engines Inc sistema de válvula (desmodrômicos) de controle positivo para motores de combustão interna
GB2583912A (en) * 2019-05-06 2020-11-18 Caterpillar Motoren Gmbh & Co Charge changing control device, reciprocating engine and method for operating a charge changing control device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB497300A (en) * 1937-09-14 1938-12-16 Richard Porkman Improvements in or relating to internal combustion engines of the opposed piston type
GB1516982A (en) * 1975-09-15 1978-07-05 Jones R Reciprocating piston heat engines
US4723515A (en) * 1983-05-05 1988-02-09 Investment Rarities Incorporated Mechanism utilizing a single rocker arm for controlling an internal combustion engine valve
JPH02123215A (ja) * 1988-10-31 1990-05-10 Suzuki Motor Co Ltd 四サイクルエンジンのバルブタイミング可変装置
DE4243169C1 (de) * 1992-12-19 1994-05-26 Daimler Benz Ag Variable Ventilsteuerungseinrichtung
JP2009534578A (ja) * 2006-04-18 2009-09-24 クリーヴス エンジンズ インコーポレイテッド 内燃機関
CN101571062A (zh) * 2008-04-30 2009-11-04 现代自动车株式会社 连续可变的阀门升程装置
DE202009017640U1 (de) * 2009-11-18 2010-07-01 Daude, Otto, Dr.-Ing. MBA Dichtungs-Ausführung für Schiebebuchsen zur Gaswechselsteuerung in Verbrennungsmotoren

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1502291A (en) * 1920-09-07 1924-07-22 George E Conway Valve for motors
DE4227392A1 (de) * 1991-08-31 1993-03-04 Volkswagen Ag Ventilbetaetigung fuer ein hubventil, insbesondere ein ladungswechselventil einer brennkraftmaschine
GB2432398B (en) * 2005-11-18 2008-08-13 Lotus Car Reciprocating piston sleeve valve engine
US8301842B2 (en) 2009-08-26 2012-10-30 Via Technologies, Inc. Efficient pseudo-LRU for colliding accesses
TWI424435B (zh) 2009-08-31 2014-01-21 Phison Electronics Corp 對快閃記憶體下達程式化指令的方法、控制器與儲存系統

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB497300A (en) * 1937-09-14 1938-12-16 Richard Porkman Improvements in or relating to internal combustion engines of the opposed piston type
GB1516982A (en) * 1975-09-15 1978-07-05 Jones R Reciprocating piston heat engines
US4723515A (en) * 1983-05-05 1988-02-09 Investment Rarities Incorporated Mechanism utilizing a single rocker arm for controlling an internal combustion engine valve
JPH02123215A (ja) * 1988-10-31 1990-05-10 Suzuki Motor Co Ltd 四サイクルエンジンのバルブタイミング可変装置
DE4243169C1 (de) * 1992-12-19 1994-05-26 Daimler Benz Ag Variable Ventilsteuerungseinrichtung
JP2009534578A (ja) * 2006-04-18 2009-09-24 クリーヴス エンジンズ インコーポレイテッド 内燃機関
CN101571062A (zh) * 2008-04-30 2009-11-04 现代自动车株式会社 连续可变的阀门升程装置
DE202009017640U1 (de) * 2009-11-18 2010-07-01 Daude, Otto, Dr.-Ing. MBA Dichtungs-Ausführung für Schiebebuchsen zur Gaswechselsteuerung in Verbrennungsmotoren

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105745407A (zh) * 2013-10-09 2016-07-06 伊顿(意大利)有限公司 使凸轮组件在凸轮轴上轴向移动的装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012048309A1 (en) 2012-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7895981B2 (en) Variable valve lift device for the lift adjustment of gas-exchange valves of an internal combustion engine
CN1802490B (zh) 用于内燃机的换气门的升程调节的可变气门升程装置
CN1975117A (zh) 具有滚子元件凸轮随动件的两级摇臂
JPH07509768A (ja) エンジンバルブ可変制御方法及び装置
JP2004520522A (ja) ピストン内燃機関用完全可変機械式動弁機構
CN103161543A (zh) 驱动装置、具有该驱动装置的内燃机和使用该内燃机的车辆
CN104454178A (zh) 一种发动机制动方法
JP4276621B2 (ja) エンジンの動弁装置
CN1676886A (zh) 提升式气门的可变升程和持续时间装置
CN100419224C (zh) 内燃机气门机构
CN103228877A (zh) 内燃机阀门驱动和可调节的升程及定时
JP2007510090A (ja) バルブギア
US6595170B2 (en) Hydraulic valve-operating mechanism
US7665434B2 (en) Internal combustion engine with continuous variable valve lift system
CN103306776A (zh) 用于发动机的可变气门升程装置、发动机和车辆
US8776739B2 (en) Internal combustion engine valve actuation and adjustable lift and timing
KR101511959B1 (ko) 엔진의 연속가변밸브 리프트 장치
CN204140153U (zh) 发动机的可变气门驱动机构
JP4345616B2 (ja) エンジンの可変動弁装置
CN103726898A (zh) 用于发动机的配气机构及具有其的车辆
KR20080055396A (ko) 가변 밸브 리프트 장치
EP1407121A1 (en) Variable valve gear
JP3023817B2 (ja) エンジンの吸気制御装置
JP3373644B2 (ja) 内燃機関の動弁装置
CN103726897A (zh) 用于发动机的配气机构及具有其的车辆

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130731