[发明专利]内燃机可变气门特性控制设备和三维凸轮

说明书

本发明涉及内燃机可变凸轮特性控制设备和在控制设备中使用的三维凸轮，其中所述控制设备通过在两个升程曲线之间改变凸轮的轮廓利用凸轮改变进气门和排气门之一或二者的气门特性。

根据内燃机的操作状态通过改变进气门或排气门的操作角或升程量来正确控制发动机特性的可变发动机气门驱动器是公知的(公开在例如美国专利No.5,870,984中)。

该设备采用位于凸轮轴上的三维凸轮，并在凸轮轴的转动轴线方向上调整凸轮轴的位置以连续改变凸轮轮廓，从而获得正确的操作角和正确的升程量。

上述三维凸轮的凸轮轮廓如图34中的曲线图所示。三维凸轮的气门特性是通过在具有较小升程最高点的曲线和如在图34的曲线图中用实线表示的仅具有增加的升程总量的曲线之间连续改变凸轮轮廓来调整的。对于气门升程增加(从小最高点曲线向大最高点曲线变化)，气门操作角向前方和后方扩展，所以气门开启正时提前并且气门关闭正时延迟。相反地，对于气门升程减少(从大最高点曲线向小升程曲线变化)，气门操作角减少，所以气门开启正时延迟并且气门关闭正时提前。

但是，这种改变气门特性的简单方式不具有足够适应性以适应内燃机各种特性要求，并且在某些情况下，对理想的发动机性能改善不能起到足够的作用。

因此，本发明的一个目的是提供一种可变气门特性控制设备和提供一种控制设备中使用的三维凸轮，其中该控制设备根据内燃机的要求改变气门特性。

为实现上述目的和其它目的，根据本发明一个方面的内燃机可变气门特性控制设备包括一凸轮和一控制器，其中所述凸轮具有一至少在第一升程曲线和第二升程曲线之间变化的凸轮轮廓，所述控制器通过在凸轮转动轴线方向上调整凸轮的位置控制内燃机至少进气门和排气门之一的气门特性。第一升程曲线和第二升程曲线至少在气门操作角内的一个相位提供相同的升程量。

至少用于内燃机进气门和排气门之一的三维凸轮的凸轮轮廓在第一升程曲线和第二升程曲线之间连续变化，其中至少在气门操作角内的一个相位所述第二升程曲线提供的升程量与第一升程曲线提供的升程量相同。

因此，至少对于进气门和排气门之一，三维凸轮在一部分气门操作角实现不同的升程量，并且在其它部分的气门操作角实现相同的升程量。即，在气门操作角内，尽管操作的凸轮轮廓改变了，但还存在升程量保持不变的相位。因此，有可能选择各种凸轮轮廓提供相同升程量的相位和根据内燃机的特性设定在其它相位出现的不同升程量。

结果是，能够实现根据内燃机的需要正确控制气门特性。因此，在内燃机的输出性能、燃油消耗、燃烧稳定性和其它方面可获得进一步的改善。

从下面参考附图对优选实施例的描述中可以明显地看到本发明的上述和其它目的、特征和优点，在附图中相似的参考标号用于代表相似的元件，其中：

图1为其中结合了根据本发明第一实施例的可变气门特性控制设备的发动机和控制系统的构造的示意图；

图2为根据第一实施例的进气凸轮的透视图；

图3为第一实施例的可变气门特性控制设备的纵向剖面图和液压系统图解；

图4为第一实施例的进气凸轮的凸轮轮廓图解；

图5为表示第一实施例的进气凸轮获得的升程曲线的曲线图；

图6为其中结合了根据本发明第二实施例的可变气门特性控制设备的发动机和控制系统的构造的示意图；

图7为根据第二实施例的排气凸轮的凸轮轮廓图解；

图8为表示第二实施例的排气凸轮获得的升程曲线的曲线图；

图9为根据本发明第三实施例的进气凸轮的凸轮轮廓图解；

图10为表示第三实施例的进气凸轮获得的升程曲线的曲线图；

图11为根据本发明第四实施例的进气凸轮的凸轮轮廓图解；

图12为表示第四实施例的进气凸轮获得的升程曲线的曲线图；

图13为根据本发明第五实施例的进气凸轮的凸轮轮廓图解；

图14为表示第五实施例的进气凸轮获得的升程曲线的曲线图；

图15为根据本发明第六实施例的进气凸轮的透视图；

图16为第六实施例的进气凸轮的凸轮轮廓图解；

图17不表示第六实施例的进气凸轮获得的升程曲线的曲线图；

图18为根据第七实施例的进气凸轮的透视图；

图19A为第七实施例的进气凸轮的凸轮轮廓图解；

图19B为图19A中所示进气凸轮的放大局部视图；

图20为表示第七实施例的进气凸轮获得的升程曲线的曲线图；

图21为根据本发明第八实施例的进气凸轮的透视图；

图22为第八实施例的进气凸轮的凸轮轮廓图解；