[发明专利]可选择的二冲程/四冲程凸轮轴驱动系统

说明书

发明的领域

本发明涉及一种根据二冲程循环或四冲程循环用于操纵内燃机的凸轮轴驱动系统。

发明的背景

通常的内燃机是根据热力学原理，按照二冲程循环或四冲程循环工作的，并且通常分别分为二冲程内燃机或四冲程内燃机。二种形式的内燃机都可以使用包括汽油、柴油、酒精和气体燃料在内的各种燃料工作。燃料可以利用各种装置送入内燃机中。这些装置包括汽化器和喷入空气输入系统中的燃料喷射器，和直接喷入内燃机气缸中的燃料喷射器。燃料和空气的混合物可以用包括火花点火和压缩点火在内的各种方法点燃。每一种内燃机的循环形式都有不同的优点和缺点，这就成为在考虑各种参数——例如功率密度、燃料消耗、废气排放、噪声、振动，内燃机尺寸、重量和成本等时，决定哪一种循环形式更适合于汽车使用这样一个经常争论的问题。目前，汽车制造者必需首先决定采用哪种内燃机循环形式，然后再设计内燃机。

发明梗概

考虑到将二种内燃机循环形式的优点结合起来，提供了一种用于可选择的二冲程/四冲程内燃机的凸轮轴驱动系统，该内燃机的排气和进气提动阀由至少一根凸轮轴打开和关闭；其中，该凸轮轴永久地与由内燃机的曲轴连续地驱动的一行星齿轮组连接；并且其中，设有将该行星齿轮组设定为二种可选择的稳定模式中的一种模式的装置，使该行星齿轮组起一个齿轮箱或一个刚性联轴节的作用。

在本发明中，该凸轮轴由该行星齿轮组根据所选择的模式，以与内燃机曲轴相同的速度，或是以内燃机曲轴速度一半的速度驱动；并且，利用该行星齿轮组，将凸轮轴相对于内燃机曲轴角度位置的相位调节至排气和进气交换分别与二冲程或四冲程的内燃机循环相适应的位置。

最好，行星齿轮组与凸轮轴同心地安装。另一种方式是，行星齿轮组可以与内燃机的曲轴同心地安装，或者可以单独立地安装在凸轮轴和曲轴的旁边。

根据本发明利用行星齿轮组驱动凸轮轴可以有各种不同的结构。内燃机输入与行星齿轮组的三个部件中的任何一个部件连接，它们是环形齿轮、中心齿轮或行星齿轮支架；对凸轮轴的输出可连接于其余二个部件中的任何一个部件；而模式设定装置为剩下的最后一个部件，该部件就是输入和输出部件之间的反作用部件。

在行星齿轮支架为反作用部件的情况下，在行星齿轮支架上另外设置与行星齿轮啮合的空转齿轮，以便使环形齿轮和中心齿轮在相同方向旋转。

在本发明中，用于将该行星齿轮组设置成起一个齿轮箱作用的装置是使该行星齿轮组的反作用部件相对于一个固定基准保持静止不动的装置，以便使在该行星齿轮组内的各个齿轮彼此相对转动。而用于将该行星齿轮组设置成起刚性联轴节作用的装置，是使该行星齿轮组的反作用部件相对于转动的输入部件或转动的输出部件保持静止不动的装置，以便使各个齿轮在该行星齿轮组内彼此相对锁紧，而整个组件一起转动。

在一个优选实施例中，该环形齿轮为输入部件，它由内燃机以曲轴速度一半的速度驱动，该中心齿轮为与凸轮轴连接的输出部件；而行星齿轮支架为该行星齿轮组的反作用部件。该环形齿轮和中心齿轮之间的速比为1∶2。

在这个例子中，设有将行星齿轮组的支架设定成二个可选择的稳定模式中的一种模式的装置，使得在二冲程模式下、该支架相对于内燃机机架保持静止不动，因而该行星齿轮组起一个齿轮箱的作用；而在四冲程模式下，该支架相对于旋转的环形齿轮保持静止不动，以便使整个行星齿轮组起一个刚性的联轴节的作用。此外，为了在模式改变过程中，调节凸轮轴的相位和速度，设置了一装置，用于使该支架相对于内燃机机架滑动和转动或者相对于转动的输入和输出部件滑动和转动。

在运转中，当选择二冲程模式时，首先使在四冲程模式中相对于转动的环形齿轮保持静止的支架相对于转动的环形齿轮滑动和转动；以便调节凸轮轴的相位和速度使逐渐地达到二冲程模式，在达到二冲程模式的位置之后，该支架就相对于内燃机机架保持静止不动。在这种情况下，该行星齿轮组起一个齿轮箱的作用；这时，该凸轮轴以该环形齿轮速度二倍的速度被驱动转动；并且与二冲程循环一致，内燃机每旋转一次，根据预定的二冲程模式下阀的定时，与该凸轮轴一起的每一个内燃机阀打开和关闭一次。

除了上述以外，完成执行二冲程循环所必需的内燃机的各种工作参数的综合，这是熟悉本领域技术的人都清楚的。例如，需要一个增压器，以供给加压空气，供二冲程循环的换气过程使用；并相应地安排燃料喷射和/或火花点火的频率和时间。