[发明专利]内燃发动机全功能可变配气控制机构

说明书

技术领域

本发明涉及内燃发动机可变配气机构，特别是具有连续可变气门正时和气门升程，使气门具有半开功能，歇缸功能，增加了对可变气门叠加量操作性的内燃发动机配气机构。

背景技术

可变气门正时和气门行程的配气技术已是现代发动机领域必不可少的技术要求，无论从发动机的动力特性，经济油耗特性，还是排放特性的控制和优化方面都能起到很重要的作用，另外，歇缸技术实际上也是一种可变气门技术，歇缸技术的应用对节约油耗和减少排放也有同样很重大的意义。

可变配气技术技术领域最领先或具有代表性的有本田的VTEC，I-VTEC，丰田的VVT-I，VVTL-I，以及BMW的Valvetronic技术等。

本田的VTEC具有三段式的可变气门正时和气门行程，即在一组气门上有三个不同长短尺寸的凸轮，对应三只由液压控制的摇臂，切换锁止不同摇臂组合分别实际参与工作，达到近似满足发动机在不同转速工况阶段所需要的气门正时和气门行程，以及此阶段所需的进，排气叠加量，其中，由于最短一只凸轮的作用，还具在低慢速时气门半开能力。正因为VTEC只具备三段式气门正时和气门行程，在这三段转速附近的气门正时会过迟或过早，以及产生的叠加量过小或过大，其动力跃迁和油耗问题依然很突出。所以，本田又装备了I-VTEC，实际是VTEC与VTC配合(VTC也是一种连续的VVT-可变气门正时技术，即：在凸轮轴末端设置的控制机构，能根据需要由电子控制动态的连续改变凸轮轴转角相位)。VTC也存在只能使凸轮轴向单一方向偏转，这就意谓着使气门提前打开，当然也提前关闭，反之也一样。因此，如果根据转速需要增加排，进气叠加角度，要么通过调节进气凸轮轴相位来增加叠加量，但结果是进气门关闭就必然提前，同样的，调节排气凸轮轴相位，排气门打开就相应推迟。因此，可以说VTC等单向偏转方式在控制可变叠加量这一重要指标上是打折扣的。

VTEC与连续型的VTC结合在一定程度上弥补了VTEC不连续性，但这种弥补也带来了凸轮轴偏转方式的缺点，是一种更近似的折衷方案。尽管如此，I-VTEC作为本田的专有技术，己在优化动力特性，油耗特性，排放特性以及促进消费诸多方面发挥了巨大作用。需要指出的是，VTEC不仅是VVT气门正时技术，同时也是VVL气门行程技术，所以，它可以用于DOHC双凸轮轴顶置式，也可以用于SOHC单凸轮轴顶置式配气发动机上，而VTC以及其它型式靠凸轮轴偏转调节气门正时的这一类VVT都不能用于SOHC上，因为那样的话，凸轮轴向单一方向偏转，进，排气凸轮的相位同步向同样的方向移动了同样的角度，那叠加角度还是没有改变。这也是DOHC对SOHC的优势所在。

丰田的VVTL-I与本田的I-VTEC大同小异。

宝马的可变气门正时也采用了类似VTC的凸轮轴偏转方式，称为Double VANOS，目前几乎所有的BMW发动机上都能够看到Double VANOS的应用，连续式VTC属于目前VVT技术的主流。但BMW确有连续可变气门行程技术Valvetronic，它是在气门摇臂上端，垂直的设置一只可变摇臂，凸轮驱动可变摇臂，可变摇臂下端以搓动方式驱动气门摇臂，其上端被偏心轮控制，通过偏心轮改变垂直可变摇臂对气门摇臂的搓动角度发生变化，达到连续控制气门升程变化。由于BMW有了细腻的连续气门升程技术，Valvetronic是世界上第一个在汽油机上取消了有一定负作用的节气门(因为，在中、低负荷下，乃至怠速时，由于节气门开度小，发动机的吸气量较小，然而，进气岐管内的真空度反而较大，活塞吸气时也会相应的耗费更多的力，节气门开度越小，浪费的能量也越多，发动机在这方面浪费的能量比例是相当高的。这也是汽车在走走停停的城市工况下油耗偏高的重要原因)，以进气门本身具有的连续可变气门升程来取代节气门，就不会由于双门(进气门和节气门)作用，使进气岐管内产生真空负压效应。

连续的可变气门升程能在高转速时大幅提升发动机功率，并对发动机油耗特性和排放特性可以大为改善。

我们知道气门升程变化只能改变进，排气量大小，不能改变气门正时和气门开启持续时间，按照发动机动态可变配气时间图(见图25：发动机配气参考图)，理想的可变配气正时，应该在动态周期中气门的开闭既需要提前，也需要推迟，在气门正时限度范围内，以叠加量的多少达到气门开启持续时间的改变，因为VVT气门正时技术最主要的目标就是要能调节进，排气门重叠角度。同时，气门升程也应随发动机转速变而连续变化。

事实上，气门的可变叠加量才是所谓能改善发动机的动力特性，油耗特性和排放特性的最重要的问题。