[发明专利]内燃机进排气阀驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机进排气阀驱动装置，特别涉及一种具有可变内燃机进排气阀行程的驱动装置，该装置包括凸轮和摇臂。

背景技术

对于汽油机而言，由于经常在部分负荷工况下运转，残余废气系数较高，故如何提高发动机燃烧工作稳定性，减小部分负荷时泵气损失，组织快速的燃烧过程，提高燃烧效率就极为重要。因此，在发动机部分负荷时希望通过较小的气门升程，提高进气压差，增加通过气门的气流速度，增加湍流强度，提高火焰传播速度和燃烧速度，组织快速的燃烧过程。而在发动机高速高负荷时需要采用较大的气门升程，以最大程度地减小流动阻力，提高气缸的填充系数，满足发动机高速时的动力性需求。

除了调节发动机的进气量需求外，为了在汽油机或柴油机上实现米勒循环、实施内部EGR、改变有效压缩比、改善燃烧效率、实现部分停缸、实现低温燃烧或HCCI燃烧以提高发动机的燃油经济性和降低尾气污染物的排放的需求；改善冷启动性能、实现大功率的发动机刹车等增加发动机的商品性等需求都可以通过可变气门升程机构实现。关于这些应用另有文献论述，不再累述。

面对发动机节油和排放日益严格的要求，为了满足发动机在不同转速及扭矩下对气流控制的要求，对发动机不同工况进行优化从而改善发动机的节油和排放性能等需求出发，出现了如日本专利特开平11-107725，德国专利DE10123186，美国专利US5365895，日本专利特开2001-263015等可以进行将内燃机阀门的最大升程进行调节的机构的技术方案。

日本专利特开平2-221614中公开了一种在同一根凸轮轴上安装2个适用于不同工况的凸轮，例如一个是用于高速，另一个是用于低速。为了提高对不同工况的适应能力，在实际应用中也有安装3个凸轮的情况，在不同的工况切换使用不同的凸轮，属于不连续的气门升程可调机构。但是对于目前发动机日益复杂的控制需求，这种技术方案就难以满足了。

其中，日本专利特开平11-107725采用了4连杆式可变机构，用其中的一个节点作为驱动，用另一个节点作为调节，可以对发动机气门的升程进行不间断的连续调节。该结构的特点是针对挺杯式气门机构比较有效。但是由于采用了4连杆机构导致运动零件增多，使摩擦副增多，导致摩擦阻力加大。系统体积增大，使系统惯性增大，导致驱动功率增大。为了满足系统精度的要求，需要提高各个零部件的制造精度，导致较高的制造成本；由于系统的复杂性较高，也加大了实现系统可靠性目标的成本。

其中德国专利DE10123186是一种针对具有摇臂的气门系统的可变机构，也是连续可变的。其特点是在主摇臂上增加了一个副摇臂，由凸轮驱动原来的主摇臂改为凸轮直接驱动副摇臂，再由调节轴调节从副摇臂传递给主摇臂的运动量从而达到调节气门的升程，实现升程可变。该技术方案由于增加了副摇臂及其配件，不可避免的使系统运动零件增多，摩擦副增多，导致摩擦阻力加大。体积增大，使系统惯性增大，导致驱动功率增大。该系统同样也有着使零部件制造成本增加和实现系统可靠性目标的成本增加的问题。

日本专利特开2001-263015是一种针对具有摇臂的气门系统的可变机构，也是连续可变的。其特点是在摇臂和凸轮之间增加了两个副摇臂，这两个副摇臂通过一个具有螺旋齿的轴连接，通过推拉具有螺旋齿的轴来改变两个副摇臂之间的夹角，从而达到调节凸轮到主摇臂之间运动量的传递比例，实现气门升程的调节。该技术方案由于增加了两个副摇臂，同样不可避免的使系统运动零件增多，体积增大，导致系统惯性大，需要较大的驱动功率。特别是使用具有螺旋齿的轴来控制调节时，由于摩擦副众多，会使调节升程时所需要的功率大幅度增加，这会导致驱动系统体积的加大和成本的提高。另外，具有螺旋齿的轴和副摇臂的加工成本也是大大高于普通的摇臂和摇臂轴。该技术方案同样具有运动零件多，体积大，摩擦副多，摩擦阻力大，系统惯性大，需要较大的驱动功率和零部件制造成本高以及实现系统可靠性目标的成本高的问题。

美国专利US5365895公开了一种用于内燃机的可变进排气阀升程装置，其阀门的最大升程也是连续可变的。该专利公开的技术方案采用改变摇臂摆动中心位置的方式来改变内燃机进排气阀的升程。根据该发明，采用齿轮齿条相互配合来改变摇臂的摆动中心位置，由此改变内燃机进排气阀升程。但是，齿轮齿条加工复杂，成本高。此外，采用齿轮齿条工作付时，调节机构所包含的零件多，从而导致调节机构结构复杂，除去制造加工的难度大外，工作可靠性也随之降低。

发明内容