一种气门升程和正时独立可调的气门驱动机构构成方法.pdf

本发明公开了一种气门升程和正时独立可调的气门驱动机构构成方法，使用一种可变气门升程和正时机构，并加上一种可变气门升程机构，先将前一种机构中的凸轮所对应的曲轴角度放大，而后并放大二个机构所造成的气门升程的改变，而后将两种机构以不分先后次序串联在一起共同实现对气门的控制，即由可变气门正时机构负责控制气门的正时，而由可变气门升程机构控制气门的升程，当可变气门正时机构改变气门升程后，由可变气门升程机构再做调整，使得气门的正时和升程达到预期的数值，并且各自独立可调。

1.  一种气门升程和正时独立可调的气门驱动机构构成方法，该方法使用二种气门驱动机构：
一种连续可变气门升程机构，其作用是连续改变气门的升程和正时，此时气门的升程和正时保持一定范围内固定不变的比例关系，并称此气门驱动机构为A机构；
另一种连续可变气门升程机构，其作用是连续改变气门的升程，不改变气门正时并称此气门驱动机构为B机构；
先将凸轮所对应的曲轴角度放大，例如360度，或者根据设计所需的最大范围；而后并放大A、B机构所造成的气门升程的改变，使得A机构所造成的气门升程的降低可以大部分由B补偿；而后将两种机构以不分先后次序串联在一起共同实现对气门的控制，即由A机构负责控制气门的正时，即气门持续开启的时间，而由B机构控制气门的升程，方法是当A机构改变气门升程后，由B机构再做调整，使得气门升程达到预期的数值；
并且，A机构的部件做出一些切除，降低其造成的气门升程的变化；切除的部分与原来部分的比例按照如下公式：切除部分≤1-气门最小持续开启曲轴角度/气门最大开启曲轴角度。

2.  如权利要求1所述一种气门升程和正时独立可调的气门驱动机构构成方法，其特征还在于当气门所需升程低于一个比例时，所述A机构不再进行调节而固定，此后气门升程完全由B机构决定；这个比例的数值，是内燃机最小全功率转速所需之气门持续开启角度与最大全功率转速之角度之比。

一种气门升程和正时独立可调的气门驱动机构构成方法
技术领域
本发明涉及一种气门升程和正时独立可调的气门驱动机构构成方法。
背景技术
现有的可变气门正时机构意义在于改变进气门与排气门的交叠角度，而气门开启的持续时间是固定的。但是，此种气门正时机构在提高交叠角的同时，排气门延迟打开，进气门过早关闭，都造成了发动机额外的排气损耗，并造成进气量减少，这些都使内燃机理论上最佳的输出功率与扭矩受到损失。能够将气门的正时调整到理论最佳值的方法称为全可变气门正时，包含单个气门的正时和进排气门交叠角。
可变气门升程的作用是可以替代部分节气门的作用，使得发动机泵气损耗降低，油门反应速度提高，在汽油机上作用明显，但不能用于柴油机。
公开(公告)号：CN102235195A由两种可变气门升程机构组合的全可变气门正时方法中，指明改变气门开启时间而不改变气门升程的方法，但其方法有缺陷，其实二种机构的前后顺序并不足以影响机构的作用，只是控制方法不同，并且也未只出如何控制气门升程。况且，如果其中一个机构做出将降低气门升程的调节到非常小的数值，比如最大值的十分之一，那么另一个机构必需做出10倍补偿，这是很难实现，实用性有障碍。
公开(公告)号：CN102235192A限制升程的全可变气门正时方法有缺陷，其实不必放大机构的各种行程及其所造成的气门升程，如果与单独的可变气门升程技术融合，由后者负责控制气门升程，就可以实现气门升程的控制，不变或者改变气门升程。况且，没有只出具体切除的比例关系。这个方法指出的放大升程也就是扩大机构的体积和重量，这样对内燃机很不利。
综合这些想法，可以在气门升程和正时独立可调的气门驱动机构构成方法中，将以上二个技术的不足加以弥补，优势加以合并。
发明内容
本专利针对上述缺陷作出新的解决方案，需要一种新的机构，实现气门正时更好的控制。凸轮的角度是固定的，因此需要一种机构能够缩小凸轮的角度，而不是放大凸轮的角度，因为凸轮角度是不能被放大的，所以必须采用具有最宽泛的曲轴角度的凸轮。
发明所提供的方法内容包含：一种气门升程和正时独立可调的气门驱动机构构成方法，该方法使用二种气门驱动机构：一种连续可变气门升程机构，其作用是连续改变气门的升程和正时，此时气门的升程和正时保持一定范围内固定不变的比例关系，并称此气门驱动机构为A机构；另一种连续可变气门升程机构，其作用是连续改变气门的升程，不改变气门正时 并称此气门驱动机构为B机构；先将凸轮所对应的曲轴角度放大，例如360度，或者根据设计所需的最大范围；而后并放大A、B机构所造成的气门升程的改变，使得A机构所造成的气门升程的降低可以大部分由B补偿；而后将两种机构以不分先后次序串联在一起共同实现对气门的控制，即由A机构负责控制气门的正时，即气门持续开启的时间，而由B机构控制气门的升程，方法是当A机构改变气门升程后，由B机构再做调整，使得气门升程达到预期的数值。
附图说明
图1是方法基本原理的示意图。示出了由两种可变气门升程机构组合的可变气门控制效果。
图2是切除气门升程的方法示意图，对驱动部件形状的切割有特定的形式。
具体实施方式
以下结合附图对一种气门升程和正时独立可调的气门驱动机构构成方法做具体说明。
如附图1所示，凸轮的角度值在通常的内燃机中因为转速比较低故而凸轮所对应的曲轴角度一般为220到240度。为适应内燃机的最高转速时的效率要求，凸轮的角度必须提高至适应高转速的角度，超过260度，最高可达360度。附图中T0所示的是可改变气门正时的连续可变气门升程技术，其在改变气门升程的同时，气门正时角度也从T0扩展至T1，从T1扩展至T2。若将T0确定为180度，T2可达到360度，但升程也要达到通常气门升程的二倍。不改变气门正时的连续可变气门升程机构可以降低气门升程，从L0降低至L2，从L2降低至L1。因为二种机构串联的结构，由A机构调节气门正时，B机构调节气门升程，合并的结果就是如附图所示的气门最终的效果，在等号右边的气门最终正时图中，T0所代表的是内燃机在转速最低的时刻的气门打开时间所对应的曲轴角度，而T1所代表的是内燃机在中等转速的时刻的气门打开时间所对应的曲轴角度，T2所代表的是内燃机在转速最高的时刻的气门打开时间所对应的曲轴角度。T2所对应的曲轴角度，不大于凸轮的角度值所对应的曲轴角度。可见由于B机构的补偿调节作用，T0的升程最高，其次是T2，最低的是T1，因为T1所受到的B机构的补偿最用L1最低，所以升程最低。因此，可见总的效果就是气门的正时和升程可以独立调节，相互可以不干扰，即气门的正时角度和升程值可以有任意的组合。
这里所述的二种类型的连续可变气门正时机构，不特指某一个的机构，而是所有满足A、B定义的特征的机构。二种机构的组合机构，并非是使二种机构完全独立，也视具体情况加以合并，使得机构的复杂度降低。
因为A、B机构的控制机构是分离的，因此可以令整个机构具有二个可调参数，这是使得气门正时和升程独立可调的数学基础。
所谓串联，就是前一个机构的输出端连接在后一个机构的输入端，前一个机构的输入端就是凸轮，后一个机构的输出端就是气门。
若A机构的升程和气门持续开启角度都过小，那么B机构所需进行的升程补偿的比例过大，造成杠杆效应非常大，部件承担的压力非常高，因此当气门所需升程低于一个比例时，所述A机构不再进行调节而固定，此后气门升程完全由B机构决定；这个比例的数值，是内燃机最小全功率转速所需之气门持续开启角度与最大全功率转速之角度之比。这样做的原因还在于，A机构只负责调节内燃机气门持续开启角度值，而不负责气门升程，也就是说，B机构的存在解除了A机构调节气门升程的职责，而由B机构承担。举例而言，内燃机的气门持续开启角度值在200度到300度曲轴角之间，那么A机构的正时对应的升程的范围就是1到1.5，或者是0.666到1，A机构不会将自己的正时调到低于200度曲轴角，升程也不会低于1或者0.666，低于这个数值的气门升程由B机构来调节。
A机构的设计特征会影响到B机构，设法缩小A机构的升程变化对B机构的设计难度的降低非常有利。所以A机构采用切尖法来修正可变气门正时和升程机构的设计。以一个实施例来说明这个切尖法的具体方法：
再假设内燃机的气门持续开启角度值在200度到300度曲轴角之间，那么A机构的正时对应的升程的范围就是1到1.5，或者是0.666到1，假设气门持续开启角度值与气门升程成严格线性关系，那么最小与最大气门持续开启角度值比例关系就是2∶3，如果将A机构最大升程切除1-2/3＝1/3，那么就可以保证A机构在调整气门持续开启角度值时气门升程基本不变，因此B机构作出的调整也非常小，有利于降低损耗。切除的具体就是将导致气门升程升高的机械部分的形状切掉，让机构在运动到这里时做保持气门升程的动作。切除也不推荐切掉太多，因为切除太多，气门开启和关闭的速率太高，这对气门弹簧的弹力要求高，弹力高必然造成更多损耗，因此根据实际情况做折中处理，适当切除一些气门升程就可以了。
以图2所示的机构为例，说明切除的方法，图2(1)所示出的形状，是所有可变气门升程和正时机构的必备部件——摆动杆——与驱动气门的滚轮摇臂的接触面的大致形状，向下突出的三角形指代气门打开所需要的几何形状，而三角形底边的等高则是保持气门关闭的形状；升程的高低与三角形突起的高低成正比。正确的切除方法是图2(2)，切除三角形突出的顶端一部分，比例就是三角形突起的高度。图2(3)是错误的切除法，这样做会导致气门升程不足，根源是改变了气门升程和正时之间的比例关系。