專利名稱：一種在內(nèi)燃機(jī)中控制氣門二次開啟的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種四沖程發(fā)動機(jī)，尤其涉及一種四沖程發(fā)動機(jī)的氣門開啟的控制裝置。
技術(shù)背景內(nèi)燃機(jī)排放的有害氣體對于環(huán)境和人體健康造成很大危害，同時能源緊張又要求不斷降 低內(nèi)燃機(jī)的燃油消耗。降低發(fā)動機(jī)的燃油消耗的一個重要手段時使用稀薄混合氣燃燒，特別 是在發(fā)動機(jī)處于部分負(fù)荷常用工況下時。但是，此時的排放中，氮氧化物的排放會很高，以 致為滿足排放法規(guī)的要求造成困難。降低氮氧化物排放的一個方法是組織廢氣再循環(huán)，使燃 燒的廢氣重新回到氣缸內(nèi)，降低燃燒溫度，從而有效抑制氮氧化物的產(chǎn)生。內(nèi)燃機(jī)排放控制的另一個難點在于冷啟動時未燃碳?xì)涞呐欧胚^高。這是因為過低的環(huán)境 溫度造成燃油空氣混合氣在進(jìn)氣道壁面遇冷凝結(jié)，而氣缸內(nèi)混合氣濃度不合適，發(fā)動機(jī)失火 現(xiàn)象嚴(yán)重，大量燃料沒有燃燒就從排氣管排出，導(dǎo)致過高的未燃碳?xì)渑欧?。為了改善發(fā)動機(jī) 冷啟動， 一般有進(jìn)氣道加熱或使部分廢氣回流到進(jìn)氣道內(nèi)的方法，其目的都是提高燃料溫度 ，加快蒸發(fā)，改善燃燒，從而降低未燃碳?xì)涞呐欧?。顯然，回流到進(jìn)氣道內(nèi)廢氣會重新回到 氣缸內(nèi)，從而又會帶來廢氣再循環(huán)的效果。目前，可變氣門正時技術(shù)可以被用來實現(xiàn)廢氣再循環(huán)或排氣向進(jìn)氣道內(nèi)的少量回流。但 是，對于一些小型發(fā)動機(jī)，如摩托車發(fā)動機(jī)或通用汽油機(jī)，可變氣門正時技術(shù)顯得過于復(fù)雜 ，還會大幅增加發(fā)動機(jī)成本。因此，不適合于在這些機(jī)型上應(yīng)用。在發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)過程中，控制氣閥二次開啟也可以實現(xiàn)廢氣再循環(huán)或排氣向進(jìn)氣道內(nèi)的少 量回流。但是，在已有的小型內(nèi)燃機(jī)上的氣門二次開啟機(jī)構(gòu)或者是用于發(fā)動機(jī)啟動減壓，或 者是用于發(fā)動機(jī)停車時泄壓，以便保護(hù)啟動電機(jī)不過載。這種裝置只在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速很低時控 制氣門在活塞的壓縮行程二次開啟，而發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速再提高后，由于離心力的作用，這種裝置 便不再起作用。因此，不能滿足根據(jù)發(fā)動機(jī)工況有選擇地控制氣閥的二次開啟的要求。因此，需要一種簡便可行的控制廢氣重新流入氣缸或倒流入進(jìn)氣道的裝置，即一種在內(nèi) 燃機(jī)中控制氣門二次開啟的裝置。4發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)動機(jī)成本增加很少，卻能夠?qū)崿F(xiàn)氣門的二次開啟，并有效 降低發(fā)動機(jī)排放的一種在內(nèi)燃機(jī)中控制氣門二次開啟的裝置。 為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種在內(nèi)燃機(jī)中控制氣門二次開啟的裝置，它包括下?lián)u臂，所述的下?lián)u臂通過推桿與上 搖臂的一端相連，所述的上搖臂的另一端與氣門相連，所述下?lián)u臂由下?lián)u臂軸可轉(zhuǎn)動地支撐，它還包括(1) 凸輪軸分部件，它包括可轉(zhuǎn)動的固定在發(fā)動機(jī)體上的軸，在所述的軸上套有軸套，在所述的軸套上套有其輪廓表面包括一個第一主升程輪廓和一個第一基圓的主凸輪，在所 述的主凸輪的一側(cè)凸臺上依次套有至少一個副凸輪和一個齒輪，所述的齒輪、主、副凸輪通 過連接銷連接，所述的每個副凸輪的輪廓包括一個第二主升程輪廓、 一個第二基圓和位于所 述的第二主升程輪廓或第二基圓輪廓之上的最大升程小于第一主升程輪廓的最大升程的光滑凸起；(2) 控制桿分部件，該部件的所述的下?lián)u臂軸固定在發(fā)動機(jī)體上，在所述的下?lián)u臂軸 內(nèi)開有其內(nèi)依次插有彈簧和控制桿的下?lián)u臂軸中心孔并且在所述的下?lián)u臂軸的側(cè)壁上沿其軸 向方向開有一個或兩個槽，所述的控制桿內(nèi)開有控制桿中心孔并且在其末端側(cè)壁上開有一個 或兩個第一連接孔， 一個或兩個其上開有第二連接孔的銷釘分別穿過對應(yīng)設(shè)置的下?lián)u臂軸上 的槽、下?lián)u臂側(cè)壁上的槽以及控制桿上的第一連接孔， 一個針狀銷穿過所述的控制桿中心孔 并穿入所述的銷釘上的第二連接孔，所述下?lián)u臂能夠沿所述的下?lián)u臂軸的軸線方向與之移動 配合并且通過設(shè)置在其一端的曲線塊能夠單獨與所述的主凸輪輪廓面或同時與主、副凸輪輪 廓面相搭合配合；(3) 控制轉(zhuǎn)盤分部件，它包括螺栓， 一個擰緊在發(fā)動機(jī)機(jī)體上的第二軸套套在所述的 螺栓的螺桿上，所述的第二軸套的一側(cè)端面靠在所述的螺栓的法蘭面上，在所述的軸套上套 有控制轉(zhuǎn)盤，所述的控制轉(zhuǎn)盤與驅(qū)動裝置相連， 一個調(diào)整螺釘穿過發(fā)動機(jī)機(jī)體并且其末端頂 在所述的控制轉(zhuǎn)盤外緣上， 一個回位彈簧一端連接在發(fā)動機(jī)機(jī)體上，另一端連接在控制轉(zhuǎn)盤 ，所述的控制桿的一端緊貼在所述的控制轉(zhuǎn)盤的側(cè)壁的曲線控制面上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下有益效果l.本裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，同時對于現(xiàn)有發(fā)動機(jī)改動少。本裝置的發(fā)動機(jī)動力性能沒有不良影響，卻可以有效降低發(fā)動機(jī)的排放和油耗。這是因為在部分負(fù)荷下，由于廢氣再 循環(huán)的作用，發(fā)動機(jī)不必為了限制氮氧化物的排放而使用較濃的混合氣。這樣，便同時達(dá)到 了減少氮氧化物的排放和降低發(fā)動機(jī)油耗的效果。2. 本發(fā)明的另一個優(yōu)點是，可以根據(jù)需要設(shè)計轉(zhuǎn)盤工作表面形狀，并通過優(yōu)化副凸輪上 光滑凸起的位置、形狀來控制氣門二次開啟所對應(yīng)的工況、氣門二次開啟的時刻、開啟高度 和開啟持續(xù)期，從而有效控制進(jìn)入氣缸的廢氣的數(shù)量，在優(yōu)化廢氣再循環(huán)率以及降低排放上 有較大的自由度。3. 本發(fā)明的另一個優(yōu)點是，可以根據(jù)發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)工況的變化提供廢氣再循環(huán)率有級或無 級變化的廢氣，有利于保證發(fā)動機(jī)平穩(wěn)的工況轉(zhuǎn)換。4. 本發(fā)明的另一個優(yōu)點是，既可以用于排氣門二次開啟的控制，從而控制廢氣再循環(huán)； 也可以用于進(jìn)氣門二次開啟的控制，而這種方法既可以用來改善發(fā)動機(jī)冷啟動的性能，并降 低冷啟動時未燃碳?xì)涞呐欧?，又可以用來作用實現(xiàn)廢氣再循環(huán)的一種方法。


圖l是本發(fā)明的一種在內(nèi)燃機(jī)中控制氣門二次開啟的裝置的一個實施例中下?lián)u臂同時與 主凸輪和副凸輪搭合時的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示的裝置中下?lián)u臂只與主凸輪搭合時的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖1所示的裝置的左視圖(省略掉凸輪軸上的齒輪)； 圖4是本發(fā)明裝置的部分機(jī)構(gòu)的分解示意圖(省略掉凸輪軸上的齒輪)； 圖5是圖1所示的裝置的A-A剖視示意圖； 圖6是圖3所示的裝置的B-B剖視示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作以詳細(xì)描述。如附圖所示的本發(fā)明的一種在內(nèi)燃機(jī)中控制氣門二次開啟的裝置，包括 一個凸輪軸分部件l、 一個下?lián)u臂軸2， 一個下?lián)u臂3、 一個推桿6、上搖臂7、 一個氣門8 ，和用來控制下?lián)u臂3在下?lián)u臂軸2上軸向位置的一個控制桿分部件4和一個控制轉(zhuǎn)盤分部件9 ;所述凸輪軸分部件1包括軸12、齒輪13、主凸輪14、副凸輪15、軸套16和連接銷11。軸12 可轉(zhuǎn)動地固定在發(fā)動機(jī)機(jī)體上，在所述的軸上套有軸套16，在所述的軸套上套有主凸輪14， 在所述的主凸輪14的一側(cè)凸臺上依次套有至少一個副凸輪15和一個齒輪13。插入主凸輪的連接銷11穿過副凸輪上的孔17并插入齒輪13上的槽23中，這樣，齒輪13便可以帶動主凸輪14和 副凸輪15在軸12上轉(zhuǎn)動。主凸輪14輪廓表面包括一個第一主升程輪廓19和一個第一基圓20， 副凸輪輪廓表面包括與所述的第一主升程輪廓19和一個第一基圓20同樣的或小一些的一個第 二主升程輪廓21、 一個第二基圓22，除此之外還包括一個位于第二基圓輪廓22之上的最大升 程小于第一主升程輪廓最大升程的光滑凸起18。下?lián)u臂軸2固定支撐在發(fā)動機(jī)上，下?lián)u臂3由 所述下?lián)u臂軸2可轉(zhuǎn)動地支撐，并可以在控制桿分部件4的帶動下在所述下?lián)u臂軸2上沿軸線 方向移動。下?lián)u臂3通過曲線塊31與所述凸輪軸上的凸輪輪廓面搭合。上搖臂7可轉(zhuǎn)動地支撐在發(fā)動機(jī)上，上搖臂的一端通過氣門螺釘71與氣門8的氣門桿末端 在氣門桿端面81搭合。推桿6—端通過球窩關(guān)節(jié)與所述下?lián)u臂3在第一結(jié)合處61連接，另一端 通過球窩關(guān)節(jié)與所述上搖臂7在第二結(jié)合處62連接。當(dāng)下?lián)u臂3位于下?lián)u臂軸2上最左端位置時，下?lián)u臂3的曲線塊31與主凸輪14搭合，也與 副凸輪15搭合，這樣在凸輪轉(zhuǎn)過一周時，下?lián)u臂3會產(chǎn)生一大一小兩次往復(fù)擺動，從而使氣 門8產(chǎn)生一次大升程開關(guān)和一次小升程開關(guān)動作。而當(dāng)下?lián)u臂3位于下?lián)u臂軸2上最右端位置時，下?lián)u臂的曲線塊31完全與主凸輪14搭合， 這樣在凸輪轉(zhuǎn)過一周時，下?lián)u臂只會產(chǎn)生一次往復(fù)擺動，并使氣門只產(chǎn)生一次大升程開關(guān)動 作。下?lián)u臂3在下?lián)u臂軸2上的軸向移動和位置的保持是由控制桿分部件4完成的?？刂茥U分部件4包括固定在發(fā)動機(jī)體上的下?lián)u臂軸2，位于下?lián)u臂軸孔25中的控制桿41 ，連接下?lián)u臂3與控制桿41的銷釘42，位于下?lián)u臂軸孔25底部向孔25外部推動控制桿41的彈 簧43?？刂茥U41末端側(cè)壁上有第一連接孔47，銷釘42穿過第一連接孔47。為了固定銷釘42的位置，沿控制桿軸線方向還有一個控制桿中心孔44， 一個細(xì)長的針狀 銷45穿過控制桿中心孔44，并穿入所述銷釘42上的第二連接孔46中，從而保證所述銷子不會 從下?lián)u臂上的槽中掉出來?？刂妻D(zhuǎn)盤分部件9包括控制轉(zhuǎn)盤91，繞線轉(zhuǎn)盤92，定位螺釘93，螺栓94，第二軸套95 ，拉線96，回位彈簧97和調(diào)整螺釘98。第二軸套95套在所述的螺栓的螺桿上，所述的第二軸 套的一側(cè)端面靠在所述的螺栓的法蘭面上，在所述的軸套上套有控制轉(zhuǎn)盤91，所述的控制轉(zhuǎn) 盤91與驅(qū)動裝置相連，并把軸套95擰緊在發(fā)動機(jī)機(jī)體上?；匚粡椈?7套在發(fā)動機(jī)機(jī)體上，回 位彈簧97的一端99繞在發(fā)動機(jī)機(jī)體的凸起上，另一端100繞在控制轉(zhuǎn)盤的凸起106上。所述控制轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動裝置可以由拉線控制，如與發(fā)動機(jī)的油門聯(lián)動；也可以不采用拉 線而采用電動馬達(dá)控制并且可以通過蝸輪蝸桿的方式傳動。而由拉線控制時第二軸套95的長度設(shè)計得正好可以使控制轉(zhuǎn)盤91和繞線轉(zhuǎn)盤92繞軸套95作轉(zhuǎn)動。定位螺釘93將控制轉(zhuǎn)盤和繞 線轉(zhuǎn)盤固定在一起，使二者同步轉(zhuǎn)動。回位彈簧97的作用方向是使控制轉(zhuǎn)盤91和繞線轉(zhuǎn)盤92 繞螺栓94逆時針方向轉(zhuǎn)動，拉線96末端固定在繞線轉(zhuǎn)盤上。拉線96可以通過設(shè)置在其上的一 個圓柱101插入繞線轉(zhuǎn)盤的孔102中，拉線96繞在繞線轉(zhuǎn)盤92上，拉動拉線96會使繞線轉(zhuǎn)盤92 和控制轉(zhuǎn)盤91繞螺栓94順時針轉(zhuǎn)動。調(diào)整螺釘98穿過發(fā)動機(jī)機(jī)體上的一個螺紋孔，末端頂在 控制轉(zhuǎn)盤的點103上，用于調(diào)整發(fā)動機(jī)在怠速時控制轉(zhuǎn)盤的位置?？刂茥U的位置由 一個可轉(zhuǎn)動地固定在發(fā)動機(jī)上的控制轉(zhuǎn)盤控制，控制轉(zhuǎn)盤上有曲面控制 面，曲面控制面105的不同部分用來控制所述控制桿在所述搖臂軸孔內(nèi)的軸向位置，從而可 以通過轉(zhuǎn)動控制轉(zhuǎn)盤來控制下?lián)u臂與所述凸輪軸上的主凸輪或副凸輪搭合。控制桿41在彈簧43的作用下緊貼控制轉(zhuǎn)盤91的曲面控制面105，轉(zhuǎn)動控制轉(zhuǎn)盤91，曲面 控制面105會使得控制桿41沿著軸線方向移動并定位，控制桿上的銷釘42便會帶動下?lián)u臂3在 下?lián)u臂軸2上移動和定位。把下?lián)u臂軸2固定在發(fā)動機(jī)機(jī)體上是這樣實現(xiàn)的。在下?lián)u臂軸2側(cè)壁上有一個孔26， 一個 固定于發(fā)動機(jī)機(jī)體的螺栓27的末端帶有一個一定長度的圓柱28，圓柱28插入下?lián)u臂軸的孔26 中，從而確定了下?lián)u臂軸2在軸線方向的位置，并保證下?lián)u臂軸2不會繞軸線轉(zhuǎn)動。下?lián)u臂軸2的側(cè)壁上有一個沿軸線方向的槽29，控制桿上的銷釘穿過槽，槽的寬度剛好 可以使銷釘42在槽29內(nèi)自由滑動，但不會繞下?lián)u臂軸2的軸線轉(zhuǎn)動。下?lián)u臂的側(cè)壁上有一個槽32，槽32的寬度剛好可以使銷釘自由穿過，而槽的長度又保證 了下?lián)u臂在發(fā)動機(jī)工作過程中繞下?lián)u臂軸擺動時不會與銷釘發(fā)生干涉。為了保證良好的機(jī)油的密封，在下?lián)u臂軸2上有一個環(huán)形槽35，槽中裝有密封圈36;在 控制桿41上也有一個環(huán)形槽48，槽中裝有密封圈49。下?lián)u臂軸上還可以有另一個搖臂51，搖臂51通過推桿53，搖臂54和氣門螺釘55控制另一 個氣門52的開啟。搖臂51可轉(zhuǎn)動地固定在下?lián)u臂軸2的較細(xì)的軸頸56上。最后需要說明的是，以上實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳 實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方 案進(jìn)行修改或者等同替換。比如本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)中控制氣門二次開啟的裝置可以用于控制排 氣門的二次開啟，也可以用于控制進(jìn)氣門的二次開啟；再比如，所述推桿一端與所述下?lián)u臂 的一端連接方式可以是球窩連接，也可以是推桿通過挺柱與下?lián)u臂連接；再比如，所述副凸 輪上光滑凸起表面形狀可以為各種三維空間曲面，相應(yīng)地，所述控制轉(zhuǎn)盤的控制表面也可以 是各種三維空間曲面形狀，這樣，在下?lián)u臂在下?lián)u臂軸上移動的過程中，氣門二次開啟的升程和開啟持續(xù)期可以連續(xù)變化；再比如，所述副凸輪的輪廓可以是除了控制氣門二次開啟的 光滑凸起之外的其余輪廓皆小于主凸輪的輪廓；再比如，所述回位彈簧可以是扭簧，也可以 是拉簧。這些都沒有脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)被涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范 圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種在內(nèi)燃機(jī)中控制氣門二次開啟的裝置，它包括下?lián)u臂，所述的下?lián)u臂通過推桿與上搖臂的一端相連，所述的上搖臂的另一端與氣門相連，所述下?lián)u臂由下?lián)u臂軸可轉(zhuǎn)動地支撐，其特征在于它還包括(1)凸輪軸分部件，它包括可轉(zhuǎn)動的固定在發(fā)動機(jī)體上的軸，在所述的軸上套有軸套，在所述的軸套上套有其輪廓表面包括一個第一主升程輪廓和一個第一基圓的主凸輪，在所述的主凸輪的一側(cè)凸臺上依次套有至少一個副凸輪和一個齒輪，所述的齒輪、主、副凸輪通過連接銷連接，所述的每個副凸輪的輪廓包括一個第二主升程輪廓、一個第二基圓和位于所述的第二主升程輪廓或第二基圓輪廓之上的最大升程小于第一主升程輪廓的最大升程的光滑凸起；(2)控制桿分部件，該部件的所述的下?lián)u臂軸固定在發(fā)動機(jī)體上，在所述的下?lián)u臂軸內(nèi)開有其內(nèi)依次插有彈簧和控制桿的下?lián)u臂軸中心孔并且在所述的下?lián)u臂軸的側(cè)壁上沿其軸向方向開有一個或兩個槽，所述的控制桿內(nèi)開有控制桿中心孔并且在其末端側(cè)壁上開有一個或兩個第一連接孔，一個或兩個其上開有第二連接孔的銷釘分別穿過對應(yīng)設(shè)置的下?lián)u臂軸上的槽、下?lián)u臂側(cè)壁上的槽以及控制桿上的第一連接孔，一個針狀銷穿過所述的控制桿中心孔并穿入所述的銷釘上的第二連接孔，所述下?lián)u臂能夠沿所述的下?lián)u臂軸的軸線方向與之移動配合并且通過設(shè)置在其一端的曲線塊能夠單獨與所述的主凸輪輪廓面或同時與主、副凸輪輪廓面相搭合配合；(3)控制轉(zhuǎn)盤分部件，它包括螺栓，一個擰緊在發(fā)動機(jī)機(jī)體上的第二軸套套在所述的螺栓的螺桿上，所述的第二軸套的一側(cè)端面靠在所述的螺栓的法蘭面上，在所述的軸套上套有控制轉(zhuǎn)盤，所述的控制轉(zhuǎn)盤與驅(qū)動裝置相連，一個調(diào)整螺釘穿過發(fā)動機(jī)機(jī)體并且其末端頂在所述的控制轉(zhuǎn)盤外緣上，一個回位彈簧一端連接在發(fā)動機(jī)機(jī)體上，另一端連接在控制轉(zhuǎn)盤，所述的控制桿的一端緊貼在所述的控制轉(zhuǎn)盤的側(cè)壁的曲線控制面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的在內(nèi)燃機(jī)中控制氣門二次開啟的裝置，其特 征在于所述的驅(qū)動裝置包括套在所述的第二軸套上并且與所述的控制轉(zhuǎn)盤固定相連的繞線 轉(zhuǎn)盤，在所述的繞線轉(zhuǎn)盤上纏繞有拉線，所述的拉線的一端固定在所述的繞線轉(zhuǎn)盤上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在內(nèi)燃機(jī)中控制氣門二次開啟的裝置，其特 征在于所述的拉線的一端設(shè)置有圓柱，在所述的繞線轉(zhuǎn)盤上開有繞線孔，所述的圓柱插在 所述的繞線孔內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在內(nèi)燃機(jī)中控制氣門二次開啟的裝置，它包括下?lián)u臂，下?lián)u臂通過推桿與上搖臂的一端相連，上搖臂的另一端與氣門相連，下?lián)u臂由下?lián)u臂軸可轉(zhuǎn)動地支撐，它還包括凸輪軸分部件，該部件包括軸，在軸上套有連接在一起的主凸輪、副凸輪和齒輪；下?lián)u臂能夠沿所述的下?lián)u臂軸的軸線方向與之移動配合并且通過設(shè)置在其一端的曲線塊能夠單獨與主凸輪輪廓面或同時與主、副凸輪輪廓面相搭合配合；控制轉(zhuǎn)盤分部件，它包括其上套有控制轉(zhuǎn)盤的第二軸套，控制轉(zhuǎn)盤與驅(qū)動裝置相連，控制桿的一端緊貼在所述的控制轉(zhuǎn)盤的側(cè)壁的曲線控制面上。采用本裝置發(fā)動機(jī)成本增加很少，卻能夠?qū)崿F(xiàn)氣門的二次開啟，并有效降低發(fā)動機(jī)排放。
文檔編號F01L1/18GK101614142SQ20091030530
公開日2009年12月30日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月6日
發(fā)明者宋如鋼 申請人:天津內(nèi)燃機(jī)研究所