專利名稱：用于內(nèi)燃機的可變配氣定時機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可變配氣定時機構(gòu)，該機構(gòu)按照發(fā)動機的運轉(zhuǎn)工況控制發(fā)動機進(jìn)氣門配氣定時和排氣門配氣定時中至少一個。
按照發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況控制發(fā)動氣門配氣定時的一些可變配氣定時機構(gòu)正在使用中。這些可變配氣定時機構(gòu)其中之一型式是不斷改變凸輪軸相對于曲軸的旋轉(zhuǎn)相位(偏移角度)。
日本未審查公開專利平1-92504號公開了一種可連續(xù)變化相位的可變配氣定時機構(gòu)，該可變配氣定時機構(gòu)中的一個定時輪可相對于一個內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。下面將參考圖8對此型式的一個例子進(jìn)行描述。
一個可變配氣定時機構(gòu)90包括一個配氣定時輪91和一個內(nèi)轉(zhuǎn)子92。定時輪91有若干從其內(nèi)表面向其中心凸出的凸塊911。每對相鄰的凸塊911構(gòu)成了油腔912。一些葉片921從內(nèi)轉(zhuǎn)子92凸出。各葉片921分別裝在對應(yīng)的某個油腔912內(nèi)。葉片921和油腔912的壁面構(gòu)成了壓力腔93，每個葉片921的兩側(cè)都有這樣的壓力腔93。定時輪通過一根定時鏈與曲軸相連。凸輪軸94上有一些通道96，同樣內(nèi)轉(zhuǎn)子92上也有一些通道97。
油經(jīng)凸輪軸94上的通道96和內(nèi)轉(zhuǎn)子92上的通道97供應(yīng)到壓力腔93內(nèi)。壓力腔93內(nèi)作用在葉片921上的液壓，使內(nèi)轉(zhuǎn)子92和凸輪軸94一起相對定時輪92轉(zhuǎn)動。
在一對相對的凸塊911上分別鉆有一對孔913。每個孔913內(nèi)都裝有一個鎖止銷95和一個彈簧951。由于后面裝有彈簧951，各鎖止銷都有向定時輪91中心移動的趨勢。內(nèi)轉(zhuǎn)子92上的通道97內(nèi)有嚙合孔922。每個孔922都與一鎖止銷95對應(yīng)。各鎖止銷95都可插入與之對應(yīng)的孔922內(nèi)。更具體地說，當(dāng)葉片921處于某一最大偏移量位置時，某一鎖止銷會插入與之對應(yīng)的孔922內(nèi)，此時葉片921與腔912的某一側(cè)壁接觸。當(dāng)通道97內(nèi)油壓的推力大于彈簧的推力時，與某孔922嚙合的鎖止銷95縮回，脫離嚙合。
當(dāng)發(fā)動機起動時，通道96和97內(nèi)的油未被加壓。因此，某鎖止銷95在后面彈簧的作用下與嚙合孔922嚙合。這使得葉片921保持在一個最大偏移位置，定時輪91和內(nèi)轉(zhuǎn)子92間的相對轉(zhuǎn)動被限制。
當(dāng)發(fā)動機的工作使得通道96、97內(nèi)的油壓增至一個足夠高的水平時，作用于鎖止銷95上的油壓也相應(yīng)升高。結(jié)果，與孔922嚙合的銷95被與彈簧彈力反向的油壓推回，從而脫離孔922。如果，壓力腔93內(nèi)葉片921兩邊的壓力不等，葉片會向壓力腔內(nèi)壓力較低的一側(cè)轉(zhuǎn)動。相應(yīng)地定時輪92相對內(nèi)轉(zhuǎn)子92產(chǎn)生了轉(zhuǎn)動。
在該可變配氣定時機構(gòu)90中，定時輪90和曲軸同步旋轉(zhuǎn)。因此，定時輪91和內(nèi)轉(zhuǎn)子92間的相對轉(zhuǎn)動使得凸輪軸92的轉(zhuǎn)動相位相對于發(fā)動機參考旋轉(zhuǎn)相位或曲軸轉(zhuǎn)動相位發(fā)生了變動。相應(yīng)地，配氣定時相對于曲柄轉(zhuǎn)角被提前或延遲。
某些上述型式的可變配氣機構(gòu)改變了進(jìn)氣配氣定時。如果在起動發(fā)動機時，在通過延遲凸輪軸轉(zhuǎn)動相位來延遲進(jìn)氣關(guān)閉定時的情況下，燃燒室內(nèi)的空氣-燃料混合物會流回進(jìn)氣管。
發(fā)動機起動時轉(zhuǎn)速很低。此時，空-燃混合物向進(jìn)氣管內(nèi)的回流將會降低有效壓縮比，防礙發(fā)動機起動?？?燃混合物的溫度較低時，其體積較小。此時，發(fā)動機的轉(zhuǎn)動就不可能將混合氣壓縮至一個足夠高的水平。這進(jìn)一步防礙了發(fā)動機的起動。
配氣定時由適于發(fā)動機起動的配氣定時延遲就是推遲進(jìn)氣門的關(guān)閉時刻。以利用發(fā)動機高速轉(zhuǎn)動時的進(jìn)氣慣性增加進(jìn)氣量，提高發(fā)動機的功率特性。延遲進(jìn)氣門關(guān)閉時刻產(chǎn)生的空-燃混合氣回流使泵損失減少。因而發(fā)動機的燃油消耗率會降低。
但是，在圖8所示的現(xiàn)有技術(shù)可變配氣定時機構(gòu)90中，為獲得一個滿意的發(fā)動機起動性能，配氣定時在發(fā)動機起動時處于其最大延遲位置。因此，該配氣定時在發(fā)動機運行中不能被進(jìn)一步延遲。
再有，發(fā)動機起動時，過分提前進(jìn)氣門配氣定時會加大氣門重疊角。這將增加燃燒室內(nèi)廢氣再循環(huán)的數(shù)量(EGR)，進(jìn)而降低發(fā)動機的起動性能。
某些可變配氣定時機構(gòu)用于控制排氣門的配氣定時。當(dāng)某一裝有該機構(gòu)的發(fā)動機起動時，過分推遲的排氣門配氣定時也會加大氣門重疊角。同樣會增加燃燒室內(nèi)EGR的數(shù)量，降低發(fā)動機的起動性能。
發(fā)動機起動時，一個過分提前的排氣門配氣定時過早地提前了排氣門的開啟時刻，因此延長了燃燒沖程中的排氣門開啟階段。這會使燃燒沖程中產(chǎn)生的燃燒壓力得不到更充分的利用。發(fā)動機的起動性能也相應(yīng)地降低了。
鑒于上述情況，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于內(nèi)燃機的可變配氣定時機構(gòu)，該機構(gòu)可改善發(fā)動機的起動性能，闊展發(fā)動機工作時配氣定時變化的范圍，進(jìn)而提高發(fā)動機的功率特性。本發(fā)明可以以多種方式實施，包括一種裝置和一種方法。
一個用于內(nèi)燃機的可變配氣定時機構(gòu)，至少應(yīng)有一個由一根從動軸驅(qū)動的氣門和一根驅(qū)動軸。該可變配氣定時機構(gòu)通過改變從動軸相對驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)相位來改變發(fā)動機氣門的定時。該可變配氣定時機構(gòu)包括一個與驅(qū)動軸同步轉(zhuǎn)動的第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件、一個與從動軸同步轉(zhuǎn)動的第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件和一個液壓驅(qū)動裝置。該液壓驅(qū)動裝置可改變第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件相對于第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件的位置，從而改變從動軸相對于驅(qū)動軸的相位。該液壓驅(qū)動裝置包括一個可在氣門提前極限位置和氣門延遲極限位置間以兩個相反方向移動的可移動執(zhí)行器。在氣門提前極限位置，該執(zhí)行器處于一個氣門定時被提前至最大值的位置。在氣門延遲極限位置，該執(zhí)行器處于一個氣門定時被延遲至最大值的位置。該執(zhí)行器的轉(zhuǎn)動使第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件相對于第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而使驅(qū)動軸相對于從動軸的轉(zhuǎn)動相位改變。該液壓驅(qū)動裝置還包括一個位于驅(qū)動器一邊的第一液壓腔、一個位于該驅(qū)動器另一邊的第二液壓腔、可選擇性地向第一和第二壓力腔施加液壓以使執(zhí)行器在所選定的方向上運動的裝置及一個用于鎖止第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件的鎖止構(gòu)件。該鎖止構(gòu)件可將第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件鎖止在第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件的一個預(yù)定位置上，以固定從動軸相對驅(qū)動軸的相位，該鎖止構(gòu)件有一個鎖止位置和一個松開位置。在鎖止位置，第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件相對第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件保持固定，執(zhí)行器相對液壓腔保持固定。在松開位置，執(zhí)行器可相對液壓腔運動，以使第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件和第二轉(zhuǎn)動件間發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。該鎖止構(gòu)件在發(fā)動機不運轉(zhuǎn)時趨于向鎖止位置移動。
作為一個鎖止內(nèi)燃機中可變配氣定時機構(gòu)的方法，本發(fā)明可執(zhí)行如下工作，即用一個鎖止構(gòu)件將第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件鎖止在第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件的某一預(yù)定位置上，以使發(fā)動機起動時從動軸相對于驅(qū)動軸固定。該鎖止構(gòu)件有一鎖止位置和一松開位置。在鎖止位置，第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件與第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件相對固定。在松開位置，第一和第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件間允許發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。該方法還可在發(fā)動機停止動轉(zhuǎn)時，使鎖止構(gòu)件向其鎖止位置移動，并在發(fā)動機起動后達(dá)到某一預(yù)定工況時該鎖止構(gòu)件從其鎖止位置移開的工作。
在后附的權(quán)利要求書中將特別呈述本發(fā)明新穎的特征。參考對本發(fā)明最佳實施例和與其對應(yīng)的附圖進(jìn)行的描述，可更好地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明內(nèi)燃機的正視示意圖；圖2是本發(fā)明內(nèi)燃機可變配氣定時機構(gòu)的立體分解圖；圖3是不帶罩蓋的內(nèi)燃機可變配氣定進(jìn)機構(gòu)的正視圖；圖4是圖3中沿4-4線的剖視圖；圖5是圖3中沿5-5線的剖視圖；圖6是解釋本發(fā)明內(nèi)燃機可變配氣定時機構(gòu)工作范圍的圖表；圖7是解釋現(xiàn)有技術(shù)可變配氣定時機構(gòu)工作范圍的圖表；圖8是現(xiàn)有技術(shù)可變配氣定時機構(gòu)的正視剖視圖。
下面將參考附圖對本發(fā)明可變配氣定時機構(gòu)的一個最佳實施例作具體描述。
圖1所示發(fā)動機70包括一根進(jìn)氣凸輪軸15、一根排氣凸輪軸71和一根曲軸72。鏈輪11、73和72分別固定在軸15、71和72的端部。一條定時鏈75將鏈輪11、73和74相連接。一對鏈條張緊輪76將鏈75張緊。一個可變配氣相位機構(gòu)裝在進(jìn)氣凸輪軸15上。曲軸72的轉(zhuǎn)動通過鏈條75及鏈輪11、73和74傳到凸輪軸15和71上。相應(yīng)地，凸輪軸15和71與曲軸72同步旋轉(zhuǎn)，并以一預(yù)定的配氣定時驅(qū)動進(jìn)氣門77和排氣門78。
如圖2至5所示，該可變配氣相位機構(gòu)10包括鏈輪11、一個轉(zhuǎn)子12、一個前蓋13、一個后盤14和進(jìn)氣凸輪軸15。
該進(jìn)氣凸輪軸15上有一些軸頸151(圖中只示出一個)。如圖4所示，一個位于凸輪軸15前端的軸頸151上有一對法蘭151a和151b。法蘭151a、151b與一個瓦蓋80的配合使凸輪軸15被可轉(zhuǎn)動地支撐在缸蓋79上。
該后盤14包括一個盤狀部分141和一個軸套142。軸套142的后端有一個環(huán)形凹槽141a，后盤14的凹槽141a與法蘭151a相配合，法蘭151a裝有一個向前凸出的嚙合銷31，后盤14的盤狀部分141上有一個銷孔147。銷31和孔147接合使后盤14隨著凸輪軸15一起轉(zhuǎn)動。
轉(zhuǎn)子12上有一軸孔121?？?21內(nèi)形成一個臺階。轉(zhuǎn)子12還有四個徑向凸出的葉片122。四個葉片122在一周內(nèi)均勻分布。如圖所示轉(zhuǎn)子12與后盤14的軸套142同軸配合。后盤14的盤狀部分141上有若干孔146。一些定位銷30(圖中只示出一個)固定于孔146中并向前凸出。各葉片122上都有一個孔127。銷30和孔127相配合。這就使得轉(zhuǎn)子12同后盤14和凸輪軸15一起轉(zhuǎn)動。置于軸套142和轉(zhuǎn)子12間的密封件149使軸套142和轉(zhuǎn)子間密封。
位于后盤14有外側(cè)的鏈輪11大致呈柱形。該鏈輪11有一環(huán)形凹槽116，該凹槽116的直徑與后盤14盤狀部分141的直徑大致相等。后盤14的盤狀部分141與鏈輪11的凹槽116接合。因此鏈輪被可轉(zhuǎn)動地支撐在后盤14上。
鏈輪11的前端與轉(zhuǎn)子12被一前蓋13覆蓋。蓋13由螺栓32固定在凸輪軸上。這使得鏈輪11可與前蓋13發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。換句話說，前蓋13和轉(zhuǎn)子12、后盤14及凸輪軸15一起轉(zhuǎn)動。
鏈輪11外周有許多齒112。如圖4所示，齒112沿徑向?qū)χ疾?16。鏈75和齒112相嚙合。如圖3所示，鏈輪11有四個由其外周邊向其中心凸出的凸塊115。凸塊115均勻分布。每對相鄰的凸塊115構(gòu)成一個容納某一轉(zhuǎn)子12葉片122的葉片腔。這些凸塊115還在鏈輪11中心部位形成一個容納轉(zhuǎn)子12柱狀部分的柱狀空間。當(dāng)轉(zhuǎn)子12放入鏈輪11內(nèi)時，各葉片122和與之對應(yīng)的葉片腔114一起構(gòu)成一個提前角腔101和一個滯后角腔102。傳給轉(zhuǎn)子12。進(jìn)而使凸輪軸15同轉(zhuǎn)子12一起轉(zhuǎn)動。
密封件123裝在各葉片122的端部并被一個片彈簧124壓在與該葉片對應(yīng)的葉片腔內(nèi)壁上。各密封件123將對應(yīng)的提前角腔101和滯后角腔102彼此密封。當(dāng)腔101和102內(nèi)注滿油時，油的壓力使轉(zhuǎn)子12與鏈輪11耦合。此時鏈輪11的轉(zhuǎn)動可通過油如果滯后角腔102內(nèi)的油壓比提前角腔102內(nèi)的油壓高，葉片122會相對鏈輪11逆時針轉(zhuǎn)動(見圖3)。當(dāng)葉片122與提前角腔101的壁面接觸時，凸輪軸15相對曲軸72處于最大滯后角位置。相反，如果提前角腔101內(nèi)的油壓大于滯后角腔內(nèi)的油壓時，葉片122會相對鏈輪11順時針轉(zhuǎn)動(見圖3)。當(dāng)葉片122與滯后角腔102壁面接觸時，凸輪軸15相對曲軸77處于最大提前角位置。
如圖2至4所示，鏈輪11的某一凸塊115上有一接收孔117。該孔117平行凸輪軸15軸線延伸，其內(nèi)有一臺階。后盤14上有一鎖止凹槽145。該凹槽145與孔117面對，為橢圓形。另外，如圖3所示，盤14上的凹槽145的徑向長度要比其寬度要大。
孔117有一直徑較大的部分117a和一直徑較小的部分117b。鎖止銷20可滑動地插入孔117內(nèi)。如圖4所示，該鎖止銷20后端有一直徑較小的部分21，前端有一直徑較大的部分22。銷20的大直徑部分22比孔117的大直徑部分短，而其小直徑部分比孔117的小直徑部分長。因此在銷20的大直徑部分22和孔117的小直徑部分117b間形成一個環(huán)形壓縮腔181。
壓縮腔181內(nèi)的油壓作用在鎖止銷20的一個臺階上?；蚴且粋€第一受壓面25上。鎖止銷20小直徑部分21的后端面成為第二受壓面26。彈簧24在一個容納鎖止銷20大直徑部分22的孔內(nèi)伸展，并與前蓋13接觸。彈簧24促使鎖止銷20沿著可與鎖止凹槽145嚙合的方向移動。當(dāng)作用于第一受壓面25和第二受壓面26上的壓力和小于彈簧彈力時，該彈簧24使鎖止銷20緊靠在盤狀部分141的前端面上，或是插入后盤14的鎖止凹槽145內(nèi)。
當(dāng)鎖止銷20緊靠盤狀部分141時，鏈輪11相對后盤14的轉(zhuǎn)動會使鎖止銷20與鎖止凹槽145對齊，并插入該凹槽145內(nèi)。這使得鏈輪11與后盤14機械耦合。
鎖止銷20與鎖止凹槽145接合后，轉(zhuǎn)子12位于圖3所示位置。在此位置，各葉片122都從最大滯后角位置提前了α度。
當(dāng)作用于第一受壓面25和第二受壓面26上的壓力和大于彈簧彈力時，鎖止銷20會與盤狀部分141分開。這就允許鏈輪11和后盤14間發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。此時鎖止銷20完全縮回到孔117內(nèi)，不和盤狀部分141磨擦。
安裝該配氣定時機構(gòu)時，首先應(yīng)將后盤14和轉(zhuǎn)子12裝在凸輪軸15的法蘭151a上。然后將鏈輪11和銷20裝在后盤14上。最后在鏈輪11上裝前蓋13，并將螺釘32穿過轉(zhuǎn)子12、鏈輪11和后盤14擰入凸輪軸15內(nèi)。
現(xiàn)將描述提前角腔101和滯后角腔102的供油通道，及第一和第二受壓面25、26。如圖2所示，轉(zhuǎn)子12前端開有十字型提前角通道125。該提前角通道125與各提前角腔101相通。瓦蓋80內(nèi)壁和環(huán)繞軸頸151的缸蓋軸承座的內(nèi)壁上開有一環(huán)形提前角槽81，如圖4和5所示。該槽81經(jīng)通道82和一個油控制閥40與一液壓泵46相連。
軸頸151上有一對″L″型連接通道，軸套142和螺釘32間形成一空腔143。提前角槽81經(jīng)由連接通道155、空腔143和提前角通道125與提前角腔101相通。液壓泵46經(jīng)油控制閥40向通道82內(nèi)供油。這些油又經(jīng)提前角槽81、連接通道155、空腔143和提前角通道125供入到提前角腔101內(nèi)。
轉(zhuǎn)子12背面有一十字型滯后角通道126。該通道126與提前角通道125形狀相同，并與各滯后角腔102相通(見圖2和5)。軸頸151的外周開有一環(huán)形滯后角通道157。該通道157經(jīng)通道83和油控制閥40與液壓泵46相通。
軸頸151上有一對筆直的連接通道156。該通道156沿凸輪軸15軸線延伸。后盤14上有一對中間通道84(見圖5)。該通道84將連接通道156與滯后角通道126相連。液壓泵46經(jīng)油控制閥40向通道83內(nèi)泵入油。這些油又經(jīng)滯后角通道157、連接通道156、中間通道84和滯后角通道126供入到滯后角腔102內(nèi)。
如圖3所示，帶有嚙合孔117的凸塊115的一側(cè)壁上有一條滯后角連接通道119。該通道119將容納孔117內(nèi)的壓力腔181與相鄰的滯后角腔102連接。因此，滯后角腔102內(nèi)的壓力經(jīng)連接通道119作用在銷20的第一受壓面上。
如圖3和4所示，帶有容納孔117的凸塊115的背面有一條連接通道118。該連接通道118將容納孔117與相鄰提前角腔101相連。因此，提前角腔101的壓力經(jīng)該連接通道118作用在鎖止銷20的第二受壓面上。
如圖4所示，后盤14后端面上有一條徑向通道144。空腔143經(jīng)提前角通道上游的該通道144與鎖止凹槽145相連。因此注入空腔143的油的壓力可直接作用于鎖止銷20的第二受壓面上。
油控制閥40是一個控制向腔101和102注入油的方向控制閥。該油控制閥閥40包括一個外殼45、一個閥柱44和一個電磁執(zhí)行器41。閥柱44是一個柱型閥體，可往復(fù)運動地裝在外殼45內(nèi)。執(zhí)行器41固定在外殼45的一端，包括一個插入件43。該插入件43緊靠閥柱44。放置在外殼45內(nèi)的螺旋彈簧42促使閥柱44向插入件43移動。
該油控制閥40的外殼45還有一個罐開口45t、一個A開口45a、一個B開口45b和一對接收開口45r。罐開口45t與油底殼47之間用一液壓泵46相連。A開口45a經(jīng)通道82與提前角槽81相連，B開口45b經(jīng)通道83與滯后角槽157相連。接收開口45r與油底殼47相連。
執(zhí)行器41承擔(dān)著控制并移動閥柱44使其對著或順著彈簧42彈力方向運動的工作。
閥柱44有一些接合面44a。閥柱44的往復(fù)移動導(dǎo)致接合面44a使兩開口(45a和45t、45a和45r、45b和45t、45b和45r)間的油停止流動。接合面44a形成若干通道44b、44c。通道44b、44c使兩開口(45a和45t、45a和45r、45b和45t、45b和45r)間的油流動。
發(fā)動機不運轉(zhuǎn)時，液壓泵46和油控制閥40不工作。因此沒有油供入到提前角腔101和滯后角腔102內(nèi)。鎖止銷20上未受到油壓的作用。發(fā)動機起動時，也就是轉(zhuǎn)動發(fā)動機時，產(chǎn)生的油壓也很小。因此，鎖止銷20在彈簧彈力作用下要不插入鎖止凹槽145內(nèi)，要不就是緊壓在后盤14的前端面上。
如果，曲柄轉(zhuǎn)動帶動鏈輪11一起轉(zhuǎn)動，且鎖止銷20尚未鎖止時，鎖止銷20會沿后盤14的表面滑動并與鎖止槽145接合。這樣，鏈輪11、轉(zhuǎn)子12、后盤14和凸輪軸15之間機械耦合。因此，發(fā)動機起動時，凸輪軸15相對鏈輪11和曲軸72的轉(zhuǎn)動相位不會發(fā)生變化。
在此實施例中，鎖止銷20與后盤14上的鎖止凹槽145接合時，凸輪軸的轉(zhuǎn)動相位被機械固定。此轉(zhuǎn)動相位從最遲配氣定時提前了α度。這樣就可得到最優(yōu)的發(fā)動機起動配氣定時，進(jìn)而改善發(fā)動機的起動性能。
發(fā)動機起動后，假如液壓泵46產(chǎn)生出足夠的油壓，且閥柱44又同時向左移動(如圖4所示)，通道44b就會將開口45t和A開口連通。結(jié)果，油被液壓泵泵入提前角槽81中。而后這些油又經(jīng)空腔143、提前角通道125和軸頸151上的連接通道155進(jìn)入提前角腔101內(nèi)，使提前角腔內(nèi)的油壓升高。
同時，通道44c的其中之一將B開口45b與接收開口45r相通。這會使滯后角腔內(nèi)的油經(jīng)轉(zhuǎn)子12上的滯后角通道126、后盤14上的中間通道84、軸頸151上的連接通道156、滯后角槽157、通道83、B開口45b和油控制閥40的接收開口45r排泄到油底殼147內(nèi)。使滯后角腔102內(nèi)的油壓降低。
流經(jīng)位于提前角腔101上游的空腔143的油的壓力經(jīng)徑向通道144作用在第二受壓面26上。進(jìn)入提前角腔101的油的壓力經(jīng)連接通道118也作用在第二受壓面26上。因此，增加進(jìn)入提前角腔101油的數(shù)量，會增加作用在受壓面26上的壓力。當(dāng)作用在第二受壓面26上的力大于彈簧24的彈力時，鎖止銷從鎖止凹槽145內(nèi)脫出并完全容納在孔117內(nèi)。這就允許轉(zhuǎn)子12與鏈輪11間發(fā)生平滑的相對轉(zhuǎn)動。
當(dāng)提前角腔101內(nèi)的壓力升高，滯后角腔102內(nèi)的壓力降低時，腔101和102間的壓差導(dǎo)致轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)動，如圖3所示。通過后盤14向進(jìn)氣凸輪軸15施加一個旋轉(zhuǎn)力，從而改變了進(jìn)氣凸輪軸15相對于鏈輪11或曲軸72的轉(zhuǎn)動相位。也就是說，凸輪軸15從鎖止位置轉(zhuǎn)到一個提前角位置。此凸輪軸15的轉(zhuǎn)動提前了進(jìn)氣門77開啟的時刻。
相應(yīng)地，排氣門78仍處于開啟位置時，進(jìn)氣門77就被打開了。因而，排氣門的氣門開啟重疊角增大了。
如圖4所示，如果發(fā)動機起動后，油控制閥40向右移閥柱44，通道44b會將罐開口45t和B開口45b連通。此時油被泵45泵入滯后角槽157內(nèi)。這些油又經(jīng)通道83、滯后角槽157、連接通道156、中間通道84和滯后角通道126進(jìn)入滯后角腔102內(nèi)。引起滯后角腔內(nèi)的油壓升高。
同時，通道44c的其中之一把A開口45a和某一接收開口45r連通。這就使提前角腔101內(nèi)的油經(jīng)轉(zhuǎn)子12上的提前角通道125、空腔143、軸頸151上的連接通道155、提前角槽81、通道82、A開口45a和油控制閥40的罐開口45r排泄到油底殼147內(nèi)。進(jìn)而降低了提前角腔101內(nèi)的壓力。
泵人滯后角腔102內(nèi)的油的壓力經(jīng)連接通道119作用在第一受壓面25上。當(dāng)油壓大于彈簧24的彈力時，鎖止銷20從鎖止凹槽145內(nèi)脫出并收籠到孔117內(nèi)。轉(zhuǎn)子12和鏈輪11間允許有平滑的相對轉(zhuǎn)動。
當(dāng)滯后角腔102內(nèi)的壓力升高，提前角腔內(nèi)101內(nèi)的壓力降低時，腔101、102間的壓差導(dǎo)致轉(zhuǎn)子12逆時針轉(zhuǎn)動，如圖3所示。一個旋轉(zhuǎn)力通過后盤14施加到進(jìn)氣凸輪軸15上，改變了進(jìn)氣凸輪軸15相對于鏈輪11或曲軸72的轉(zhuǎn)動相位。也就是說，凸輪軸15從鎖止位置轉(zhuǎn)到一個滯后角位置。這種凸輪軸15的轉(zhuǎn)動推遲了進(jìn)氣開啟的時刻。相應(yīng)地，氣門重疊角減小或消除。
隨著發(fā)動機工況的不同，進(jìn)氣門77的開啟配氣定時連續(xù)地變化。具體說，根據(jù)發(fā)動機的運轉(zhuǎn)工況計算出目標(biāo)提前角，并與實際提前角相比較。按目標(biāo)提前角和實際提前的差別，改變傳輸給油控制閥閥40的執(zhí)行器41的工作頻率。這樣就可連續(xù)地提前或延遲配氣定時。結(jié)果，使進(jìn)氣門77開啟的時刻連續(xù)地變化。同樣氣門重疊角也連續(xù)變化。
在現(xiàn)有技術(shù)機構(gòu)中，發(fā)動機以最滯后的配氣定時起動(見圖7)。但根據(jù)本發(fā)明，發(fā)動機起動時，鏈輪11相對于凸輪軸15固定在一比最遲配氣定時提前了α度的相位上。這就允許發(fā)動機運轉(zhuǎn)時配氣定時進(jìn)一步從起始相位延遲。
發(fā)動機停止工作時，液壓泵46也停止工作。相應(yīng)地向發(fā)動機的供油也停止了。油控制閥40上的閥柱44在彈簧彈力的作用下移動到圖4位置。在該位置，通道44b連通B開口45b和罐開口45t。滯后角腔102與油底殼47連通。既然泵46不工作，滯后角腔內(nèi)的油就會流回到油底殼47。在該位置，一個通道44c將A開口45a和一個接收開口45r連通。這會使提前角腔內(nèi)的油經(jīng)開口45a和45r流回到油底殼47內(nèi)。
伴隨著油流回到油底殼47內(nèi)，作用在第一受壓面25和第二受壓面上26上的壓力會相應(yīng)地降低。鎖止銷20受彈簧24彈力的作用會向后盤14方向移動。發(fā)動機停止運轉(zhuǎn)后，進(jìn)氣門77的反作用力使凸輪軸15、后盤14和轉(zhuǎn)子12向滯后角方向轉(zhuǎn)動。換句話說，轉(zhuǎn)子12如圖3所示逆時針轉(zhuǎn)動。如果這樣的轉(zhuǎn)動使得鎖止凹槽145正對鎖止銷20，該鎖止銷就會與該凹槽145接合。轉(zhuǎn)子12與鏈輪11間的相對轉(zhuǎn)動被限制。如果該凹槽145未能和鎖止銷20正對，該鎖止銷20會保持緊靠在后盤14的前端面上直到發(fā)動機重新被起動。
如上所述，發(fā)動機起動時，該可變配氣定時機構(gòu)10中的鏈輪11相對凸輪軸15被鎖止在一個比最遲提前角提前了α度的位置上。因此，發(fā)動機是以一個比最遲提前角位置提前了的配氣定時起動的。這會改善發(fā)動機的起動性能。
該可變配氣定時機構(gòu)10允許發(fā)動機運轉(zhuǎn)中配氣定時從起動時的配氣定時進(jìn)一步延遲。以便充分利用發(fā)動機高速范圍內(nèi)的進(jìn)氣慣性，提高發(fā)動機的功率。在本實施例中，最遲配氣定時不是發(fā)動機起動時的配氣定時，而是比發(fā)動機起動配氣定時還要延遲的配氣相位。這會減少泵損失，降低發(fā)動機的油耗。
再有，上述實施例中，在轉(zhuǎn)子12相對鏈輪11轉(zhuǎn)動時，或配氣定時變化時，油壓是恒定地作用在鎖止銷20上的。因此可以防鎖止銷20在配氣定時改變時從孔117內(nèi)凸出。所以鎖止銷20和后盤14彼此間不接觸。
上述實施例鎖止凹槽145呈一個直徑方向較長的扁圓形。以防該鎖止凹槽145在轉(zhuǎn)子12和后盤14向滯后角方向轉(zhuǎn)動時與滯后角腔102相通。
當(dāng)轉(zhuǎn)子12和后盤14向提前角方向轉(zhuǎn)動時，該鎖止凹槽會與提前角腔101相通，但此時鎖止凹槽145已先經(jīng)空腔143和徑向凹槽144與提前角腔101相通了。因此，該凹槽145與腔101的連通不會干擾油的流動。
盡管，上述只描述了一個本發(fā)明實施例，但很明顯本領(lǐng)域技術(shù)人員可在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)將本發(fā)明更具體化。特別地，本發(fā)明可作如下形式修改在上述本發(fā)明實施例中，容納鎖止銷20的孔117做在鏈輪11上，與鎖止銷20相嚙合的鎖止凹槽145開在后盤14上。
但是，鎖止銷容納孔也可做在與轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動的后盤上，對應(yīng)的鎖止凹槽可開在鏈輪上。這種結(jié)構(gòu)同樣可以鎖止鏈輪相對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動。
因此，該例子以及前面實施例只能被認(rèn)為是示意性的而不是限制性的。本發(fā)明也不限于前面給出的細(xì)節(jié)，在后面權(quán)利要求書的范圍內(nèi)可對本發(fā)明進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種鎖止用于內(nèi)燃機的可變配氣定時機構(gòu)的方法，該內(nèi)燃機至少有一個由一根從動軸(15)驅(qū)動的氣門(77)和一根驅(qū)動軸(72)，該可變配氣定時機構(gòu)通過變化該從動軸(15)相對該驅(qū)動軸(72)的轉(zhuǎn)動相位來改變該發(fā)動機氣門的定時，其中可變配氣定時機構(gòu)包括一個與所述驅(qū)動軸同步轉(zhuǎn)動的第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件(11)、一個與所述從動軸同步轉(zhuǎn)動的第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件(12)和一個用于改變該第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件(11)相對該第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件(12)的相對位置從而改變所述從動軸相對于所述驅(qū)動軸相對相位的液壓執(zhí)行機構(gòu)(40、46)，該液壓執(zhí)行機構(gòu)包括一個可在一氣門提前極限位置與一氣門滯后極限位置間以兩個相反方向運動的可動執(zhí)行器(122)，在該氣門提前極限位置，該執(zhí)行器(122)處于一個配氣定時被提前至最大值的位置，在該氣門滯后極限位置，該執(zhí)行器(122)處于一個配氣定時被延遲至最大值的位置，該執(zhí)行器(122)的移動導(dǎo)致該第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件(11)相對該第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件(12)轉(zhuǎn)動，因而，改變了所述驅(qū)動軸相對于所述從動軸的轉(zhuǎn)動相位；該方法的特征是發(fā)動機起動時，一個鎖止構(gòu)件(20)將所述第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件(11)和第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件(12)鎖止在某一預(yù)定位置以固定所述從動軸(15)相對于所述驅(qū)軸的相位，該鎖止構(gòu)件(20)有一所述第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件(11)相對所述第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件(12)固定的鎖止位置和一個所述第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件(11)與所述第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件(12)間可有相對運動的非鎖止位置，該鎖止構(gòu)件鎖止時，所述執(zhí)行器脫離兩個極限位置；當(dāng)所述發(fā)動機停止運轉(zhuǎn)時，該鎖止構(gòu)件(20)向其鎖止位置移動；及當(dāng)所述發(fā)動機起動后達(dá)到某一預(yù)定運轉(zhuǎn)工況后，該鎖止構(gòu)件(20)從鎖止位置脫離。
2.一種用于內(nèi)燃機的可變配氣定時機構(gòu)，該發(fā)動機至少有一個由一根從動軸(15)驅(qū)動的氣門(77)和一根驅(qū)動軸(72)，該可變配氣定時機構(gòu)通過改變該從動軸(15)相對該驅(qū)動軸(72)的轉(zhuǎn)動相位來改變該發(fā)動機氣門的定時。其中可變配氣定時機構(gòu)包括一個與所述驅(qū)動軸同步轉(zhuǎn)動的第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件(11)、一個與所述從動軸同步轉(zhuǎn)動的第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件(12)和一個用于改變該第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件(11)相對該第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件(12)的相對位置從而改變所述從動軸相對于所述驅(qū)動軸相對相位的液壓執(zhí)行機構(gòu)(40，46)，該液壓執(zhí)行機構(gòu)的特征是一個可在一氣門提前極限位置和一氣門滯后極限位置間以兩個相反方向運動的可動執(zhí)行器(122)，在該氣門提前極限位置，該執(zhí)行器(122)處于一個配氣定時被提前至最大值的位置，在該氣門滯后極限位置，該執(zhí)行器(122)處于一個配氣定時被延遲至最大值的位置，該執(zhí)行器(122)的移動導(dǎo)致第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件(11)相對第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件(12)轉(zhuǎn)動，因而，改變了所述從動軸(15)相對于所述驅(qū)動軸(72)的轉(zhuǎn)動相位；一個位于所述執(zhí)行器(122)一側(cè)的第一液壓腔(101)；一個位于所述執(zhí)行器(122)另一側(cè)的第二液壓腔(102)；用于可選擇地將液壓流體的壓力施加于所述第一和第二壓力腔(101、102)以使所述執(zhí)行器(122)向某一被選擇方向移動的裝置；一個用于將所述第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件(11)與所述第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件(12)鎖止在某一預(yù)定位置以固定所述從動軸(15)相對所述驅(qū)動軸(72)相位的鎖止構(gòu)件(20)，該鎖止構(gòu)件有一所述第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件(11)與所述第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件(12)相對固定的鎖止位置，和一所述執(zhí)行器(122)可相對所述液壓腔移動以使所述第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件(11)與所述第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件(12)相對運動的非鎖止位置，發(fā)動機不運轉(zhuǎn)時，所述鎖止機構(gòu)(20)受壓向其鎖止位置移動，當(dāng)鎖止機構(gòu)鎖止時所述執(zhí)行器(122)離開兩個極限位置。
3.如權(quán)要求2所述的可變配氣定時機構(gòu)，其中鎖止構(gòu)件(20)在彈簧的作用下趨于向鎖止位置移動，當(dāng)發(fā)動機達(dá)到某一預(yù)定運轉(zhuǎn)工況時，該鎖止構(gòu)件(20)在一個比彈簧彈力大的力的作用下以液力方式從其鎖止位置移開，該力用于在發(fā)動機以預(yù)定運轉(zhuǎn)工況持續(xù)工作時使該鎖止構(gòu)件(20)保持在一個非鎖止位置。
4.如權(quán)要求2所述的可變配氣定時機構(gòu)，其中鎖止構(gòu)件(20)處于其完全鎖止位置時與一個鎖止凹槽(145)接合，如所述鎖止構(gòu)件(20)在發(fā)動機停止工作時未能和該鎖止凹槽(145)接合，那么發(fā)動機的轉(zhuǎn)動會促使該鎖止構(gòu)件(20)對齊并插入該鎖止凹槽(145)。
5.一種通過改變發(fā)動機從動軸(15)相對于一驅(qū)動軸(72)轉(zhuǎn)動相位的轉(zhuǎn)動相位，來改變由一從動軸(15)驅(qū)動的氣門(77)的定時的內(nèi)燃機可變配氣定時機構(gòu)，該機構(gòu)包括一個與所述驅(qū)動軸(72)、所述從動軸(15)中某一軸同步轉(zhuǎn)動的第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件(11)；一個位于該第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件(11)內(nèi)與所述從動軸(15)、驅(qū)動軸(72)中另一軸同步轉(zhuǎn)動的第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件(12)，該第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件(12)有一與凹槽(114)對應(yīng)的葉片(122)，該葉片(122)可在凹槽的兩個極限位置間運動，并把該凹槽分隔成第一和第二壓力腔(101、102)；通過有選擇地向該第一和第二壓力腔(101、102)施壓使所述葉片(122)移動，從而使所述第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件相對所述第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置；及用于所述第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件的相位與參考轉(zhuǎn)動相位相對固定的發(fā)動機起動時，鎖止所述第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件(12)相對所述第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件的相對轉(zhuǎn)動以將所述葉片(122)保持在所述兩極限位置之間，并在該發(fā)動機達(dá)到某一預(yù)定運轉(zhuǎn)工況時脫開鎖止的鎖止裝置。
6.如權(quán)要求5所述的可變配氣定時機構(gòu)，其中鎖止裝置包括一個開在所述第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件與所述第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件中某一構(gòu)件上的嚙合凹槽(145)；和一個可移動地支撐在所述第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件和第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件中另一構(gòu)件上的銷(20)，該銷通過其移動可有選擇地與所述嚙合凹槽嚙合或不嚙合，轉(zhuǎn)動發(fā)動機使其起動時，所述銷(20)與所述嚙合凹槽(145)嚙合，當(dāng)發(fā)動機達(dá)到預(yù)定運轉(zhuǎn)工況時，該銷脫離與所述嚙合凹槽的嚙合。
7.一種通過改變發(fā)動機從動軸(15)相對于某一驅(qū)動軸(72)轉(zhuǎn)動相位的轉(zhuǎn)動相位來改變由一根從動軸(15)驅(qū)動的氣門(77)的定時的內(nèi)燃機可變配氣定時機構(gòu)，該機構(gòu)包括一個與驅(qū)動軸(72)同步轉(zhuǎn)動且其上有一些凹槽(114)的鏈輪(11)；一個置于該鏈輪(11)內(nèi)與從動軸(15)同步轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子(12)，該轉(zhuǎn)子(12)上有若干與凹槽(114)對應(yīng)的葉片(122)，這些葉片(122)可在各凹槽的兩極限位置間移動，并將各凹槽分隔成第一和第二壓力腔；通過向第一和第二壓力腔施加壓力以轉(zhuǎn)動各葉片使轉(zhuǎn)子(12)和鏈輪(11)相對轉(zhuǎn)動的執(zhí)行裝置(40、46)；及用于在發(fā)動機起動時將所述葉片保持在所述兩極限位置之間以限制該轉(zhuǎn)子(12)與鏈輪(11)間的相對轉(zhuǎn)動，使所述轉(zhuǎn)子(12)的相位相對參考相位固定，并在發(fā)動機達(dá)到某一預(yù)定運轉(zhuǎn)工況時解除此限制的鎖止裝置(20)。
8.如權(quán)利要求5或7所述的可變配氣定時機構(gòu)，其中葉片(122)的極限位置一個所述從動軸(15)相對于所述驅(qū)動軸(72)的相位被延遲至最大角度的最大滯后角位置和一個所述從動軸(15)相對于所述驅(qū)動軸(72)的相位被提前至最大角度的最大提前角位置對應(yīng)。
9.如權(quán)利要求8所述的可變配氣定時機構(gòu)，其中執(zhí)行裝置包括一個向所述第一和第二壓力腔供油的泵(46)；一個連接該泵(46)和所述第一壓力腔(101)的第一通道；一個連接該泵(46)和所述第二壓力腔(102)的第二通道；及一個可選擇性將該泵(46)與第一通道和第二通道連接的控制閥(40)。
10.如權(quán)利要求9所述的可變配氣機構(gòu)還包括一個可旋轉(zhuǎn)地支撐從動軸(15)的支座(79、80)，其中第一通道包括一個位于所述支座(79、80)上與所述控制閥(40)相連的第一進(jìn)入通道(81、82)；一個位于轉(zhuǎn)子(12)上與所述第一壓力腔(101)相連的相位提前通道(125)；及一個位于所述從動軸(15)上使第一進(jìn)入通道(81、82)和相位提前通道(125)相連的第一連接通道(155、143)；其中第二通道包括一個位于所述支座(79、80)上與所述控制閥(40)相連的第二進(jìn)入通道(83)；一個位于轉(zhuǎn)子(12)上與所述第二壓力腔(102)相連的相位滯后通道(126)；及一個位于所述從動軸(15)上使第二進(jìn)入通道(83)和相位滯后通道(126)相連的第二連接通道(156、84)。
11.如權(quán)利要求10所述的可變配氣定時機構(gòu)還包括一個與所述從動軸和轉(zhuǎn)子固定在一起的盤(14)，其中鎖止裝置包括一個開在所述盤上的嚙合凹槽(145)；一個由所述鏈輪支撐的可在鏈輪軸線方向上移動的銷(20)，該銷通過其移動可有選擇地與所述嚙合凹槽嚙合或不嚙合，其中在轉(zhuǎn)動發(fā)動機使其起動時，該銷(20)與所述嚙合凹槽(145)嚙合，當(dāng)發(fā)動機達(dá)到預(yù)定運轉(zhuǎn)工況時，該銷脫離與所述嚙合凹槽的嚙合。
12.如權(quán)利要求11所述的可變配氣定時機構(gòu)，其中鎖止裝置還包括促使所述銷(20)向嚙合凹槽(145)移動的推進(jìn)裝置；及用于向所述銷施加一個與推進(jìn)裝置推力反向的壓力的施力裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的可變配氣定時機構(gòu)，其中銷(20)還有軸向彼此分離的第一和第二受壓面(25，26)，所述施力裝置可選擇性地向該第一和第二受壓面施加壓力。
14.如權(quán)利要求13所述的可變配氣定時機構(gòu)，其中施力裝置包括一個由所述第一通道分支出的并與所述嚙合凹槽(145)相連的第一開啟通道，通過將所述第一通道內(nèi)的壓力施加于所述銷的第二受壓面(26)上使所述銷(20)與所述嚙合凹槽(145)脫離嚙合；一個與所述第一壓力腔(101)相連的第二開啟通道通過將第一壓力腔(101)內(nèi)的壓力施加于所述第二受壓面(26)上使所述銷(20)與所述嚙合凹槽(145)脫離嚙合；及一個與第二壓力腔(102)相連的第三開啟通道(119)通過將所述第二壓力腔(102)內(nèi)的壓力施加于所述第一受壓面(25)上使所述銷(20)與所述嚙合凹槽(145)脫離嚙合。
15.如權(quán)利要求13所述的可變配氣定時機構(gòu)，其中銷(20)有一直徑較大的部分(22)和一徑較小的部分(21)，其中第一受壓面處于該直徑較大的部分(22)和直徑較小的部分(21)之間，其中直徑較小的部分有一包括所述第二受壓面的端面。
16.如權(quán)利要求15所述的可變配氣定時機構(gòu)，其中鏈輪(11)上有一容納所述銷(20)的孔(117)，該孔(117)有一比所述銷(20)直徑較大部分(22)的長度深的直徑較大部分(117a)和一比所述銷(20)直徑較小部分(21)的長度淺的直徑較小部分(117b)，因此在該孔(117)和所述銷(20)之間形成一個用于接收液體的空腔(181)。
全文摘要
一種改變氣門定時的內(nèi)燃機可變配氣定時機構(gòu)。一個第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件(11)與驅(qū)動軸(72)同步轉(zhuǎn)動。一個第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件(12)與凸輪軸(15)一起轉(zhuǎn)動。通過向第一和第二壓力腔施壓以移動葉片,使第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件(12)在液壓力的作用下相對于第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。該機構(gòu)還有一個鎖止裝置(20)。該鎖止裝置中的葉片處于兩凹槽側(cè)壁之間,發(fā)動機起動時限制第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件相對于第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件的轉(zhuǎn)動。當(dāng)發(fā)動機達(dá)到某一預(yù)定運轉(zhuǎn)工況時,該鎖止裝置(20)松開。
文檔編號F01L1/344GK1175661SQ9711124
公開日1998年3月11日 申請日期1997年4月4日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月4日
發(fā)明者三瓶和久, 飯?zhí)镞_(dá)雄 申請人:豐田自動車株式會社