可变气门打开持续时间/可变气门升程系统及发动机的制作方法

与相关申请的交叉引用

本申请要求2015年10月16日提交的韩国专利申请第10-2015-0144975号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

本发明涉及一种可变气门打开持续时间/可变气门升程系统及设有该系统的发动机。更特别地，本发明的各个实施方案涉及这样一种可变气门打开持续时间/可变气门升程系统及设有该系统的发动机，其可以根据发动机的运行状况以简单的构造来改变气门的打开持续时间及改变气门升程。

背景技术：

内燃机发动机通过使燃烧室中的燃料在吸入燃烧室内的空气媒介中燃烧而产生动力。进气门由凸轮轴操作用以吸入空气，在进气门打开的同时所述空气被引入至燃烧室中。此外，排气门由凸轮轴操作，在排气门打开的同时将燃烧气体从燃烧室排出。

进气门和排气门的最佳操作取决于发动机的转速。也就是说，这些气门的最佳升程或最佳打开/关闭正时取决于发动机的转速。为了获得这种取决于发动机转速的最佳气门操作，已经开始进行各种研究，例如多个凸轮的设计及可以根据发动机转速而改变气门升程的连续可变气门升程(cvvl)的设计。

另外，为了获得这种取决于发动机的转速的最佳气门操作，已经开始进行关于根据发动机转速而能够进行不同气门正时操作的连续可变气门正时(cvvt)装置的研究。一般的cvvt可以改变具有固定的气门打开持续时间的气门正时。

公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的各个方面致力于提供一种可变气门打开持续时间/可变气门升程系统及设有该系统的发动机，其可以以简单的构造而根据发动机的运行状况来改变气门的打开持续时间和升程。

根据本发明各个方面的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统可以应用于sohc发动机从而降低发动机的重量和驱动阻力。

根据本发明的各个方面，一种可变气门打开持续时间/可变气门升程系统可以包括：凸轮轴；第一凸轮部分，其包括第一凸轮，凸轮轴插入至第一凸轮部分中且第一凸轮部分的第一凸轮的相对于凸轮轴的相对相位角度是可变的；内支架，其将凸轮轴的旋转传递至所述第一凸轮部分；滑块罩，内支架可旋转地插入至滑块罩中；第一摇臂，其第一端部与第一凸轮接触；摇臂轴，第一摇臂可旋转地连接至摇臂轴；电磁阀，其构造为选择性地供应液压压力；位置控制器，其构造为根据从所述电磁阀选择性供应的液压压力而选择性地改变所述滑块罩的位置；第一桥状连接件，其连接至第一摇臂的第二端部，第一气门连接至该第一桥状连接件；以及气门升程装置，其设置于第一桥状连接件内用于根据从所述电磁阀供应的液压压力而改变第一气门的气门升程。

控制液压管路可以形成于所述摇臂轴上，且所述电磁阀和位置控制器可以与控制液压管路连通。

所述位置控制器可以包括：控制器罩，主阀孔形成于所述控制器罩上；以及主阀，其插入至主阀孔中并根据从电磁阀供应的液压压力而移动，以改变所述滑块罩相对于所述凸轮轴的相对位置。

锁定销孔可以形成于所述控制器罩上，所述位置控制器可以包括：锁定销，其设置在锁定销孔内并可根据从电磁阀供应的液压压力而选择性地连接至主阀；以及复位弹簧，其设置于锁定销孔内并弹性地支撑锁定销。

阀凹槽可以形成于主阀上，锁定销选择性地插入至阀凹槽中。

控制器罩可以安装为支撑所述摇臂轴。

所述气门升程装置可以包括：螺钉，连接至第一摇臂的螺钉油孔形成于该螺钉上；柱塞，其可在第一桥状连接件内滑动，与螺钉油孔连通的柱塞油孔形成于该柱塞上；柱塞锁定销，其可在第一桥状连接件内滑动，并且所述柱塞锁定销可根据从柱塞油孔供应的液压压力而选择性地连接至所述柱塞；柱塞复位弹簧，其设置在第一桥状连接件内并推动柱塞锁定销用于使柱塞锁定销连接至柱塞；空程弹簧，其设置于第一桥状连接件内并弹性地支撑所述柱塞；以及回转支脚，其用螺钉连接所述柱塞。

第一插槽和第二插槽可以形成于所述内支架上，第一凸轮部分可以包括轮子，轮键形成于该轮子上并且所述轮子连接至第一凸轮，所述可变气门打开持续时间/可变气门升程系统可以进一步包括：连接销，其连接至所述凸轮轴；第一滑块销，其可旋转地插入至所述第一插槽，销槽可以形成于所述第一滑块销，所述轮键沿着轮键的长度方向可滑动地插入至所述销槽；以及第二滑块销，其可旋转地插入至所述第二插槽，销孔可以形成于所述第二滑块销，所述连接销沿着连接销的长度方向可滑动地插入至所述销孔。

可变气门打开持续时间/可变气门升程系统可以进一步包括轴承，该轴承设置于所述滑块罩与所述内支架之间。

可变气门打开持续时间/可变气门升程系统可以进一步包括：第一辊子，其连接至所述第一摇臂的第一端部并接触所述第一凸轮；以及第一桥状连接件，其连接至第一摇臂的第二端部，其中，两个第一气门可以连接至所述第一桥状连接件。

可变气门打开持续时间/可变气门升程系统可以进一步包括外轴，引导槽形成于所述外轴，所述凸轮轴插入至所述外轴，所述第一凸轮可以连接至所述外轴。

可变气门打开持续时间/可变气门升程系统可以进一步包括：第二凸轮部分，其包括通过引导槽而连接至凸轮轴的第二凸轮；以及第二摇臂，其可旋转地连接至所述摇臂轴，所述第二摇臂的第一端部接触所述第二凸轮，所述第二摇臂的第二端部与第二气门连接。

可变气门打开持续时间/可变气门升程系统可以进一步包括：第二辊子，其连接至所述第二摇臂的第一端部并接触所述第二凸轮；以及第二桥状连接件，其连接至第二摇臂的第二端部，其中，两个第二气门可以连接至所述第二桥状连接件。

根据本发明的各个方面，一种发动机可以包括：凸轮轴；第一凸轮部分，其包括第一凸轮，所述凸轮轴插入至所述第一凸轮部分中且第一凸轮部分的第一凸轮的相对于凸轮轴的相对相位角度是可变的；内支架，其将所述凸轮轴的旋转传递至所述第一凸轮部分；滑块罩，所述内支架可旋转地插入至所述滑块罩；第一摇臂，其第一端部与第一凸轮接触；摇臂轴，所述第一摇臂可旋转地连接至所述摇臂轴；电磁阀，其构造为选择性地供应液压压力；位置控制器，其构造为根据从所述电磁阀供应的液压压力而选择性地改变所述滑块罩的位置；第一桥状连接件，其连接至第一摇臂的第二端部，第一气门连接至该第一桥状连接件；以及气门升程装置，其设置于第一桥状连接件内从而根据从所述电磁阀供应的液压压力而改变第一气门的气门升程。

控制液压管路可以形成于所述摇臂轴上；并且所述电磁阀和位置控制器可以与控制液压管路连通，所述位置控制器可以包括：控制器罩，主阀孔形成于所述控制器罩上；以及主阀，其插入至主阀孔中并根据从电磁阀供应的液压压力而移动，以改变所述滑块罩相对于所述凸轮轴的相对位置。

锁定销孔可以形成于控制器罩上；阀凹槽可以形成于主阀上，锁定销可以选择性地插入至阀凹槽中，所述位置控制器可以包括：锁定销，其设置在锁定销孔内并可根据从电磁阀供应的液压压力而选择性地连接至主阀；以及复位弹簧，其设置于锁定销孔内并弹性地支撑锁定销。

第一插槽和第二插槽可以形成于所述内支架上，第一凸轮部分可以包括轮子，轮键形成于该轮子上并连接至第一凸轮，所述发动机可以进一步包括：连接销，其连接至所述凸轮轴；第一滑块销，其可旋转地插入至所述第一插槽中，销槽形成于所述第一滑块销上，所述轮键沿着轮键的长度方向可滑动地插入至所述销槽；以及第二滑块销，其可旋转地插入至所述第二插槽中，销孔形成于所述第二滑块销上，所述连接销沿着连接销的长度方向可滑动地插入至所述销孔。

发动机可以进一步包括外轴，引导槽形成于所述外轴上，所述凸轮轴插入至所述外轴，并且所述第一凸轮可以连接至所述外轴。

所述发动机可以进一步包括：第二凸轮部分，其包括第二凸轮，所述第二凸轮以与所述凸轮轴相同的相位角度旋转；以及第二摇臂，其可旋转地连接至所述摇臂轴，所述第二摇臂的第一端部可以接触所述第二凸轮，所述第二摇臂的第二端部可以与第二气门连接。

发动机可以进一步包括上支架，所述上支架将凸轮轴连接至汽缸盖，用于限制滑块罩的移动的止挡件可以形成于所述上支架上。

如上所述，根据本发明各个实施方案的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统可以以简单的构造根据发动机的运行状况而同时地改变气门的打开持续时间以及气门升程。

根据本发明各个实施方案的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统可以减小尺寸，因此，气门机构的整个高度可以减小。

由于可变气门打开持续时间/可变气门升程系统可以无需过多的改变而应用于现有的发动机，因此可以提高生产率且可以降低生产成本。

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(suv)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

本发明的方法和装置可以具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1为设置有根据本发明各个实施方案的示例性的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统的发动机的立体图。

图2为根据本发明各个实施方案的示例性的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统的立体图。

图3为沿着图2中的线iii-iii所呈现的横截面图。

图4为显示根据本发明各个实施方案的示例性的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统的摇臂轴的视图。

图5为沿着图2中的线v-v所呈现的横截面图。

图6为沿着图2中的线vi-vi所呈现的横截面图。

图7为根据本发明各个实施方案的示例性的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统的局部立体图。

图8为根据本发明各个实施方案的示例性的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统的第一桥状连接件的立体图。

图9为沿着图8中的线ix-ix所呈现的横截面图。

图10a和图10b为显示根据本发明各个实施方案的示例性的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统的气门升程装置的视图。

图11为显示根据本发明各个实施方案的示例性的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统的凸轮的机械运动的视图。

图12为根据本发明各个实施方案的示例性的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统的气门特性的曲线图。

应理解的是，附图呈现了描述本发明基本原理的各个特征的一定程度的简化表示，从而不一定是按比例绘制的。本发明所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

图1为设置有根据本发明各个实施方案的示例性的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统的发动机的立体图，图2为根据本发明各个实施方案的示例性的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统的立体图。

图3为沿着图2中的线iii-iii所呈现的横截面图，而图4为显示根据本发明各个实施方案的示例性可变气门打开持续时间/可变气门升程系统的摇臂轴的视图。

图5为沿着图2中的线v-v所呈现的横截面图，而图6为沿着图2中的线vi-vi所呈现的横截面图。

图7为根据本发明各个实施方案的示例性的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统的局部立体图，图8为根据本发明各个实施方案的示例性的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统的第一桥状连接件的立体图。

图9为沿着图8中的线ix-ix所呈现的横截面图，而图10a和图10b为显示根据本发明各个实施方案的示例性的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统的气门升程装置的视图。

参考图1至图10b，根据本发明的各个实施方案的发动机1包括汽缸盖10以及可变气门打开持续时间/可变气门升程系统，该可变气门打开持续时间/可变气门升程系统通过凸轮连接帽12而被安装至汽缸盖10。

可变气门打开持续时间/可变气门升程系统可以包括凸轮轴30、第一凸轮部分40、内支架20、滑块罩90、第一摇臂70、摇臂轴110、电磁阀60、位置控制器100、第一桥状连接件74以及气门升程装置140；所述第一凸轮部分40包括第一凸轮42，凸轮轴30插入至第一凸轮部分40，第一凸轮部分40的第一凸轮42相对于凸轮轴30的相对相位角度是可变的；所述内支架20将凸轮轴30的旋转传递至第一凸轮部分40；内支架20可旋转地插入至该滑块罩90中；所述第一摇臂70的第一端部接触第一凸轮42；第一摇臂70可旋转地连接至所述摇臂轴110；所述电磁阀60构造成选择性地供应液压压力；所述位置控制器100构造成根据从电磁阀60供应的液压压力而选择性地改变滑块罩90的位置；该第一桥状连接件74连接至第一摇臂轴70的第二端部，并且第一气门72连接至第一桥状连接件74；所述气门升程装置140设置于第一桥状连接件74之内用于根据从电磁阀60供应的液压压力而改变第一气门72的气门升程。

在具体实施方式中，汽缸盖10可以包括凸轮推杆。

凸轮轴30与凸轮链轮34连接并通过凸轮链轮34而旋转。

控制液压管路112形成于摇臂轴110上，电磁阀60和位置控制器100与控制液压管路连通。另外，用于供应润滑液的润滑液压管路114形成于摇臂轴110上。

位置控制器100包括控制器罩101和主阀103，主阀孔102形成于所述控制器罩101上，所述主阀103插入至主阀孔102中并根据从电磁阀60供应的液压压力而移动以改变滑块罩90相对于凸轮轴30的相对位置。

主阀103和滑块罩90可以通过连接支架96而连接。

锁定销孔105形成于控制器罩101上且位置控制器100包括锁定销106和复位弹簧107，所述锁定销106设置在锁定销孔105之内并可以根据从电磁阀60供应的液压压力而选择性地连接至主阀103；该复位弹簧107设置在锁定销孔105之内并弹性地支撑锁定销106。

阀凹槽104形成于主阀103上，锁定销106选择性地插入至阀凹槽104中。

主阀液压管路108和锁定销液压管路109形成于控制器罩101上，控制器罩101，并分别与阀孔102及锁定销孔106连通。

摇臂轴110插入至控制器罩101中，控制器罩101支撑摇臂轴110并将摇臂轴110安装于汽缸盖10。

在各种示例性实施方案中，发动机1进一步包括上支架130和止挡件132，所述上支架130连同凸轮连接帽12一起将凸轮轴30连接至汽缸盖10；而用于限制滑块罩90的移动的止挡件132形成于上支架130上。

第一插槽22和第二插槽24形成于内支架20上。

第一凸轮部分40包括轮子44，轮键46形成于该轮子44上，并且轮子44连接至第一凸轮42。

凸轮轴孔32形成于凸轮轴30上且连接销54穿过凸轮轴孔32而连接至凸轮轴30。

第一滑块销25可旋转地插入至第一插槽22中，销槽26形成于第一滑块销25，轮键46沿着轮键46的长度方向而可滑动地插入至销槽26中。第二滑块销27可旋转地插入至第二插槽24中，销孔28形成于第二滑块销27上，连接销54沿着连接销的长度方向可滑动地插入至销孔28。

轴承94设置于滑块罩90与内支架20之间。因此，可以容易地实现内支架20的旋转。

根据本发明各个实施方案的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统进一步包括第二凸轮部分50以及第二摇臂80，所述第二凸轮部分50包括第二凸轮52，该第二凸轮52以相同的相位角度与凸轮轴30旋转；所述第二摇臂80可旋转地连接至摇臂轴110，所述第二摇臂80的一端接触第二凸轮52，而所述第二摇臂80的另一端与第二气门82连接。

凸轮轴30可以插入至外轴120中，其中引导槽122可以沿着外轴120的周向方向形成，第一轮子44连接至外轴120。

第一凸轮42连接至外轴120并与外轴120一起旋转。

凸轮销48可以连接至第二凸轮52，凸轮销48插入至引导槽122中用于引导第二凸轮52的旋转。凸轮孔43可形成至第二凸轮52，凸轮销48插入至凸轮孔43以及形成于凸轮轴30的连接孔31中，而凸轮销48可以移动地插入至引导槽122中。因此，第二凸轮52可以沿着外轴120的圆周方向而相对于外轴120相对地旋转。

与第一凸轮42接触的第一辊子76连接至第一摇臂70的第一端部，第一桥状连接件74连接至第一摇臂70的第二端部。

两个第一气门72可以连接至第一桥状连接件74。

与第二凸轮52接触的第二辊子86连接至第二摇臂80的第一端部，而第二桥状连接件84连接至第二摇臂80的第二端部。

两个第二气门82可以连接至第二桥状连接件84。

参考图8至图10b，气门升程装置140包括螺钉142、柱塞146、柱塞锁定销150、柱塞复位弹簧152、空程弹簧154以及回转支脚156，连接至第一摇臂70的螺钉油孔144形成于该螺钉142上；所述柱塞146可以在第一桥状连接件74之内滑动，与螺钉油孔144连通的柱塞油孔148形成于柱塞146上；所述柱塞锁定销150可以在第一桥状连接件74之内滑动并可以根据从柱塞油孔148供应的液压压力而选择性地连接至柱塞146；所述柱塞复位弹簧152设置于第一桥状连接件74之内并推动柱塞锁定销150用于使柱塞锁定销150连接至柱塞146；所述空程弹簧154设置于第一桥状连接件74之内并弹性地支撑柱塞146；所述回转支脚156用螺钉142连接柱塞146。

柱塞锁定销150可以垂直于柱塞146设置。

摇臂控制液压管路78形成于第一摇臂70上，且从电磁阀60选择性供应的液压压力通过摇臂控制液压管路78而供应至柱塞锁定销150。

换言之，根据本发明各个实施方案的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统可以施用于sohc发动机，从而具有较轻重量及具有很小的行驶阻力。

图11为显示根据本发明各个实施方案的示例性的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统的凸轮的机械运动的视图。

将参考图1至图11来描述可变气门打开持续时间/可变气门升程系统的运行情况。

如图5中所示，当液压压力供给没有从电磁阀60供应的时候，凸轮轴30的旋转中心和内支架20的旋转中心一致且第一凸轮42以相同的相位角度而与凸轮轴30旋转。换言之，第一凸轮42与凸轮轴30以相同的转速进行旋转。

如图10a中所示，柱塞锁定销150由于柱塞复位弹簧152而连接至柱塞146。

当电子控制单元(ecu)将控制信号输出至电磁阀60的时候，来自电磁阀60的液压压力通过控制液压管路112而供被应至主阀103，然后主阀103与滑块罩90一起移动。

换言之，如图6中所示，滑块罩90向上移动且内支架20的旋转中心与凸轮轴30的旋转中心不一致。

然后，第一凸轮42的旋转速度相对于凸轮轴30的旋转速度发生改变。

当连接销54与凸轮轴30一同旋转的时候，连接销54在销孔28之内可以移动，第二滑块销27和第一滑块销25可以分别在第二插槽24和第一插槽22之内旋转，轮键46可以在销槽26之内移动。由此当凸轮轴30的旋转中心与内支架20的旋转中心不一致的时候，第一凸轮42的旋转速度相对于凸轮轴30的旋转速度发生改变。

如图11中所示，当凸轮轴30的相位角度在内支架20的相对旋转中心相对于凸轮轴30的旋转中心向上改变的情况下发生持续改变的时候，第一凸轮42的旋转速度从相位a至相位b及从相位b至相位c与凸轮轴30的旋转速度相比相对更慢，而第一凸轮42的旋转速度从相位c至相位d及从相位d至相位a与凸轮轴30的旋转速度相比相对更快。

根据内支架20的相对位置，第一凸轮42推动第一辊子76的正时发生改变，该正时为第一气门72打开或关闭的正时。

另外，同时如图10b中所示，来自电磁阀60的液压压力通过摇臂控制液压管路78、螺钉油孔144以及柱塞油孔148而供应至柱塞锁定销150。然后，柱塞锁定销150与柱塞146分离，并且柱塞146进行δh的空程。

图12为根据本发明各个实施方案的示例性可变气门打开持续时间/可变气门升程系统的气门特性的曲线图。

根据本发明各个实施方案的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统可以根据发动机的运行状况同时地改变气门的打开持续时间以及气门升程。

因此，当运行状况从需要高功率的正常运行状况改变为需要低速和/或低负载的运行状况的时候，来自电磁阀60的液压同时供应主阀103和柱塞锁定销150，气门升程降低且气门打开持续时间增大。因此，即使在低速和低负载条件中供应的空气或空气/燃料混合物也可是足够的。

尽管在附图中没有示出，但是第一气门72的气门关闭/打开正时可以通过调节第一辊子76和第一凸轮42的接触位置而提前或延迟。

在控制第一气门72的气门打开持续时间和升程的过程中，第二气门82的打开持续时间和升程可以保持不变。

如上所述，根据本发明各个实施方案的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统可以根据发动机的运行状况以简单的构造而同时地改变气门的打开持续时间以及气门升程。

根据本发明各个实施方案的可变气门打开持续时间/可变气门升程系统可以减小尺寸，因此，气门机构的整个高度可以减小。

由于可变气门打开持续时间/可变气门升程系统可以无需过多的改变而应用于现有的发动机，因此可以提高生产率且可以降低生产成本。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”或“下”、“内”或“外”等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并非意欲穷尽，或者将本发明严格限制为所公开的具体形式，显然，根据上述教导可能进行很多改变和变化。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员可实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式所限定。