专利名称：包括可变气门升程机构的发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机气门机件总成。
背景技术：
该部分提供了与本发明相关联的背景信息，其不一定是现有技术。发动机通常包括凸轮轴，以致动进气门和/或排气门。凸轮轴可包括与气门升程机构接合的凸轮凸角，以便打开和关闭气门。气门打开和/或关闭的正时可以由耦联至凸轮轴的凸轮相位器改变。
发明内容
一种发动机总成，其可以包括发动机结构、发动机气门、气门升程机构、以及第一凸轮轴和第二凸轮轴。发动机结构可限定燃烧室以及与燃烧室连通的端口。发动机气门可以由发动机结构支撑，并且可以在打开位置与关闭位置之间移位，在打开位置中时，端口与燃烧室连通，而关闭位置则将端口隔离，以免与燃烧室连通。气门升程机构可以与发动机气门接合。第一凸轮轴可由发动机结构旋转地支撑，并且可以包括与气门升程机构接合的第一凸轮凸角。第二凸轮轴可由发动机结构旋转地支撑，并且可以包括与气门升程机构接合的第二凸轮凸角。一种致动发动机气门的方法，其可以包括使发动机气门以第一气门升程型式从关闭位置移位到打开位置，以提供发动机端口与发动机燃烧室之间的连通。移位可以包括第一凸轮轴上的第一凸轮凸角和第二凸轮轴上的第二凸轮凸角接合气门升程机构，所述气门升程机构与发动机气门接合。第一凸轮轴可相对于第二凸轮轴旋转。在使第一凸轮轴相对于第二凸轮轴旋转之后，经由第一和第二凸轮凸角与气门升程机构之间的接合，发动机气门可以以不同于第一气门升程型式的第二气门升程型式从关闭位置移位至打开位置。本发明还包括以下方案 方案1. 一种发动机总成，包括
发动机结构，其限定燃烧室以及与所述燃烧室连通的端口 ；
发动机气门，其由所述发动机结构支撑，并且能够在打开位置与关闭位置之间移位，在所述打开位置中，所述端口与所述燃烧室连通，而所述关闭位置则将所述端口隔离，以免与所述燃烧室连通；
气门升程机构，其与所述发动机气门接合；
第一凸轮轴，其由所述发动机结构旋转地支撑，并且包括与所述气门升程机构接合的第一凸轮凸角；以及
第二凸轮轴，其由所述发动机结构旋转地支撑，并且包括与所述气门升程机构接合的第二凸轮凸角。方案2.根据方案1所述的发动机总成，还包括第一凸轮相位器，所述第一凸轮相位器耦联至所述第一凸轮轴，并且可操作以使所述第一凸轮轴相对于所述第二凸轮轴在第
4一位置与第二位置之间旋转，以便改变所述发动机气门的升程型式。方案3.根据方案2所述的发动机总成，其中，当所述第一凸轮轴处于所述第一位置中时，所述第一凸轮凸角的第一峰顶在所述第二凸轮凸角的第二峰顶与气门升程机构接合时与所述气门升程机构接合。方案4.根据方案3所述的发动机总成，其中，当所述第一凸轮轴处于所述第二位置中时，所述第一凸轮凸角的第一峰顶在所述第二凸轮凸角的第二峰顶与气门升程机构接合时旋转地偏离所述气门升程机构。方案5.根据方案2所述的发动机总成，还包括第二凸轮相位器，所述第二凸轮相位器耦联至所述第二凸轮轴，并且可操作以使所述第二凸轮轴相对于所述第一凸轮轴旋转。方案6.根据方案5所述的发动机总成，其中，当所述第一凸轮凸角处于完全延迟位置且所述第二凸轮凸角处于完全提前位置中时，所述升程型式限定所述发动机气门的最大气门升程高度。方案7.根据方案6所述的发动机总成，其中，当所述第一凸轮凸角处于完全延迟位置且所述第二凸轮凸角处于完全延迟位置中时，所述升程型式限定用于所述发动机气门的打开的最大延迟状况。方案8.根据方案6所述的发动机总成，其中，当所述第一凸轮凸角处于完全提前位置且所述第二凸轮凸角处于完全提前位置中时，所述升程型式限定用于所述发动机气门的打开的最大提前状况。方案9.根据方案6所述的发动机总成，其中，当所述第一凸轮凸角处于完全提前位置且所述第二凸轮凸角处于完全延迟位置中时，所述升程型式限定所述发动机气门的最大打开持续时间。方案10.根据方案2所述的发动机总成，其中，所述气门升程机构包括枢转臂，所述枢转臂限定了与所述第一凸轮凸角接合的第一端、与所述第二凸轮凸角接合的第二端、 以及位于所述第一端与所述第二端之间的枢轴，所述气门升程型式通过对所述气门升程机构绕所述枢轴的旋转取向进行调节的所述第一凸轮凸角和所述第二凸轮凸角来改变。方案11. 一种方法包括
使发动机气门以第一气门升程型式从关闭位置移位至打开位置，以便提供发动机端口与发动机燃烧室之间的连通，所述移位包括第一凸轮轴上的第一凸轮凸角和第二凸轮轴上的第二凸轮凸角接合气门升程机构，所述气门升程机构与所述发动机气门接合； 使所述第一凸轮轴相对于所述第二凸轮轴旋转；以及
在旋转之后，经由所述第一凸轮凸角和所述第二凸轮凸角与所述气门升程机构之间的接合，使所述发动机气门以不同于所述第一气门升程型式的第二气门升程型式从所述关闭位置移位至所述打开位置。方案12.根据方案11所述的方法，其中，所述旋转包括致动耦联至所述第一凸轮轴的凸轮相位器。方案13.根据方案12所述的方法，其中，所述第一气门升程型式包括当所述第二凸轮凸角的峰顶与所述气门升程机构接合时，所述第一凸轮凸角的峰顶与所述气门升程机构接合。
方案14.根据方案13所述的方法，其中，所述第二气门升程型式包括当所述第二凸轮凸角的峰顶与所述气门升程机构接合时，所述第一凸轮凸角的峰顶旋转地偏离所述气门升程机构。方案15.根据方案12所述的方法，还包括经由耦联至所述第二凸轮轴的第二凸轮相位器使所述第二凸轮轴相对于所述第一凸轮轴旋转。方案16.根据方案15所述的方法，其中，当所述第一凸轮凸角处于完全延迟位置且所述第二凸轮凸角处于完全提前位置中时，所述发动机气门移位至最大气门升程高度。方案17.根据方案16所述的方法，其中，当所述第一凸轮凸角处于完全延迟位置且所述第二凸轮凸角处于完全延迟位置中时，限定用于所述发动机气门的移位的最大延迟状况。方案18.根据方案16所述的方法，其中，当所述第一凸轮凸角处于完全提前位置且所述第二凸轮凸角处于完全提前位置中时，限定用于所述发动机气门的移位的最大提前状况。方案19.根据方案16所述的方法，其中，当所述第一凸轮凸角处于完全提前位置且所述第二凸轮凸角处于完全延迟位置时，限定所述发动机气门的最大打开持续时间。方案20.根据方案11所述的方法，其中，使所述发动机气门以所述第二气门升程型式从所述关闭位置移位至所述打开位置包括所述第一凸轮凸角与所述气门升程机构的第一端接合以及所述第二凸轮凸角与所述气门升程机构的第二端接合，所述第一凸轮凸角和所述第二凸轮凸角与所述气门升程机构之间的接合使所述气门升程机构绕着位于所述气门升程机构的第一端与第二端之间的枢轴旋转地移位，从而提供所述第二气门升程型式。适用性的其它领域将通过在此提供的描述而变得明显。在该发明内容中的描述和具体的示例仅旨在用于说明目的，而不旨在限制本发明的范围。
在此描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。图1是根据本发明的发动机总成的示意性局部剖视图，该发动机总成包括处于第一位置的、与气门升程机构接合的第一和第二凸轮轴；
图2是图1所示的第一和第二凸轮轴与气门升程机构处于第二位置中的示意图； 图3是图1所示的第一和第二凸轮轴与气门升程机构处于第三位置中的示意图； 图4是图1所示的第一和第二凸轮轴与气门升程机构处于第四位置中的示意图；以及图5是由本发明提供的升程型式范围的图形图示。对应的附图标记在全部附图的若干视图中指示对应的部件。
具体实施例方式现在将参考附图更完全地描述本发明的示例。以下的说明本质上仅是示例性的， 并且不旨在用于限制本发明、其应用或使用。提供了示例的实施例，使得本公开将是详尽的，并且向本领域的技术人员完全地表达了所述范围。陈述了诸如具体部件、装置和方法的示例的许多具体细节，以便提供对本发明的实施例的详尽理解。对本领域的技术人员显而易见的是，不必采用具体细节，示例的实施例可以以许多不同的形式来具体实现，而且都不应被解释成限制本发明的范围。在有些示例的实施例中，不再详细描述众所周知的过程、众所周知的装置结构和众所周知的技术。当元件或层被称为“在另一元件或层上”、“接合至”、“连接至”或“耦联至”另一元件或层时，其可以直接在其他元件或层上、直接接合至、直接连接至或直接耦联至其他元件或层，或者可存在居间元件或层。相比之下，当元件被称为“直接在另一元件或层上”、“直接接合至”、“直接连接至”或“直接耦联至”另一元件或层时，可能不存在居间元件或层。用于描述元件之间的关系的其他文字应当以相似的方式解释(例如，“在...之间”相对“直接在...之间”、“相邻”相对“直接相邻”，等等)。如在此所使用地，术语“和/或”包括相关列出项中的一项或多项的任意和全部组合。尽管术语第一、第二、第三等等在此可用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区别开。除非由上下文清楚地指示，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其他以数字表示的术语当在此使用时并不暗含有次序或顺序的意思。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部分在不偏离示例的实施例的教导的情况下可以称为第二元件、部件、区域、层或部分。示例性的发动机总成10示意性地图示于图1，并且可包括发动机结构12、旋转地支撑在发动机结构12上的第一凸轮轴14和第二凸轮轴16、耦联至第一凸轮轴14的第一凸轮相位器18、耦联至第二凸轮轴16的第二凸轮相位器20、发动机气门22、以及与第一和第二凸轮轴14和16以及发动机气门22接合的气门升程机构M。在该非限制性示例中， 发动机总成10被图示成顶置凸轮轴发动机，其中发动机结构12为气缸盖。然而，应理解的是，本发明不局限于顶置凸轮轴布置，并且还等同地适用于其他各种发动机构造，诸如整体式凸轮(cam-in-block)(或推杆)发动机。还应理解的是，发动机气门22可以是排气门或进气门。第一凸轮轴14可包括与气门升程机构M接合的第一凸轮凸角26，而第二凸轮轴 16可包括与气门升程机构M接合的第二凸轮凸角观。第一凸轮凸角沈可包括第一基圆区域30和限定第一峰顶34的第一峰顶区域32。类似地，第二凸轮凸角观可包括第二基圆区域36和限定第二峰顶40的第二峰顶区域38。第一和第二凸轮轴14、16可彼此侧向地偏离(不共轴)，并且可以大致彼此平行地延伸。第一和第二凸轮凸角26、观可彼此侧向偏离，并彼此纵向对准。更具体地，第二凸轮凸角观可以与第一凸轮凸角26的外周缘径向隔开。气门升程机构M可包括枢转臂42，其限定了与第一凸轮凸角沈接合的第一端 44、与第二凸轮凸角观接合的第二端46、以及位于第一与第二端44、46之间的枢轴50。气门升程机构M可限定在第一与第二端44、46之间侧向延伸的本体。因此，第一和第二端 44、46可以形成气门升程机构M的侧向端。第一端44可包括与第一凸轮凸角沈接合的第一辊子构件52，而第二端46可包括与第二凸轮凸角观接合的第二辊子构件M。发动机气门22可在枢轴50处枢转地耦联至气门升程机构24，并且可以通过第一和第二凸轮凸角 26,28克服气门弹簧58的力以便从关闭位置(未示出)移位至打开位置(图1)，以提供在发动机结构12中限定的发动机端口 60与发动机燃烧室62之间的连通。图1-4图示了由发动机气门22提供的四种升程状况(升程型式(lift profiles))，而图5则以图线形式图示出了升程型式中的每一种。在图5中，Y轴图示了气门升程，而X轴图示了曲柄角。发动机气门22的升程持续时间和高度可经由第一和第二凸轮相位器18、20通过提前和延迟第一和第二凸轮凸角26J8来控制。第一和第二凸轮轴 14、16以及因此第一和第二凸轮凸角26、观可相对于彼此旋转。更具体地，第一凸轮轴14 可沿第一凸轮轴14的第一旋转方向(Rl)从第一位置(完全延迟)旋转至第二位置(完全提前)。第一凸轮轴14可另外移位至第一与第二位置之间的任何位置。类似地，第二凸轮轴16可沿第二凸轮轴16的第二旋转方向(R2)从第三位置(完全延迟)旋转至第四位置(完全提前)。第二凸轮轴16可另外移位至第三与第四位置之间的任何位置。尽管第一和第二旋转方向(R1、R2)图示成彼此相反，但应理解的是，第一和第二凸轮轴14、16可替代地沿相同的方向旋转。图1图示了由图5中的曲线(Cl)图形地图示的最大气门升程高度状况。最大气门升程高度状况可对应于最小气门升程持续时间状况。当第一凸轮轴14处于第一位置中且第二凸轮轴16处于第四位置中时，第一凸轮凸角沈的第一峰顶34在第二凸轮凸角观的第二峰顶40与气门升程机构M接合时可与气门升程机构M接合。如上所述，第一凸轮轴 14的第一位置可为第一凸轮凸角沈提供完全延迟位置，而第二凸轮轴16的第四位置可为第二凸轮凸角观提供完全提前位置。因此，当第一凸轮凸角26处于完全延迟位置和第二凸轮凸角观处于完全提前位置中时，升程型式(曲线(Cl))可限定发动机气门22的最大气门升程高度。图2图示了由图5中的曲线(C2)图形地图示的用于发动机气门打开的最大提前状况。在最大提前状况期间，第一凸轮轴14可处于第二位置中，且第二凸轮轴16可处于第三位置中。因此，当第一凸轮凸角沈处于完全提前位置中且第二凸轮凸角观处于完全提前位置中时，升程型式(曲线(C2))可以限定用于发动机气门22的打开的最大提前状况。当第一凸轮轴14处于第一位置中且第二凸轮轴16处于第三位置中时，第二凸轮凸角观的第二峰顶40在第一凸轮凸角沈的第一峰顶34与气门升程机构M接合时可以旋转地偏离气门升程机构24。最大提前状况通常可相对于正常操作状况提供较早的气门打开事件。在最大提前状况期间的峰值发动机气门升程可以比在上述最大气门升程高度状况期间出现的峰值发动机气门升程出现得早。图3图示了由图5中的曲线(C3)图形地图示的用于发动机气门打开的最大延迟状况。在最大延迟状况期间，第一凸轮轴14可处于第二位置中，且第二凸轮轴16可处于第三位置中。因此，当第一凸轮凸角沈处于完全延迟位置且第二凸轮凸角28处于完全延迟位置中时，升程型式(曲线(C3))可以限定用于打开发动机气门22的最大延迟状况。当第一凸轮轴14处于第二位置中且第二凸轮轴16处于第四位置时，第一凸轮凸角26的第一峰顶34在第二凸轮凸角观的第二峰顶40与气门升程机构M接合时可以旋转地偏离气门升程机构24。最大延迟状况通常可相对于正常操作状况提供延迟的气门打开事件。在最大延迟状况期间的峰值发动机气门升程可以比在上述最大气门升程高度状况期间出现的峰值发动机气门升程出现得晚。图4图示了由图5中的曲线(C4)图形地图示的最大气门升程持续时间状况(最低高度)。最大气门升程持续时间状况可对应于最小气门升程高度状况。第一凸轮凸角26的第一峰顶34和第二凸轮凸角观的第二峰顶40在最大气门升程持续时间状况期间可旋转地异相。更具体地，在最大气门升程持续时间状况期间，第一凸轮轴14可处于第二位置中， 且第二凸轮轴16可处于第三位置中。如上所述，第一凸轮轴14的第二位置可为第一凸轮凸角26提供完全提前位置，而第二凸轮轴16的第三位置可为第二凸轮凸角观提供完全延迟位置。因此，当第一凸轮凸角沈处于完全提前位置中且第二凸轮凸角观处于完全延迟位置中时，升程型式(曲线(C4))可限定发动机气门22的最大打开持续时间。气门升程机构M在不利用液压致动的升程机构的情况下，通过调节第一与第二凸轮凸角26、观相对于彼此的相位，提供了发动机气门打开的发动机气门升程高度、持续时间和正时的变化。在操作期间，发动机气门22可以以第一气门升程型式从关闭位置(未示出)移位至打开位置(图1)，以提供发动机端口 60与发动机燃烧室62之间的连通。移位可包括第一凸轮轴14上的第一凸轮凸角沈和第二凸轮轴16上的第二凸轮凸角观接合气门升程机构M，所述气门升程机构M与发动机气门22接合。在使第一凸轮轴14相对于第二凸轮轴16旋转之后，经由第一和第二凸轮凸角沈、 28与气门升程机构M之间的接合，发动机气门22可以以不同于第一气门升程型式的第二气门升程型式从关闭位置移位至打开位置。使第一凸轮轴14相对于第二凸轮轴16旋转可以包括致动耦联至第一凸轮轴14的第一凸轮相位器18。还可经由耦联至第二凸轮轴16的第二凸轮相位器20，使第二凸轮轴16相对于第一凸轮轴14旋转。第一气门升程型式可以包括当第二凸轮凸角观的第二峰顶40与气门升程机构对接合时，第一凸轮凸角26的第一峰顶34与气门升程机构M接合。第二气门升程型式可以包括当第二凸轮凸角观的第二峰顶40与气门升程机构M接合时，第一凸轮凸角沈的第一峰顶34旋转地偏离气门升程机构M。当第一凸轮凸角沈处于完全延迟位置且第二凸轮凸角28处于完全提前位置中时，发动机气门22可移位至最大气门升程高度。当第一凸轮凸角沈处于完全延迟位置且第二凸轮凸角观处于完全延迟位置中时，可限定用于发动机气门22的移位的最大延迟状况。当第一凸轮凸角26处于完全提前位置且第二凸轮凸角观处于完全提前位置中时，可限定用于发动机气门22的移位的最大提前状况。当第一凸轮凸角沈处于完全提前位置且第二凸轮凸角观处于完全延迟位置中时，可限定发动机气门22的最大打开持续时间。使发动机气门22以第二气门升程型式从关闭位置移位至打开位置可包括第一凸轮凸角26与气门升程机构M的第一端44接合以及第二凸轮凸角观与气门升程机构M 的第二端46接合。第一和第二凸轮凸角沈、观与气门升程机构M之间的接合可使气门升程机构M绕着位于气门升程机构M的第一与第二端44、46之间的枢轴50旋转地移位，从而提供第二气门升程型式。
权利要求
1.一种发动机总成，包括发动机结构，其限定燃烧室以及与所述燃烧室连通的端口 ；发动机气门，其由所述发动机结构支撑，并且能够在打开位置与关闭位置之间移位，在所述打开位置中，所述端口与所述燃烧室连通，而所述关闭位置则将所述端口隔离，以免与所述燃烧室连通；气门升程机构，其与所述发动机气门接合；第一凸轮轴，其由所述发动机结构旋转地支撑，并且包括与所述气门升程机构接合的第一凸轮凸角；以及第二凸轮轴，其由所述发动机结构旋转地支撑，并且包括与所述气门升程机构接合的第二凸轮凸角。
2.根据权利要求1所述的发动机总成，还包括第一凸轮相位器，所述第一凸轮相位器耦联至所述第一凸轮轴，并且可操作以使所述第一凸轮轴相对于所述第二凸轮轴在第一位置与第二位置之间旋转，以便改变所述发动机气门的升程型式。
3.根据权利要求2所述的发动机总成，其中，当所述第一凸轮轴处于所述第一位置中时，所述第一凸轮凸角的第一峰顶在所述第二凸轮凸角的第二峰顶与气门升程机构接合时与所述气门升程机构接合。
4.根据权利要求3所述的发动机总成，其中，当所述第一凸轮轴处于所述第二位置中时，所述第一凸轮凸角的第一峰顶在所述第二凸轮凸角的第二峰顶与气门升程机构接合时旋转地偏离所述气门升程机构。
5.根据权利要求2所述的发动机总成，还包括第二凸轮相位器，所述第二凸轮相位器耦联至所述第二凸轮轴，并且可操作以使所述第二凸轮轴相对于所述第一凸轮轴旋转。
6.根据权利要求5所述的发动机总成，其中，当所述第一凸轮凸角处于完全延迟位置且所述第二凸轮凸角处于完全提前位置中时，所述升程型式限定所述发动机气门的最大气门升程高度。
7.根据权利要求6所述的发动机总成，其中，当所述第一凸轮凸角处于完全延迟位置且所述第二凸轮凸角处于完全延迟位置中时，所述升程型式限定用于所述发动机气门的打开的最大延迟状况。
8.根据权利要求6所述的发动机总成，其中，当所述第一凸轮凸角处于完全提前位置且所述第二凸轮凸角处于完全提前位置中时，所述升程型式限定用于所述发动机气门的打开的最大提前状况。
9.根据权利要求6所述的发动机总成，其中，当所述第一凸轮凸角处于完全提前位置且所述第二凸轮凸角处于完全延迟位置中时，所述升程型式限定所述发动机气门的最大打开持续时间。
10.一种方法包括使发动机气门以第一气门升程型式从关闭位置移位至打开位置，以便提供发动机端口与发动机燃烧室之间的连通，所述移位包括第一凸轮轴上的第一凸轮凸角和第二凸轮轴上的第二凸轮凸角接合气门升程机构，所述气门升程机构与所述发动机气门接合；使所述第一凸轮轴相对于所述第二凸轮轴旋转；以及在旋转之后，经由所述第一凸轮凸角和所述第二凸轮凸角与所述气门升程机构之间的接合，使所述发动机气门以不同于所述第一气门升程型式的第二气门升程型式从所述关闭位置移位至所述打开位置。
全文摘要
本发明涉及包括可变气门升程机构的发动机。具体地，提供了一种发动机总成，其可包括发动机结构、发动机气门、气门升程机构、以及第一和第二凸轮轴。发动机结构可限定燃烧室以及与燃烧室连通的端口。发动机气门可由发动机结构支撑，并可在打开位置与关闭位置之间移位，在打开位置中，端口与燃烧室连通，而关闭位置则将端口隔离，以免与燃烧室连通。气门升程机构可与发动机气门接合。第一凸轮轴可由发动机结构旋转地支撑，并且可包括与气门升程机构接合的第一凸轮凸角。第二凸轮轴可由发动机结构旋转地支撑，并且可包括与气门升程机构接合的第二凸轮凸角。
文档编号F01L1/047GK102400725SQ20111026530
公开日2012年4月4日 申请日期2011年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者A. 布洛赫 C. 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司