改善多缸发动机低速性能的方法
【专利摘要】一种改善多缸发动机低速性能的方法，包括一个利用固链式机构将发动机气门保持常量打开的过程，在第一个预定发动机转速，将固链式机构的工作活塞置于操作位置，与发动机气门形成机械链接，阻止打开后的发动机气门关闭，并在第一个预定发动机转速或者包括零在内的更低发动机转速，将发动机气门保持常量打开，在发动机起动之前和起动当中，固链式机构的工作活塞继续将发动机气门保持常量打开，直到发动机转速从零上升到第二个预定发动机转速时，工作活塞才从操作位置切换到非操作位置，取消对发动机气门的作用。本发明采用新颖的方法和机构，将发动机的进气门或排气门保持常量打开，改善了发动机的停车、起动和怠速性能，减小了发动机的油耗和排放。
【专利说明】改善多缸发动机低速性能的方法
[0001]【技术领域】:
本发明涉及机械领域，尤其涉及车辆发动机技术，特别是一种改善多缸发动机低速性能的方法。
[0002]【背景技术】:
发动机低速性能主要包括发动机的停车、起动和怠速运转性能。尽管发动机的硬件和软件都有很大的改进，比如发动机在冷启动时采用加热等新技术，但在寒冷的天气，压燃式的柴油发动机还是很难起动。大型商用车发动机还存在怠速和停车时运转费油、不稳、震动和噪音等缺陷。目前用来改善发动机性能的辅助气门驱动机构大都是液压式机构。在发动机熄火之后，液压式机构无法将发动机的气门保持打开。流体(如机油)的泄漏将导致液压式机构的失效，因为发动机熄火之后无法向液压式机构供油，失去的流体得不到补充，从而失去液压连接，通过高压流体打开的发动机气门将在气门弹簧的作用下落座关闭。
[0003]
【发明内容】
:
本发明的目的在于提供一种改善多缸发动机低速性能的方法，解决现有技术中发动机怠速运转时耗油大、停车时震动和噪音大以及发动机冷启动困难的技术问题，以及液压式机构在发动机熄火之后无法将发动机的气门保持打开的技术问题。
[0004]本发明的这种改善多缸发动机低速性能的方法，包括一个利用固链式机构将发动机气门保持常量打开的过程，所述的固链式机构包括一个工作活塞，所述的工作活塞具有一个非操作位置和一个操作位置，在非操作位置，所述的工作活塞与发动机气门松开，停止向发动机气门施加载荷，在操作位置，所述的工作活塞与发动机气门形成机械链接，阻止打开后的发动机气门关闭，其特征在于:在所述的利用固链式机构将发动机气门保持常量打开的过程中，通过发动机的常规气门驱动机构打开发动机气门，在第一个预定发动机转速，将所述的工作活塞置于操作位置，通过工作活塞与发动机气门形成的机械链接，阻止打开后的发动机气门关闭，并在第一个预定发动机转速或者包括零转速在内的更低发动机转速，将所述的发动机气门保持常量打开。
[0005]进一步的，所述的第一个预定发动机转速低于或者等于发动机的怠速。
[0006]进一步的，所述的保持常量打开的发动机气门为发动机的进气门或发动机的排气门。
[0007]进一步的，所述的多缸发动机中只有某些缸的发动机气门被固链式机构保持常量打开，其余缸的发动机气门保持原有工作状态，不受固链式机构的影响。
[0008]进一步的，所述的某些缸中的每一缸的多个发动机气门中只有一个发动机气门被固链式机构保持常量打开，其余发动机气门保持原有工作状态，不受固链式机构的影响。
[0009]进一步的，在所述的利用固链式机构将发动机气门保持常量打开的过程中，所述的多缸发动机与发动机的传递系统脱开。
[0010]进一步的，在所述的利用固链式机构将发动机气门保持常量打开的过程中，通过发动机的起动装置起动发动机，在发动机起动之前和起动当中，处于操作位置的固链式机构的工作活塞将发动机气门保持常量打开，当发动机转速从零转速上升到第二个预定发动机转速时，所述固链式机构的工作活塞从操作位置切换到非操作位置，与发动机气门松开，停止向发动机气门施加载荷，发动机气门不受固链式机构的影响。
[0011]进一步的，所述的第二个预定发动机转速低于或者等于发动机的怠速，但第二个预定发动机转速与第一个预定发动机转速不必等同。
[0012]进一步的，所述固链式机构的工作活塞安置在一个箱体内，所述的箱体包括:
1)安置在发动机上并与发动机相对静止的箱体，
2)可以与发动机有相对运动的调节活塞，
3)发动机的摇臂，和
4)发动机的阀桥。
[0013]进一步的，所述固链式机构还包括将工作活塞在非操作位置和操作位置之间转换的切换系统，所述的切换系统包括以下的一种或两种的组合:
1)含有弹性元件的机械式驱动系统，
2)含有液压元件的液压式驱动系统，和
3)含有气动兀件的气动式驱动系统。
[0014]进一步的，所述固链式机构还包括将其工作活塞置于非操作位置的装配销。
[0015]本发明的工作原理是:在发动机的运转过程中，通过发动机的常规(主)气门驱动机构打开发动机气门，在第一个预定发动机转速，将一个固链式机构的工作活塞置于操作位置，与发动机气门形成机械链接(不是通过流体承载的液压连接)，阻止打开后的发动机气门关闭，并在第一个预定发动机转速或者包括零转速在内的更低发动机转速，将所述的发动机气门保持常量打开，减小发动机汽缸活塞的阻力和发动机的扭矩，改善发动机的低速性能。举例来说，由于发动机停车后和在发动机的起动过程中，固链式机构的工作活塞继续将发动机气门保持打开，减小了起动扭矩，使得发动机的冷启动更加容易。在发动机的起动过程中，当发动机从零转速上升到第二个预定发动机转速时，固链式机构的工作活塞从操作位置切换到非操作位置，与发动机气门松开，停止向发动机气门施加载荷，发动机气门不受固链式机构的影响。发动机气门被固链式机构保持常量打开的汽缸数量可以根据需要选择。有时不一定需要所有缸，而只是某些缸的发动机气门被固链式机构保持常量打开，其余缸的发动机气门保持原有工作状态，不受固链式机构的影响。而且所述的某些缸中的每一缸的多个发动机气门中可以只有一个发动机气门被固链式机构保持常量打开，该缸的其余发动机气门保持原有工作状态，不受固链式机构的影响。
[0016]本发明和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本发明的改善多缸发动机低速性能的方法和机构新颖独特，即使在发动机停机后和后续的发动机起动过程中，固链式机构的工作活塞持续将发动机气门保持常量打开，消除了汽缸压强，减小了发动机扭矩，改善了发动机的怠速、停车和起动性能，还能够通过降低发动机的怠速，采用发动机的闭缸(停止喷油)等手段，降低油耗，减小排放。
[0017]【专利附图】
【附图说明】:
图1是本发明的第一个实施例处于非操作状态的示意图。
[0018]图2是本发明的第一个实施例处于操作状态的示意图。
[0019]图3是本发明的第一个实施例的机构集成在发动机的摇臂内并处于非操作状态的示意图。
[0020]图4是本发明的第一个实施例的机构集成在发动机的摇臂内并处于操作状态的示意图。
[0021]图5是本发明的第二个实施例处于非操作状态的示意图。
[0022]图6是本发明的第二个实施例处于操作状态的示意图。
[0023]【具体实施方式】:
实施例1:
图1、图2、图3和图4用于描述实施例一。
[0024]图1和图2描述的是本发明的第一个实施例分别处于非操作状态和操作状态，其中的固链式机构100包括箱体210、驱动机构和承载机构。箱体210内含有相互垂直和贯通的驱动活塞孔260和工作活塞孔190、流体通道214和168。驱动机构包括驱动活塞164和驱动弹簧156。驱动活塞164安置在箱体210内的驱动活塞孔260内，驱动活塞孔260的左右两端分别有止位面158和246，驱动弹簧156安置在驱动活塞164的一端(图中的左端)，驱动活塞164的另一端(图中的右端)靠近流体通道214，驱动活塞164的中部含有环槽270。承载机构包括工作活塞160，工作活塞160位于箱体210内的工作活塞孔190内，工作活塞160的下端由孔内卡环或挡圈178止位，而其上端则由驱动活塞164的环槽小圆162 (非操作位置时的非工作面，图1)或驱动活塞164的外圆(操作位置时的工作面，图2)止位。
[0025]图1中的驱动活塞164在箱体210的驱动活塞孔260内由装配销278定位在非操作位置，工作活塞160相应地在工作活塞孔190内缩回到靠近驱动活塞164的环槽小圆162的非操作位置(工作活塞160底部位于发动机的气门之上，见后续说明)。发动机装配完成之后，装配销278将从箱体210的泄油孔169中拔出，驱动弹簧156将有机会使驱动活塞164从非操作位置移到操作位置(图2)，使得停靠在挡圈178上的工作活塞160在工作活塞孔190内处于伸出的操作位置。
[0026]图3是本发明的第一个实施例的处于非操作位置的固链式机构100集成在发动机的摇臂210内的示意图。图中所示的气门致动器200包括凸轮230、凸轮滚轮235、推杆201、摇臂210、常规阀隙调节系统和阀桥400。常规阀隙调节系统包括调节螺钉110、固紧螺母105和象足垫114。另外一个阀隙调节系统在推杆201的一侧，包括调节螺钉IlOb和固紧螺母105b，可以调节固链式机构100与发动机气门之间的间隙132。发动机的两个气门300 (300a和300b)位于阀桥400两侧的下面，由发动机的气门弹簧310 (310a和310b)偏置在发动机缸体500的阀座320上，阻止气体在发动机汽缸和排气管600之间流动。摇臂210摇动式地安装在摇臂轴205上。摇臂210的一端通过推杆201和滚轮235与凸轮230相连，凸轮230在内基圆225上有常规凸台220。凸轮230的运动通过推杆201、摇臂210和阀桥400，传递给气门300，使它们周期性的打开和关闭。
[0027]图3所示的固链式机构100的工作活塞160处于非操作位置(与图1的状态相同)，流体(如机油)从摇臂轴205内的轴向孔211和径向孔212、摇臂内的切口 213及流体通道214，供给驱动活塞164。驱动活塞164右边的作用力(包括油压产生的作用力，甚至还可以增加弹簧的作用力等)大于驱动活塞164左边的作用力(包括驱动弹簧156的作用力，甚至还有油压的作用力等)，将驱动活塞164向左推到非操作位置，工作活塞160也处于向上缩回的非操作位置，与阀桥之间形成间隙132，与发动机的气门300松开，停止向发动机的气门300施加载荷。凸轮的运动通过摇臂210 (包括阀隙调节系统)和阀桥400，传递给气门300，产生发动机的常规(主)气门运动。注意此时的固链式机构100与气门300 (300a或300b)之间没有相互的作用，与发动机的运作没有任何关系。
[0028]当需要开启固链式机构100，增加发动机的辅助气门运动时，可以通过卸流，将流体通道214内的油压降低甚至完全消除，或者从流体通道168向驱动活塞的另一端供油，或者通过驱动弹簧156的作用力，或者综合上述不同的机械的或液压的切换系统，将驱动活塞164向右边推向操作位置。在驱动活塞164能够从非操作位置切换到操作位置之前，发动机的常规(主)气门致动器200将阀桥400和两个气门300向下推，集成在摇臂210内的工作活塞160跟着往外伸出到操作位置，从驱动活塞164的环槽中移出。在此之后，驱动活塞164便可以从非操作位置(图3)移向操作位置(图4)。由于驱动活塞164的外圆(工作面)将工作活塞160保持在向下伸出的操作位置，与阀桥400和气门300a形成机械链接，阻止被常规(主)气门致动器200打开后的气门300a回到其座位320而关闭，被固链式机构100的工作活塞160保持打开一个常量130，除了常规(主)气门升程之外，还增加了一种常开的辅助气门运动。发动机气门300a上的作用力，通过阀桥400 (也可以是阀桥内的压块或其它中间件)、工作活塞160和驱动活塞164等形成的机械链接，传递给箱体(摇臂)210。很显然，本发明的机械链接是固体与固体之间的连接，与通过流体承载的液压连接是完全不同的。这种常开的辅助气门运动消除了汽缸压强，减小了发动机扭矩，改善了发动机的怠速、停车和起动性能，还能够通过降低发动机的怠速，采用发动机的闭缸(停止喷油)等手段，降低油耗，减小排放。
[0029]实施例2:
图5和图6用于描述实施例二。
[0030]实施例二是一种连续运动的、自带阀隙调节功能的固链式机构100，包括箱体210、活塞连杆机构和阀隙调节机构。箱体210内含有相互垂直相交的驱动活塞孔260和工作活塞孔190、流体通道214和168以及卸流通道169。活塞连杆机构包括上连杆184和下连杆186、驱动活塞164和工作活塞160。驱动活塞164安置在驱动活塞孔260内，工作活塞160安置在工作活塞孔190内。驱动活塞164含有导向槽137。驱动活塞164的一端(图中的左端)有一个与导向槽137贯通的水平孔183，水平孔183内有一滚球162 (也可以是一个活塞)。驱动活塞164的另一端(图中的右端)安置有弹簧156。上连杆184和下连杆186均位于驱动活塞164的导向槽137内(作平面运动)。上连杆184的上端122通过阀隙调节机构的调节螺钉IlOb将载荷传递给箱体210，上连杆184的下端125与下连杆186的上端在导向槽137内形成一个球形转动副，下连杆186的下端128与工作活塞上面126相连，将载荷传递给工作活塞160。所以，工作活塞160与其下面的发动机的气门和其上面的上连杆184与下连杆186、阀隙调节螺钉IlOb和箱体210之间形成非流体承载的机械链接。阀隙调节机构的调节螺钉IlOb由螺母105b固紧在箱体210上。
[0031]驱动活塞164在箱体210所含的驱动活塞孔260内具有非操作位置(图5)和操作位置(图6)。图中流体通道214中流体在驱动活塞164左端面上的作用力(包括在钢球162上的作用力)克服驱动弹簧156在驱动活塞164右端面上的作用力，使得驱动活塞164向右停靠在弹簧座端面158上的非操作位置，上下连杆184和186处于倾斜位置，其中上连杆184的下端125紧靠驱动活塞164的导向槽137的右侧壁，工作活塞160在活塞孔190内由预紧弹簧177 (由螺母179固紧在箱体210上)偏置向上，处于缩回的非操作位置。
[0032]当需要开启固链式机构100，增加发动机的辅助气门运动时，可以通过卸流，将流体通道214内的油压降低甚至完全消除，或者从流体通道168向驱动活塞164的另一端供油，或者通过驱动弹簧156的作用力，或者综合上述不同的机械的或液压的切换系统，将驱动活塞164向左边推向停靠在左端面246的操作位置(图6)。连杆184和186从倾斜位置变成竖直位置，下连杆186下面的工作活塞160在活塞孔190内从缩回的非操作位置向下伸出到操作位置，与工作活塞160下面的阀桥400和气门300a (图3和图4)形成机械链接，阻止被常规(主)气门致动器200打开后的气门300a回到其座位320而关闭，被固链式机构100的工作活塞160保持打开一个常量130。发动机气门300a上的作用力，通过阀桥400(也可以是阀桥内的压块或其它中间件)、工作活塞160和驱动活塞164等形成的机械链接，传递给箱体210。此时的固链式机构100可以在没有任何流体(液体或气体)的作用下，保持其工作活塞伸出的操作位置，将气门300a保持常量打开。
[0033]上述说明包含了很多具体的实施方式，这不应该被视为对本发明范围的限制，而是作为代表本发明的一些具体例证，许多其他演变都有可能从中产生。举例来说，这里显示的改善多缸发动机低速性能的方法和装置，不但可用于推杆/推管式发动机，也可用于顶置式凸轮发动机；不但可以用来驱动进气门，也可用来驱动排气门；不但可以用于一个气门，也可以用于两个以上的气门。
[0034]还有，这里显示的工作活塞(或驱动活塞)在非操作位置和操作位置之间转换的切换系统包括含有弹性元件的机械式驱动系统，或含有液压元件的液压式驱动系统，或含有气动元件的气动式驱动系统，或上述驱动系统的组合形成的驱动系统。
[0035]此外，这里显示的箱体可以有不同的种类，其中包括:安置在发动机上并与发动机相对静止的箱体、与发动机有相对运动的调节活塞、装在发动机上的摇臂和发动机的阀桥坐寸ο
[0036]还有，这里显示的固链式机构也可以多种多样，比如活塞连杆机构中连杆的数量和形状、驱动活塞和工作活塞的种类和形式，举例说，其中的工作活塞可以不是活塞，而是其它形状的零部件，甚至发动机自身现有的零部件，如阀桥等；工作活塞也可以不直接作用在阀桥上，而是通过一个连接件，直接作用在发动机的气门上。
[0037]因此，本发明的范围不应由上述的具体例证来决定，而是由所附属的权力要求及其法律相当的权力来决定。
【权利要求】
1.一种改善多缸发动机低速性能的方法，包括一个利用固链式机构将发动机气门保持常量打开的过程，所述的固链式机构包括一个工作活塞，所述的工作活塞具有一个非操作位置和一个操作位置，在非操作位置，所述的工作活塞与发动机气门松开，停止向发动机气门施加载荷，在操作位置，所述的工作活塞与发动机气门形成机械链接，阻止打开后的发动机气门关闭，其特征在于:在所述的利用固链式机构将发动机气门保持常量打开的过程中，通过发动机的常规气门驱动机构打开发动机气门，在第一个预定发动机转速，将所述的工作活塞置于操作位置，通过工作活塞与发动机气门形成的机械链接，阻止打开后的发动机气门关闭，并在第一个预定发动机转速或者包括零转速在内的更低发动机转速，将所述的发动机气门保持常量打开。
2.如权利要求1所述的改善多缸发动机低速性能的方法，其特征在于:所述的第一个预定发动机转速低于或者等于发动机的怠速。
3.如权利要求1所述的改善多缸发动机低速性能的方法，其特征在于:在所述的利用固链式机构将发动机气门保持常量打开的过程中，所述的发动机气门为发动机的进气门或发动机的排气门。
4.如权利要求1所述的改善多缸发动机低速性能的方法，其特征在于:所述的多缸发动机中有至少一个缸的发动机气门被固链式机构保持常量打开，且其余缸的发动机气门保持原有工作状态。
5.如权利要求4所述的改善多缸发动机低速性能的方法，其特征在于:保持常量打开的缸包括两个以上的发动机气门，且其中只有一个发动机气门被固链式机构保持常量打开，其余发动机气门保持原有工作状态。
6.如权利要求1所述的改善多缸发动机低速性能的方法，其特征在于:在所述的利用固链式机构将发动机气门保持常量打开的过程中，所述的多缸发动机与发动机的传递系统脱开。
7.如权利要求1所述的改善多缸发动机低速性能的方法，其特征在于:在所述的利用固链式机构将发动机气门保持常量打开的过程中，通过发动机的起动装置起动发动机，在发动机起动之前和起动当中，处于操作位置的固链式机构的工作活塞将发动机气门保持常量打开，当发动机转速从零转速上升到第二个预定发动机转速时，所述固链式机构的工作活塞从操作位置切换到非操作位置，与发动机气门松开，停止向发动机气门施加载荷。
8.如权利要求7所述的改善多缸发动机低速性能的方法，其特征在于:所述的第二个预定发动机转速低于或者等于发动机的怠速。
9.如权利要求1所述的改善多缸发动机低速性能的方法，其特征在于:所述固链式机构的工作活塞安置在一个箱体内，所述的箱体包括: 1)安置在发动机上并与发动机相对静止的箱体， 2)可以与发动机有相对运动的调节活塞， 3)发动机的摇臂，和 4)发动机的阀桥。
10.如权利要求1所述的改善多缸发动机低速性能的方法，其特征在于:所述固链式机构还包括将其工作活塞在非操作位置和操作位置之间转换的切换系统，所述的切换系统包括以下的一种或两种的组合: 1)含有弹性元件的机械式驱动系统， 2)含有液压元件的液压式驱动系统，和 3)含有气动兀件的气动式驱动系统。
11.如权利要求1所述的改善多缸发动机低速性能的方法，其特征在于:所述固链式机构还包括将其工作活塞置于非操作位置的装配销。
【文档编号】F01L13/08GK104421009SQ201310386595
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】杨洲, 奚勇, 奚正 申请人:上海尤顺汽车部件有限公司