專利名稱：內燃機的氣門裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種內燃機的氣門裝置，該氣門裝置具有與曲軸聯(lián)動的凸輪軸，以及分別從動于在該凸輪軸上形成的進氣凸輪、排氣凸輪而且分別開閉進氣門、排氣門的進氣凸輪從動部件、排氣凸輪從動部件，特別是，涉及利用上述排氣門，在啟動時能發(fā)揮減壓功能，而且在高速運轉時發(fā)揮廢氣回流功能的內燃機的氣門裝置。
背景技術：
在內燃機的氣門裝置中，當內燃機高速運轉時，在進氣沖程中把排氣門稍微打開一點，使廢氣回流到燃燒室中，以抑制廢氣溫度的過度上升，抑制NOX的產生，這樣的裝置已經在專利文獻1(實開昭55-137245號公報)中公開了。
但是，以往的所述氣門裝置，雖然能發(fā)揮廢氣回流功能，但，卻不具有減壓功能，即在內燃機啟動時，為減輕啟動操作的負荷，在壓縮沖程中使排氣門稍微打開一點，適當降低氣缸中的壓力。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能發(fā)揮減壓功能和廢氣回流功能的內燃機的氣門裝置。
為了達到上述目的，本發(fā)明的內燃機的氣門裝置具有下列各種部件與曲軸聯(lián)動的凸輪軸；進氣凸輪從動部件和排氣凸輪從動部件，分別從動于在該凸輪軸上形成的進氣凸輪和排氣凸輪，而分別開關進氣門和排氣門，其第一特征在于，它還具有下列各種部件減壓凸輪部件，設置在上述凸輪軸上，在內燃機壓縮沖程中，使該排氣凸輪的從動部件在打開排氣門方向上工作的工作位置，與松開上述排氣凸輪從動部件的不工作位置之間移動；廢氣回流凸輪部件，設置在上述凸輪軸上，并且在松開上述排氣凸輪的從動部件的不工作位置，與在內燃機進氣沖程中使該排氣凸輪的從動部件在打開排氣門方向上工作的工作位置之間移動；共用的離心機構，由上述凸輪軸驅動，使得上述減壓凸輪部件在內燃機的啟動旋轉區(qū)域內處于工作位置上，在啟動后處于不工作的位置上，并且，使上述廢氣回流凸輪部件在內燃機低速運轉區(qū)域內處于不工作的位置上，在高速運轉區(qū)域內處于工作位置上。
另外，上述進氣凸輪從動部件和排氣凸輪從動部件，分別對應于后述的本發(fā)明實施例中的進氣挺桿和排氣挺桿。
此外，本發(fā)明的內燃機的氣門裝置在第一特征的基礎上還具有下列第二特征，上述離心機構由下列部件構成離心重錘，用樞軸支承在固定設置在上述凸輪軸上的支承部件上，并且能向半徑方向擺動；復位彈簧，對該離心重錘向半徑方向的內側施加彈力；共同的驅動部件，與上述離心重錘的擺動聯(lián)動，并且分別與設置在上述減壓凸輪部件和廢氣回流凸輪部件上的凸輪卡合，驅動上述減壓凸輪部件，使其在內燃機啟動旋轉區(qū)域內處于工作位置上，在啟動后處于不工作位置上，以及驅動上述廢氣回流凸輪部件，使其在內燃機的低速運轉區(qū)域內處于不工作的位置上，在高速運轉區(qū)域內處于工作位置上。
另外，上述支承部件和驅動部件，分別與后述本發(fā)明的實施例中的從動齒輪32和驅動環(huán)45相對應。
還有，本發(fā)明在第二特征的基礎上還具有下列第三特征，即，上述復位彈簧由第一復位彈簧和第二復位彈簧構成，上述第一復位彈簧始終對上述離心重錘施加向半徑方向內側的彈力，上述第二復位彈簧在該離心重錘向半徑方向的外方擺動了大于等于規(guī)定角度時，開始對該離心重錘施加向半徑方向內側的反彈力。
還有，本發(fā)明在第二特征的基礎上還具有下列第四特征，即，上述離心重錘由第一離心重錘和第二離心重錘構成，上述第一離心重錘在上述凸輪軸的旋轉過程中始終產生與上述復位彈簧的彈力相對抗的離心力；在上述第一離心重錘在半徑方向的外側擺動到規(guī)定角度之前，上述第二離心重錘與第一離心重錘成為一個整體，并產生與上述復位彈簧的彈力相對抗的離心力，而當上述第一離心重錘在半徑方向外側擺動了大于等于規(guī)定角度時，便與第一離心重錘分離，不產生與上述復位彈簧的彈力相對抗的離心力。
按照本發(fā)明的第一特征，只要在氣門裝置的凸輪軸上設置減壓凸輪部件、廢氣回流凸輪部件和共同的離心機構，就能使氣門裝置具有減壓功能和廢氣回流功能，因而能提供廉價的帶有減壓功能和廢氣回流功能的氣門裝置。
此外，按照本發(fā)明的第二特征，用共同的離心重錘和共同的驅動部件構成減壓凸輪部件和廢氣回流凸輪部件的共同的離心機構，通過這種簡單的結構，能降低具有減壓功能和廢氣回流功能的氣門裝置的成本。
還有，按照本發(fā)明的第三特征，借助于隨著內燃機的轉速提高而擺動的共同的離心重錘，以及對這種擺動施加反作用力的第一和第二復位彈簧，就能通過共同的驅動環(huán)使減壓凸輪部件和廢氣回流凸輪部件依次進行工作，而且，通過選定第二復位彈簧的工作時間，就能自由地設定廢氣回流凸輪部件的工作區(qū)域，而與減壓凸輪部件的工作區(qū)域無關，因此，只要在氣門裝置上增加簡單的結構，就能提供廉價的氣門裝置，該氣門裝置具有互不干涉的、所希望的特性的減壓功能和廢氣回流功能。
進而，按照本發(fā)明的第四特征，借助于隨著內燃機的轉速提高而擺動的第一和第二離心重錘，以及對這種擺動施加反作用力的共同的復位彈簧，通過共同的驅動環(huán)可以使減壓凸輪部件和廢氣回流凸輪部件依次進行工作，而且，通過選定第二離心重錘的無效工作時間，就能自由地設定廢氣回流凸輪部件的工作區(qū)域，而與減壓凸輪部件的工作區(qū)域無關，因此，只要在氣門裝置上增加簡單的結構，就能提供廉價的氣門裝置，該氣門裝置具有互不干涉的、所希望的特性的減壓功能和廢氣回流功能。


圖1是具有本發(fā)明的氣門裝置的內燃機的縱剖面?zhèn)纫晥D；圖2是沿圖1中的2-2線的剖面圖；圖3是沿圖1中的3-3線的剖面圖；圖4是沿圖3中的4-4線的剖面圖；圖5是沿圖3中的5-5線的剖面圖；圖6是與圖5相對應的工作說明圖；圖7是沿圖3中的7-7線的剖面圖；圖8是與圖7相對應的工作說明圖；圖9是表示減壓凸輪部件和廢氣回流凸輪部件的工作區(qū)域的示意圖；圖10是表示曲柄軸的旋轉角度與進氣門和排氣門的開關時間之間關系的曲線圖；圖11是本發(fā)明第二實施例的氣門裝置的凸輪軸周圍部分的縱剖面?zhèn)纫晥D；圖12是沿圖11中的12-12線的剖面圖；圖13是沿圖12中的13-13線的剖面圖；
圖14是沿圖11中的14-14線的剖面圖；圖15是與圖14相對應的工作說明圖；圖16是沿圖11中的16-16線的剖面圖；圖17是與圖16相對應的工作說明圖；圖18是本發(fā)明第三實施例的氣門裝置的凸輪軸周圍部分的縱剖面?zhèn)纫晥D；圖19是沿圖18中的19-19線的剖面圖；圖20是沿圖19中的20-20線的剖面圖；圖21是沿圖18中的21-21線的剖面圖；圖22是與圖21相對應的工作說明圖；圖23是沿圖18中的23-23線的剖面圖；圖24是與圖23相對應的工作說明圖。
附圖標號說明E內燃機；a內燃機的啟動旋轉區(qū)域c內燃機的高速運轉區(qū)域C減壓凸輪部件的工作位置D減壓凸輪部件的不工作位置F廢氣回流凸輪部件的不工作位置G廢氣回流凸輪部件的工作位置6曲軸17i進氣門17e排氣門26凸輪軸
26i進氣凸輪26e排氣凸輪27i進氣凸輪從動部件(進氣挺桿)27e排氣凸輪從動部件(排氣挺桿)32支撐部件(從動齒輪)35離心重錘351第一離心重錘352第二離心重錘43、44、53復位彈簧45驅動部件(驅動環(huán))46離心機構47減壓凸輪部件48廢氣回流凸輪部件58減壓凸輪部件的凹形凸輪59排氣回流凸輪部件的凹形凸輪具體實施方式
下面，根據(jù)附圖所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例，說明本發(fā)明的實施方式。
圖1是具有涉及本發(fā)明的第一實施例的氣門裝置的內燃機的縱剖面?zhèn)纫晥D；圖2是沿圖1中的2-2線的剖面圖；圖3是沿圖1中的3-3線的剖面圖；圖4是沿圖3中的4-4線的剖面圖；圖5是沿圖3中的5-5線的剖面圖；圖6是與圖5相對應的工作說明圖；圖7是沿圖3中的7-7線的剖面圖；圖8是與圖7相對應的工作說明圖；圖9是表示減壓凸輪部件和廢氣回流凸輪部件的工作區(qū)域的示意圖；圖10是表示曲柄軸的旋轉角度與進氣門和排氣門的開關時間之間的關系的曲線圖；圖11是本發(fā)明第二實施例所涉及的氣門裝置的凸輪軸周圍部分的縱剖面?zhèn)纫晥D；圖12是沿圖11中的12-12線的剖面圖；圖13是沿圖12中的13-13線的剖面圖；圖14是沿圖11中的14-14線的剖面圖；圖15是與圖14相對應的工作說明圖；圖16是沿圖11中的16-16線的剖面圖；圖17是與圖16相對應的工作說明圖；圖18是本發(fā)明第三實施例所涉及的氣門裝置的凸輪軸周圍部分的縱剖面?zhèn)纫晥D；圖19是沿圖18中的19-19線的剖面圖；圖20是沿圖19中的20-20線的剖面圖；圖21是沿圖18中的21-21線的剖面圖；圖22是與圖21相對應的工作說明圖；圖23是沿圖18中的23-23線的剖面圖；圖24是與圖23相對應的工作說明圖。
首先，說明圖1～圖10中所示的本發(fā)明的第一實施例。
圖1～圖3中，內燃機E的內燃機主體1是由曲軸箱2、從該曲軸箱2的一側向斜上方延伸的汽缸體3、以及接合在該汽缸體3上端面上的汽缸蓋4所構成的。曲軸6收容在曲軸箱2內，并通過軸承5、5支承在曲軸箱的左、右兩道側壁上，上述曲軸6通過連桿8連接在活塞7上，活塞7嵌裝在汽缸體3的缸筒3a中。在曲軸6凸伸在曲軸箱2外側的一個端部上，固定著飛輪10，在該飛輪10的外側面上固定設置了環(huán)狀冷卻葉片11。還有，在飛輪10的中心部分上固定設置了從冷卻葉片11沿軸向向外凸出的啟動筒軸12。與該啟動筒軸12相連接并能使曲軸6起動的公知的回彈式啟動電機13通過支架14安裝在曲軸箱2上。曲軸6的另一個端部是動力輸出端部，凸伸在曲軸箱2的另一側壁的外面。
在汽缸蓋4上形成了與缸筒3a相連的燃燒室15，以及內端向燃燒室15敞開的進氣口16i和排氣口16e，并且，還設有開關這兩個進氣口16i和排氣口16e的進氣門17i和排氣門17e。驅動這兩個進氣門17i和排氣門17e開關的氣門裝置20布置在曲軸箱2與汽缸蓋4之間。關于這個氣門裝置20將在下文中詳細描述。
此外，在汽缸蓋4上，螺合著火花塞21，其電極朝向燃燒室15，并安裝有分別與進氣口16i和排氣口16e的外端連接的化油器22和排氣消音器23。
此外，在曲軸箱2的上部還安裝了與化油器22和排氣消音器23相鄰的燃料箱24。
下面，說明氣門裝置20。
在圖1～圖3中，氣門裝置20具有下列各種部件凸輪軸26，支承在曲軸箱2的左、右側壁上，并且通過正時傳動裝置25由曲軸6驅動；進氣挺桿27i和排氣挺桿27e，支承在汽缸體3上，能沿著軸向自由滑動，并使其下端部的法蘭27ia、27ea抵接在凸輪軸26的進氣凸輪26i和排氣凸輪26e上，并且能夠滑動接觸；進氣推桿28i和排氣推桿28e，它們各自的下端部連接在上述進氣挺桿27i和排氣挺桿27e的上端部上，而各自的上端部則一直延伸到汽缸蓋4的上方；進氣搖臂29i和排氣搖臂29e，支承在固定設置于汽缸蓋4上的一對球狀支承部件33、33上，并能自由擺動，進氣搖臂29i布置成使其一個端部抵接在進氣門17i的頭部上的同時，使其另一個端部連接在進氣推桿28i的上端部上，而排氣搖臂29e則布置成使其一個端部抵接在排氣門17e的頭部上的同時，使其另一個端部連接在排氣推桿28e的上端部上。
而且，當進氣凸輪26i和排氣凸輪26e分別將進氣挺桿27i和排氣挺桿27e向上推壓時，進氣搖臂29i和排氣搖臂29e便借助于和它共同移動的進氣推桿28i和排氣推桿28e，分別向著進氣門17i和排氣門17e的打開方向擺動，而在進氣門17i和排氣門17e上分別安裝著對它們向關閉方向施壓的進氣門彈簧30i和排氣門彈簧30e。覆蓋進氣搖臂29i和排氣搖臂29e等汽缸蓋4上的氣門裝置20的汽缸蓋罩子18，與汽缸蓋4的上端面接合。
上述正時傳動裝置25，由固定設置在曲軸6上的驅動齒輪31，和固定設置在凸輪軸26上并由驅動齒輪31以1/2的減速比驅動的從動齒輪32所構成。如圖3和圖4所示，包圍著凸輪軸26的半個圓周的U字形的離心重錘35的一個端部，通過樞軸36支承在這個從動齒輪32上。離心重錘35的重心37在這個U字形彎曲部分上，這個U字形彎曲部分能繞著樞軸36的周圍擺動，其擺動區(qū)間在抵接在從動齒輪32的輪轂32a上的收縮位置A(參見圖4、圖5)，和上述U字形彎曲部分的外側面抵接在凸出設置在從動齒輪32的側面上的擋塊38上的擴張位置B之間。在這個離心重錘35的中間部分和擺動端部上，設有第一和第二可動連接部40、41。固定端部連接在從動齒輪32的共同固定連接部42上并且由拉伸螺旋彈簧構成的第一和第二復位彈簧43、44的可動端部43a、44a，分別連接在第一和第二可動連接部分40、41上。第一復位彈簧43始終以規(guī)定的設定載荷Fs1將離心重錘35向半徑方向內側拉，而在第二復位彈簧44的可動端部44a與第二可動連接部分41之間，設有一定的游隙S，在離心重錘35從收縮位置A向半徑方向的外側擺動到規(guī)定角度之前，第二復位彈簧44對離心重錘35的擺動不產生阻力。換言之，離心重錘35從收縮位置A向半徑方向的外側擺動到規(guī)定角度之后，第二復位彈簧44才與第一復位彈簧43協(xié)同工作，產生將離心重錘35向半徑方向內側拉的反作用力。
如圖3所示，在上述離心重錘35與排氣凸輪26e之間，從離心重錘35側開始，在凸輪軸26上依次套裝了驅動環(huán)45、減壓凸輪部件47和廢氣回流凸輪部件48。驅動環(huán)45套在凸輪軸26的外圓周面上，能自由轉動，一對形成于離心重錘35上的連接板35a、35a布置成，沿著驅動環(huán)45的旋轉方向的兩側夾著從驅動環(huán)45外圓周面凸出來的連接凸起45c，并隨著離心重錘35向半徑方向的外側擺動，驅使驅動環(huán)45轉動。此外，驅動環(huán)45在其內圓周面上具有軸向的保持凹槽45a，借助于這條保持凹槽45a，始終把凸輪軸26的沿著軸向延伸的銷子45b保持在從動齒輪32與排氣凸輪26e之間。通過驅動環(huán)45與凸輪軸26的相對轉動，這根銷子45b能在凸輪軸26的外圓周面上轉動。
在圖5～圖8中，減壓凸輪部件47和廢氣回流凸輪部件48嵌合在凸輪軸26的兩側面上形成的互相平行的一對導向面55、55上，并能沿著凸輪軸26的徑向滑動。這樣，減壓凸輪部件47就能沿著導向面55、55在其工作位置C(圖5)與不工作位置D(圖6)之間滑動。這兩個工作位置C和不工作位置D是由減壓凸輪部件47與導向面55、55正交方向上的內端面56a、56b抵接在凸輪軸26的外圓周面上來確定的。此外，廢氣回流凸輪部件48能沿著導向面55、55在其不工作位置F(圖7)與工作位置G(圖8)之間滑動。這兩個工作位置G和不工作位置F是由廢氣回流部件48與導向面55、55正交方向上的內端面57a、57b抵接在凸輪軸26的外圓周面上來確定的。
減壓凸輪部件47和廢氣回流凸輪部件48，分別在其外圓周面上具有比排氣凸輪26e的尖頂部分低得多的凸形凸輪47a、48a。這兩個凸形凸輪47a、48a分別在其工作位置C、G上，從排氣凸輪26e的基圓向外凸出，而在不工作位置D、F上，則后退到該基圓的內部。此外，減壓凸輪部件47的凸形凸輪47a在占據(jù)其工作位置C時，布置成在內燃機的壓縮沖程中把排氣挺桿27e向上推壓，而廢氣回流凸輪部件48的凸形凸輪48a則在占據(jù)其工作位置G時，布置成在內燃機的進氣沖程中把排氣挺桿27e向上推壓。
如圖5和圖6所示，在減壓凸輪部件47的凸形凸輪47a一側的內端面56b的中央部分，形成了與上述銷子45b協(xié)同工作的凹形凸輪58。這個凹形凸輪58是由斜面58a和圓弧形底面58b形成的，在離心重錘35借助于第一復位彈簧43的彈力而保持在收縮位置A上時，斜面58a被銷子45b推壓而強迫減壓凸輪部件47處于工作位置C上，而圓弧形底面58b則在離心重錘35從收縮位置A轉動了預定角度之后(圖6所示的狀態(tài))，使減壓凸輪部件47避開銷子45b的干涉，容許它向不工作位置D移動。減壓凸輪部件47由于形成了上述凹形凸輪58，它的重心便從減壓凸輪部件47的中心向與凹形凸輪58相反的方向偏移，當銷子45b到達與圓弧形底面58b相對的位置時，減壓凸輪部件47因作用在上述重心上的離心力，而向不工作位置D的方向移動。
另一方面，在廢氣回流凸輪部件48的凸形凸輪48a一側的內端面57b的中央部分，形成了與上述銷子45b協(xié)同工作的凹形凸輪59。這個凹形凸輪59是由圓弧形底面59a和斜面59b形成的。圓弧形底面59a在離心重錘35從收縮位置A轉動到規(guī)定角度之前的這一段時間里，使廢氣回流凸輪部件48避開銷子45b的干涉，容許它向不工作位置F移動。而斜面59b則在離心重錘35由于離心力而向半徑方向的外側轉動到大于等于預定的角度時，被銷子45b推壓而強迫廢氣回流凸輪部件48回到工作位置G上。由于形成了上述凹形凸輪59，廢氣回流凸輪部件48的重心便從廢氣回流凸輪部件48的中心向與凹形凸輪59相反的方向偏移，當銷子45b到達與圓弧形底面59a相對的位置時，廢氣回流凸輪部件48便由于作用在上述重心上的離心力而向工作位置G的方向移動。
如上所述，通過離心重錘35、第一、第二復位彈簧43、44以及驅動環(huán)45的協(xié)同工作，共同構成了使減壓凸輪部件47和廢氣回流凸輪部件48工作的離心機構46。
下面，說明本實施例的作用。
當曲軸6轉動時，凸輪軸26便由曲軸6通過正時傳動裝置25以1/2的減速比而被驅動。然后，在進氣沖程中，進氣凸輪26i通過進氣挺桿27i向上推壓進氣推桿28i，使進氣搖臂29i擺動，從而推壓進氣門17i，使其克服進氣門彈簧30i的彈力而打開。此外，在排氣沖程中，排氣凸輪26e通過排氣挺桿27e向上推壓進氣推桿28e，使排氣搖臂29e擺動，從而推壓排氣門17e，使其克服排氣門彈簧30e的彈力而打開。圖10表示這種進氣門17i和排氣門17e的開關時間的分配。
另外，在圖9中，在內燃機處于啟動旋轉區(qū)域a時，即轉速Ne從零一直到低于怠速轉速的規(guī)定轉速Ne1之間時，如圖4和圖5所示，離心重錘35借助于第一復位彈簧43的設定載荷Fs1而保持在收縮位置A上。此時，由于通過互相卡合的連接凸起45c和連接板35a、35a，而確定了位置的驅動環(huán)45的銷子45b，借助于離心重錘35對減壓凸輪部件47的凹形凸輪58的斜面58a施加壓力，所以減壓凸輪部件47便保持在使凸形凸輪47a從排氣凸輪26e的基圓向外凸出的工作位置C上。因此，如果現(xiàn)在操作用于啟動內燃機E的回彈式啟動電機13，由于由啟動電機13通過啟動筒軸12而使曲軸6起動的同時，也通過正時傳動裝置25驅動了凸輪軸26，于是，便如上所述，在活塞7的壓縮沖程中，借助于減壓凸輪部件47的凸形凸輪47a將排氣挺桿27e稍微向上頂起一點，便通過排氣推桿28e和排氣搖臂29e使得排氣門17e稍微打開一點。此時，時間的分配如圖10所示。結果，缸筒3a內的一部分壓縮氣體便從排氣口16e排出，這樣便抑制了壓縮壓力的上升，從而減輕了啟動電機13的操作載荷，曲軸6能有力地比較輕快地起動，從而使內燃機能很容易地啟動。
內燃機啟動后，當內燃機的轉速Ne超過啟動轉速的區(qū)域a時，便如圖6所示，因離心力Fw所產生的離心重錘35繞著樞軸36的扭矩，便超過由第一復位彈簧43的設定載荷Fs1所產生的離心重錘35繞著樞軸36的扭矩，使得離心重錘35從收縮位置A向著半徑方向的外側擺動，這種擺動從連接板35a傳遞到連接凸起45c，使得驅動環(huán)45向逆時針方向轉動，并使銷子45b向著與減壓凸輪部件47的凹形凸輪58的底面58b相對的位置移動。因此，減壓凸輪部件47便不受銷子45b的阻礙，在離心力的作用下向不工作位置D移動，并使其凸形凸輪47a后退到排氣凸輪26e的基圓內部。
在這個過程中，如圖7所示，在廢氣回流凸輪部件48上，由于其凹形凸輪59的底面59a與驅動環(huán)45的銷子45b相對，所以廢氣回流凸輪部件48便能不受銷子45b的阻礙，借助于離心力保持在不工作的位置F上，并使其凸形凸輪48a后退到排氣凸輪26e的基圓內部。
如上所述，排氣門17e一般都是僅僅依靠排氣凸輪26e的工作進行開關控制的。而且，在內燃機轉速Ne處于Ne1～Ne2的內燃機的低速運轉區(qū)域b時，仍繼續(xù)這種狀態(tài)。然后，如圖7所示，在內燃機的轉速Ne達到Ne2時，由于離心重錘35的動作，在離心重錘35的第二可動連接部分41與第二復位彈簧44的可動端部44a之間的游隙S消失，第二復位彈簧44便開始對離心重錘35起作用。因此，在此之后，因第一復位彈簧43的復位力Fs1和第二復位彈簧44的復位力Fs2所產生的使離心重錘35繞著樞軸36的扭矩，與因離心力Fw而產生的離心重錘35繞著樞軸36的扭矩互相平衡，從而確定了離心重錘35的位置，之后，離心重錘35隨內燃機轉速Ne的上升，其擺動速度便減慢。
接著，當內燃機的轉速Ne超過Ne2，內燃機E進入高速運轉區(qū)域C時，離心重錘35最終到達抵接在從動齒輪32上的擋塊38上的擴張位置B，與此同時，由于驅動環(huán)45進一步向逆時針方向轉動，銷子45b便抵接在廢氣回流凸輪部件48的凹形凸輪59的斜面59b上，使得廢氣回流凸輪部件48克服其離心力，移動到工作位置G上，于是廢氣回流凸輪部件48便使其凸形凸輪48a從排氣凸輪26e的基圓凸出來。因此，如上所述，在活塞7的進氣沖程中，借助于廢氣回流凸輪部件48的凸形凸輪48a將排氣挺桿27e稍微向上頂起，便能通過排氣推桿28e和排氣搖臂29e把排氣門17e稍微打開一點。結果，殘留在排氣口16e處的廢氣就能被吸入燃燒室15中，即進行廢氣回流了。這些廢氣在以后階段的膨脹沖程中進行混合氣體的燃燒時，能抑制燃燒溫度的過度上升，在降低廢氣中NOx濃度的同時，還可以降低HC的濃度，有利于提高其低燃料消耗性能。
如上所述，借助于隨著內燃機轉速Ne的提高而擺動的共用的離心重錘35，和抵抗這種擺動的第一及第二復位彈簧43、44，能通過共用的驅動環(huán)45依次使減壓凸輪部件47和廢氣回流凸輪部件48工作，而且，通過選定第二復位彈簧44的工作時期，即，選定第二復位彈簧44的可動端部44a上的游隙S，就能自由地設定廢氣回流凸輪部件48的工作區(qū)域，而與減壓凸輪部件47的工作區(qū)域無關，因此，只要在氣門裝置20上增加簡單的結構，就能提供費用低廉的氣門裝置20，該氣門裝置20具有所希望的互不干涉的特性的減壓功能和廢氣回流功能。
下面，說明圖11～圖17中所示的本發(fā)明的第二實施例。
如圖11和圖12所示，通過樞軸36支承在從動齒輪32上的離心機構46的離心重錘35，和上一個實施例一樣呈U字形，它的重心37在U字形彎曲部分上。離心重錘35能繞著樞軸36在收縮位置A與擴張位置B之間擺動，其中收縮位置A為離心重錘35的U字形彎曲部分抵接在從動齒輪32的輪轂32a的位置，擴張位置B為上述U字形彎曲部分的外側面抵接在凸出設置在從動齒輪32的側面上的擋塊38上的位置。與上述實施例一樣，在這個離心重錘35上設有可動連接部分40，第一復位彈簧43的固定端連接在從動齒輪32的固定連接部分42上，其可動端部43a則連接在可動連接部分40上。這個第一復位彈簧43具有規(guī)定的設定載荷Fs1，總是把離心重錘35拉向半徑方向的內側。
與上述實施例不同，用扭轉螺旋彈簧構成的第二復位彈簧44的螺旋部分44b套在上述樞軸36的外圓周上，在把扭轉方向上的規(guī)定的設定載荷Fs2施加在這個螺旋部分44b上的狀態(tài)下，這個第二復位彈簧44的第一和第二臂部44c、44d便夾著樞軸36，卡定在形成于離心重錘35上的第一和第二擋板62、63上。第一臂部44c的前端部分比離心重錘35的端部更向外延伸，在它的前端部分的一側面，隔開規(guī)定的間隔L，在從動齒輪32的側面上凸出設有相對的擋銷61。此外，這個第二復位彈簧44在離心重錘35從收縮位置A向半徑方向的外側擺動到規(guī)定角度之前，整個彈簧與離心重錘35一起擺動，而不阻礙離心重錘35的擺動，但，當離心重錘35從收縮位置A向半徑方向的外側擺動到大于等于規(guī)定角度時，由于第一臂部44c受到擋銷61的阻擋而使螺旋部分44b進一步扭轉，于是就和第一扭轉彈簧43協(xié)同工作，產生將離心重錘35拉向半徑方向的內側的反作用力。
由于其它結構都與上述實施例相同，所以在圖11～圖17中，凡是與上述實施例對應的部分都標相同的標號，并省略其說明。
于是，在內燃機的轉速Ne從零到低于怠速轉速的規(guī)定轉速Ne1之前這一段內燃機的啟動旋轉區(qū)域a中(參見圖9)，如圖12和圖14所示，離心重錘35借助于第一復位彈簧43的設定載荷Fs1而保持在收縮位置A上。因此，與上述實施例一樣，由于通過互相卡合的連接凸起45c和連接板35a、35a而被定位的驅動環(huán)45的銷子45b，由離心重錘35對減壓凸輪部件47的凹形凸輪58的斜面58a施加壓力，所以減壓凸輪部件47便保持在使其凸形凸輪47a從排氣凸輪26e的基圓向外凸出的工作位置C上(參見圖14)。此時，如果操作用于啟動內燃機E的回彈式啟動電機13，在用啟動電機13通過啟動筒軸12使曲軸6起動的同時，也通過正時傳動裝置25驅動了凸輪軸26。在活塞7的壓縮沖程中，借助于減壓凸輪部件47的凸形凸輪47a將排氣挺桿27e稍微向上頂起一點，便通過排氣推桿28e和排氣搖臂29e使得排氣門17e稍微打開一點。此時，時間的分配與上述實施例的情況相同，如圖10所示。結果，缸筒3a內的一部分壓縮氣體便從排氣口16e排出，由于抑制了壓縮壓力的上升，減輕了啟動電機13的操作載荷，使得曲軸6能有力地比較輕快地起動，從而使內燃機能很容易地啟動。
內燃機啟動后，當內燃機的轉速Ne超過啟動轉速的區(qū)域時，因離心力Fw所產生的離心重錘35繞著樞軸36的扭矩，便超過由第一復位彈簧43的設定載荷Fs1所產生的離心重錘35繞著樞軸36的扭矩，使得離心重錘35從收縮位置A向著半徑方向的外側擺動，這種擺動從連接板35a傳遞到連接凸起45c，使得驅動環(huán)45向逆時針方向轉動，并使銷子45b向著與減壓凸輪部件47的凹形凸輪58的底面58b相對的位置移動。因此，減壓凸輪部件47便不受銷子45b的阻礙，在離心力的作用下向不工作位置D移動，并使其凸形凸輪47a后退到排氣凸輪26e的基圓內部。
在這個過程中，如圖16所示，在廢氣回流凸輪部件48上，由于其凹形凸輪59的底面59a與驅動環(huán)45的銷子45b相對，所以廢氣回流凸輪部件48便能不受銷子45b的阻礙，借助于離心力保持在不工作的位置F上，并使其凸形凸輪48a后退到排氣凸輪26e的基圓內部。
如上所述，排氣門17e一般都是僅僅依靠排氣凸輪26e的工作進行開關控制的。而且，在內燃機轉速Ne處于Ne1～Ne2(參見圖9)的內燃機的低速運轉區(qū)域b時，仍持續(xù)這種狀態(tài)。然后，如圖15、圖16所示，在內燃機轉速Ne達到Ne2時，由于離心重錘35的動作，第二復位彈簧44的第一臂部44c被從動齒輪32的擋銷61擋住，使得螺旋部分44b進一步扭轉，于是，它的反作用力與第一復位彈簧43協(xié)同工作，把離心重錘35拉向半徑方向的內側。因此，在此之后，因為第一復位彈簧43的復位力Fs1和第二復位彈簧44的復位力Fs2所產生的離心重錘35繞著樞軸36的扭矩，與因離心力Fw而產生的離心重錘35繞著樞軸36的扭矩互相平衡，從而確定了離心重錘35的位置，之后，隨內燃機轉速Ne的上升，離心重錘35的擺動速度便減慢。
接著，當內燃機的轉速Ne超過Ne2(參見圖9)，內燃機E進入高速運轉區(qū)域C時，離心重錘35最終到達抵接在從動齒輪32上的擋塊38上的擴張位置B，與此同時，由于驅動環(huán)45進一步向逆時針方向轉動，如圖17所示，銷子45b便壓在廢氣回流凸輪部件48的凹形凸輪59的斜面59b上，使得廢氣回流凸輪部件48克服其離心力，移動到工作位置G上，于是廢氣回流凸輪部件48便使其凸形凸輪48a從排氣凸輪26e的基圓凸出來。因此，在活塞7的進氣沖程中，借助于廢氣回流凸輪部件48的凸形凸輪48a將排氣挺桿27e稍微向上頂起一點，便能通過排氣推桿28e和排氣搖臂29e，把排氣門17e稍微打開一點。結果，殘留在排氣口16e處的廢氣就能被吸入燃燒室15中，即進行廢氣回流。這些廢氣在以后階段的膨脹沖程中進行混合氣燃燒時，能抑制燃燒溫度的過度上升，在降低廢氣中NOx濃度的同時，還可以降低HC的濃度，有利于提高其低燃料消耗性能。
如上所述，在這個第二實施例中，也借助于隨著內燃機轉速Ne的提高而擺動的共用的離心重錘35，和反抗這種擺動的第一和第二復位彈簧43、44，能通過共用的驅動環(huán)45依次使減壓凸輪部件47和廢氣回流凸輪部件48工作，而且，通過選定第二復位彈簧44的第一臂部44c與擋銷61的抵接時間，就能自由地設定廢氣回流凸輪部件48的工作區(qū)域，而與減壓凸輪部件47的工作區(qū)域無關，因此，只要在氣門裝置20上增加簡單的結構，就能提供費用低廉的氣門裝置20，該氣門裝置20具有互不干涉的所希望特性的減壓功能和廢氣回流功能。
下面，說明圖18～圖24中所示的本發(fā)明的第三實施例。
如圖18和圖19所示，離心機構46的離心重錘由通過共同的樞軸36支承在從動齒輪32上的第一離心重錘351和第二離心重錘352所構成。第一離心重錘351做成與第一實施例的離心重錘35大致相同的U字形，并且其重心371在U字形的彎曲部分上。第一離心重錘351繞著樞軸36，在收縮位置A與擴張位置B之間能夠擺動，其中收縮位置A為U字形彎曲部分抵接在從動齒輪32的輪轂32a上的位置，而擴張位置B為上述U字形彎曲部分的外側面抵接在凸出設置于從動齒輪32的側面上的擋塊38上的位置。與第一實施例的離心重錘35一樣，始終把這個第一離心重錘351以規(guī)定的設定載荷Fs拉向半徑方向的內側的復位彈簧53的可動端部53a，連接在這個第一離心重錘351的可動連接部40上，而夾著驅動環(huán)45的連接凸起45c的一對連接板35a、35a設置在第一離心重錘351上。
第二離心重錘352彎曲成釣鉤的形狀，包圍著超過凸輪軸26的半個圓周，并且，在其中間部分具有與第一離心重錘351的重心371接近的重心372。這個中間部分能繞著樞軸36，在抵接在從動齒輪32的輪轂32a的外圓周面上的收縮位置J(參見圖19)，與前端部抵接在同一個輪轂32a的外圓周面上的擴張位置K(參見圖24)之間搖擺。第二離心重錘352的收縮位置J與擴張位置K之間的搖擺角度被設定得比第一離心重錘351的收縮位置A與擴張位置B之間的搖擺角度小。在這個第二離心重錘352上設有抵接部352a，第二離心重錘352在上述收縮位置J與擴張位置K之間搖擺時，該抵接部352a抵接在第一離心重錘351的前端部上(參見圖19和圖20)。在第一離心重錘351上形成了能與第二離心重錘352的側面相對滑動接觸的一個或者若干個凸起64(參見圖20)，以便第一和第二離心重錘351、352能順利地相對滑動。
由于其它的結構都與上述實施例相同，所以在圖18～圖24中，凡是與第一實施例相對應的部分，都標以同樣的標號，并省略其說明。
于是，在內燃機的轉速Ne從零到低于怠速轉速的規(guī)定轉速Ne1之前的這一段內燃機的啟動旋轉區(qū)域a中(參見圖9)，如圖19和圖21所示，第一離心重錘351借助于復位彈簧53的設定載荷Fs而保持在收縮位置A上。因此，與第一實施例的情況一樣，由于通過互相卡合的連接凸起45c和連接板35a、35a而被定位的驅動環(huán)45的銷子45b，壓住了減壓凸輪部件47的凹形凸輪58的斜面58a，所以減壓凸輪部件47便借助于第一離心重錘351，保持在使其凸形凸輪47a從排氣凸輪26e的基圓向外凸出的工作位置C上。此時，如果操作用于啟動內燃機E的回彈式啟動電機13，由于在用啟動電機13通過啟動筒軸12而使曲軸6轉動的同時，也通過正時傳動裝置25驅動了凸輪軸26，在活塞7的壓縮沖程中，借助于減壓凸輪部件47的凸形凸輪47a將排氣挺桿27e稍微向上頂起，便通過排氣推桿28e和排氣搖臂29e，將排氣門17e稍微打開一點。此時，時間的分配如圖10所示。結果，缸筒3a內的一部分壓縮氣體便從排氣口16e排出，抑制了壓縮壓力的上升，因此減輕了啟動電機13的操作載荷，使得曲軸6能有力地比較輕快地起動，從而能很容易地啟動內燃機。
在這個過程中，由于第一離心重錘351受到了復位彈簧53的設定載荷Fs，便對第二離心重錘352向抵接部352a加壓，使得第二離心重錘352也保持在它的收縮位置J上。
如果內燃機啟動后，內燃機的轉速Ne超過啟動轉速的區(qū)域a，便如圖22所示，因離心力Fw1而產生的離心重錘351繞著樞軸36的扭矩，和因離心力Fw2而產生的離心重錘352繞著樞軸36的扭矩之和，超過了因設定載荷Fs所產生的復位彈簧53對兩個離心重錘351、352繞著樞軸36的扭矩，使得兩個離心重錘351、352分別從收縮位置A、K向著半徑方向的外側擺動，第一離心重錘351的擺動從連接板35a傳遞到連接凸起45c，使得驅動環(huán)45向逆時針方向轉動，并使銷子45b向著與減壓凸輪部件47的凹形凸輪58的底面58b相對的位置移動。因此，減壓凸輪部件47便不受銷子45b的阻礙，在離心力的作用下向不工作位置D移動，并使其凸形凸輪47a后退到排氣凸輪26e的基圓內側。
在這個過程中，如圖23所示，在廢氣回流凸輪部件48上，由于其凹形凸輪59的底面59a與驅動環(huán)45的銷子45b相對，所以廢氣回流凸輪部件48便能不受銷子45b的阻礙，借助于離心力而保持在不工作的位置F上，并使其凸形凸輪48a后退到排氣凸輪26e的基圓內部。
如上所述，排氣門17e一般都是僅僅依靠排氣凸輪26e的工作進行開關控制的。而且，在內燃機轉速Ne處于Ne1～Ne2的內燃機的低速運轉區(qū)域b時，仍繼續(xù)這種狀態(tài)。然后，如圖22和圖23所示，當內燃機的轉速Ne達到Ne2時，第二離心重錘352達到將其前端部抵接在輪轂32a的外圓周面上的擴張位置K，從而限制了它向超過這個位置的外側移動。結果，第二離心重錘352的離心力Fw2也就不再對復位彈簧53產生阻力。因此，由于第一離心重錘351的離心力Fw1繞著樞軸36所產生的扭矩，與因復位彈簧53的復位力Fs所產生的第一離心重錘351繞著樞軸36的扭矩互相平衡，從而確定了第一離心重錘351的位置，此后，隨內燃機轉速Ne的上升，第一離心重錘351的擺動速度便減慢。
然后，當內燃機的轉速Ne超過Ne2，內燃機E進入高速運轉區(qū)域C時，便如圖24所示，第一離心重錘351最終到達抵接在從動齒輪32上的擋塊38上的擴張位置B，與此同時，由于驅動環(huán)45進一步向逆時針方向轉動，銷子45b便壓在廢氣回流凸輪部件48的凹形凸輪59的斜面59b上，使得廢氣回流凸輪部件48克服其離心力，移動到工作位置G上，于是廢氣回流凸輪部件48便使其凸形凸輪48a從排氣凸輪26e的基圓凸出來。因此，在活塞7的進氣沖程中，借助于廢氣回流凸輪部件48的凸形凸輪48a將排氣挺桿27e稍微向上頂起一點，便能通過排氣推桿28e和排氣搖臂29e把排氣門17e稍微打開一點。結果，殘留在排氣口16e處的廢氣就能被吸入燃燒室15中，即進行了廢氣回流。這些廢氣在以后階段的膨脹沖程中混合氣燃燒時，能抑制燃燒溫度的過度上升，在降低廢氣中NOx濃度的同時，還可以降低HC的濃度，有利于提高其低燃料消耗性能。
如上所述，在這個第三實施例中，借助于隨著內燃機轉速Ne的提高而擺動的第一和第二離心重錘351、352，以及一個彈力與這種擺動相反的復位彈簧53，就能通過共用的驅動環(huán)45依次進行工作，而且，通過選定使第二離心重錘352的工作失效的時間，就能自由地設定廢氣回流凸輪部件48的工作區(qū)域，而與減壓凸輪部件47的工作區(qū)域無關，因此，只要在氣門裝置20上增加簡單的結構，就能提供廉價的氣門裝置20，該氣門裝置20具有互不干涉的所希望的特性的減壓功能和廢氣回流功能。
本發(fā)明并不僅限于上述實施例，在不脫離本發(fā)明構思的范圍內，可以對它的設計進行種種變化。例如，在第一和第二實施例中，可以用一根彈性系數(shù)為非線性的彈簧，來替代第一和第二復位彈簧43、44。
權利要求
1.一種內燃機的氣門裝置，它具有下列各種部件與曲軸(6)聯(lián)動的凸輪軸(26)；進氣凸輪從動部件(27i)和排氣凸輪從動部件(27e)，其分別由形成于該凸輪軸(26)上的進氣凸輪(26i)和排氣凸輪(26e)驅動并對進氣門(17i)和排氣門(17e)進行開閉；其特征在于，還具有下列各種部件減壓凸輪部件(47)，其設置在上述凸輪軸(26)上，并且在工作位置(C)與不工作位置(D)之間移動；工作位置(C)為在內燃機壓縮沖程中，使該排氣凸輪從動部件(27e)在打開排氣門(17e)方向上工作的位置；而不工作位置(D)為松開上述排氣凸輪從動部件(27e)的位置；廢氣回流凸輪部件(48)，其設置在上述凸輪軸(26)上，并且在不工作位置(F)與工作位置(G)之間移動；不工作位置(F)為松開上述排氣凸輪從動部件(27e)的位置；工作位置(G)為在內燃機進氣沖程中，使該排氣凸輪從動部件(27e)在打開排氣門(17e)方向上工作的位置；共用的離心機構(46)，由上述凸輪軸(26)驅動，使得上述減壓凸輪部件(47)在內燃機的啟動旋轉區(qū)域(a)內處于工作位置(C)上，在啟動后處于不工作的位置(D)上；并且，使得上述廢氣回流凸輪部件(48)在內燃機的低速運轉區(qū)域(b)內處于不工作的位置(F)上，在高速運轉區(qū)域(c)內處于工作位置(G)上。
2.如權利要求1所述的內燃機的氣門裝置，其特征在于，上述離心機構(46)由下列部件構成離心重錘(35；351、352)，用樞軸支承在固定設置在上述凸輪軸(26)上的支承部件(32)上，并且能向半徑方向擺動；復位彈簧(43、44；53)，其對該離心重錘(35；351、352)向半徑方向的內側施加彈力；以及共同的驅動部件(45)，其與上述離心重錘(35；351、352)的擺動聯(lián)動，并且分別與設置在上述減壓凸輪部件(47)和廢氣回流凸輪部件(48)上的凸輪(58、59)卡合，驅動上述減壓凸輪部件(47)，使其在內燃機啟動旋轉區(qū)域(a)內處于工作位置(C)上，在啟動后處于不工作位置(D)上，并且驅動上述廢氣回流凸輪部件(48)，使其在內燃機的低速運轉區(qū)域(b)內處于不工作的位置(F)上，在高速運轉區(qū)域(c)內處于工作位置(G)上。
3.如權利要求2所述的內燃機的氣門裝置，其特征在于，上述復位彈簧由第一復位彈簧(43)和第二復位彈簧(44)構成，上述第一復位彈簧(43)始終對上述離心重錘(35)施加向半徑方向內側的彈力，上述第二復位彈簧(44)在該離心重錘(35)向半徑方向的外側擺動到大于等于規(guī)定角度時，開始對該離心重錘(35)施加向半徑方向內側的反彈力。
4.如權利要求2所述的內燃機的氣門裝置，其特征在于，上述離心重錘由第一離心重錘(351)和第二離心重錘(352)構成，上述第一離心重錘(351)在上述凸輪軸(26)的旋轉過程中始終產生與上述復位彈簧(53)的彈力相對抗的離心力；上述第二離心重錘(352)在上述第一離心重錘(351)向半徑方向外側擺動到規(guī)定角度之前，與第一離心重錘(351)呈一個整體，產生與上述復位彈簧(53)的彈力相對抗的離心力，而當上述第一離心重錘(351)向半徑方向外側擺動到大于等于規(guī)定角度時，便與第一離心重錘(351)分離，不產生與上述復位彈簧(53)的彈力相對抗的離心力。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種減壓功能和廢氣回流功能的內燃機的氣門裝置，其具有減壓凸輪部件(47)，設置在凸輪軸(26)上，在壓縮沖程中能在使排氣挺桿(27e)向打開氣門方向工作的工作位置(C)，與松開排氣挺桿(27e)的不工作位置(D)之間移動；廢氣回流凸輪部件(48)，設置在凸輪軸(26)上，在松開排氣挺桿(27e)的不工作位置(F)，以及與在內燃機的進氣沖程中使排氣挺桿(27e)向打開氣門方向工作的工作位置(G)之間移動；共同的離心機構(46)，由凸輪軸(26)驅動，使減壓凸輪部件(47)在內燃機啟動旋轉區(qū)域(a)內處于工作位置(C)上，在啟動后處于不工作位置(D)上，并且使廢氣回流凸輪部件(48)在內燃機的低速運轉區(qū)域(b)內處于不工作位置(F)上，在高速運轉區(qū)域(c)內處于工作位置(G)上。
文檔編號F01L1/34GK1648434SQ200510005908
公開日2005年8月3日 申請日期2005年1月26日 優(yōu)先權日2004年1月26日
發(fā)明者鹿島壯二, 千葉省作, 山田義和, 古賀響 申請人:本田技研工業(yè)株式會社