废气再循环器件、阀门切换器件和凸轮切换器件的利记博彩app

专利名称：废气再循环器件、阀门切换器件和凸轮切换器件的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及用于内燃机的废气再循环器件、阀门切换器件和凸轮切换器件。
背景技术：
迄今，人们已知组装有废气再循环(EGR，exhaust gas recirculation)器件的内燃机，所述废气再循环器件用于使从内燃机排出的废气的一部分再循环回到内燃机的燃烧 室中。例如，专利文献1公开了一种内燃机，其尽管因不必添设增压器泵等装置而变得结构 简单，但是能够增大燃烧室中的压力和温度，以获得更高的废气再循环效果。在专利文献1所公开的内燃机中，从排气口排出的废气被蓄压存储在储气室中， 并在压缩行程等期间再循环回到燃烧室中。更具体地说，在压缩行程等期间，设置在废气再 循环端口中的废气再循环阀门打开，以使储气室与燃烧室流体连通，从而从储气室向燃烧 室中引入废气。被引入燃烧室中的废气与空气和燃料的混合气体一起燃烧。再燃烧废气的内燃机的优点在于废气中所含的NOx量少。上述内燃机优选应该配置成使得即使在内燃机的负荷小时(例如，内燃机空闲 时)将废气再供给至燃烧室，也不会降低燃烧速度。另外，还希望的是内燃机在即使以最大 速率向燃烧室中引入空气的情况下，也能够防止爆震现象(knocking)。鉴于上述观点，在专利文献2中，本申请人提出了一种废气再循环器件，其能够根 据内燃机的负荷来选择是否进行废气再循环。不具备废气再循环器件的内燃机优选应该配置成使得进气量能够根据内燃机的 负荷发生改变。专利文献1 日本特开专利公布号2000-282867专利文献2 日本专利申请No. 2007-256790

发明内容
本发明的一般目的是提供一种废气再循环器件，其在废气再循环器件保持废气再 循环状态以及废气未再循环状态时，均不需要电能，从而能够降低电能消耗。本发明的主要目的是提供一种阀门切换器件，其能够根据内燃机的负荷来改变进 气量，并且不需要电能来保持进气量改变前的状态或进气量改变后的状态。本发明的另一目的是提供一种凸轮切换器件，其能够根据内燃机的负荷来改变进 气量，并且不需要电能来保持进气量改变前的状态或进气量改变后的状态。根据本发明一实施例，提供了一种废气再循环器件，其组装在内燃机中，所述内燃 机具有进气阀和排气阀，所述进气阀设置在用于向燃烧室中引入空气的进气口中，所述排 气阀设置在用于排出燃料在燃烧室中燃烧时所生成的废气的排气口中，所述废气再循环器 件包括废气再循环阀门，设置在用于使废气返回燃烧室的废气再循环端口中；切换装置，用于在开动状态和停动状态之间切换废气再循环阀门；和
用于致动所述切换装置的致动装置，其中，所述切换装置包括开动状态保持装置(enabled state maintainingmeans) 和停动状态保持装置(disabled state maintaining means)，所述开动状态保持装置用于 在所述切换装置被所述致动装置致动以将所述废气再循环阀门切换至开动状态时，保持所 述废气再循环阀门处于开动状态，直到所述废气再 循环阀门通过所述切换装置进入停动状 态时为止；所述停动状态保持装置用于在所述切换装置被所述致动装置致动以将所述废气 再循环阀门切换至停动状态时，保持所述废气再循环阀门处于停动状态，直到所述废气再 循环阀门通过所述切换装置进入开动状态时为止。根据本发明，废气再循环阀门根据内燃机的负荷，选择性地进入开动状态(可开 闭状态)或停动状态(关闭状态)，并且保持为开动状态或停动状态。如果废气再循环阀 门处于开动状态，则当废气再循环阀门打开时，废气被引入燃烧室中，并发生再燃烧。如果 废气再循环阀门处于停动状态，则不向燃烧室中引入废气。例如，当内燃机的负荷小或者大 时，废气再循环阀门进入关闭状态。由于未向燃烧室中引入废气，所以能够防止燃烧速度变 慢。此外，还能防止内燃机发生爆震现象。由于能够只通过致动装置和切换装置来使废气再循环阀门从开动状态切换至停 动状态、或者从停动状态切换至开动状态，所以废气再循环器件的结构相对简单，从而不会 导致成本增加。由于只需在从一个状态切换至另一个状态时，对致动装置通电，并且不必对致动 装置通电来使废气再循环阀门保持为开动状态或停动状态。因此，能够降低废气再循环器 件的电能消耗。此外，由于高温的已燃气体返回了燃烧室，所以压缩行程期间燃烧室中的温度高， 从而促进了空气燃料混合物的燃烧。因此，降低了点火延迟，从而增大了等容度(degree of constant volume)。此外，降低了低温燃烧造成的热损失，并且降低了 NOx的排出量。另外，由于已燃气体中不存在过剩氧，所以与分层充气发动机(stratifiedcharge engines)和稀薄燃烧(lean combustion)相比，NOx的后处理变得更简单。对于上述配置，开动状态保持装置和停动状态保持装置优选由一个构件构成，从 而能使构成废气再循环器件的部件数量减少。所述致动装置可包括螺线管、通过螺线管发生移位的移位凸轮、和跟随移位凸轮 的移位发生移位的移位轴。所述切换装置可包括固定凸轮、按压凸轮和移位构件，所述按压 凸轮的一个端部与移位凸轮和固定凸轮中的任一个的远端部抵接，所述移位构件通过按压 凸轮跟随移位轴发生移位。用于开闭废气再循环阀门的废气再循环凸轮可具有第一接合部，而移位构件可具 有第二接合部。所述第二接合部跟随移位轴的移位，相对于所述第一接合部可接合或可分 离。更具体地说，当所述按压凸轮的所述一个端部与所述固定凸轮的远端部抵接时，所述第 二接合部与所述第一接合部分离，以使所述废气再循环阀门进入停动状态；而当所述按压 凸轮的所述一个端部与后退达最大程度的所述移位凸轮的远端部抵接时，所述第一接合部 与所述第二接合部彼此接合，以使所述废气再循环阀门进入开动状态。所述移位轴和所述固定凸轮可插入用于开闭所述进气阀和排气阀的凸轮轴中。这 样，切换装置和致动装置紧凑地构成。
废气再循环器件还可包括用于使螺线管的杆部返回初始位置的推压装置(urging means)。因此，推压装置能够有效地防止发生噪音，并增大与杆部联结的臂部的耐磨性。根据本发明另一实施例，提供了一种阀门操作切换器件，其组装在内燃机中，所述 内燃机具有多个进气阀和排气阀，所述进气阀设置在用于向燃烧室中引入空气的进气口 中，所述排气阀设置在用于排出燃料在燃烧室中燃烧时所生成的废气的排气口中，其中所述进气阀包括通常处于开动状态的常开动进气阀、和设定为开动状态或者停动 状态的可变进气阀；所述阀门操作切换器件包括用于将所述可变进气阀切换至开动状态或停动状态 的切换装置、和用于致动所述切换装置的致动装置，其中，所述切换装置包括开动状态保持 装置和停动状态保持装置，所述开动状态保持装置用于在所述切换装置被所述致动装置致 动以将所述可变进气阀切换至开动状态时，保持所述可变进气阀处于开动状态，直到所述 可变进气阀通过所述切换装置进入停动状态时为止；所述停动状态保持装置用于在所述切 换装置被所述致动装置致动以将所述可变进气阀切换至停动状态时，保持所述可变进气阀 处于停动状态，直到所述可变进气阀通过所述切换装置进入开动状态时为止。根据本发明，可变进气阀根据内燃机的负荷，选择性地进入开动状态(可开闭状 态)或停动状态(关闭状态)，并且保持为开动状态或停动状态。如果可变进气阀处于开动 状态，则当可变进气阀打开时，与常开动进气阀同步地，向燃烧室中引入废气。如果可变进 气阀处于停动状态，则只经由常开动进气阀向燃烧室中引入废气。因此，能够通过将可变进 气阀设定为开动状态或停动状态中的任一个，来改变进气量。由于能够只通过操作致动装置和切换装置来使可变进气阀从开动状态切换至停 动状态、或者从停动状态切换至开动状态，所以阀门操作切换器件的结构相对简单，不会导 致成本增加。此外，与上述废气再循环器件的情况一样，能够只在可变进气阀从开动状态切换 至停动状态、或者从停动状态切换至开动状态时，对致动装置通电。而不必对致动装置通电 来使可变进气阀保持为开动状态或停动状态。因此，能够降低阀门操作切换器件的电能消
^^ ο根据本发明再一实施例，提供了一种凸轮切换器件，其组装在内燃机中，所述内燃 机具有进气阀和排气阀，所述进气阀设置在用于向燃烧室中引入空气的进气口中，所述排 气阀设置在用于排出燃料在燃烧室中燃烧时所生成的废气的排气口中，所述凸轮切换器件 包括用于开闭所述进气阀的第一凸轮；用于开闭所述进气阀且凸轮轮廓不同于所述第一凸轮的凸轮轮廓的第二凸轮；用于将开闭所述进气阀的凸轮切换为所述第一凸轮和所述第二凸轮中的任一个 的切换装置；和
用于致动所述切换装置的致动装置，其中，所述切换装置包括启动状态保持装置(activated state maintainingmeans)禾口止动状态保持装置(inactivated state maintaining means),所述 启动状态保持装置用于在所述进气阀在所述致动装置的操作作用下被所述第一凸轮启动 而被所述第二凸轮止动时，保持所述第一凸轮的启动状态，直到所述进气阀根据所述切换装置被所述第二凸轮启动并被所述第一凸轮止动时为止；而所述止动状态保持装置用于在 所述进气阀在所述致动装置的操作作用下被所述第二凸轮启动而被所述第一凸轮止动时， 保持所述第二凸轮的启动状态，直到所述进气阀根据所述切换装置被所述第二凸轮启动而 被所述第一凸轮止动时为止。根据本发明，被选择为用于开闭进气阀的凸轮是第一凸轮或者第二凸轮。由于第 一凸轮和第二凸轮各自具有彼此不同的凸轮轮廓，所以进气阀在第一凸轮被选择时与第二 凸轮被选择时的升起量不同。因此，从进气阀引入的进气量发生改变。也就是说，根据内燃 机的负荷，切换装置从第一凸轮切换至第二凸轮时、或者从第二凸轮切换至第一凸轮时的 进气量发生改变。此外，根据本发明，由于设置了致动装置和切换装置，所以进气阀由第一凸轮开闭 的状态能够切换至进气阀由第二凸轮开闭的状态，反之亦然。此外，还能保持进气阀由第一 凸轮开闭的状态、或者进气阀由第二凸轮开闭的状态。因此，凸轮切换器件的结构能够做得 相对简单，并防止成本增加。另外，与上述阀门器件和阀门切换器件的情况一样，可在第一凸轮和第二凸轮中 的任一个向另一个切换时，对致动装置通电。而不必对致动装置通电来保持开动状态或停 动状态。因此，降低了电能消耗。第一凸轮和第二凸轮可在一个构件中设置成彼此相邻。因此，能够减少构成凸轮 切换器件的部件数量。


图1是组装有本发明第一实施例的废气再循环器件的内燃机的局部示意性纵截 面图；图2A 2E是示出移位凸轮、固定凸轮和按压凸轮之间的关系的360°展开图；图3是图1所示内燃机的局部示意性纵截面图，示出了螺线管被通电以使杆部后 退的方式；图4是图1所示内燃机的局部示意性纵截面图，示出了螺线管被断电以使杆部前 进的方式；图5是组装有本发明第二实施例的阀门切换器件的内燃机的局部示意性纵截面 图；图6是组装有本发明第三实施例的凸轮切换器件的内燃机的局部示意性纵截面 图；图7是示出图6所示凸轮切换器件中的进气阀凸轮的第二凸轮作用于进气阀的方 式的局部示意性纵截面图。
具体实施例方式下面将参考附图，相对于组装有废气再循环器件、阀门切换器件和凸轮切换器件 的内燃机，来详细描述本发明优选实施例的废气再循环器件、阀门切换器件和凸轮切换器 件。首先，将描述第一实施例的废气再循环器件。
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图1是组装有本发明第一实施例的废气再循环器件10的内燃机12的局部示意性 纵截面图。内燃机12安装在例如两轮摩托车等车辆上，通过燃烧空气与燃料的混合物，来 使车辆前进。首先，描述内燃机12。内燃机12具有缸体(block) 16、缸头(cylinderhead) 18和 头盖(head cover) 20，所述缸体16中限定出汽缸14，所述缸头18联结至缸体16的上端， 所述头盖20覆盖缸头18的上部以保护缸头18。汽缸14中插入有活 塞。该活塞通过连杆可操作地连接至曲轴。该活塞具有上端 面，该上端面在被缸头18覆盖的空间中限定出燃烧室22。缸头18中形成有用于向燃烧室22中引入空气的进气口、和用于将燃料在燃烧室 22中燃烧时生成的废气排出的排气口。进气口中设置有进气阀24，而排气口中设置有排气 阀26。进气阀24和排气阀26经由摇臂在凸轮轴30的作用下开闭。更具体地说，凸轮轴 30具有凸轮32和34。当凸轮轴30绕其自身的轴线旋转而使凸轮32、34的凸部(lobe)到 达各自的预定位置时，凸轮32、34按压摇臂的端部，从而使摇臂绕其大致中间部转动。因 此，分别安装在摇臂的另一端上的按压器中的任一个按压进气阀24或排气阀26，使得进气 阀24或排气阀26移动到燃烧室22中。进气阀24和排气阀26在分别围绕进气阀24和排气阀26设置的阀门弹簧的弹性 作用下返回它们的初始位置。内燃机12还具有与存储废气的储气室流体连通的废气再循环端口。进气阀24选 择性地停坐(seat)到废气再循环端口上、或者从废气再循环端口上升起。更具体地说，除凸轮32、34外，凸轮轴30还具有废气再循环凸轮36。当凸轮轴30 绕其自身的轴线旋转而使废气再循环凸轮36的凸部到达预定位置时，废气再循环凸轮36 按压摇臂的端部，从而使摇臂绕其大致中间部转动。因此，安装在摇臂的另一端上的按压器 按压废气再循环阀门35，废气再循环阀门35移动并进入燃烧室22中，以向燃烧室22中引 入废气。如同进气阀24和排气阀26 —样，围绕废气再循环阀门35也设置有阀门弹簧。废 气再循环阀门35在阀门弹簧的弹性作用下返回其初始位置。进气阀24、排气阀26和废气再循环阀门35的结构在本领域是已知的，因此以下 将省略这些特征的图示和详细描述。废气再循环凸轮36具有用作第一接合部的第一齿部 38。凸轮轴30的一端联结有凸轮链轮(cam sprocket) 40。当缠绕凸轮链轮40的凸轮 链条42被致动时，凸轮轴30绕其自身的轴线旋转。螺线管(solenoid) 44定位在并固定于头盖20上。螺线管44的杆部46与臂部50 的一端联结。臂部50被支承轴48可转动地支承。臂部50的另一端能够来回移动，以按压 或者离开凸轮轴30的一端。凸轮轴30在内部沿长度方向形成有通孔52。在通孔52中，插入有移位凸轮54的 远端部、固定凸轮56、按压凸轮58、移位轴60、和螺旋弹簧62。移位凸轮54的一个端部从通孔52突出。弹簧保持垫圈64套在移位凸轮54的突 出端部上。复位弹簧66介于弹簧保持垫圈64与凸轮轴30之间。
在凸轮轴30中，在通孔52的开口附近，形成有大致沿垂直于凸轮轴30的长度方 向延伸的长孔68。在移位凸轮54中形成有大致沿垂直于移位凸轮54的长度方向延伸的销 孔70。销孔70中插入有延伸至长孔68开口附近的定位销72。移位凸轮54的远端部的直径略微缩小，并插入固定凸轮56中。如将在后面描述 的，移位凸轮54的远端部能从固定凸轮56的位于按压凸轮58侧的端面突出。如图2A 2D所示，移位凸轮54的远端部上形成有第一倾斜部74。固定凸轮56通过固定凸轮定位销78(见图1)得以定位和固定。也就是说，固定 凸轮56不在凸轮轴30中移位。如图2A所示，固定凸轮56的远端部形成有第二倾斜部80 和凹部81。按压凸轮58在其朝向移位凸轮54和固定凸轮56侧的端面上具有多个突出部82。 各突出部82的远端形成有第三倾斜部84。 按压凸轮58的另一端形成为平面。移位轴60的一个端面与按压凸轮58的该平 面抵接。在移位轴60中形成有大致沿垂直于移位轴60的长度方向延伸的销孔86。在销孔 86中插入有从动销88。从动销88联结至移位构件90，移位构件90在凸轮轴30的端部附 近套在凸轮轴30上。凸轮轴30外周面和移位构件90的内周面上分别形成有相应的键和 槽(splines)，其中键和槽彼此啮合。移位构件90在其与废气再循环凸轮36相对的区域形成有用作第二接合部的第二 齿部94。如将在后面描述的，当移位轴60发生移位时，第二齿部94与废气再循环凸轮36 的第一齿部38发生啮合或分离。复位弹簧66弹性地推压弹簧保持垫圈64，以使之朝离开凸轮轴30的方向移动。 螺旋弹簧62朝按压凸轮58侧弹性地推压移位轴60。固定凸轮56、按压凸轮58和移位构件90构成用于将废气再循环阀门35切换成开 动状态(enabled state)或停动状态(disabled state)的切换装置。螺线管44、臂部50、 移位凸轮54和移位轴60构成用于致动切换装置的致动装置。如将在后面描述的，移位凸 轮54、固定凸轮56和按压凸轮58将废气再循环阀门35保持为开动状态或停动状态。也就 是说，这些凸轮兼作停动状态保持装置和停动状态保持装置。螺线管44通过用于传输控制信号的电缆96电连接至例如CPU等控制装置(未示 出)。电连接至CPU的还有用于检测设置在进气歧管(intakemanifold，未示出)中的节流 阀的开口度的节流开口度传感器、和用于检测内燃机12的旋转速度的旋转传感器。组装有本发明第一实施例的废气再循环器件10的内燃机12基本上按上述方式构 成，下面将描述其作用效果。当内燃机12进入操作状态时，凸轮轴30在凸轮链条42和凸轮链轮40的作用下 发生转动。凸轮32、34随之发生转动，当其中的凸轮34的凸部到达预定位置时，摇臂的端 部按压排气阀26。由此，阀门弹簧发生收缩，并且排气阀26从排气口升起。也就是说，排气 口与燃烧室22流体连通，因此，燃烧后的废气被存储在储气室中。此外，当凸轮轴30进一步转动，使凸轮34的凸部与摇臂的端部分离时，在伸展的 阀门弹簧的弹性作用下，排气阀26返回初始位置，并停坐到排气口中。也就是说，排气口与 燃烧室22不再流体连通。另一方面，凸轮32的凸部到达预定位置，并按压摇臂的端部，由此，阀门弹簧发生收缩，并且进气阀24从进气口升起。也就是说，进气口与燃烧室22流体连通，空气经由进 气口进入燃烧室22。随着凸轮轴30的继续旋转，凸轮32的凸部离开摇臂的端部，并且阀门弹簧发生伸 展而弹性地推压进气阀24。结果，进气阀24返回其初始位置，并停坐在进气口中。因此，进 气口与燃烧室22不再流体连通。图2A 2E是示出移位凸轮54、固定凸轮56和按压凸轮58的远端的360°展开 图。如图2A所示，按压凸轮58的突出部82最初位于设置于固定凸轮56的远端上的第二 倾斜部80的底部上。因此，如图1所示，按压凸轮58按压移位轴60。移位轴60沿压缩螺 旋弹簧62的方向移位，从而通过从动销88使移位构件90沿离开废气再循环凸轮36的方 向移位。因此，第二齿部94与第一齿部38分离，以使废气再循环凸轮36失去作用。从而， 使废气再循环阀门35保持为停动状态。在上述过程中，如果CPU基于来自节流开口度 传感器和旋转传感器的电信息，判 断内燃机12的负荷处于中等速度范围或局部范围(partial range)，则CPU向螺线管44下 达指令，以获得图1所示状态。更具体地说，CPU使螺线管44通电，以使杆部46后退。当杆部46后退时，如图3所示，臂部50绕支承轴48转动。结果，移位轴60在凸 轮轴30的通孔52中向前移动。如图2B和2C所示，移位凸轮54从固定凸轮56的开放端 面突出，从而按压按压凸轮58的突出部82。结果，按压凸轮58略微转动，并且突出部82的 第三倾斜部84骑到移位凸轮54的第一倾斜部74上。然后，CPU停止对螺线管44通电。杆部46向前移动，从而使臂部50绕支承轴48 转动，并在复位弹簧66的弹性作用下使移位凸轮54后退，从而得到图4所示状态。这时， 如图2D和2E所示，按压凸轮58略微转动，并且突出部82的第三倾斜部84接合到固定凸 轮56的凹部81内。当第三倾斜部84接合到凹部81内时，移位轴60被螺旋弹簧62弹性地推压。从 动销88使移位构件90在被键和槽引导的同时，沿接近废气再循环凸轮36的方向移位。最 后，第二齿部94与第一齿部38啮合，以使废气再循环凸轮36可旋转。也就是说，废气再循 环阀门35进入开动状态。即使停止对螺线管44通电后，废气再循环阀门35也能从废气再循环端口升起，并 移位到燃烧室22中。当燃烧室22和储气室彼此流体连通后，将存储在储气室中的废气引 入燃烧室22中。被引入燃烧室22中的废气与在下一进气行程中经由进气口新引入燃烧室 22中的空气和燃料一起燃烧。如上所述，在第一齿部38与第二齿部94保持彼此啮合的状态下，废气再循环阀门 35连续地重复开闭动作。在节流阀的开口度为最小而使内燃机12处于空闲状态时，或者在节流阀的开口 度为最大而使内燃机12处于最大负荷状态时，CPU基于来自节流开口度传感器和旋转传感 器的电信息，判断内燃机12的负荷是处于低负荷范围还是高负荷范围。在该情况下，不必 打开废气再循环阀门35来使废气返回燃烧室22。CPU经由电缆96发送控制信号，以向螺线管44下达“使杆部46后退”的指令。如 图3所示，杆部46根据控制信号进行后退。然后，按与上述顺序相反的顺序，即按从图2E到图2D、从图2D到图2C、从图2C到图2B以及从图2B到图2A的顺序，使移位凸轮54按压按压凸轮58的突出部82，从而按压 凸轮58略微转动，并骑到固定凸轮56的第二倾斜部80上。现在，各部件返回图1所示状 态，并且废气再循环阀门35进入并保持为停动状态。 当按压凸轮58的突出部82已经骑到固定凸轮56的第二倾斜部80上后，CPU停 止对螺线管44通电。也就是说，即使在对螺线管44停止通电后，废气再循环阀门35也保 持为停动状态。根据第一实施例，从上述内容可知，只需在使杆部46后退时向螺线管44通电，而 不必在废气再循环阀门35保持为开动状态或停动状态时向螺线管44通电。因此，降低了 电能消耗。根据第一实施例，虽然废气再循环器件10具有只合并有切换装置和致动装置的 简单结构，但是根据内燃机12的负荷状况，废气再循环器件10能够将废气再循环阀门35 保持为开动状态(可开闭状态)，并且能够使废气再循环阀门35从开动状态切换至停动状 态(关闭状态)，然后保持为停动状态。废气再循环器件10还能够使废气再循环阀门35轻 松地从停动状态切换至开动状态。当内燃机12的负荷小或者大时，通过使废气再循环阀门35进入停动状态，能够期 待提高内燃机12的燃烧速度，由此能够防止内燃机12发生爆震现象。在上述实施例中，用于将废气再循环阀门35切换至开动状态或停动状态的切换 装置由固定凸轮56、按压凸轮58和移位构件90构成，而用于致动切换装置的致动装置由螺 线管44、臂部50、移位凸轮54和移位轴60构成。然而，也可采用任意结构，只要它们能够 将废气再循环阀门35从开动状态切换至停动状态、或者从停动状态切换至开动状态。下面将参考图5来描述第二实施例的阀门切换器件。以相同引用标号来表示图5 的与图1 4相同的部件，并且省略对这些特征的详细描述。图5是组装有第二实施例的阀门切换器件100的内燃机120的局部示意性纵截面图。与上述内燃机12相似，内燃机120包括缸体16、缸头18和头盖20，所述缸体16中 限定出汽缸14，所述缸头18联结至缸体16的上端，所述头盖20覆盖缸头18的上部以保护 缸头18。汽缸14中插入有活塞(未示出)。该活塞具有上端面，该上端面在被缸头18覆 盖的空间中限定出燃烧室22。缸头18中形成有用于向燃烧室22中引入空气的进气口、和用于将燃料在 燃烧室22中燃烧时生成的废气排出的排气口。在进气口中设置有常开动进气阀 (normally-enabled intake valve) 122 禾口"SJ^^imill (varigible intakevalve) 常开动进气阀122通常(normally)进行开闭动作，所述可变进气阀124选择性地处于开动 状态或停动状态。排气口中设置有排气阀26。当凸轮轴30绕其自身的轴线旋转而使凸轮32、34的凸部到达各自的预定位置时， 常开动进气阀122和排气阀26在未示出的摇臂和按压器的作用下，移位到燃烧室22中。发 生移位的常开动进气阀122和排气阀26，在分别围绕常开动进气阀122和排气阀26设置的 阀门弹簧的弹性作用下，返回它们的初始位置。可变进气阀124通过安装在凸轮轴上的可变进气阀凸轮126移位到燃烧室22中。 更具体地说，当可变进气阀凸轮126的凸部到达预定位置时，可变进气阀凸轮126按压摇臂的端部，从而使摇臂绕其大致中间部转动。最后，安装在摇臂的另一端上的按压器按压可变 进气阀124，可变进气阀124移位到燃烧室22中，以向燃烧室22中引入废气。如同常开动进气阀122和排气阀26 —样，围绕可变进气阀124也设置有阀门弹 簧。移位到燃烧室22中的可变进气阀124，在阀门弹簧的弹性作用下，返回其初始位置。根据第二实施例，可变进气阀124，通过包括固定凸轮56、按压凸轮58和移位构件 90的切换装置，选择性地切换成开动状态或停动状态。螺线管44、移位凸轮54和移位轴60 构成用于致动切换装置的致动装置。如将在后面描述的，移位凸轮54、固定凸轮56和按压 凸轮58将可变进气阀124保持为开动状态和停动状态。也就是说，这些凸轮兼作停动状态 保持装置和停动状态保持装置。切换装置、停动状态保持装置、和停动状态保持装置的构成类似于第一实施例。具 体说，如图2A 2D所示，移位凸轮54包括第一倾斜部74，固定凸轮56包括第二倾斜部80 和凹部81，而按压凸轮58包括第三倾斜部84。移位轴60的一个端面与按压凸轮58的平 坦端面抵接。插入形成在移位轴60中的销孔86中的从动销88与在凸轮轴30的端部附近套在 凸轮轴30上的移位构件90联结。移位构件90在其与可变进气阀凸轮126相对的区域形 成有用作第二接合部的第二齿部94。当移位轴60发生移位时，第二齿部94与第一齿部38 发生啮合或分离。定位在并固定于头盖20上的螺线管44的杆部46能够来回移动，以按压凸轮轴30 的端部、或从凸轮轴30的端部分离。螺线管44通过电缆96电连接至例如CPU等控制装置 (未示出)。由于杆部46能够直接与凸轮轴30的端部抵接，所以不在需要臂部50(见图 1)，从而能够减少使用的部件数量。CPU还电连接有用于检测设置在进气歧管(未示出)中的节流阀的开口度的节流 开口度传感器、和用于检测内燃机120的旋转速度的旋转传感器。组装有第二实施例的阀门切换器件100的内燃机120的构成基本如上所述。下面 将描述内燃机120的操作和优点。当内燃机120进入操作状态时，凸轮轴30在凸轮链条42和凸轮链轮40的作用下 发生旋转，从而旋转凸轮32、34。当凸轮34的凸部到达预定位置时，摇臂的端部按压排气阀 26。由此，阀门弹簧发生收缩，并且排气阀26从排气口升起。因此，排气口与燃烧室22流 体连通。当凸轮轴30进一步转动，使凸轮34的凸部与摇臂的端部分离时，在伸展的阀门弹 簧的弹性作用下，排气阀26返回初始位置，并停坐到排气口中。因此，排气口与燃烧室22 不再流体连通。另一方面，凸轮32的凸部到达预定位置，并按压摇臂的端部。由此，阀门弹簧发生 收缩，并且常开动进气阀122从进气口升起。换言之，进气口与燃烧室22流体连通，从而经 由进气口向燃烧室22中引入空气。随着凸轮轴30的继续旋转，凸轮32的凸部移动离开摇臂的端部，并且阀门弹簧发 生伸展而弹性地推压常开动进气阀122。结果，常开动进气阀122返回其初始位置，并停坐 在进气口中。因此，进气口与燃烧室22不再流体连通。在上述过程中，当第二齿部94与第一齿部38分离时，如图2A所示，按压凸轮58的突出部82定位在固定凸轮56的第二倾斜部80的底部上。因此，可变进气阀凸轮126未旋转，从而可变进气阀124保持为停动状态。如果CPU基于来自节流开口度传感器和旋转传感器的电信息，判断内燃机12处于 高转速范围，则CPU向螺线管44下达指令，以向螺线管44通电并使杆部46后退。当杆部46后退时，移位轴60在凸轮轴30的通孔52中向前移动。如图2B和2C 所示，移位凸轮54从固定凸轮56的开放端面突出，从而按压按压凸轮58的突出部82。结 果，按压凸轮58略微转动，并且突出部82的第三倾斜部84骑到移位凸轮54的第一倾斜部 74上。然后，CPU停止对螺线管44通电。杆部46向前移动，从而在复位弹簧66的弹性 作用下，使移位凸轮54后退。这时，如图2D和2E所示，按压凸轮58略微转动，并且突出部 82的第三倾斜部84接合到固定凸轮56的凹部81内。当第三倾斜部84接合到凹部81中时，移位轴60被螺旋弹簧62推压弹性地。从 动销88使移位构件90朝接近可变进气阀凸轮126的方向移位。最后，第二齿部94与第一 齿部38啮合，从而使可变进气阀凸轮126可旋转。也就是说，可变进气阀124进入开动状 态。即使停止对螺线管44通电后，可变进气阀124也能从进气口升起，并移位到燃烧 室22中。当可变进气阀124以这种方式发生移位时，向燃烧室22中引入混合气体。如上所述，在第一齿部38与第二齿部94保持彼此啮合的状态下，可变进气阀124 连续地重复进行开闭。当节流阀的开口度为最小而使内燃机12处于空闲状态时，CPU基于来自节流开口 度传感器和旋转传感器的电信息，判断内燃机12的负荷处于低转速范围。在该情况下，不 必增加通过打开可变进气阀124而引入的混合气体的量。CPU经由电缆96发送控制信号，以向螺线管44下达〃使杆部46后退〃的指令。 杆部46根据该控制信号进行后退。然后，按与上述顺序相反的顺序，即按从图2E到图2D、从图2D到图2C、从图2C到 图2B以及从图2B到图2A的顺序，使移位凸轮54按压按压凸轮58的突出部82，从而按压 凸轮58略微转动，并骑到固定凸轮56的第二倾斜部80上。现在，各部件返回图5所示状 态，并且可变进气阀124进入并保持为停动状态。当按压凸轮58的突出部82已经骑到固定凸轮56的第二倾斜部80上后，CPU停 止对螺线管44通电。也就是说，即使在对螺线管44停止通电后，可变进气阀124也保持为 停动状态。根据第二实施例，从上述内容可知，只需在使杆部46后退时向螺线管44通电，而 不必在变量进气阀124保持为开动状态或停动状态时向螺线管44通电。因此，降低了电能 消耗。根据第二实施例，虽然阀门切换器件100具有只合并有切换装置和致动装置的简 单结构，但是根据内燃机120的负荷状况，阀门切换器件100能够将可变进气阀124保持为 开动状态(可开闭状态)，另外还能使可变进气阀124从开动状态切换至停动状态(关闭状 态)，并保持为停动状态。阀门切换器件100还能够轻松地将可变进气阀124从停动状态切 换至开动状态。
如果可变进气阀124在内燃机120处于高转速范围时进入开动状态，则由于向燃 烧室22中引入了大量空气，所以内燃机120的输出得到增大。如果可变进气阀124在内燃 机120处于低转速范围时进入停动状态，则空气只能经由常开动进气阀124引入燃烧室22， 因此能够期待内燃机120增大转矩和燃烧速度。下面将参考图6和7来描述第三实施例的凸轮切换器件。以相同引用标号来表示 图6和7的与图1 5相同的部件，并且省略对这些特征的详细描述。图6是组装有第三实施例的阀门切换器件200的内燃机202的局部示意性纵截面 图。与内燃机12和120相似，内燃机202包括缸体16、缸头18和头盖20，所述缸体16中 限定出汽缸14，所述缸头18联结至缸体16的上端，所述头盖20覆盖缸头18的上部以保护 缸头18。插入汽缸14中的活塞具有上端面，该上端面在被缸头18覆盖的空间中限定出燃 烧室22 ο缸头18中形成有用于向燃烧室22中引入空气的进气口、和用于将燃料在燃烧室 22中燃烧时生成的废气排出的排气口。进气口中设置有进气阀24，而排气口中设置有排气 阀26。与上述内容相似，进气阀24和排气阀26在凸轮轴210、进气阀凸轮212、排气阀凸轮 36、摇臂和按压器的作用下移位到燃烧室中，并且发生移位的进气阀24和排气阀26在阀门 弹簧的弹性作用下返回它们的初始位置。用于使进气阀24移位的进气阀凸轮212包括设置成在一个构件中彼此相邻的第 一凸轮214和第二凸轮216。如将在后面描述的，第一凸轮214和第二凸轮216中的任一个 选择性地作用于进气阀24。从图6可知，第一凸轮214和第二凸轮216的凸轮轮廓彼此不同。第二凸轮216 的垂直尺寸略大于第一凸轮214的垂直尺寸。因此，与选择第一凸轮214时相比，选择第二 凸轮216时进气阀的抬升距离较大。凸轮轴210在内部沿长度方向形成有通孔218。在通孔218中，插入有移位凸轮 54的远端部、固定凸轮56、按压凸轮58、和移位轴60。移位凸轮54在其邻近臂部50的一 端具有较宽部220。固定凸轮56的从通孔218露出的端部具有弹簧座(spring seat)2220 螺旋弹簧224停坐在较宽部220以及弹簧座222上。固定凸轮通过固定销226得到定位和固定。凸轮轴210在其大致中间部形成有沿径向向外突出的止动部228。移位轴60和进 气阀凸轮212通过联结销230彼此联结。凸轮轴210形成有长孔(未示出)。联结销230 在该长孔内相对地可移位。盖体构件232套在凸轮轴210的端部上，以覆盖联结销230。螺旋弹簧236介于盖 体构件232的台阶与轴承234之间。轴承234支承凸轮轴210。根据第三实施例，第一凸轮214向第二凸轮216的切换操作及其逆向切 换操作是 通过包括固定凸轮56、按压凸轮5、移位轴60和联结销230的切换装置来实现的。螺线管 44、移位凸轮54和移位轴60构成用于致动切换装置的致动装置。移位凸轮54、固定凸轮 56和按压凸轮58将从第一凸轮214和第二凸轮216中选出的一个保持为对进气阀24进行 作用的状态、以及不对进气阀24进行作用的状态。也就是说，这些凸轮兼作停动状态保持 装置和停动状态保持装置。切换装置、停动状态保持装置、和停动状态保持装置的构成类似于和第一和第二实施例。更具体地说，如图2A 2D所示，移位凸轮54包括第一倾斜部74，固定凸轮56包 括第二倾斜部80和凹部81，而按压凸轮58包括第三倾斜部84。组装有第三实施例的阀门切换器件200的内燃机202的构成基本如上所述。下面 将描述内燃机202的操作和优点。当内燃机202进入操作状态时，凸轮轴210在凸轮链条42和凸轮链轮40的作用 下发生旋转，从而旋转进气阀凸轮32和排气阀凸轮34。当排气阀凸轮34的凸部到达预定 位置时，摇臂的端部按压排气阀26，从而阀门弹簧被压缩，并且排气阀26从排气口升起。因 此，排气口与燃烧室22流体连通。当凸轮轴210进一步转动，使排气阀凸轮34的凸部与摇臂的端部分离时，在伸展 的阀门弹簧的弹性作用下，排气阀26返回初始位置，并停坐到排气口中。因此，排气口与燃 烧室22不再流体连通。另一方面，进气阀凸轮32的第一凸轮214的凸部到达指定位置并按压摇臂的端 部，从而阀门弹簧被压缩，并且进气阀24从进气口升起。换言之，进气口与燃烧室22流体 连通，从而经由进气口向燃烧室22中引入空气。随着凸轮轴210的继续旋转，第一凸轮214的凸部离开摇臂的端部，并且阀门弹簧 发生伸展而弹性地推压进气阀24。结果，进气阀24返回其初始位置，并停坐在进气口中。 因此，进气口与燃烧室22不再流体连通。在上述过程中，如图2A所示，按压凸轮58的突出部82定位在固定凸轮56的第二 倾斜部80的底部上。这时，如上所述，第一凸轮214作用于进气阀24，从而以对应于第一凸 轮214的凸轮轮廓的上升量，来重复移位和返回动作。只要螺线管44保持断电，则进气阀 24保持为该状态。如果CPU基于来自节流开口度传感器和旋转传感器的电信息，判断内燃机202处 于高转速范围，则CPU向螺线管44下达指令，以向螺线管44通电并使杆部46后退。当杆部46后退时，如图7所示，臂部50绕支承轴48转动。结果，移位轴60在凸 轮轴210的通孔218中向前移动。如图2B和2C所示，移位凸轮54按压插入固定凸轮56 的开放端面中的按压凸轮58的突出部82。结果，按压凸轮58略微转动，并且突出部82的 第三倾斜部84骑到移位凸轮54的第一倾斜部74上。然后，停止对螺线管44通电。杆部46向前移动，使臂部50绕支承轴48转动。移 位凸轮54在螺旋弹簧224的弹性作用下发生后退。这时，如图2D和2E所示，按压凸轮58 略微转动，并且突出部82的第三倾斜部84接合到固定凸轮56的凹部81内。同时，第二凸轮216移位至与进气阀24的位置相对应的位置。由此，进气阀216 在第二凸轮216的作用下进行开闭动作。由于突出部82的第三倾斜部84接合在固定凸轮 56的凹部81内，所以进气阀24保持为开闭状态两者。进气阀24以与第二凸轮216的凸轮轮廓相对应的升起量发生移位。因为第二凸 轮216提供的升起量大于第一凸轮214提供的升起量，所以能够向燃烧室22中引入大量的空气。即使在停止对螺线管44通电后，进气阀24也能够以与第二凸轮216的凸轮轮廓 相对应的升起量，从进气口升起，并移位到燃烧室22中。当进气阀24以这种方式发生移位 时，向燃烧室22中引入含有空气的气体。
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当节流阀的开口度为最小而使内燃机202处于空闲状态时，CPU基于来自节流开口度传感器和旋转传感器的电信息，判断内燃机202的负荷处于低转速范围。在该情况下， 不必向燃烧室22中引入大量的空气。CPU经由电缆96发送控制信号，并向螺线管44下达“使杆部46后退”的指令。杆 部46根据该控制信号进行后退。因此，移位轴60被螺旋弹簧236弹性地推压。然后，按与上述顺序相反的顺序，即按从图2E到图2D、从图2D到图2C、从图2C到 图2B以及从图2B到图2A的顺序，使移位凸轮54按压按压凸轮58的突出部82，从而按压 凸轮58略微转动，并骑到固定凸轮56的第二倾斜部80上。由此，各部件返回图6所示状 态，并且进气阀24继续以与第一凸轮124的凸轮轮廓相对应的升起量，重复移位和返回动 作。进气阀凸轮214由止动部228停止。当按压凸轮58的突出部82已经骑到固定凸轮56的第二倾斜部80上后，CPU停 止对螺线管44通电。也就是说，即使停止对螺线管44通电后，进气阀24也继续以与第一 凸轮124的凸轮轮廓相对应的升起量，重复移位和返回动作。由于作用于进气阀24的凸轮在高转速范围和低转速范围两者间选择性地切换， 所以增大了内燃机202的输出。当内燃机202以低转速范围进行操作时，内燃机202能够 增大转矩和燃烧速度。
权利要求
一种废气再循环器件(10)，组装在内燃机中，所述内燃机具有进气阀(24)和排气阀(26)，所述进气阀(24)设置在用于向燃烧室(22)中引入空气的进气口中，所述排气阀(26)设置在用于排出燃料在燃烧室(22)中燃烧时所生成的废气的排气口中，所述废气再循环器件(10)包括废气再循环阀门(35)，设置在用于使废气返回燃烧室(22)的废气再循环端口中；切换装置，用于在开动状态和停动状态之间切换废气再循环阀门(35)；和致动装置，用于致动所述切换装置，其中，所述切换装置包括开动状态保持装置和停动状态保持装置，所述开动状态保持装置用于在所述切换装置被所述致动装置致动以将所述废气再循环阀门切换至开动状态时，保持所述废气再循环阀门处于开动状态，直到所述废气再循环阀门通过所述切换装置进入停动状态时为止；所述停动状态保持装置用于在所述切换装置被所述致动装置致动以将所述废气再循环阀门切换至停动状态时，保持所述废气再循环阀门处于停动状态，直到所述废气再循环阀门通过所述切换装置进入开动状态时为止。
2.如权利要求1所述的废气再循环器件(10)，其中，所述开动状态保持装置和所述停 动状态保持装置由一个构件构成。
3.如权利要求1或2所述的废气再循环器件(10)，其中，所述致动装置包括螺线管(44)、通过所述螺线管(44)发生移位的移位凸轮、和跟随所 述移位凸轮(54)的移位发生移位的移位轴(60)，并且所述切换装置包括固定凸轮(56)、一 个端部与所述移位凸轮(54)和所述固定凸轮(56)中的任一个的远端部抵接的按压凸轮 (58)、和通过所述按压凸轮(58)跟随所述移位轴(60)发生移位的移位构件(90)；所述移位构件(90)具有第二接合部(94)，所述第二接合部(94)与用于开闭所述废气 再循环阀门(35)的废气再循环凸轮(36)的第一接合部(38)相对；所述第二接合部(94)跟随所述移位轴(60)的移位，相对于所述第一接合部(38)可接 合或可分离；并且当所述按压凸轮(58)的所述一个端部与所述固定凸轮(56)的远端部抵接时，所述第 二接合部(94)与所述第一接合部(38)分离，以使所述废气再循环阀门(35)进入停动状 态；而当所述按压凸轮(58)的所述一个端部与后退达最大程度的所述移位凸轮(54)的远 端部抵接时，所述第一接合部(38)与所述第二接合部(94)彼此接合，以使所述废气再循环 阀门(35)进入开动状态。
4.如权利要求3所述的废气再循环器件(10)，其中，所述移位轴(60)和所述固定凸轮 (56)插入用于开闭所述进气阀(24)和所述排气阀(26)的凸轮轴(30)中。
5.如权利要求3或4所述的废气再循环器件(10)，其中，还包括用于使所述螺线管 (44)的杆部(46)返回初始位置的推压装置(66)。
6.一种阀门操作切换器件(100)，组装在内燃机(120)中，所述内燃机(120)具有多 个进气阀(24)和排气阀，所述进气阀(24)设置在用于向燃烧室(22)中引入空气的进气口 中，所述排气阀设置在用于排出燃料在燃烧室(22)中燃烧时所生成的废气的排气口中，其 中所述进气阀(24)包括通常处于开动状态的常开动进气阀(122)、和设定为开动状态或 者停动状态的可变进气阀(124)；所述阀门操作切换器件包括用于将所述可变进气阀(124)切换至开动状态或停动状 态的切换装置、和用于致动所述切换装置的致动装置，其中，所述切换装置包括开动状态保 持装置和停动状态保持装置，所述开动状态保持装置用于在所述切换装置被所述致动装置 致动以将所述可变进气阀切换至开动状态时，保持所述可变进气阀处于开动状态，直到所 述可变进气阀通过所述切换装置进入停动状态时为止；所述停动状态保持装置用于在所述 切换装置被所述致动装置致动以将所述可变进气阀切换至停动状态时，保持所述可变进气 阀处于停动状态，直到所述可变进气阀通过所述切换装置进入开动状态时为止。
7.一种凸轮切换器件(200)，组装在内燃机(202)中，所述内燃机(202)具有进气阀 (24)和排气阀(26)，所述进气阀(24)设置在用于向燃烧室(22)中引入空气的进气口中， 所述排气阀(26)设置在用于排出燃料在燃烧室(22)中燃烧时所生成的废气的排气口中， 所述凸轮切换器件(200)包括用于开闭所述进气阀(24)的第一凸轮(214)；用于开闭所述进气阀(24)且凸轮轮廓不同于所述第一凸轮(214)的凸轮轮廓的第二 凸轮(216)；用于将开闭所述进气阀(24)的凸轮切换为所述第一凸轮(214)和所述第二凸轮(216) 中的任一个的切换装置；和用于致动所述切换装置的致动装置，其中，所述切换装置包括启动状态保持装置和止动状态保持装置，所述启动状态保持 装置用于在所述进气阀在所述致动装置的操作作用下被所述第一凸轮(214)启动而被所 述第二凸轮(216)止动时，保持所述第一凸轮(214)的启动状态，直到所述进气阀根据所述 切换装置被所述第二凸轮(216)启动而被所述第一凸轮(214)止动时为止；而所述止动状 态保持装置用于在所述进气阀在所述致动装置的操作作用下被所述第二凸轮(216)启动 而被所述第一凸轮(214)止动时，保持所述第二凸轮(216)的启动状态，直到所述进气阀根 据所述切换装置被所述第二凸轮(216)启动而被所述第一凸轮(214)止动时为止。
8.如权利要求7所述的凸轮切换器件(200)，其中，所述第一凸轮(214)和所述第二凸 轮(216)在一个构件(212)中设置成彼此相邻。
全文摘要
本发明涉及废气再循环器件(10)、阀门操作切换器件(100)和凸轮切换器件(200)。废气再循环器件(10)具有设置于废气再循环端口中以使废气返回燃烧室(22)的废气再循环阀门(35)、将废气再循环阀门(35)切换至开动状态或停动状态的切换装置、和用于致动切换装置的致动装置。切换装置具有开动状态保持装置和停动状态保持装置，所述开动状态保持装置在废气再循环阀门被致动装置的操作设定为开动状态时，保持所述阀门处于开动状态，直到所述阀门被切换装置设定为停动状态时为止；所述停动状态保持装置在废气再循环阀门被致动装置的操作设定为停动状态时，保持所述阀门处于停动状态，直到所述阀门被切换装置设定为开动状态时为止。
文档编号F02M25/07GK101874155SQ20088011770
公开日2010年10月27日 申请日期2008年10月30日 优先权日2007年11月30日
发明者井元丰, 塙薰, 石川友美, 藤久保诚 申请人:本田技研工业株式会社