CZ20022008A3 - Valve mechanism of spark ignition engine - Google Patents
Valve mechanism of spark ignition engine Download PDFInfo
- Publication number
- CZ20022008A3 CZ20022008A3 CZ20022008A CZ20022008A CZ20022008A3 CZ 20022008 A3 CZ20022008 A3 CZ 20022008A3 CZ 20022008 A CZ20022008 A CZ 20022008A CZ 20022008 A CZ20022008 A CZ 20022008A CZ 20022008 A3 CZ20022008 A3 CZ 20022008A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- valve
- cam
- valve mechanism
- mechanism according
- intake
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
- F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
- F01L13/0063—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of cam contact point by displacing an intermediate lever or wedge-shaped intermediate element, e.g. Tourtelot
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
Abstract
7)Anotace: Mechanismus má vahadla (7, 8), uložená otočně na posuvných třmenech (12, 12'). Posuv třmenů s vahadlyje ovládán excentrickými hřídeli (13, 13'). Vahadlajsou opatřena hydraulickými elementy (10, 10') pro vymezování ventilové vůle. Při přenášení pohybu ze sací vačky (3) na sací ventil (5) se sací vahadlo (7) opírá o pohyblivou opěrnou vačku (19). Změnou vzájemné polohy sacího vahadla (7), sací vačky (3) a opěrné vačky (19) se mění doba a fáze otevření sacího ventilu (5) a jeho zdvih od maxima až k nule. Sací ventil tak slouží k regulaci výkonu motoru. Při přenášení pohybu z výfukové vačky (4) na výfukový ventil (6) se výfukové vahadlo (8) opírá - o pevnou opěrku (29). Změnou vzájemné polohy výfukového vahadla (8) a výfukové vačky (4) se mění fáze otevření výfukového ventilu (6) a tím doba překrytí ventilů. Mechanismus s opěrnou vačkou (19) použitý pro sací i výfukové ventily umožní při nulovém zdvi7)Annotation: The mechanism has rocker arms (7, 8), rotatably mounted on sliding calipers (12, 12'). The movement of the calipers with the rocker arms is controlled by eccentric shafts (13, 13'). The rocker arms are equipped with hydraulic elements (10, 10') for limiting the valve clearance. When transferring movement from the intake cam (3) to the intake valve (5), the intake rocker arm (7) rests on a movable support cam (19). By changing the relative position of the intake rocker arm (7), the intake cam (3) and the support cam (19), the time and phase of opening the intake valve (5) and its stroke from maximum to zero are changed. The intake valve thus serves to regulate engine power. When transferring movement from the exhaust cam (4) to the exhaust valve (6), the exhaust rocker arm (8) rests - on a fixed support (29). By changing the relative position of the exhaust rocker arm (8) and the exhaust cam (4), the opening phase of the exhaust valve (6) and thus the valve overlap time are changed. The support cam mechanism (19) used for both the intake and exhaust valves allows for zero lift
Description
Ventilový mechanismus zážehového spalovacího motoruGasoline internal combustion engine valve mechanism
Oblast technikyTechnical field
Tooz 'Zoo/Tooz 'Zoo /
Vynález se týká ventilového mechanismu zážehového spalovacího motoru s měnitelným zdvihem a časováním ventilů.The invention relates to a valve mechanism of a spark-ignition internal combustion engine with a variable stroke and valve timing.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Vynález vychází podle úvodní části hlavního nároku z uspořádání, které bylo uveřejněno v SAE Trans., Vol. 77 na stranách 1293-1303 pod názvem „Intake Valve Throttling (IVT) - A Sonic Throttling Intake Valve Engine“. U tohoto uspořádání se zdvih vačky přenáší na ventil pomocí vahadla, které se opírá o posuvnou opěrku. Při změně polohy této posuvné opěrky se změní převodový poměr na vahadle a tím i zdvih ventilu.According to the preamble of the main claim, the invention is based on the arrangement published in SAE Trans., Vol. 77 on pages 1293-1303, entitled "Intake Valve Throttling (IVT) - A Sonic Throttling Intake Valve Engine". In this arrangement, the cam travel is transmitted to the valve by means of a rocker which is supported by the sliding support. When the position of this sliding support is changed, the gear ratio on the rocker arm and thus the valve stroke change.
Nevýhodou tohoto známého uspořádání je, že neumožňuje měnit časování a dobu otevření ventilů. Účinnost zážehového spalovacího motoru lze při jeho částečném zatížení výrazně zlepšit snížením ztrát způsobených škrticí klapkou. Jedna z možností je regulaci výkonu škrticí klapkou nahradit regulací proměnlivým zdvihem sacích ventilů a jejich proměnlivým časováním tak, aby si motor při minimálním škrcením nasál jen tolik vzduchu, kolik ho pro momentálně požadovaný výkon potřebuje.A disadvantage of this known arrangement is that it does not allow to change the timing and opening time of the valves. The efficiency of a spark-ignition internal combustion engine can be greatly improved at a partial load by reducing the losses caused by the throttle. One option is to replace the throttle valve power control by varying the stroke and variable timing of the intake valves so that the engine only sucks in as much air as it needs for the currently required power.
Úkolem vynálezu je najít takové uspořádání ventilového mechanismu, které umožní pro každý provozní režim motoru měnit zdvih a dobu otevření ventilů a rovněž fázi, tj. vzdálenost vrcholového bodu zdvihové křivky ventilu od horní úvrati vyjádřenou ve stupních pootočení klikového hřídele.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a valve mechanism arrangement which permits for each engine operating mode to vary the stroke and opening time of the valves as well as the phase, i.e. the distance of the valve point.
Vhodná kombinace těchto parametrů umožní zlepšit výkon, účinnost a složení výfukových plynů motoru.An appropriate combination of these parameters will improve engine performance, efficiency and composition.
Nedostatky uvedené v popisu dosavadního stavu techniky odstraňuje uspořádání podle vynálezu, jehož podstata spočívá podle významové části hlavního nároku v tom, že vahadlo je posuvné kolmo k ose ventilu a tangenciálně k základní kružnici vačky.The drawbacks described in the prior art are overcome by the arrangement according to the invention, which is based on the meaning of the main claim, in that the rocker is movable perpendicular to the valve axis and tangential to the base circle of the cam.
Přehled obrázků na výkreseOverview of the drawings
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Následující obrázky znázorňují blíže některé příklady uspořádání ventilového mechanismu podle vynálezu.The following figures show some examples of the arrangement of the valve mechanism according to the invention.
Obr. 1 ukazuje řez hlavou zážehového spalovacího motoru v různých rovinách, obr. 2 znázorňuje schematicky ventilový mechanismus při maximálním a nulovém zdvihu sacího ventilu, v obr. 3 je ve stejném uspořádáním schematicky znázorněn částečný zdvih sacího ventilu a současně jeho časnější otevření a zavření a diagram v obr. 4 ukazuje různé průběhy zdvihu sacího ventilu v závislosti na úhlu pootočení klikového hřídele motoru.Giant. 1 shows a cross-section of the internal combustion engine head in various planes; FIG. 2 shows a schematic representation of the valve mechanism at maximum and zero stroke of the intake valve; FIG. 3 schematically shows the partial stroke of the intake valve; Fig. 4 shows the various strokes of the intake valve depending on the angle of rotation of the engine crankshaft.
Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Na obr. 1 je v hlavě 1 zážehového spalovacího motoru uložen vačkový hřídel 2 se sacími vačkami 3 a výfukovými vačkami 4, otáčející se ve směru hodinových ručiček. Hlava 1 je dále opatřena nejméně jedním sacím ventilem 5 a nejméně jedním výfukovým ventilem 6.In Fig. 1, a camshaft 2 with intake cams 3 and exhaust cams 4 rotating in a clockwise direction is mounted in the head 1 of the internal combustion engine. The head 1 is further provided with at least one inlet valve 5 and at least one exhaust valve 6.
Zdvih sací vačky 3 se přenáší na sací ventil 5 pomocí sacího vahadla 7 a | zdvih výfukové vačky se přenáší na výfukový ventil 6 výfukovým vahadlem ÁThe lift of the suction cam 3 is transmitted to the suction valve 5 by means of a suction lever 7 and 1 the exhaust cam lift is transmitted to the exhaust valve 6 by the exhaust rocker A
8. Vahadla jsou opatřena rolničkami 9 a 9j pro snížení třecích ztrát při kontaktu se sacími a výfukovými vačkami 3 a 4 a dále hydraulickými elementy 10 a 10' pro vymezování ventilové vůle. Vratná pružina 11 přitlačuje sací vahadlo 7 k sací vačce 3. Vahadla 2a 8 jsou otočně uložena ve třmenech 12 a 12'.The rocker arms are provided with bells 9 and 9j for reducing frictional losses in contact with the intake and exhaust cams 3 and 4, and with hydraulic elements 10 and 10 'to define the valve clearance. The return spring 11 presses the suction rocker 7 against the suction cam 3. The rocker arms 8 and 8 are rotatably mounted in the yokes 12 and 12 '.
Posouvání třmenů s vahadly ovládající excentrické hřídele 13, 13' otočně uložené v nosiči rozvodu 14 a poháněné přes ozubené soukolí elektromotory (není znázorněno). Nosič rozvodu 14 je šrouby 15,15' pevně spojen s hlavou 1 motoru.The displacement of the yokes with the rocker arms operating the eccentric shafts 13, 13 'rotatably mounted in the timing carrier 14 and driven by electric motors via a gear (not shown). The timing carrier 14 is firmly connected to the engine head 1 by screws 15, 15 '.
Při natočení excentrického hřídele 13 se posune třmen 12 a s ním i sací vahadlo 7. Podobně se při natočení excentrického hřídele 13 posune třmen 12 a s ním i výfukové vahadlo 8.When the eccentric shaft 13 is rotated, the yoke 12 and with it the suction rocker 7 are moved. Similarly, when the eccentric shaft 13 is rotated, the yoke 12 and the exhaust rocker 8 are moved.
Směr posunutí vahadel 7, 8 je vymezen klouzáním hydraulických elementůThe direction of movement of the rocker arms 7, 8 is determined by the sliding of the hydraulic elements
10, 10' po čepičkách ventilů 16, 16' a odvalováním rolniček 9, 9'po vačkách j i'10, 10 'by the valve caps 16, 16' and by rolling the bells 9, 9 'on the cams i' '
Kanálek 17 ve třmenu 12 je napojen přes průchody v excentrickém hřídeli 13 g na mazací systém motoru (není znázorněno) a zásobuje olejem přes vrtání i (není znázorněno) v sacím vahadle 7 hydraulický element 10. Podobně je olejem zásobován hydraulický element 10' ve výfukovém vahadle 8.The channel 17 in the yoke 12 is connected through the passages in the eccentric shaft 13 g to the engine lubrication system (not shown) and supplies the hydraulic element 10 via the borehole i (not shown) in the suction arm 7 Similarly, the hydraulic element 10 'in the exhaust vahadle 8.
Sací vahadlo 7 se při přenášení pohybu ze sací vačky 3 na sací ventil 5 opírá svou kontaktní plochou 18 o opěrnou vačku 19.The suction arm 7 is supported by its contact surface 18 on the support cam 19 when transmitting movement from the suction cam 3 to the suction valve 5.
V klidové poloze sacího vahadla 7, t.j. při odvalování rolničky 9 po základní kružnici sací vačky 3 leží rovinná kontaktní plocha 18 kolmo k ose sacího ventilu 5.In the rest position of the suction arm 7, i.e. when the roller 9 is rolled on the base circle of the suction cam 3, the planar contact surface 18 lies perpendicular to the axis of the suction valve 5.
Opěrná plocha opěrné vačky 19 je složena ze základní části 20 na straně přilehlé k sacímu ventilu 5, která je v kontaktu se sacím vahadlem 7 jednakThe support surface of the support cam 19 is composed of a base part 20 on the side adjacent to the suction valve 5, which is in contact with the suction arm 7
při jeho klidové poloze, jednak při jeho poloze pro nulový zdvih sacího ventilu 5, dále z otvírací části 21 na straně přilehlé k vačce 3, která je v kontaktu s vahadlem 7 při otevřeném ventilu. Část základní 20 je s částí otvírací 21 kontinuálně spojena přechodovou částí 22, po které se vahadlo 2 odvaluje během přechodu ze základní části 20 na otevírací část 21.at its rest position, on the other hand, at its zero stroke position of the intake valve 5, and further from the opening portion 21 on the side adjacent to the cam 3 which is in contact with the rocker 7 when the valve is open. The base portion 20 is continuously connected to the opening portion 21 by a transition portion 22 over which the rocker arm 2 rolls during transition from the base portion 20 to the opening portion 21.
Při změně zdvihu sacího ventilu 5 a doby i fáze jeho otevření se opěrná vačka 19 posouvá a natáčí vůči sacímu vahadlu 9. Tyto pohyby zajišťuje hřídel 23 s excentrem 24 a kulisa 25 v opěrné vačce 19 opírající se o čep 26 upevněný k nosiči rozvodu 14. Hřídel 23 je otočně uložen v nosiči rozvodu 14 a poháněn přes ozubené soukolí elektromotorem (není znázorněno).Upon changing the stroke of the intake valve 5 and the opening time and phase thereof, the support cam 19 is moved and rotated relative to the suction arm 9. These movements are provided by a shaft 23 with eccentric 24 and a slide 25 in a support cam 19 supported by a pin 26 fixed to the timing carrier 14. The shaft 23 is rotatably mounted in the timing carrier 14 and driven via a gear by an electric motor (not shown).
Pro zmenšení zdvihu výfukového ventilu 6 až na nulu lze použít obdobného mechanismu jako na sací straně. Nulový zdvih sacích i výfukových ventilů je vhodné opatření pro vyřazení některých válců a tím snížení škrticích a třecích ztrát při částečném zatížení motoru.A mechanism similar to the suction side can be used to reduce the stroke of the exhaust valve 6 to zero. Zero stroke of the intake and exhaust valves is a suitable measure to eliminate some cylinders and thereby reduce throttle and friction losses at partial engine load.
Mechanismus znázorněný v obr. 1 umožňuje při zachování konstantního zdvihu výfukového ventilu 6 měnit fázi jeho otevření.The mechanism shown in Fig. 1 allows to change the opening phase of the exhaust valve 6 while maintaining a constant stroke.
Při posuvu výfukového vahadla 8 třmenem 12' se opěrná rolnička 27 odvaluje po dráze 28 pevné opěrky 29. Dráha 28 má tvar obálky jednotlivých poloh opěrné rolničky při jejím odválo vání.As the exhaust rocker 8 is moved by the yoke 12 ', the support roller 27 rolls along the track 28 of the fixed support 29. The track 28 has the shape of an envelope of the individual positions of the support roller during its rolling.
Sladěním fází otevření výfukového a sacího ventilu v každém provozním režimu je možno podstatně ovlivnit vlastnosti motoru. Při volnoběhu a částečném zatížení lze vyloučením nebo zmenšením překrytí ventilů zlepšit stabilitu spalování a snížit spotřebu paliva a obsah škodlivin ve výfukových plynech. Při vyšším a plném zatížení lze při větším překrytí ventilů ředit čerstvou směs výfukovými plyny a tím omezit vznik kysličníků dusíku. Alternativně lze používat uspořádání podle vynálezu jen pro sací ventily.By harmonizing the opening phases of the exhaust and intake valves in each operating mode, the engine properties can be significantly influenced. At idling and partial load, eliminating or reducing valve overlap can improve combustion stability and reduce fuel consumption and exhaust emissions. At higher and full load, with greater valve overlap, the fresh mixture can be diluted with exhaust gases to reduce the formation of nitrogen oxides. Alternatively, the arrangement according to the invention can only be used for intake valves.
*· ·· * i i • · · » > ·· ···** I · »» · i i i
U motorů se samostatnými vačkovými hřídeli pro sací a výfukovou stranu lze případné změny časování výfukových ventilů dosáhnout natáčením příslušného vačkového hřídele vůči klikovému hřídeli. Uspořádání podle vynálezu je variabilní v tak širokém rozsahu, že i při jeho použití jen na sací straně a natáčení společného vačkového hřídele lze měnit časování v přijatelné míře jak u sacích tak i výfukových ventilů.On engines with separate intake and exhaust camshafts, possible timing of the exhaust valves can be achieved by rotating the respective camshaft relative to the crankshaft. The arrangement according to the invention is variable to such a wide extent that even when used only on the intake side and the rotation of the common camshaft, timing can be varied to an acceptable extent with both the intake and exhaust valves.
Třmen 12 v obr. 2 udržuje sací vahadlo 7 při znázorněné poloze excentrického hřídele 13 v poloze zcela vpravo, kdy fáze otevření sacího ventilu 5 je největší. Při maximálním zdvihu sací vačky 3 se sací vahadlo 7 opírá svou kontaktní plochou 18 o opěrnou vačku 19 v místě otvírací části 21 její opěrné plochy a sací ventil dosahuje svého maximálního zdvihu.The bracket 12 in FIG. 2 keeps the suction arm 7 in the position shown of the eccentric shaft 13 in the rightmost position, when the opening phase of the suction valve 5 is greatest. At the maximum lift of the suction cam 3, the suction lever 7 rests with its contact surface 18 on the support cam 19 at the opening portion 21 of its support surface and the suction valve reaches its maximum stroke.
Při natočení opěrné vačky 19 se sací vahadlo 7 opírá pouze v místě základní části 20 její opěrné plochy a sací ventil 5 zůstává uzavřen i při maximálním zdvihu sací vačky 3.When the support cam 19 is pivoted, the suction lever 7 is supported only at the base part 20 of its support surface and the suction valve 5 remains closed even at the maximum lift of the suction cam 3.
V obr. 3 je excentrický hřídel 13 otočen o 180° oproti poloze v obr. 2 a třmen 12 posouvá sací vahadlo 7 do polohy, kdy sací vačka 3 otvírá i zavírá sací ventil dříve, tedy do polohy s minimální fází.In Fig. 3, the eccentric shaft 13 is rotated 180 ° from the position in Fig. 2 and the yoke 12 moves the suction rocker 7 to a position where the suction cam 3 opens and closes the suction valve earlier, that is, to a minimum phase position.
Hřídel 23 s excentrem 24 nastavuje opěrnou vačku 19 tak, že se sací vahadlo 7 v průběhu zdvihu sací vačky 3 postupně odvaluje po základní části 20 a přechází na přechodovou část 22 opěrné plochy opěrné vačky 19.The shaft 23 with the eccentric 24 adjusts the support cam 19 so that the suction arm 7 gradually rolls over the base part 20 during the stroke of the suction cam 3 and passes to the transition portion 22 of the support surface of the support cam 19.
Křivost přechodové části 22 je nejméně desetinásobně menší než křivost otvírací části 21, takže při vhodné poloze opěrné vačky 19 zůstává sací ventil 5 zavřený ještě na počátku přechodné části 22 a doba otevření je kratší než při poloze opěrné vačky 19 pro maximální zdvih sacího ventilu jak znázorněno v obr. 2.The curvature of the transition portion 22 is at least ten times less than the curvature of the opening portion 21, so that when the support cam 19 is in a suitable position, the suction valve 5 remains closed at the beginning of the transition portion 22 and opening time is shorter than in FIG.
Diagram v obr. 4 znázorňuje jednu možnou kombinaci zdvihů a fází sacího ventilu u ventilového mechanismu podle vynálezu znázorněného v obr. 1-3.The diagram in Fig. 4 shows one possible combination of strokes and phases of the intake valve of the valve mechanism of the invention shown in Figs. 1-3.
• to to to to to · toto ·· to to • to• this. It. This
to to · toto toto··to to · this to this ··
Křivka maximálního zdvihu 30 sacího ventilu 5 s maximální fází a dobou otevření má svůj vrchol v bodě 31. Křivka 32 spojuje vrcholy zdvihových křivek při částečných otevřeních sacího ventilu 5. Zdvihová křivka 33 ukazuje průběh zdvihu sacího ventilu 5 při poloze sacího vahadla 7 a opěrné vačky 19 znázorněné v obr. 3.The maximum stroke curve 30 of the intake valve 5 with the maximum phase and opening time has its apex at point 31. The curve 32 connects the peaks of the stroke curves when the suction valve 5 is partially opened. The stroke curve 33 shows the stroke of the suction valve 5 at the rocker arm 7 19 shown in FIG. 3.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20022008A CZ20022008A3 (en) | 2002-06-07 | 2002-06-07 | Valve mechanism of spark ignition engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20022008A CZ20022008A3 (en) | 2002-06-07 | 2002-06-07 | Valve mechanism of spark ignition engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20022008A3 true CZ20022008A3 (en) | 2004-01-14 |
Family
ID=29751087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20022008A CZ20022008A3 (en) | 2002-06-07 | 2002-06-07 | Valve mechanism of spark ignition engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ20022008A3 (en) |
-
2002
- 2002-06-07 CZ CZ20022008A patent/CZ20022008A3/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1046153C (en) | Variable control process and device for an internal combustion engine valve | |
| US4530318A (en) | Intake and exhaust valve system for internal combustion engine | |
| US6357405B1 (en) | Valve drive mechanism of four-stroke cycle engine | |
| US5603292A (en) | Valve mechanism for an internal combustion engine | |
| US5107802A (en) | Valve driving mechanism for internal combustion engines | |
| US7469669B2 (en) | Variable valve train mechanism of internal combustion engine | |
| EP2136054B1 (en) | Device for controlling the operation of an internal combustion engine | |
| US6422187B2 (en) | Variable valve mechanism having an eccentric-driven frame | |
| Hosaka et al. | Development of the variable valve timing and lift (VTEC) engine for the Honda NSX | |
| US6382151B2 (en) | Ring gear variable valve train device | |
| JPH0225005B2 (en) | ||
| US9181822B2 (en) | Variably operated valve system for multi-cylinder internal combustion engine and control apparatus for variably operated valve system | |
| US20030121484A1 (en) | Continuously variable valve timing, lift and duration for internal combustion engine | |
| US6439177B2 (en) | Low friction variable valve actuation device | |
| EP2065586A1 (en) | Improved breathing for an internal combustion engine | |
| US20030127063A1 (en) | Continually variable valve timing, lift, and duration for internal combustion engine | |
| US8418663B2 (en) | Cam actuation mechanism with application to a variable-compression internal-combustion engine | |
| EP2561191B1 (en) | Valve lift device for a combustion engine | |
| US6550435B1 (en) | Variable valve timing adjustable finger follower assembly | |
| US6832586B2 (en) | Variable duration camshaft | |
| US20160146073A1 (en) | Variable valve gear | |
| US6009842A (en) | Fuel injection system for a multicylinder internal combustion engine with a fuel supply line serving as a high pressure storage device | |
| EP1697619B1 (en) | Variable valve gear | |
| CZ20022008A3 (en) | Valve mechanism of spark ignition engine | |
| AU2010338453B2 (en) | Mechanical variable valve actuation system for 2-stroke and 4-stroke engine operations |