專利名稱：內燃機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有閥機構的內燃機。
背景技術：
車輛需要減少包含在排氣中的未燃燒燃料組分。因此，已經提出使車輛具有布置在排氣管上的排氣凈化催化劑，以去除排氣中的未燃燒組分。為了有效使用排氣凈化催化劑，必須增加排氣凈化催化劑的溫度直到使它激活。因此，在冷狀態(tài)下，例如在剛起動車輛時，很難激活排氣凈化催化劑，因為排氣的溫度并不高。
另一方面，還已知這樣的方法，其中，改變進氣閥和排氣閥的打開正時的相位，以便控制這些閥打開期間的交疊，從而在發(fā)動機處于冷狀態(tài)時減少排氣中的未燃燒組分。根據日本專利公報特開2002-155767，進氣閥的打開正時從活塞的上死點提前，以便增加流回到進氣口內并再次燃燒的排氣量(內部EGR氣體)，從而燃燒排氣中的未燃燒燃料，且由于排氣的熱量而導致進氣口的溫度升高，從而有助于使下一次噴射的燃料汽化，從而可以減少排氣中的未燃燒組分。
不過，根據控制交疊的上述普通方法，當確定打開正時或關閉正時的其中之一時，另一個也唯一確定。因此，當進氣閥的打開正時提前時，關閉正時也提前，這減少了在氣缸中被加熱并流回到進氣口內的空氣-燃料混合物的量，不利于下一次燃料噴射以及空氣-燃料混合物中燃料的燃燒。即，不能高效減少燃料的未燃燒組分，因為進氣閥的打開正時和關閉正時不能彼此獨立地確定。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種內燃機，該內燃機能夠在內燃機處于冷狀態(tài)時通過優(yōu)化進氣閥的打開正時和關閉正時而減少排氣中的未燃燒組分。
為了實現上述目的，提供了一種內燃機，該內燃機包括進氣閥、排氣閥、排氣凈化催化劑、以及閥機構，該閥機構在預定正時打開和關閉該進氣閥和排氣閥，當內燃機處于熱狀態(tài)時，在活塞到達下死點之后關閉進氣閥，并在活塞到達下死點之前打開排氣閥，當內燃機處于冷狀態(tài)時，使進氣閥的打開正時從進氣閥在熱狀態(tài)時的打開正時提前，且使進氣閥的關閉正時從進氣閥在熱狀態(tài)時的關閉正時延遲，而且，當內燃機處于冷狀態(tài)時，使排氣閥的打開正時基本與該排氣閥在熱狀態(tài)時的打開正時相同，且使排氣閥的關閉正時基本與該排氣閥在熱狀態(tài)時的關閉正時相同。
為了實現上述目的，提供了一種內燃機，該內燃機包括進氣閥、排氣閥、排氣凈化催化劑以及閥機構，在預定正時打開該進氣閥和排氣閥，當內燃機處于熱狀態(tài)時，在活塞到達下死點之后關閉進氣閥，和在活塞到達下死點之前打開排氣閥，且該內燃機還包括進氣側驅動部件，該進氣側驅動部件驅動進氣閥；排氣側驅動部件，該排氣側驅動部件驅動排氣閥；固定間隙調節(jié)機構，該固定間隙調節(jié)機構將進氣閥和進氣側驅動部件之間的閥間隙設置成不等于零的預定值；以及自動間隙調節(jié)機構，該自動間隙調節(jié)機構使得排氣閥和進氣側驅動部件之間的閥間隙基本保持為零。


下面將參考附圖介紹本發(fā)明的性質以及其它目的和優(yōu)點，在全部附圖中，相同的參考標號表示相同或類似的部件，附圖中圖1是表示本發(fā)明第一和第二實施例的內燃機的剖視圖；
圖2a是表示根據第一和第二實施例的、在第一冷狀態(tài)時進氣閥的閥間隙的正視圖；圖2b是表示根據第一和第二實施例的、在內燃機起動一定時間后的第二冷狀態(tài)時進氣閥的閥間隙的正視圖；圖2c是表示根據第一和第二實施例的、在熱狀態(tài)時進氣閥的閥間隙的正視圖；圖3a是表示根據第一和第二實施例的、在第一冷狀態(tài)時排氣閥的閥間隙的正視圖；圖3b是表示根據第一和第二實施例的、在內燃機起動一定時間后的第二冷狀態(tài)時排氣閥的閥間隙的正視圖；圖3c是表示根據第一和第二實施例的、在熱狀態(tài)時排氣閥的閥間隙的正視圖；圖4是表示根據第一實施例的、進氣閥和排氣閥的打開正時和關閉正時的時間曲線圖；以及圖5是表示根據第二實施例的、進氣閥和排氣閥的打開正時和關閉正時的時間曲線圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖詳細介紹本發(fā)明，這些附圖表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。不過，應當知道，組成部件的尺寸、材料、形狀和結構并不局限于下面的實施例，而是在不脫離真正范圍的情況下可以在附加權利要求的范圍內進行變化。
下面將參考圖1至4介紹本發(fā)明第一實施例的內燃機。如圖1所示，內燃機例如是用于車輛的往復式汽油發(fā)動機1。該發(fā)動機1包括氣缸體2、氣缸蓋3和氣缸端蓋4。
氣缸體2包括在其中的氣缸21，并設置成使活塞22在該氣缸21內滑動。應當知道，發(fā)動機1是直列四缸式四沖程發(fā)動機，它有四個氣缸21和四個活塞22。各活塞22通過連桿23而與曲軸24連接，且各活塞22的滑動轉變成曲軸24的旋轉運動。
氣缸蓋3與氣缸體2的一端(該端通過氣缸21而開口)連接，并具有與該氣缸21相連的燃燒室31。氣缸蓋3具有進氣口32，該進氣口32與燃燒室31相連，且通過混合例如空氣和燃料而產生的空氣-燃料混合物流入該進氣口32內；以及排氣口33，該排氣口33與燃燒室31相連，且通過燃燒例如吸入燃燒室31內的空氣-燃料混合物而產生的燃氣進入該排氣口33內。發(fā)動機1還包括閥系統(tǒng)5，該閥系統(tǒng)5布置在燃燒室31的內部，用于吸入空氣-燃料混合物和放出排氣。
閥系統(tǒng)5包括進氣閥51，該進氣閥51打開和關閉進氣口32；排氣閥52，該排氣閥52打開和關閉排氣口33；以及閥機構53，該閥機構53打開和關閉進氣閥51和排氣閥52，并將它們的打開正時和關閉正時設置成最佳正時。應當知道，閥打開的意思是指，當進氣閥51或排氣閥52被向下推以便使燃燒室31與進氣口32或排氣口33相連時的狀態(tài)；而閥關閉的意思是指，當進氣閥51或排氣閥52從打開狀態(tài)被向上推以便使進氣口32或排氣口33與燃燒室31斷開時的狀態(tài)。
進氣閥51和排氣閥52可滑動地由閥引導件54支承，該閥引導件54布置在進氣閥51和排氣閥52與氣缸蓋3的較厚部分3a之間，從而使該進氣閥51和排氣閥52的閥桿端51a和52a從該較厚部分3a中露出。進氣閥51和排氣閥52設置成這樣，即，閥彈簧保持器55安裝在各個閥桿端51a和52a附近，且閥彈簧片56安裝在閥引導件54的、在閥桿端一側的端部54a上，且閥彈簧57安裝在閥彈簧保持器55和閥彈簧片56之間。通過該結構，進氣閥51和排氣閥52由于閥彈簧57的作用而被向上推，并因此常閉。
閥機構53將通過利用曲軸24的旋轉力來打開和關閉進氣閥51和排氣閥52，例如基于SOHC(單頂置凸輪軸)方法。閥機構53包括凸輪軸34、凸輪34a、進氣側搖臂6(進氣側驅動部件)、排氣側搖臂62(排氣側驅動部件)、螺旋式間隙調節(jié)機構7(固定類型的間隙調節(jié)機構)、液壓間隙調節(jié)器8(自動間隙調節(jié)機構)等。
曲軸皮帶輪(未示出)和凸輪軸皮帶輪(未示出)通過正時皮帶(未示出)而彼此連接，該曲軸皮帶輪固定在曲軸24的一端上，該凸輪軸滑輪固定在由氣缸蓋3的凸臺3b可旋轉支承的凸輪軸34的一端上，這樣，曲軸24的旋轉力傳遞給凸輪軸34。
還有，進氣側搖臂6通過利用凸輪軸34的旋轉力來驅動進氣閥51，該進氣側搖臂6安裝在凸臺3b上。進氣側搖臂6的基本中心處被支承以使其可繞搖臂軸61旋轉。進氣側搖臂6的、在凸輪側的一端6a與凸輪軸34的凸輪34a接觸，且進氣側搖臂6的、在閥側的一端6b與進氣閥51的閥桿端51a接觸。通過凸輪軸34的旋轉，凸輪34a向上推動進氣側搖臂6的、在凸輪側的一端6a，然后，進氣側搖臂6的、在閥側的一端6b環(huán)繞作為支點的搖臂軸61而向下推動進氣閥51，以打開該進氣閥51。
驅動排氣閥52的排氣側搖臂62由凸臺3b支承，與進氣側搖臂6的情況相同，排氣閥52以與進氣閥51相同的方式打開。
形成于進氣側搖臂6的、在閥側的一端6b和進氣閥51的閥桿端51a之間的閥間隙利用螺旋式間隙調節(jié)機構7通過例如調節(jié)螺釘71被設置成除零之外的預定值。如圖2所示，螺旋式間隙調節(jié)機構7形成有穿過進氣側搖臂6的、在閥側的一端6b的螺紋孔72，且調節(jié)螺釘71與該螺紋孔72接合。螺旋式間隙調節(jié)機構7通過對調節(jié)螺釘71從進氣側搖臂6的、在閥側的一端6b朝著進氣閥51凸出的量進行調節(jié)來設置閥間隙。當完成閥間隙的設置時，調節(jié)螺釘71通過螺母73被緊固。應當知道，閥間隙設置成這樣的值，也就是，即使當進氣閥51的閥桿端51b由于熱膨脹而延伸時，進氣閥51的閥桿端51a也不會與調節(jié)螺釘71接觸。
如圖3所示，公知的液壓間隙(lash)調節(jié)器8安裝在排氣側搖臂62的、在閥側的一端62b上，以防止在閥側的一端62b和排氣閥52的閥桿端52a之間形成閥間隙。液壓間隙調節(jié)器8包括主體81和柱塞82，該柱塞82的一端與排氣閥52的閥桿端52a接觸。柱塞82為液壓驅動，且當負載瞬時施加在柱塞82上時該柱塞82并不相對于主體81運動，與排氣閥52打開和關閉時的情況一樣。柱塞82響應例如由于排氣閥52的閥桿端52b的熱膨脹而長時間向上推動柱塞82的負載而向上推動。因此，在排氣閥52的閥桿端52a和排氣側搖臂62的、在閥側的一端62b(即柱塞82)之間并不形成閥間隙。因此，液壓間隙調節(jié)器8使得形成于排氣閥52的閥桿端52a和排氣側搖臂62的、在閥側的一端62b之間的閥間隙基本保持為零。
氣缸端蓋4與氣缸蓋3連接，以便覆蓋氣缸蓋3內的凸臺以及閥系統(tǒng)5。
進氣口32與進氣通道35連接。在進氣通道35中，噴射燃料的噴射器9安裝在進氣口32附近。噴射器9與控制燃料噴射的ECU91相連。
ECU91通過根據車速、加速器開度、進氣量、冷卻水溫度等來判斷車輛的狀態(tài)，例如發(fā)動機1的狀態(tài)，從而控制噴射器9。因此，通過進氣通道35的空氣以及從噴射器9噴射的燃料形成適于該車輛狀態(tài)的空氣-燃料混合物。ECU91還使得空氣-燃料混合物的空氣-燃料比貧油(形成貧油裝置)。
火花塞92安裝于燃燒室31?；鸹ㄈ?2與控制點火正時的ECU91相連。該ECU91也延遲點火正時(延遲裝置)。
排氣口33與排氣通道36連接，用于凈化排氣的排氣凈化催化劑93布置在該排氣通道36的下游。
下面將參考圖2至4介紹閥系統(tǒng)5的操作。當在駕駛員起動發(fā)動機1之前發(fā)動機1所處于的冷狀態(tài)定義為發(fā)動機1的第一冷狀態(tài)。在第一冷狀態(tài)中，進氣閥51的閥間隙在圖2a中由A表示。閥間隙A例如為大約0.2mm，這是在進氣閥51和氣缸蓋3都沒有熱膨脹的狀態(tài)下的閥間隙的初始值。在該狀態(tài)下，如圖3a所示，排氣閥52也沒有熱膨脹。由于采用了液壓間隙調節(jié)器8，排氣閥52的閥間隙基本為零。
發(fā)動機1的熱狀態(tài)指的是進氣閥51、排氣閥52和氣缸蓋3由于空氣-燃料混合物燃燒產生的熱量而熱膨脹時的狀態(tài)。應當知道，在這時燃燒的空氣-燃料混合物包括例如在排氣中的未燃燒組分，該未燃燒組分流回并再次被吸入進氣口32中。
在發(fā)動機1的熱狀態(tài)中，進氣閥51的閥桿端51b由于熱膨脹而伸長量B，如圖2c所示。閥桿端51b的伸長量B例如為大約0.05mm。還有，氣缸蓋3例如由于熱膨脹而沿進氣閥51的軸向方向伸長量D。氣缸蓋3的伸長量D例如為大約0.05mm。在發(fā)動機1的熱狀態(tài)中，進氣閥51有閥間隙E。該閥間隙E基本與初始閥間隙A相同，因為伸長量B和伸長量D相互抵消。
在發(fā)動機1的熱狀態(tài)中，甚至在排氣側，氣缸蓋3沿排氣閥52的軸向方向伸長量Y，且排氣閥52的閥桿端52b伸長量X，如圖3C所示，但是由于采用了液壓間隙調節(jié)器8，排氣閥52的閥間隙基本為零。
因為在發(fā)動機1的熱狀態(tài)中，進氣閥51的閥間隙E基本與初始值A相同，因此，在熱狀態(tài)中，進氣閥51的打開和關閉正時與第一冷狀態(tài)時相同，如圖4中實線所示。還有，因為在發(fā)動機1的熱狀態(tài)中，排氣閥52的閥間隙基本為零，與第一冷狀態(tài)時相同，因此，在熱狀態(tài)中，排氣閥52的打開和關閉正時與第一冷狀態(tài)時相同，如圖4中實線所示。
應當知道，在發(fā)動機1的熱狀態(tài)中，進氣閥51和排氣閥52的打開和關閉正時是用于減小在發(fā)動機1的熱狀態(tài)下在排氣中的未燃燒組分的最佳正時。
在發(fā)動機1的熱狀態(tài)中，進氣閥51的打開正時(參考圖4中的實線)設置成相對于活塞22的上死點提前例如大約10度曲柄角的正時，并處于活塞22的向上運動沖程中。
在發(fā)動機1的熱狀態(tài)中，進氣閥51的關閉正時(參考圖4中的實線)設置成相對于活塞22的下死點延遲例如大約50度曲柄角，并處于活塞22的向上運動沖程中。具體地，在發(fā)動機1的熱狀態(tài)中，進氣閥51的關閉正時例如處于在活塞22向上運動的進氣沖程中的過渡期間中，該過渡期間從其中空氣-燃料混合物由于吸入空氣流的慣性而被吸入氣缸21內的正時至其中隨著活塞22向上運動而使吸入的混合物流回到進氣口32中的正時。應當知道，在發(fā)動機1的熱狀態(tài)中，進氣閥51的關閉正時可以是其中空氣-燃料混合物流回到進氣口32中的正時。
在發(fā)動機1的熱狀態(tài)中，排氣閥52的打開正時(參考圖4中的實線)設置成相對于活塞22的下死點提前例如大約50度曲柄角的正時。這是因為在膨脹沖程中，如果排氣閥52在活塞22到達下死點之前打開，則燃燒氣體不僅能用于膨脹，而且作為高溫排氣而被排出，這使得排氣凈化催化劑93的溫度迅速升高。
在發(fā)動機1的熱狀態(tài)中，排氣閥52的關閉正時(參考圖4中的實線)設置成相對于活塞22的上死點延遲例如大約10度曲柄角。因此，在活塞22在向上運動和向下運動過程中經過上死點時，進氣閥51的打開正時和排氣閥52的打開正時形成交疊。
當駕駛員起動發(fā)動機1時，在進氣沖程，當活塞22向下運動時空氣-燃料混合物被吸入燃燒室31，且火花塞92點燃該空氣-燃料混合物。在發(fā)動機1起動一定時間后，只有比氣缸蓋3更可能受熱的進氣閥51和排氣閥52由于空氣-燃料混合物的燃燒而熱膨脹，且進氣閥51和排氣閥52的相應閥桿端51b和52b伸長。這定義為發(fā)動機1的第二冷狀態(tài)。
在發(fā)動機1起動一定時間后的第二冷狀態(tài)中，如圖2b所示，進氣閥51的閥桿端51b伸長量B。閥桿端51b的伸長量B例如為大約0.05mm。因此，進氣閥51有閥間隙C。該閥間隙C例如為大約0.15mm，這小于初始值A。
在第二冷狀態(tài)中，排氣閥52的閥桿端51b伸長量X，如圖3b所示，但是由于采用了液壓間隙調節(jié)器8，所以排氣閥52的閥間隙基本保持為零，和排氣閥52的打開正時和關閉正時基本與發(fā)動機1熱狀態(tài)時的相同(參考圖4中的實線)。
在發(fā)動機起動一定時間后的第二冷狀態(tài)中，進氣閥51的打開正時和關閉正時由圖4中的虛線表示。由于閥間隙減小，進氣閥51的閥桿端51a與螺釘類型間隙調節(jié)機構7的調節(jié)螺釘71在比凸輪34a向上推動進氣側搖臂6的、在凸輪側的一端6a時更早的正時進行接觸。因此，與發(fā)動機1在熱狀態(tài)中的情況(參考圖4中的實線)相比，進氣閥51的打開正時提前大約5度曲柄角。進氣閥51的打開正時的提前增加了在活塞22向上運動過程中在進氣閥51的打開正時和排氣閥52的打開正時之間的交疊。具體地，由于吸入空氣的負壓并隨著活塞22的向上運動，更大量的、包括在排氣沖程后半部分中增加的未燃燒組分的排氣流回到進氣口32和進氣通道35中。
同時，進氣閥51的閥桿端51a和調節(jié)螺釘71在以后的正時彼此接觸。因此，與發(fā)動機1在熱狀態(tài)時的情況(參考圖4中的實線)相比，進氣閥51的關閉正時延遲例如大約5度曲柄角。進氣閥51的關閉正時的延遲使得吸入的空氣-燃料混合物(包括在流回到進氣口32中之后被部分吸入的排氣)隨著活塞22向上運動而流回到進氣口32中。吸入的混合物在溫度已經升高的氣缸21和燃燒室31中由于重復燃燒而溫度升高。因此，流回的空氣-燃料混合物增加了下一次吸入的空氣-燃料混合物的溫度，并增加了進氣口32和進氣通道35的相應壁的溫度。這有助于使下一次噴射的燃料汽化。應當知道，在進氣閥51的關閉正時處于在發(fā)動機1熱狀態(tài)中空氣-燃料混合物流回期間的情況下，流回混合物的量增加。
而且，因為進氣閥51的閥桿端51a和調節(jié)螺釘71彼此接觸的時間由于閥間隙減小而增加，因此凸輪軸34的凸輪升程轉變成閥升程的百分比增加，因此閥升程增加。即，吸入的混合物的量增加，由燃料燃燒產生的熱能量增加。
在發(fā)動機1起動一定時間后的第二冷狀態(tài)中，ECU91(形成貧油裝置和延遲裝置)通過控制由噴射器9噴射的燃料量而使空氣-燃料混合物的空氣-燃料比保持貧油。這增加了排氣的溫度，從而能夠快速增加排氣凈化催化劑93的溫度。還有，ECU91通過延遲火花塞92的點火正時而增加排氣溫度，從而能夠快速增加排氣凈化催化劑93的溫度。
然后，在發(fā)動機1起動一定時間后，發(fā)動機1由于空氣-燃料混合物的燃燒引起的溫度增加而進入熱狀態(tài)。在發(fā)動機1的熱狀態(tài)下，氣缸蓋3以及進氣閥51和排氣閥52熱膨脹。在發(fā)動機1的熱狀態(tài)中，排氣凈化催化劑93的溫度已經充分升高，因此ECU91可以不再使空氣-燃料混合物的空氣-燃料比保持貧油和延遲點火正時。
在發(fā)動機1的熱狀態(tài)中，進氣閥51和排氣閥52具有如圖2c和圖3c所示的上述閥間隙。進氣閥51和排氣閥52的打開正時和關閉正時在如圖4中實線所示的上述正時打開和關閉。
在如上述構成的發(fā)動機1中，在發(fā)動機1起動一定時間后的第二冷狀態(tài)中，與在熱狀態(tài)時的情況相比，閥機構53使得進氣閥51的打開正時提前，從而增加了由于進氣口32的負壓而流回到進氣口32的排氣量。因此，流回到進氣口32中的排氣流有助于使進氣口32和進氣通道35中的燃料汽化，并增加了進氣口32和進氣通道35的相應壁的溫度，以便于燃料汽化。具體地，因為即使在發(fā)動機1起動一定時間后的第二冷狀態(tài)中，空氣-燃料混合物可以以穩(wěn)定的方式燃燒，所以排氣中的未燃燒組分得以減少。還有，因為包括在排氣沖程的后半部分中增加的燃料的未燃燒組分的排氣流回到進氣口32并再次燃燒，因此可以進一步減少排氣中的未燃燒組分。
而且，在發(fā)動機1的一定時間的第二冷狀態(tài)中，與熱狀態(tài)時的情況相比，閥機構53使進氣閥51的關閉正時延遲至活塞22下死點的正時，即在活塞22的向上運動沖程中，因此，在氣缸21中溫度已經升高的空氣-燃料混合物流回到進氣口32和進氣通道35中。這有助于增加下一次吸入的空氣-燃料混合物的溫度，且進氣口32和進氣通道35的相應壁的溫度增加有助于在下一循環(huán)中噴射的燃料的汽化。即，因為即使在第二冷狀態(tài)中空氣-燃料混合物也能以穩(wěn)定的方式燃燒，因此可以減少排氣中的未燃燒組分。應當知道，在發(fā)動機1的熱狀態(tài)中，當進氣閥51的關閉正時處于使空氣-燃料混合物流回到進氣口32中的期間內時，流回的空氣-燃料混合物的量增加，因此可以獲得與上述相同的效果。
而且，因為不管發(fā)動機1在第二冷狀態(tài)還是在熱狀態(tài)，閥機構53都將排氣閥52的打開正時設置為在活塞22到達下死點之前的正時，因此，由于燃氣作為排氣而以較高溫度被排出，排氣凈化催化劑93可以升高溫度。因此，即使在發(fā)動機1處于第二冷狀態(tài)時，排氣凈化催化劑93的溫度也可以升高。而且，不管發(fā)動機1處于第二冷狀態(tài)還是熱狀態(tài)，閥機構53使得排氣閥52的打開正時基本恒定地保持在比活塞22到達下死點的正時更早的最佳正時。因此，可以防止排氣閥52的打開正時提前而減少空氣-燃料混合物燃燒的時間，并防止排氣中的未燃燒組分增加。同時，可以防止排氣閥52的關閉正時延遲使更多燃氣用于膨脹，從而降低排氣溫度，這使得排氣凈化催化劑93的溫度不能快速升高。即，因為不管發(fā)動機1處于冷狀態(tài)還是熱狀態(tài)，排氣閥52的打開正時都恒定保持在最佳正時，因此可以減少排氣中的未燃燒組分。
而且，不管發(fā)動機1處于第二冷狀態(tài)還是熱狀態(tài)，閥機構53都使排氣閥52的打開正時基本恒定地保持在最佳正時。因此可以防止排氣閥52的關閉正時提前而減少流回到進氣口32中的排氣量。同時，可以防止排氣閥52的關閉正時延遲而使無益于燃料霧化和汽化的排氣過多地吸入燃燒室31中，從而使得空氣-燃料混合物的燃燒不穩(wěn)定和增加排氣的未燃燒組分，并防止由于排氣溫度降低而使得排氣凈化催化劑93的溫度不能快速升高。即，因為不管發(fā)動機1處于第二冷狀態(tài)還是熱狀態(tài)，排氣閥52的關閉正時基本恒定地保持在最佳正時，因此可以減少排氣中的未燃燒組分。
而且，在發(fā)動機1起動一定時間后的第二冷狀態(tài)中，因為閥機構53使得進氣閥51的打開正時提前至比活塞22到達上死點的正時更早的正時(即活塞22的向上運動沖程)，因此排氣由于進氣口32的負壓以及活塞22的向上運動而流回到進氣口32中。因此，流回的排氣量增加，以便于燃料的霧化和汽化。
而且，因為閥機構53包括進氣側搖臂6，并采用螺旋式間隙調節(jié)機構7，因此，在發(fā)動機1起動一定時間后的第二冷狀態(tài)中，進氣閥51的打開正時可以自動提前，進氣閥51的關閉正時可以自動延遲。
而且，因為閥機構53包括排氣側搖臂62，并采用液壓間隙調節(jié)器8來使閥間隙基本保持為零，因此不管發(fā)動機1處于冷狀態(tài)還是熱狀態(tài)，排氣閥52的打開正時和關閉正時都可以自動保持為基本恒定。
應當知道，在基于SOHC方法(其中，單個凸輪軸34致動進氣閥51和排氣閥52)的閥機構53中，即使通過關閉凸輪軸34的相位也不能調節(jié)交疊，因此，在進氣側和排氣側分別提供了螺釘類型間隙調節(jié)機構7和液壓間隙調節(jié)器8的結構對于基于SOHC方法的閥機構53特別有效。
而且，在如上述構成的發(fā)動機1中，空氣-燃料混合物的空氣-燃料比為貧油，以使排氣的溫度升高，從而使排氣凈化催化劑93的溫度快速增加。因此，即使在發(fā)動機1起動一定時間后的第二冷狀態(tài)中，也可以進一步減少排氣中的未燃燒組分。這時，由于上述結構，空氣-燃料混合物可以穩(wěn)定的方式燃燒，因此，即使使用形成貧油裝置(該形成貧油裝置使得空氣-燃料混合物的燃燒不穩(wěn)定)，也不會使空氣-燃料混合物的燃燒變得不穩(wěn)定。
而且，在如上述構成的發(fā)動機1中，空氣-燃料混合物的空氣-燃料比為貧油，以使排氣溫度升高，從而使排氣凈化催化劑93的溫度快速升高。因此，即使在起動發(fā)動機1之后一定時間的第二冷狀態(tài)中，也可以進一步減少排氣中的未燃燒組分。這時，由于上述結構，空氣-燃料混合物可以穩(wěn)定的方式燃燒，因此，即使使用延遲裝置(該延遲裝置使得空氣-燃料混合物的燃燒不穩(wěn)定)，也不會使空氣-燃料混合物的燃燒變得不穩(wěn)定。
下面將參考圖5介紹本發(fā)明的第二實施例。第二實施例與第一實施例的區(qū)別在于在發(fā)動機1的熱狀態(tài)中，進氣閥51的打開正時設置為相對于活塞22的上死點延遲例如大約3度曲柄角的正時，且在發(fā)動機1的熱狀態(tài)中，進氣閥51的關閉正時設置為相對于活塞22的下死點延遲例如大約63度曲柄角的正時。
進氣閥51和排氣閥52的閥間隙可以設置為初始值，或者可以在發(fā)動機1起動一定時間后的第二冷狀態(tài)中或者在發(fā)動機1的熱狀態(tài)中與第一實施例的相同。排氣閥52的打開正時和關閉正時可以基本與第一實施例中相同。與第一實施例中相對應的元件和部件以相同的參考標號表示，并省略對它們的說明。
在發(fā)動機1起動一定時間后的第二冷狀態(tài)中，進氣閥51的打開正時設置為與熱狀態(tài)相比提前大約5度曲柄角的正時，相對于活塞22的上死點提前大約2度。因此，排氣由于進氣口32的負壓和活塞22的向上運動而流回到進氣口32中，這樣，可以獲得與第一實施例相同的效果。當進氣閥51的關閉正時設置為與熱狀態(tài)時相比延遲例如大約5度曲柄角的正時時，回流到進氣口32內的空氣-燃料混合物的量增加，以獲得與第一實施例相同的效果。
應當知道，在上述第一和第二實施例中，汽油發(fā)動機用作發(fā)動機1，但是也可以采用柴油發(fā)動機。當柴油發(fā)動機用作發(fā)動機1時，也可以獲得與第一和第二實施例相同的效果。
而且，發(fā)動機1的閥機構53并不必須基于SOHC方法，而是可以基于例如DOHC(雙頂置凸輪軸)方法，在該DOHC方法中，使用了兩個凸輪軸34。
而且，在發(fā)動機1的熱狀態(tài)中，進氣閥51和排氣閥52的打開和關閉正時并不局限于第一和第二實施例中所述，而是可以進行合適變化以適于使用閥系統(tǒng)5的發(fā)動機1。還有，在發(fā)動機1的第二冷狀態(tài)中，進氣閥51的打開正時的提前量和進氣閥51的關閉正時的延遲量并不局限于第一和第二實施例中所述，而是可以進行合適變化以適于使用閥系統(tǒng)5的發(fā)動機1。
而且，盡管在第一和第二實施例中，螺釘類型間隙調節(jié)機構7用作固定類型間隙調節(jié)機構來設置進氣側閥間隙，但是本發(fā)明并不局限于此，而是例如可以采用墊片類型間隙調節(jié)機構，它使用墊片來調節(jié)閥間隙。
而且，閥機構53并不必須是如第一和第二實施例中所述的搖臂類型，而是可以為直動類型。這時，對于進氣側驅動部件，可以采用倒立挺桿來代替進氣側搖臂6，該倒立挺桿具有墊片類型間隙調節(jié)機構，該墊片類型間隙調節(jié)機構使用墊片來調節(jié)閥間隙；且對于排氣側驅動部件，可以采用倒轉挺桿來代替排氣側搖臂62，該倒立挺桿具有自動間隙調節(jié)機構，這樣，在進氣側和排氣側的兩個挺桿都由布置在相應進氣側和排氣側的凸輪軸34的相應凸輪34a來致動。
而且，閥機構53并不必須為這樣類型的搖臂，即進氣側搖臂6和排氣側搖臂62各自的大致中心由搖臂軸61來支承，而是可以為擺動臂類型，即凸輪軸34分別布置在進氣側和排氣側，進氣側搖臂6由進氣側的凸輪軸34的凸輪34a來致動，和排氣側搖臂62由凸輪軸34的凸輪34a致動，且各進氣側搖臂6和排氣側搖臂62的一端用作支點，和各進氣側搖臂6和排氣側搖臂62的另一端用作在閥側的一端，該端與進氣閥51和排氣閥52中相應一個接觸。
權利要求
1.一種內燃機，包括進氣閥；排氣閥；排氣凈化催化劑；以及閥機構；其中，所述閥機構在預定正時打開和關閉所述進氣閥和所述排氣閥，當內燃機處于熱狀態(tài)時，在活塞到達下死點之后關閉所述進氣閥，并在活塞到達下死點之前打開所述排氣閥，當內燃機處于冷狀態(tài)時，使所述進氣閥的打開正時從所述進氣閥在熱狀態(tài)時的打開正時提前，且使所述進氣閥的關閉正時從所述進氣閥在熱狀態(tài)時的關閉正時延遲，而且，當內燃機處于冷狀態(tài)時，使所述排氣閥的打開正時基本與所述排氣閥在熱狀態(tài)時的打開正時相同，且使所述排氣閥的關閉正時基本與所述排氣閥在熱狀態(tài)時的關閉正時相同。
2.根據權利要求1所述的內燃機，其特征在于，當內燃機處于冷狀態(tài)時，所述閥機構在活塞到達上死點之前打開所述進氣閥。
3.根據權利要求1所述的內燃機，其特征在于，所述閥機構包括進氣側驅動部件，該進氣側驅動部件驅動所述進氣閥；以及固定間隙調節(jié)機構，該固定間隙調節(jié)機構將在所述進氣閥和所述進氣側驅動部件之間的閥間隙設置為不等于零的預定值。
4.根據權利要求1所述的內燃機，其特征在于，所述閥機構包括排氣側驅動部件，該排氣側驅動部件驅動所述排氣閥；以及自動間隙調節(jié)機構，該自動間隙調節(jié)機構將所述排氣閥和所述排氣側驅動部件之間的閥間隙基本保持為零。
5.根據權利要求1所述的內燃機，其特征在于，還包括形成貧油裝置，用于當發(fā)動機處于冷狀態(tài)時使得在內燃機的燃燒室中燃燒的空氣-燃料混合物的空氣-燃料比為貧油。
6.根據權利要求1所述的內燃機，其特征在于，還包括延遲裝置，用于在發(fā)動機處于冷狀態(tài)時延遲在內燃機的燃燒室中燃燒的空氣-燃料混合物的點火正時。
7.一種內燃機，包括進氣閥；排氣閥；排氣凈化催化劑；以及閥機構；其中，所述閥機構在預定正時打開所述進氣閥和所述排氣閥，當內燃機處于熱狀態(tài)時，在活塞到達下死點之后關閉所述進氣閥，并在活塞到達下死點之前打開所述排氣閥，且該閥機構包括進氣側驅動部件，該進氣側驅動部件驅動所述進氣閥；排氣側驅動部件，該排氣側驅動部件驅動所述排氣閥；固定間隙調節(jié)機構，該固定間隙調節(jié)機構將所述進氣閥和所述進氣側驅動部件之間的閥間隙設置成不等于零的預定值；以及自動間隙調節(jié)機構，該自動間隙調節(jié)機構使得所述排氣閥和所述排氣側驅動部件之間的閥間隙基本保持為零。
8.根據權利要求7所述的內燃機，其特征在于，當內燃機處于冷狀態(tài)時，所述閥機構在活塞到達上死點之前打開所述進氣閥。
9.根據權利要求7所述的內燃機，其特征在于，還包括形成貧油裝置，用于在發(fā)動機處于冷狀態(tài)時使得在內燃機的燃燒室中燃燒的空氣-燃料混合物的空氣-燃料比為貧油。
10.根據權利要求7所述的內燃機，其特征在于，還包括延遲裝置，用于在發(fā)動機處于冷狀態(tài)時延遲在內燃機的燃燒室中燃燒的空氣-燃料混合物的點火正時。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種內燃機，該內燃機包括進氣閥(51)、排氣閥(52)、排氣凈化催化劑(93)、以及閥機構(53)，該閥機構在預定正時打開和關閉該進氣閥(51)和排氣閥(52)，當內燃機處于熱狀態(tài)時，在活塞(22)到達下死點之后關閉進氣閥(51)，并在活塞(22)到達下死點之前打開排氣閥(52)，當內燃機處于冷狀態(tài)時，使進氣閥(51)的打開正時從進氣閥(51)在熱狀態(tài)時的打開正時提前，且使進氣閥(51)的關閉正時從進氣閥(51)在熱狀態(tài)時的關閉正時延遲，而且，當內燃機處于冷狀態(tài)時，使排氣閥(52)的打開正時基本與該排氣閥(52)在熱狀態(tài)時的打開正時相同，且使排氣閥(52)的關閉正時基本與該排氣閥(52)在熱狀態(tài)時的關閉正時相同。
文檔編號F02P5/15GK1590721SQ20041005726
公開日2005年3月9日 申請日期2004年8月26日 優(yōu)先權日2003年8月28日
發(fā)明者村田真一, 齊藤裕作, 金子紀彥, 小笠原岳彥 申請人:三菱自動車工業(yè)株式會社