具雙減壓裝置的引擎的制作方法

本發明關于一種具雙減壓裝置的引擎，尤指一種適用于機車的具雙減壓裝置的引擎。

背景技術：

現有內燃機引擎中，為解決當引擎熄火停止后，于下次啟動時遇壓縮行程需克服較大阻抗的問題，發展出所謂的引擎減壓裝置，例如離心式減壓裝置，此類裝置在中國臺灣專利號I330216中有所揭露，并于中國臺灣專利號M418968中提出一種具減壓裝置的引擎，同時解決了組裝期間減壓心軸容易滑出凸輪軸而使頂桿掉落引擎內部腔室的問題。

然而，雖然上述具減壓裝置的引擎，已成功利用設置于汽缸頭中的離心式減壓裝置減少汽缸內的壓縮壓力，相較于未裝置減壓裝置的引擎在啟動過程中每個壓縮行程中啟動系統所產生的電壓及電流變化已有顯著地減小，有效減少能量的耗損，但若將焦點集中在引擎啟動馬達帶動曲軸旋轉的第一個壓縮行程上，則發現當引擎剛啟動時，曲軸轉速低且轉動慣性力矩小，相對于第二個以后的壓縮行程而言，第一個壓縮行程的驅動扭矩需求仍然比較高，這也提升了啟動馬達規格的需求。

由上述情形，可知仍有可以再降低啟動馬達帶動曲軸旋轉克服第一個壓縮行程所耗損能量的空間，如此可使啟動系統所需要提供的啟動扭矩需求更低。

技術實現要素：

本發明的主要目的提供了一種具雙減壓裝置的引擎，在啟動馬達帶動曲軸 旋轉時，通過兩組離心式減壓裝置的設置，大幅降低了引擎在第一個壓縮行程中的啟動扭矩需求，有效減少能量的損耗，因而可降低啟動馬達的規格需求。

為達成上述目的，本發明的具雙減壓裝置的引擎包括一曲軸、一汽缸頭、一凸輪軸、二減壓裝置。所述汽缸頭包括一進氣閥門、一排氣閥門、一套設于一進氣搖臂軸的進氣搖臂及一套設于一排氣搖臂軸的排氣搖臂，用以控制進氣閥門與排氣閥門的開啟及關閉。此外，上述凸輪軸與曲軸連動，其包括一進氣閥動凸輪及一排氣閥動凸輪，進氣閥動凸輪推動進氣搖臂轉動，促使進氣閥門開啟一進氣閥揚程，排氣閥動凸輪推動排氣搖臂轉動，促使排氣閥門開啟一排氣閥揚程。二減壓裝置組設于凸輪軸，包括第一離心式減壓裝置及第二離心式減壓裝置。藉由上述設計，第一離心式減壓裝置于曲軸的一第一預定轉速以下，作用于進氣搖臂及排氣搖臂其中之一，使進氣閥門與排氣閥門其中之一開啟一第一微小揚程，且第二離心式減壓裝置于曲軸的一第二預定轉速以下，作用于進氣搖臂及排氣搖臂其中之一，使進氣閥門與排氣閥門其中之一開啟一第二微小揚程。藉此，通過上述兩組減壓裝置的作用，分別促使進氣閥門與排氣閥門其中之一開啟第一微小揚程及第二微小揚程，使得引擎在不同的曲軸旋轉角度及不同的轉速下皆可進行減壓作業。

上述第一預定轉速系低于第二預定轉速，且第一微小揚程系完全位于進氣揚程結束后與排氣閥揚程開始前的區間。藉此，在引擎剛啟動或在低轉速的情況下，汽缸中壓力所造成的阻力影響會越明顯，因此，本發明可在第一預定轉速以下同時啟動第一及第二離心減壓裝置，用以提升減壓效果；而隨著引擎轉速的增加，若轉速介于第一預定轉速及第二預定轉速之間時，可僅啟動第二離心減壓裝置來進行減壓；若在第二預定轉速以上時，則不啟動任一離心減壓裝置而回到正常組態的進氣閥揚程及排氣閥揚程。

上述第一離心式減壓裝置具有一第一配重部及一第一頂推部，第一配重部設置于凸輪軸上，包括一凸緣、一離心配重塊及一第一彈性件，第一頂推部設置于進氣搖臂軸及排氣搖臂軸其中之一，包括一頂推件、一第二彈性件及具有 一減壓部的一減壓軸。

上述第二離心式減壓裝置具有一第二配重部及一第二頂推部，該第二配重部設同樣置于凸輪軸上，包括一鏈輪、一離心塊及一第三彈性件，第二頂推部系穿設于凸輪軸內，包括一減壓心軸及一頂桿。

上述凸輪軸可還包括二支撐軸承，其位于第一離心式減壓裝置的兩側。藉此，提供凸輪軸支撐承載之用，使凸輪軸得以順暢地轉動。

此外，上述第一離心式減壓裝置中，進氣搖臂及排氣搖臂其中之一可還包括一被驅動部，該被驅動用以促使進氣搖臂及排氣搖臂其中之一轉動，其包括以下兩種情況：減壓軸的一減壓部于第一預定轉速以下頂推頂推件，進而抵頂被驅動部以促使于進氣搖臂及排氣搖臂其中之一轉動；減壓軸的減壓部于第一預定轉速以上，離心配重塊受離心力抵抗第一彈性件的預力，而帶動減壓軸轉動，促使減壓部不再頂推頂推件。

再者，上述頂推件可更具有一定位部、以及汽缸頭可更具有相對應的一止位部，于減壓部尚未頂推頂推件時，定位部受第二彈性件作用抵靠于止位部，使得頂推件在未作動的情況下，讓定位部不易因外力或震動而產生偏移，而達到穩固該頂推件的效用。上述第二彈性件可為一扭轉彈簧，分別抵頂頂推件及進氣搖臂及排氣搖臂其中之一。

上述第一離心式減壓裝置的離心配重塊樞設于凸緣，減壓軸穿設于凸緣的一減壓軸孔，凸緣固設于凸輪軸上。

上述第二離心式減壓裝置的鏈輪固設于凸輪軸上，而離心塊樞設于鏈輪上。藉此，當離心塊受離心力作用時，可相對固定于凸輪軸的鏈輪進行轉動，用以提供一慣量使得頂桿產生轉動效果。

本發明的具雙減壓裝置的引擎可還包括一直接連接于曲軸一端的啟動兼發電裝置，以及一用以控制啟動兼發電裝置的控制單元。藉此，該啟動兼發電裝置可在不同轉速下，通過控制單元判定當前該處于馬達或發電機的狀態，有效節能再利用。

以上概述與接下來的詳細說明皆為示范性質是為了進一步說明本發明的實質精神。而有關本發明的其它目的與優點，將在后續的說明與圖示加以闡述。

附圖說明

圖1系本發明較佳實施例的具雙減壓裝置的引擎的剖視圖。

圖2系本發明較佳實施例的具雙減壓裝置的引擎的立體圖。

圖3系本發明較佳實施例的具雙減壓裝置的引擎的立體剖視圖。

圖4系本發明較佳實施例的具雙減壓裝置的引擎的分解圖。

圖5系本發明較佳實施例的第一離心式減壓裝置的立體配置圖。

圖6系本發明較佳實施例的第一離心式減壓裝置的另一視角的立體配置圖。

圖7系本發明較佳實施例的第一離心式減壓裝置及第二離心式減壓裝置的俯視配置圖。

圖8系本發明較佳實施例的具雙減壓裝置的引擎的閥開啟揚程-曲軸旋轉角度的關系圖。

【符號說明】

1 具雙減壓裝置的引擎 2 曲軸

3 汽缸頭 30 止位部

31 進氣閥門 32 排氣閥門

33 進氣搖臂 331 進氣搖臂軸

34 排氣搖臂 341 排氣搖臂軸

4 凸輪軸 40 鎖固座

41 進氣閥動凸輪 42 排氣閥動凸輪

5 第一離心式減壓裝置 51 第一配重部

510 卡扣件 511 離心配重塊

5111 通孔 5112 缺口

512 第一彈性件 513 凸緣

5131 減壓軸孔 52 第一頂推部

531 頂推件 5311 孔洞

5312 定位部 532 第二彈性件

533 減壓軸 5330 凸塊

5331 減壓部 6 第二離心式減壓裝A 置

61 第二配重部 611 鏈輪

612 離心塊 6121 凸塊

6122 限位孔 613 第三彈性件

614 鎖固件 615 插銷

616 限位柱 62 第二頂推部

621 減壓心軸 6211 溝槽

622 頂桿 71 支撐軸承

72 支撐軸承 80 被驅動部

81 啟動兼發電裝置 A 排氣閥揚程

B 進氣閥揚程 C 第一微小揚程

D 第二微小揚程

具體實施方式

為了便于本領域一般技術人員理解和實現本發明，現結合附圖描繪本發明的實施例。

請參閱圖1至圖4，系本發明較佳實施例的具雙減壓裝置的引擎的剖視圖、立體圖、立體剖視圖及分解圖。圖中示出一種具雙減壓裝置的引擎1，包括一曲軸2、一汽缸頭3、一凸輪軸4、一第一離心式減壓裝置5及一第二離心式減壓 裝置6。如圖1所示，在本實施例中，曲軸2系與凸輪軸4連動，并于曲軸2的一端設有一啟動兼發電裝置81(Integrated Starter and Generator,ISG)以及設有一用以控制啟動兼發電裝置的控制單元(圖未示)。本發明具雙減壓裝置的引擎所配置的啟動裝置，并不以啟動兼發電裝置為限，可為一般傳統型的啟動馬達。然而，本實施例所采用啟動兼發電裝置81的好處在于，該裝置兼具有動力輸出及發電的功能，可在不同轉速下通過控制單元判定目前該使用何種模式，藉以達到有效節能再利用。

本發明的汽缸頭3及凸輪軸4的設計，可一并參照圖5及圖6，系本發明較佳實施例的第一離心式減壓裝置的立體配置圖及另一視角的立體配置圖，其明顯地揭示出汽缸頭3及凸輪軸4的結構特征。如圖所示，汽缸頭3包括一進氣閥門31、一排氣閥門32、一套設于一進氣搖臂軸331的進氣搖臂33及一套設于一排氣搖臂軸341的排氣搖臂34，凸輪軸4設置于汽缸頭3內，固設有一進氣閥動凸輪41及一排氣閥動凸輪42。其中，進氣閥動凸輪41推動進氣搖臂33轉動促使進氣閥門31開啟一進氣閥揚程，排氣閥動凸輪42推動排氣搖臂34轉動促使排氣閥門32開啟一排氣閥揚程。

如圖4至圖6所示，在本實施例中，第一離心式減壓裝置5系用以驅動排氣搖臂34轉動，但亦可設計為驅動進氣搖臂33轉動，因此下述的排氣搖臂34皆可替換為進氣搖臂33，先予敘明。本發明的第一離心式減壓裝置5具有一第一配重部51及一第一頂推部52，該第一配重部51設置于凸輪軸4上，包括一離心配重塊511、一第一彈性件512及具有一減壓軸孔5131的一凸緣513。凸緣513固設于凸輪軸4上，離心配重塊511樞設于凸緣513并具有一通孔5111及一缺口5112，該通孔5111穿設一套有第一彈性件512的卡扣件510并將其固定于凸緣513上。第一頂推部52包括上述的頂推件531、一第二彈性件532及具有一減壓部5331的一減壓軸533，該第二彈性件532系為一扭轉彈簧，分別連接頂推件531及排氣搖臂34。減壓軸533穿設于減壓軸孔5131中，減壓部5331并非一完整圓柱體，如圖6所示，從該視角可看出，減壓部5331靠頂推件531的一端具有一切平面， 如此當減壓軸533轉動后才得以將壓力恢復。此外，于該減壓軸533的一頂面設有一凸塊5330，系與該離心配重塊511的缺口5112相卡合，用以帶動減壓部5331于第一預定轉速以下頂推第一頂推部52的一頂推件531，此外，如圖所示，排氣搖臂34還包括一被驅動部80，其穿過頂推件531的一孔洞5311，當減壓部5331于第一預定轉速以下頂推頂推件531時，連帶抵頂被驅動部80以促使排氣搖臂34轉動；相對地，當轉速于第一預定轉速以上時，離心配重塊511受離心力抵抗第一彈性件512的預力，而帶動減壓軸513朝反方向轉動，促使減壓部5331不再頂推頂推件531，也讓排氣搖臂34回到原本的位置上，因而關閉排氣閥門32。

再者，請同時參閱圖2，本實施例的頂推件531具有一定位部5312、以及汽缸頭3具有一止位部30，于減壓部5331未頂推頂推件531時，定位部5312受第二彈性件532作用抵靠于該止位部30，使得頂推件531在未作動的情況下，讓定位部5312不易因外力或震動而產生偏移，而達到穩固頂推件531的效用。

接著，參照圖3及圖4，本發明另具有第二離心式減壓裝置6，其同樣分為兩大部分，包括一第二配重部61及一第二頂推部62，在本實施例中，第二離心式減壓裝置6系用以驅動排氣搖臂34轉動，但亦可設計為驅動進氣搖臂33轉動，因此下述的排氣搖臂34皆可替換為進氣搖臂33，先予敘明。第二配重部61設置于凸輪軸4的末端，包括一鏈輪611、一離心塊612及一第三彈性件613。鏈輪611系以二鎖固件614固定于一鎖固座40上，第三彈性件613分別連接離心塊612及鏈輪611，而離心塊612系以一插銷615作為樞轉軸線，使離心塊612樞設于鏈輪611上，其中，離心塊612鄰接鏈輪611的一側另具有一凸塊6121，其用以促使第二頂推部62的減壓心軸621轉動。此外，限位柱616穿過離心塊612的限位孔6122而鉚固于鏈輪611上，其作用為限制離心塊612相對于鏈輪611的轉動范圍。第二頂推部62穿設于凸輪軸4內，包括一減壓心軸621及一頂桿622。減壓心軸621的末端具有一溝槽6211，系與上述凸塊6121有對應關系，作為連動的機械結構，因此，當轉速于第二預定轉速以下時，離心塊612帶動減壓心軸621旋轉，促使頂桿622頂推排氣搖臂34轉動；相對地，當轉速于第二預定轉速以上時， 離心塊612受離心力抵抗第三彈性件613的預力，而帶動減壓心軸621朝反方向轉動，促使頂桿622不再頂推排氣搖臂34，也讓排氣搖臂34回到原本的位置上，因而關閉排氣閥門32。

此外，請參閱圖7，系本發明較佳實施例的第一離心式減壓裝置及第二離心式減壓裝置的俯視配置圖。上述具雙減壓裝置的引擎1可還包括二支撐軸承71,72，其位于第一離心式減壓裝置5的兩側。藉此，提供凸輪軸支撐承載之用，使凸輪軸得以順暢地轉動。

請參閱圖8，系本發明較佳實施例的具雙減壓裝置的引擎的閥開啟揚程-曲軸旋轉角度的關系圖。如圖所示，縱軸坐標表示閥開啟揚程，橫軸坐標表示曲軸旋轉角度。本發明所采用四沖程引擎的工作原理系依據汽缸內活塞移動的位置來區分，因此每隔180度依序到達一次上死點(T.D.C)或下死點(B.D.C)的位置，而由0度開始在每180度的區間內依序分為動力、排氣、進氣、壓縮四個工作行程，一般的閥揚程曲線包括一排氣閥揚程A曲線及一進氣閥揚程B曲線。然而，當活塞在壓縮行程下，且此時引擎轉速過低或在啟動階段時，便可應用本發明的具雙減壓裝置的引擎1作動下所繪制出的一第一微小揚程C及一第二微小揚程D。在本實施例中，第一離心式減壓裝置5于曲軸2的一第一預定轉速以下，作用排氣搖臂34，使該排氣閥門32開啟一第一微小揚程C；第二離心式減壓裝置6于曲軸2的一第二預定轉速以下，作用于排氣搖臂34，使排氣閥門32開啟一第二微小揚程D，其中，第一預定轉速系低于第二預定轉速，且第一微小揚程C完全位于進氣閥揚程B結束后與排氣閥揚程A開始前的區間。藉此，通過上述兩組離心式減壓裝置的設置，可分別促使排氣閥門開啟第一微小揚程及第二微小揚程，使得引擎在不同的曲軸旋轉角度及不同的轉速下可皆可進行減壓作業。

雖然通過實施例描繪了本發明，但本領域普通技術人員知道，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，就可使本發明有許多變形和變化，本發明的范圍由所附的權利要求來限定。