CN102536368B - 包括带有独立凸轮定相的凸轮轴的发动机组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括带有独立凸轮定相的凸轮轴的发动机组件。发动机组件可限定第一和第二燃烧室，并且可包括凸轮轴，该凸轮轴具有与第一阀装置接合的第一凸角区域和与第二阀装置接合并能够相对于第一凸角区域旋转的第二凸角区域。凸轮相位器可联接到凸轮轴，并可包括第一部件和能够相对于第一部件旋转的第二部件。第一凸角区域可固定与第一部件一起旋转，第二凸角区域可固定与第二部件一起旋转，以独立于第一燃烧室的阀正时地改变第二燃烧室的阀正时。

Description

包括带有独立凸轮定相的凸轮轴的发动机组件
技术领域
本公开涉及包括在燃烧室间具有独立凸轮定相的发动机组件。
背景技术
该部分提供关于本公开的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。
内燃发动机可以在气缸内燃烧空气和燃料的混合物，并由此产生驱动扭矩。进气端口将空气流引导至燃烧室。空气-燃料混合物的燃烧产生排气。排气端口将传输来自燃烧室的排气。可以使用凸轮定相来改变进气和排气端口的打开。
发明内容
发动机组件可包括发动机结构、第一阀装置、第二阀装置、凸轮轴和凸轮相位器。发动机结构可限定第一燃烧室和第二燃烧室。第一阀装置可支撑在发动机结构上并可控制第一燃烧室的端口打开。第二阀装置可支撑在发动机结构上并可控制第二燃烧室的端口打开。
凸轮轴可包括第一凸角区域和第二凸角区域，所述第一凸角区域与第一阀装置接合，所述第二凸角区域与第二阀装置接合并能够相对于所述第一凸角区域旋转。凸轮相位器可联接到凸轮轴，并可包括第一部件和能够相对于第一部件旋转的第二部件。第一凸角区域可固定与第一部件一起旋转，第二凸角区域可固定与第二部件一起旋转，以独立于第一燃烧室的阀正时地改变第二燃烧室的阀正时。
此外，本发明还涉及以下技术方案。
1. 一种凸轮轴组件，包括：
凸轮轴，所述凸轮轴包括第一凸角区域和第二凸角区域，所述第一凸角区域与第一燃烧室关联，所述第二凸角区域能够相对于所述第一凸角区域旋转并与第二燃烧室关联；以及
联接到所述凸轮轴并包括第一部件和能够相对于所述第一部件旋转的第二部件的凸轮相位器，所述第一凸角区域被固定与所述第一部件一起旋转，所述第二凸角区域被固定与所述第二部件一起旋转，以便独立于所述第一燃烧室的阀正时地改变所述第二燃烧室的阀正时。
2. 如技术方案1所述的凸轮轴组件，其中，所述第一凸角区域包括相对于彼此旋转固定的第一和第二凸轮凸角。
3. 如技术方案2所述的凸轮轴组件，其中，所述第二凸角区域包括相对于彼此旋转固定的第三和第四凸轮凸角。
4. 如技术方案3所述的凸轮轴组件，其中，所述凸轮相位器的第一部件包括定子，所述凸轮相位器的第二部件包括设置在所述定子中的转子。
5. 如技术方案2所述的凸轮轴组件，其中，所述第一凸轮凸角形成第一进气凸角，所述第二凸轮凸角形成第二进气凸角。
6. 如技术方案5所述的凸轮轴组件，其中，所述第二凸角区域包括第三进气凸角和相对于所述第三进气凸角旋转固定的第四进气凸角。
7. 如技术方案2所述的凸轮轴组件，其中，所述第一凸轮凸角形成第一排气凸角，所述第二凸轮凸角形成第二排气凸角。
8. 如技术方案7所述的凸轮轴组件，其中，所述第二凸角区域包括第三排气凸角和相对于所述第三排气凸角旋转固定的第四排气凸角。
9. 如技术方案1所述的凸轮轴组件，其中，所述第一凸角区域包括限定了第一和第二顶点的第一双凸角，所述第二凸角区域包括限定了单个顶点的第一单凸角。
10. 一种发动机组件，包括：
限定了第一燃烧室和第二燃烧室的发动机结构；
支撑在所述发动机结构上并控制所述第一燃烧室的端口打开的第一阀装置；
支撑在所述发动机结构上并控制所述第二燃烧室的端口打开的第二阀装置；
凸轮轴，所述凸轮轴包括第一凸角区域和第二凸角区域，所述第一凸角区域与所述第一阀装置接合，所述第二凸角区域与所述第二阀装置接合并能够相对于所述第一凸角区域旋转；以及
联接到所述凸轮轴并包括第一部件和能够相对于所述第一部件旋转的第二部件的凸轮相位器，所述第一凸角区域被固定与所述第一部件一起旋转，所述第二凸角区域被固定与所述第二部件一起旋转，以便独立于所述第一燃烧室的阀正时地改变所述第二燃烧室的阀正时。
11. 如技术方案10所述的发动机组件，其中，所述第一凸角区域包括相对于彼此旋转固定的第一和第二凸轮凸角。
12. 如技术方案11所述的发动机组件，其中，所述第二凸角区域包括相对于彼此旋转固定的第三和第四凸轮凸角。
13. 如技术方案12所述的发动机组件，其中，所述凸轮相位器的第一部件包括定子，所述凸轮相位器的第二部件包括设置在所述定子中的转子。
14. 如技术方案11所述的发动机组件，其中，所述第一阀装置包括与所述第一凸轮凸角接合的第一进气阀和与所述第二凸轮凸角接合的第二进气阀。
15. 如技术方案14所述的发动机组件，其中，所述第二凸角区域包括相对于彼此旋转固定的第三和第四凸轮凸角，所述第二阀装置包括与所述第三凸轮凸角接合的第三进气阀和与所述第四凸轮凸角接合的第四进气阀。
16. 如技术方案11所述的发动机组件，其中，所述第一阀装置包括与所述第一凸轮凸角接合的第一排气阀和与所述第二凸轮凸角接合的第二排气阀。
17. 如技术方案16所述的发动机组件，其中，所述第二凸角区域包括相对于彼此旋转固定的第三和第四凸轮凸角，所述第二阀装置包括与所述第三凸轮凸角接合的第三排气阀和与所述第四凸轮凸角接合的第四排气阀。
18. 如技术方案10所述的发动机组件，其中，所述第一燃烧室限定两冲程操作循环燃烧室，所述第二燃烧室限定四冲程操作循环燃烧室。
19. 如技术方案10所述的发动机组件，其中，所述发动机结构限定与所述第一燃烧室和所述第二燃烧室连通的排气端口，所述排气端口将来自所述第一燃烧室的排气传递到所述第二燃烧室。
20. 如技术方案10所述的发动机组件，其中，所述第一凸角区域包括限定了第一和第二顶点的第一双凸角，所述第二凸角区域包括限定了单个顶点的单凸角。
申请的其它内容将从本文提供的说明书中变得清楚。该发明内容中的说明和具体示例仅旨在用于说明的目的且并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文描述的附图仅仅用于说明目的，并且决不意图限制本公开的范围。
图1是根据本公开的发动机组件的截面图；
图2是图1的发动机组件的另一截面图；
图3是图1的发动机组件的另一截面图；
图4是图1的发动机组件的另一截面图；
图5是图1-4所示的凸轮轴组件的透视图；
图6是图5的凸轮轴组件的分解透视图；
图7是图5所示的凸轮相位器的示意性表示；以及
图8是图7所示的凸轮相位器的另一示意性表示。
在多个附图中，相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
现在将参考附图更充分地描述本公开的示例。以下描述在本质上仅仅是示例性的，并且不意图限制本公开、应用或用途。
提供了示例性实施例以向本领域技术人员完整充分地说明本发明的范围。提供了多种具体细节，例如具体构件、设备和方法的例子，使得能完全理解本公开的实施例。本领域技术人员将清楚，不需要运用这些具体细节，示例性实施例可以以多种不同的形式来实施并且也不应被解释为对本公开范围的限定。在一些示例性实施例中，众所周知的过程，众所周知的设备结构以及众所周知的技术不再详细地描述。
当提及一个元件或层在另一元件或层“上”、“接合到”、“连接到”或“联接到”另一元件或层时，它可以是直接在该另一元件或层上、接合、连接或联接到另一元件或层，或者可以存在介于其间的元件或层。相反地，当提及一个元件“直接在另一元件或层上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一元件或层时，可以不存在介于其间的元件或层。用于描述元件间关系的其它词汇应以相似的方式来解释（例如，“在……之间”相对“直接在……之间”，“邻近”相对“直接邻近”等等）。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的列出项目的任何和所有组合。
虽然术语第一、第二、第三等在本文可以用来描述不同的元件、构件、区域、层和/或区段，但是这些元件、构件、区域、层和/或区段不应当被这些术语所限定。这些术语可仅用以将一个元件、构件、区域、层或区段与另一元件、构件、区域、层或区段区分开。本文使用的例如“第一”、“第二”以及其它数字项的术语并不意味着顺序或次序，除非上下文中有清楚的表示。因此，下文所论述的第一元件、构件、区域、层或区段可以称为第二元件、构件、区域、层或区段，而不背离示例性实施例的教导。
发动机组件10显示在图1-4中，并且可包括发动机结构12、曲轴14、第一和第二活塞16、18和阀系组件20。发动机结构12可以包括发动机机体22和气缸盖24。发动机结构12可限定第一和第二气缸孔26、28。为了简便，示出了四气缸布置的两个气缸。然而，应当理解的是，本发明教导应用于任何数目的活塞－气缸布置以及多种往复式发动机构造，包括但不局限于V型发动机、直列式发动机、卧式对置发动机以及上置凸轮（单上置凸轮和双上置凸轮）和缸内置凸轮构造。
第一活塞16可位于第一气缸孔26内，第二活塞18可位于第二气缸孔28内。气缸盖24与第一气缸孔26和第一活塞16协作限定第一燃烧室30，并且与第二气缸孔28和第二活塞18协作限定第二燃烧室32。发动机结构12可在气缸盖24中限定第一、第二、第三和第四进气端口34、36、38、40以及第一、第二、第三和第四排气端口42、44、46、48。第一进气端口34、第二进气端口36、第一排气端口42和第二排气端口44可与第一燃烧室30连通。第三进气端口38、第四进气端口40、第三排气端口46和第四排气端口48可与第二燃烧室32连通。
阀系组件20可包括第一凸轮轴组件50、第二凸轮轴组件52、控制第一燃烧室30的进气端口打开的第一阀装置54、控制第二燃烧室32的进气端口打开的第二阀装置56、控制第一燃烧室30的排气端口打开的第一阀装置58、以及控制第二燃烧室32的排气端口打开的第二阀装置60。
第一和第二凸轮轴组件50、52可以彼此类似。因此，为简洁起见，将描述第一凸轮轴组件50，并应理解该描述等同地适用于第二凸轮轴组件52。第一凸轮轴组件50可包括凸轮轴62和联接到凸轮轴62的凸轮相位器64（图5、7和8）。另外参考图5和图6，凸轮轴62可包括第一轴66、第二轴68、第一凸角区域70、第二凸角区域72、第三凸角区域74和第四凸角区域76。
第二轴68可被支撑，用于在第一轴66内旋转。第一凸角区域70可以位于第一轴66上，并固定与第一轴66一起旋转，第二凸角区域72、第三凸角区域74和第四凸角区域76可分别位于第一轴66上并固定与第二轴68一起旋转。第一凸角区域70可与第一燃烧室30关联，第二凸角区域72可相对于第一凸角区域70旋转并与第二燃烧室32关联。
第一凸角区域70可包括第一和第二凸轮凸角78、80，该第一和第二凸轮凸角78、80可相对于彼此旋转固定。第一凸轮凸角78可形成第一进气凸角，第二凸轮凸角80可形成第二进气凸角。在当前非限制性示例中，第一凸轮凸角78包括限定了第一和第二顶点82、84的第一双凸角，第二凸轮凸角80包括限定了第三和第四顶点86、88的第二双凸角。
第二、第三和第四凸角区域72、74、76可彼此相似。因此，为了简便，将描述第二凸角区域72，并应懂得，该描述等同地适用于第三和第四凸角区域74、76。第二凸角区域72可包括第三和第四凸轮凸角90、92，该第三和第四凸轮凸角90、92可相对于彼此旋转固定。第三凸轮凸角90可形成第三进气凸角，第四凸轮凸角92可形成相对于第三进气凸角旋转固定的第四进气凸角。在当前非限制性示例中，第三凸轮凸角90包括限定了单个顶点94的第一单凸角，第四凸轮凸角80包括限定了单个顶点96的第二单凸角。第二、第三和第四凸角区域72、74、76可以通过销98而固定到第二轴68。
第一阀装置54可包括位于第一进气端口34中并通过阀升程机构101与第一凸轮凸角78接合的第一进气阀100以及位于第二进气端口36中并通过阀升程机构103与第二凸轮凸角80接合的第二进气阀102。第二阀装置56可包括位于第三进气端口38中并通过阀升程机构105与第三凸轮凸角90接合的第三进气阀104以及位于第四进气端口40中并通过阀升程机构107与第四凸轮凸角92接合的第四进气阀106。
第二凸轮轴组件52可类似地限定第一和第二凸角区域108、110。第一凸角区域108可与第一燃烧室30关联，第二凸角区域110可相对于第一凸角区域108旋转并与第二燃烧室32关联。第一凸角区域108可包括第一和第二凸轮凸角112、114，该第一和第二凸轮凸角112、114可相对于彼此旋转固定。第一凸轮凸角112可形成第一排气凸角，第二凸轮凸角114可形成第二排气凸角。在当前非限制性示例中，第一凸轮凸角112包括限定了第一和第二顶点116、118的第一双凸角，第二凸轮凸角114包括限定了第三和第四顶点120、122的第二双凸角。
第二凸角区域110可包括第三和第四凸轮凸角124、126，该第三和第四凸轮凸角124、126可相对于彼此旋转固定。第三凸轮凸角124可形成第三排气凸角，第四凸轮凸角126可形成相对于第三排气凸角旋转固定的第四排气凸角。在当前非限制性示例中，第三凸轮凸角124包括限定了单个顶点128的第一单凸角，第四凸轮凸角126包括限定了单个顶点130的第二单凸角。
第一阀装置58可包括位于第一排气端口42中并通过阀升程机构109与第一凸轮凸角112接合的第一排气阀132以及位于第二排气端口44中并通过阀升程机构111与第二凸轮凸角114接合的第二排气阀134。第二阀装置60可包括位于第三排气端口46中并通过阀升程机构113与第三凸轮凸角124接合的第三排气阀136以及位于第四排气端口48中并通过阀升程机构115与第四凸轮凸角126接合的第四排气阀138。
参考图7和图8，凸轮相位器64可包括第一部件140和第二部件142，该第二部件142可相对于第一部件140从第一位置（图7）旋转到第二位置（图8）。还应该懂得的是，本公开等同地应用于第一部件140还可相对于曲轴14旋转的布置。
第一凸角区域70可固定与第一部件140一起旋转，第二凸角区域72可固定与第二部件142一起旋转，以独立于第一燃烧室30的阀正时地改变第二燃烧室32的阀正时。第一部件140可形成定子，第二部件142可形成转子。第一轴66可以被固定与第一部件140一起旋转，第二轴68可以被固定与第二部件142一起旋转。
在当前非限定性示例中，第一和第二部件140、142可限定一系列流体室144，第二部件142可包括暴露于室144内的流体的叶片146。供应到室144的液压流体（诸如油）可使第二部件142相对于第一部件140位移。
第二凸轮轴组件52可包括与以上所述的凸轮相位器64相似的凸轮相位器（未示出）。因此，第二凸角区域72、110可独立于第一凸角区域70、108定相。独立定相可以提供与第一和第二燃烧室30、32有关的不同操作的更好控制。
在当前非限制性示例中，第一燃烧室30可形成每个曲轴旋转具备一次燃烧事件的两冲程操作循环燃烧室。第二燃烧室32可形成每两个曲轴旋转具有一次燃烧事件的四冲程操作循环燃烧室。来自第一燃烧室30的排气可以提供给第二燃烧室32，用于接下来的燃烧事件。
本公开适用于各种布置，用于彼此独立地定相气缸。在第一非限制性布置中，直列四气缸发动机可包括相对于中间气缸定相的端气缸。在第二非限制性示例中，三气缸布置可包括相对于中间气缸定相的端气缸。

Claims (20)

1.一种凸轮轴组件，包括：凸轮轴，所述凸轮轴包括第一凸角区域和第二凸角区域；以及，联接到所述凸轮轴并包括第一部件和能够相对于所述第一部件旋转的第二部件的凸轮相位器，其特征在于，
所述第一凸角区域与第一燃烧室关联，所述第二凸角区域能够相对于所述第一凸角区域旋转并与第二燃烧室关联；以及
所述第一凸角区域被固定与所述第一部件一起旋转，所述第二凸角区域被固定与所述第二部件一起旋转，以便独立于所述第一燃烧室的阀正时地改变所述第二燃烧室的阀正时。
2.如权利要求1所述的凸轮轴组件，其中，所述第一凸角区域包括相对于彼此旋转固定的第一和第二凸轮凸角。
3.如权利要求2所述的凸轮轴组件，其中，所述第二凸角区域包括相对于彼此旋转固定的第三和第四凸轮凸角。
4.如权利要求3所述的凸轮轴组件，其中，所述凸轮相位器的第一部件包括定子，所述凸轮相位器的第二部件包括设置在所述定子中的转子。
5.如权利要求2所述的凸轮轴组件，其中，所述第一凸轮凸角形成第一进气凸角，所述第二凸轮凸角形成第二进气凸角。
6.如权利要求5所述的凸轮轴组件，其中，所述第二凸角区域包括第三进气凸角和相对于所述第三进气凸角旋转固定的第四进气凸角。
7.如权利要求2所述的凸轮轴组件，其中，所述第一凸轮凸角形成第一排气凸角，所述第二凸轮凸角形成第二排气凸角。
8.如权利要求7所述的凸轮轴组件，其中，所述第二凸角区域包括第三排气凸角和相对于所述第三排气凸角旋转固定的第四排气凸角。
9.如权利要求1所述的凸轮轴组件，其中，所述第一凸角区域包括限定了第一和第二顶点的第一双凸角，所述第二凸角区域包括限定了单个顶点的第一单凸角。
10.一种发动机组件，包括：
限定了第一燃烧室和第二燃烧室的发动机结构；
支撑在所述发动机结构上并控制所述第一燃烧室的端口打开的第一阀装置；
支撑在所述发动机结构上并控制所述第二燃烧室的端口打开的第二阀装置；
凸轮轴，所述凸轮轴包括第一凸角区域和第二凸角区域；以及
联接到所述凸轮轴并包括第一部件和能够相对于所述第一部件旋转的第二部件的凸轮相位器，
其特征在于，所述第一凸角区域与所述第一阀装置接合，所述第二凸角区域与所述第二阀装置接合并能够相对于所述第一凸角区域旋转；以及
所述第一凸角区域被固定与所述第一部件一起旋转，所述第二凸角区域被固定与所述第二部件一起旋转，以便独立于所述第一燃烧室的阀正时地改变所述第二燃烧室的阀正时。
11.如权利要求10所述的发动机组件，其中，所述第一凸角区域包括相对于彼此旋转固定的第一和第二凸轮凸角。
12.如权利要求11所述的发动机组件，其中，所述第二凸角区域包括相对于彼此旋转固定的第三和第四凸轮凸角。
13.如权利要求12所述的发动机组件，其中，所述凸轮相位器的第一部件包括定子，所述凸轮相位器的第二部件包括设置在所述定子中的转子。
14.如权利要求11所述的发动机组件，其中，所述第一阀装置包括与所述第一凸轮凸角接合的第一进气阀和与所述第二凸轮凸角接合的第二进气阀。
15.如权利要求14所述的发动机组件，其中，所述第二凸角区域包括相对于彼此旋转固定的第三和第四凸轮凸角，所述第二阀装置包括与所述第三凸轮凸角接合的第三进气阀和与所述第四凸轮凸角接合的第四进气阀。
16.如权利要求11所述的发动机组件，其中，所述第一阀装置包括与所述第一凸轮凸角接合的第一排气阀和与所述第二凸轮凸角接合的第二排气阀。
17.如权利要求16所述的发动机组件，其中，所述第二凸角区域包括相对于彼此旋转固定的第三和第四凸轮凸角，所述第二阀装置包括与所述第三凸轮凸角接合的第三排气阀和与所述第四凸轮凸角接合的第四排气阀。
18.如权利要求10所述的发动机组件，其中，所述第一燃烧室限定两冲程操作循环燃烧室，所述第二燃烧室限定四冲程操作循环燃烧室。
19.如权利要求10所述的发动机组件，其中，所述发动机结构限定与所述第一燃烧室和所述第二燃烧室连通的排气端口，所述排气端口将来自所述第一燃烧室的排气传递到所述第二燃烧室。
20.如权利要求10所述的发动机组件，其中，所述第一凸角区域包括限定了第一和第二顶点的第一双凸角，所述第二凸角区域包括限定了单个顶点的单凸角。
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