CN103277159A - 一种具有熄缸功能的凸轮轴机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有熄缸功能的凸轮轴机构，属于汽油发动机领域。该机构至少包括：凸轮轴本体单元、凸轮轴熄缸控制装置及相关油路、相关控制阀、相关控制电路；所述凸轮轴本体单元的可旋转凸轮及凸轮轴基体轴内腔的油路与润滑油控制阀构成凸轮轴熄缸控制装置。通过在凸轮轴基体轴内腔设置相关油路，并在凸轮轴轴承座上设置润滑油控制阀，通过相关控制电路实现可旋转凸轮相对凸轮轴基体轴旋转和固定，满足发动机气门熄缸功能要求，可有效的降低发动机泵气损失，提高负荷率，从而降低发动机机在部分负荷下的油耗。该机构利于润滑油流动，减少摩擦；传动噪音小，体积小，减少占用空间；适于汽油机配气机构的进、排气凸轮轴应用。

Description

一种具有熄缸功能的凸轮轴机构

技术领域

本发明涉及汽油发动机领域，特别涉及一种具有熄缸功能的凸轮轴机构。

背景技术

现代汽油发动机越来越追求燃油经济性，为了降低油耗，汽油发动机采取各种先进技术手段，其中一个重要的降低油耗方向即是降低汽油机的节流损失，也即泵气损失功。降低泵气损失功采取的手段有多种，其中运用较多的有可变气门正时和可变气门升程，这些技术代表包括宝马（BMW）公司的电子气门技术第二代（Valvetronic），本田公司的三段可调式可变气门正时和升程电子控制系统（VTEC），丰田公司的智能可变气门正时及升程系统（VVTL-i）等，但是这些技术均是在气门正时及气门升程上做工作，降低油耗有限。

而另外一种降低泵气损失功的技术手段是发动机熄缸功技术，也即车辆在小负荷下运行时，灭掉多缸机的一个缸或者两个缸，仅保留一个缸或者两个缸工作，这样就大幅度提高了做功缸的负荷，降低节流损失，但是这种技术需要配合配气机构的“熄门”节油效果才能体现，也即是关闭配气机构进排气门，从而把关闭气门的气缸泵气损失降低最小，而单独的仅靠停止喷油和点火而实现的熄缸技术，降低油耗效果不理想。

实现汽油发动机气门熄缸的技术有机械挺柱式和凸轮轴两段式，前者是对配气机构的挺柱或者摇臂进行改进，后者是对配气机构的凸轮进行分段控制实现气门熄缸，代表技术有大众公司的主动控制技术(ACT)主动气缸管理系统。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

采用机械挺柱式往复惯性力较大，机械噪音较大；凸轮轴分段式包括离合器式和凸轮轴向运动式，两者都存在体积较大且结构复杂，成本较高等不足。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种具有熄缸功能的凸轮轴机构。有效降低发动机泵气损失，提高负荷率，从而降低整机在部分负荷下的油耗。所述技术方案如下：

一种具有熄缸功能的凸轮轴机构，至少包括：凸轮轴本体单元、凸轮轴熄缸控制装置及相关油路、相关控制阀、相关控制电路；所述凸轮轴本体单元的可旋转凸轮及凸轮轴基体轴内腔的油路与润滑油控制阀构成凸轮轴熄缸控制装置。

具体地，所述凸轮轴基体轴上设置有至少一对凸轮轴轴承座和至少一对所述可旋转凸轮，其间设置有止推挡块，所述凸轮轴基体轴上还设置有至少一对固定凸轮。

进一步地，所述凸轮轴基体轴上沿轴向顺次设置有所述第一凸轮轴轴承座、所述第一止推挡块、所述第一可旋转凸轮、所述第二止推挡块、所述第二可旋转凸轮、所述第三止推挡块、所述第二凸轮轴轴承座、所述第一固定凸轮、所述第二固定凸轮，由此构成凸轮轴本体单元。

具体地，所述凸轮轴基体轴为带有轴向油路的中空轴，内壁设置有多条径向油路，外壁设置有若干油槽和销孔，所述油槽及所述销孔与所述径向油路、所述轴向油路相通；所述径向油路、所述油槽对应于所述凸轮轴轴承座中部，所述销孔对应于所述可旋转凸轮中部。

具体地，所述可旋转凸轮基圆中心设置有圆柱形凹槽，所述圆柱形凹槽与所述凸轮轴基体轴上设置的所述圆柱形销孔相对应，所述凹槽内设置有弹簧、锁销；所述可旋转凸轮内位于所述凹槽的一侧设置有凸轮泄油孔，所述凸轮泄油孔与所述凹槽相通。

具体地，所述凸轮轴基体轴外侧的所述凸轮轴轴承座内设置有轴承座泄油孔、阀体孔、润滑油油路。

具体地，所述润滑油控制阀设置在所述凸轮轴基体轴外侧的所述凸轮轴轴承座上，所述润滑油控制阀连接相关控制电路。

进一步地，所述润滑油控制阀至少包括：阀门、阀体、轴向弹簧、油压缸或气缸、顶杆；所述阀体设置在所述凸轮轴轴承座的阀体孔内，所述阀体内设置有所述阀门、所述轴向弹簧，所述阀门内腔设置有通孔；所述油压缸或气缸内的所述顶杆连接所述阀门，所述轴向弹簧设置在所述顶杆上。

进一步地，所述固定凸轮与所述凸轮轴基体轴为过盈装配或者由花键固联。

进一步地，所述锁销与所述圆柱形销孔和所述圆柱形凹槽活动配合，用以所述可旋转凸轮与所述凸轮轴基体轴的定位或相对旋转。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在凸轮轴基体轴内腔设置相关油路，并在凸轮轴轴承座上设置润滑油控制阀，通过相关控制电路实现可旋转凸轮相对凸轮轴基体轴旋转和固定，满足发动机气门熄缸功能要求，可有效的降低发动机泵气损失，提高负荷率，从而降低发动机机在部分负荷下的油耗。适于汽油机配气机构的进、排气凸轮轴应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的具有熄缸功能的凸轮轴机构在熄缸功能关闭时凸轮轴结构示意图；

图2是本发明实施例提供的具有熄缸功能的凸轮轴机构在熄缸功能开启时凸轮轴结构示意图；

图3是本发明实施例提供的具有熄缸功能的凸轮轴机构的可移动凸轮轴结构示意图的主视图；

图4是本发明实施例提供的图3中A-A剖视图。

图中各符号表示含义如下：

1凸轮轴轴承座，1a第一凸轮轴轴承座,1b第二凸轮轴轴承座,1.1轴承座泄油孔，1.2阀体孔，1.3润滑油油路；

2止推挡块,2a第一止推挡块,2b第二止推挡块,2c第三止推挡块；

3可旋转凸轮，3a第一可旋转凸轮,3b第二可旋转凸轮,3.1凸轮泄油孔，3.2凹槽；

4径向弹簧；

5锁销；

6润滑油控制阀，6.1阀门，6.2阀体，6.3轴向弹簧，6.4油压缸或气缸，6.5顶杆；

7凸轮轴基体轴，7.1轴向油路，7.2径向油路，7.3油槽，7.4销孔；

8固定凸轮,8a第一固定凸轮,8b第二固定凸轮。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1、图2所示，本发明实施例提供了一种具有熄缸功能的凸轮轴机构，主要包括凸轮轴本体单元、凸轮轴熄缸控制装置及相关油路、相关控制阀、相关控制电路等；以四气缸八气门发动机的进气凸轮轴为例，至少包括：凸轮轴轴承座1、止推挡块2、可旋转凸轮3、弹簧4、锁销5、润滑油控制阀6、凸轮轴基体轴7、固定凸轮8等零部件；具体地，作为优选，所述凸轮轴基体轴7上设置有至少一对凸轮轴轴承座1和至少一对可旋转凸轮3，其间设置有止推挡块2，保证可移动凸轮3的轴向定位，避免可移动凸轮3发生轴向窜动，所述可旋转凸轮3所对应的气缸可以通过凸轮轴熄缸控制装置实现发动机气门熄缸功能；同时，在凸轮轴基体轴7上还设置有至少一对固定凸轮8，固定凸轮8与凸轮轴基体轴7采用过盈装配或者采用花键联接，与凸轮轴基体轴7固联为一体，不可旋转，不具有使发动机气门熄缸的功能。

综上所述，在凸轮轴基体轴7上沿轴向顺次设置有第一凸轮轴轴承座1a、第一止推挡块2a、第一可旋转凸轮3a、第二止推挡块2b、第二可旋转凸轮3b、第三止推挡块2c、第二凸轮轴轴承座1b、第一固定凸轮8a、第二固定凸轮8b，由此构成凸轮轴本体单元，对于多缸发动机多气门以此类推。

具体地，所述凸轮轴基体轴7为一根带有轴向油路7.1的中空轴，内壁设置有若干条径向油路7.2，外壁设置有若干油槽7.3和圆柱形销孔7.4，所述油槽7.3及销孔7.4与径向油路7.2、轴向油路7.1相通；所述径向油路7.2、油槽7.3对应于凸轮轴轴承座1中部，所述销孔7.4对应于可旋转凸轮3中部；所述油槽7.3便于凸轮轴基体轴7上径向油路7.2与凸轮轴轴承座1内的润滑油油路1.3位置不对齐时通过机油。

同时参见图3、图4所示，具体地，作为优选，所述可旋转凸轮3基圆中心设置有圆柱形凹槽3.2，圆柱形凹槽3.2与凸轮轴基体轴7上设置的圆柱形销孔7.4相对应，以供锁销5在其内运动；凹槽3.2可减少可旋转凸轮3基圆与摇臂的接触面积，降低可旋转凸轮的重量，减少摩擦，并满足可旋转凸轮3内的圆柱形凹槽3.2空间的加工工艺要求，便于加工；凹槽3.2内设置有弹簧4、锁销5，所述锁销5与圆柱形销孔7.4和圆柱形凹槽3.2活动配合，所述锁销5在弹簧4的作用下可在凸轮轴基体轴7的圆柱形销孔7.4内和可旋转凸轮3的圆柱形凹槽3.2内上下移动，通过锁销5可控制可旋转凸轮3与凸轮轴基体轴7的定位或相对旋转；所述可旋转凸轮3内位于凹槽3.2的一侧设置有凸轮泄油孔3.1，凸轮泄油孔3.1与凹槽3.2相通，以便在高压油下，保证锁销5上下受力面形成的压力差，推动锁销5上下运动，使锁销5稳定压在可旋转凸轮3内部，而且凸轮泄油孔3.1有利于润滑油流动，起到可旋转凸轮3与凸轮轴基体轴7运行的润滑作用，不至于产生干摩擦。

具体地，所述凸轮轴基体轴7外侧的凸轮轴轴承座1内设置有轴承座泄油孔1.1、阀体孔1.2、润滑油油路1.3，并安装有润滑油控制阀6，润滑油控制阀6连接相关控制电路，通过现有技术相关控制电路控制其开启和关闭。

具体地，所述润滑油控制阀6为现有技术，可选用广州市天宇通汽车配件有限公司产品；所述润滑油控制阀6至少包括：阀门6.1、阀体6.2、轴向弹簧6.3、油压缸或气缸6.4、顶杆6.5等；所述阀体6.2设置在凸轮轴轴承座1的阀体孔1.2内，阀体6.2内设置有阀门6.1、轴向弹簧6.3，阀门6.1内腔设置有通孔；所述油压缸或气缸6.4内设置有顶杆6.5，轴向弹簧6.3设置在顶杆6.5上，顶杆6.5连接阀门6.1，通过油压缸或气缸6.4使顶杆6.5推动阀门6.1，使阀门6.1内的通孔与凸轮轴轴承座1内的阀体孔1.2相通实现开启；在轴向弹簧6.3的弹力作用下，阀门6.1通孔与凸轮轴轴承座1的阀体孔1.2实现关闭。

综上所述，本发明实施例的可旋转凸轮3结构及凸轮轴基体轴7内腔的若干条油路与设置的润滑油控制阀6共同构成凸轮轴熄缸控制装置，配合相关控制电路实现发动机气门熄缸功能。

本发明实施例的工作原理：

当发动机大负荷运行时，各个气缸正常工作，凸轮轴基体轴7和通常的凸轮轴一样，凸轮轴基体轴7内腔各油路内的机油通过润滑油控制阀6，从轴承座泄油孔1.1排出，锁销5在弹簧4的弹簧力复位作用下，锁销5伸入凸轮轴基体轴7的圆柱形销孔7.4内，这样就将可旋转凸轮3与凸轮轴基体轴7固联成一个整体，可旋转凸轮3随凸轮轴基体轴7的转动而转动。

当需要发动机熄缸功能时，相关控制电路开启润滑油控制阀6，接通润滑油路，在高压油液压作用下，高压润滑油通过油路进入可旋转凸轮3内部的腔体，锁销5受到高压润滑油的压力，压缩弹簧4向下运动，将锁销5压入可旋转凸轮3的凹槽3.2内，使可旋转凸轮3与凸轮轴基体轴7分离，并自由旋转，气门就不再受到可旋转凸轮3驱动，从而实现发动机熄缸功能。

同理，对于多缸发动机多气门以及发动机的排气凸轮轴，所设置的熄缸功能机构功能等同，其结构及工作原理同本发明实施例的进气凸轮轴的熄缸功能机构。

此外，本发明实施例还具有的优点，设置有凸轮泄油孔，有利于润滑油流动，减少摩擦；该机构传动噪音小，体积小，减少占用空间；结构简单，易于加工，成本低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有熄缸功能的凸轮轴机构，其特征在于，至少包括：凸轮轴本体单元、凸轮轴熄缸控制装置及相关油路、相关控制阀、相关控制电路；所述凸轮轴本体单元的可旋转凸轮(3)及凸轮轴基体轴(7)内腔的油路与润滑油控制阀(6)构成凸轮轴熄缸控制装置。

2.根据权利要求1所述的具有熄缸功能的凸轮轴机构，其特征在于，所述凸轮轴基体轴(7)上设置有至少一对凸轮轴轴承座(1)和至少一对所述可旋转凸轮(3)，其间设置有止推挡块(2)，所述凸轮轴基体轴(7)上还设置有至少一对固定凸轮(8)。

3.根据权利要求2所述的具有熄缸功能的凸轮轴机构，其特征在于，所述凸轮轴基体轴(7)上沿轴向顺次设置有所述第一凸轮轴轴承座(1a)、所述第一止推挡块(2a)、所述第一可旋转凸轮(3a)、所述第二止推挡块(2b)、所述第二可旋转凸轮(3b)、所述第三止推挡块(2c)、所述第二凸轮轴轴承座(1b)、所述第一固定凸轮(8a)、所述第二固定凸轮(8b)，由此构成凸轮轴本体单元。

4.根据权利要求3所述的具有熄缸功能的凸轮轴机构，其特征在于，所述凸轮轴基体轴(7)为带有轴向油路(7.1)的中空轴，内壁设置有多条径向油路(7.2)，外壁设置有若干油槽(7.3)和销孔(7.4)，所述油槽(7.3)及所述销孔(7.4)与所述径向油路(7.2)、所述轴向油路(7.1)相通；所述径向油路(7.2)、所述油槽(7.3)对应于所述凸轮轴轴承座(1)中部，所述销孔(7.4)对应于所述可旋转凸轮(3)中部。

5.根据权利要求1所述的具有熄缸功能的凸轮轴机构，其特征在于，所述可旋转凸轮(3)基圆中心设置有圆柱形凹槽(3.2)，所述圆柱形凹槽(3.2)与所述凸轮轴基体轴(7)上设置的所述圆柱形销孔(7.4)相对应，所述凹槽(3.2)内设置有弹簧(4)、锁销(5)；所述可旋转凸轮(3)内位于所述凹槽(3.2)的一侧设置有凸轮泄油孔(3.1)，所述凸轮泄油孔(3.1)与所述凹槽(3.2)相通。

6.根据权利要求3所述的具有熄缸功能的凸轮轴机构，其特征在于，所述凸轮轴基体轴(7)外侧的所述凸轮轴轴承座(1)内设置有轴承座泄油孔(1.1)、阀体孔(1.2)、润滑油油路(1.3)。

7.根据权利要求1所述的具有熄缸功能的凸轮轴机构，其特征在于，所述润滑油控制阀(6)设置在所述凸轮轴基体轴(7)外侧的所述凸轮轴轴承座(1)上，所述润滑油控制阀(6)连接相关控制电路。

8.根据权利要求7所述的具有熄缸功能的凸轮轴机构，其特征在于，所述润滑油控制阀(6)至少包括：阀门(6.1)、阀体(6.2)、轴向弹簧(6.3)、油压缸或气缸(6.4)、顶杆(6.5)；所述阀体(6.2)设置在所述凸轮轴轴承座(1)的阀体孔(1.2)内，所述阀体(6.2)内设置有所述阀门(6.1)、所述轴向弹簧(6.3)，所述阀门(6.1)内腔设置有通孔；所述油压缸或气缸(6.4)内的所述顶杆(6.5)连接所述阀门(6.1)，所述轴向弹簧(6.3)设置在所述顶杆(6.5)上。

9.根据权利要求3所述的具有熄缸功能的凸轮轴机构，其特征在于，所述固定凸轮(8)与所述凸轮轴基体轴(7)为过盈装配或者由花键固联。

10.根据权利要求5所述的具有熄缸功能的凸轮轴机构，其特征在于，所述锁销(5)与所述圆柱形销孔(7.4)和所述圆柱形凹槽(3.2)活动配合，用以所述可旋转凸轮(3)与所述凸轮轴基体轴(7)的定位或相对旋转。

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