CN105484894B - 具有致动凸轮轴相位器的集成机油通道的发动机凸轮轴盖 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有致动凸轮轴相位器的集成机油通道的发动机凸轮轴盖，具体提供一种安装至气缸盖并且限定用于机油控制阀的空腔的凸轮轴盖，所述机油控制阀通过凸轮轴相位器组件调节凸轮轴的位置。当凸轮轴盖安装至气缸盖时，空腔定位在凸轮轴上方。当凸轮轴盖安装至气缸盖时，供给通道将加压流体从气缸盖连通至空腔。当凸轮轴盖安装至气缸盖时，控制通道将流体从空腔连通至凸轮轴相位器组件。

Description

具有致动凸轮轴相位器的集成机油通道的发动机凸轮轴盖
本申请是申请日为2011年5月17日、申请号为201110127275.8、发明名称为“具有致动凸轮轴相位器的集成机油通道的发动机凸轮轴盖”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年5月17日提交的美国临时专利申请No.61／345,375的权益，该临时专利申请的全部内容在此通过引用并入本申请中。
技术领域
本发明涉及一种用于发动机的凸轮轴盖，该发动机具有液压致动的凸轮轴相位器。
背景技术
消费者对燃料效率和容量相对较低的车辆的需求导致需要新型发动机总成。复杂的发动机子系统－例如凸轮轴相位器组件和燃料喷射系统增加了发动机部件的数量和复杂性，而所述发动机部件又必须封装在相对较小的空间中。
发明内容
本发明提供一种具有凸轮轴盖的发动机，所述凸轮轴盖具有定位成容许使用“现成的”液压控制阀进行凸轮定相的集成机油通道，而无需延长发动机的轴向长度。所述凸轮轴盖可构造成用于中央喷射型发动机，然而所述凸轮轴盖并不限于这种类型的发动机。
具体地说，凸轮轴盖安装至气缸盖并且限定用于机油控制阀的空腔，所述机油控制阀控制顶置凸轮轴的凸轮轴相位器组件。当凸轮轴盖安装至气缸盖时，所述空腔定位在凸轮轴上方。凸轮轴盖具有供给通道，当所述凸轮轴盖安装至气缸盖时，所述供给通道将加压流体从气缸盖连通至所述空腔。凸轮轴盖还具有控制通道，当所述凸轮轴盖安装至气缸盖时，所述控制通道将流体从空腔连通至所述凸轮轴相位器组件。
方案1. 一种发动机，包括：
发动机气缸盖；
安装至所述发动机气缸盖的第一和第二凸轮轴；
安装至所述第一凸轮轴的第一液压致动凸轮轴相位器组件和安装至所述第二凸轮轴的第二液压致动凸轮轴相位器组件；
凸轮轴盖，所述凸轮轴盖至少部分覆盖所述第一和第二凸轮轴以及所述第一和第二液压致动凸轮轴相位器组件，并且所述凸轮轴盖连接至所述气缸盖；
第一机油控制阀和第二机油控制阀，所述第一机油控制阀安装至所述凸轮轴盖并能够控制所述第一凸轮轴相位器组件，而所述第二机油控制阀也安装至所述凸轮轴盖并能够控制所述第二凸轮轴相位器组件；并且其中所述凸轮轴盖限定与所述第一和第二机油控制阀以及所述气缸盖连通的供给通道，所述供给通道将加压流体从所述气缸盖引导至所述第一和第二机油控制阀从而控制所述第一和第二液压致动凸轮轴相位器组件。
方案2. 如方案1所述的发动机，还包括在所述第一凸轮轴与第二凸轮轴之间安装至所述气缸盖的燃料喷射器。
方案3. 如方案1所述的发动机，其中所述凸轮轴盖是铝的。
方案4. 如方案1所述的发动机，其中所述第一和第二机油控制阀部分地延伸出所述凸轮轴盖。
方案5. 如方案4所述的发动机，其中所述第一和第二机油控制阀以大体上不平行于所述凸轮轴的旋转轴线的方式延伸。
方案6. 如方案1所述的发动机，其中所述凸轮轴盖还限定如下部件：
与所述第一机油控制阀及所述第一凸轮轴相位器组件流体连通的第一控制通道；以及
与所述第二机油控制阀及所述第二凸轮轴相位器组件流体连通的第二控制通道。
方案7. 如方案6所述的发动机，其中所述第一和第二液压致动凸轮轴相位器组件包括至少一个相位器凸轮轴罩，所述相位器凸轮轴罩限定分别与所述第一控制通道和所述第二控制通道流体连通的通道。
方案8. 如方案7所述的发动机，其中所述第一和第二凸轮轴限定与所述至少一个相位器凸轮轴罩中的所述通道以及所述凸轮轴相位器组件流体连通的附加空腔。
方案9. 一种用于发动机气缸盖的凸轮轴盖，所述发动机具有顶置凸轮轴和由机油控制阀控制以便调节凸轮轴位置的凸轮轴相位器组件，其中所述凸轮轴盖安装至所述气缸盖并且限定如下部件：
用于所述机油控制阀的空腔，其中当所述凸轮轴盖安装至所述气缸盖时，所述空腔定位在所述凸轮轴上方；
供给通道，当所述凸轮轴盖安装至所述气缸盖时，所述供给通道将加压流体从所述气缸盖连通至所述空腔；
控制通道，当所述凸轮轴盖安装至所述气缸盖时，所述控制通道将流体从所述空腔连通至所述凸轮轴相位器组件。
方案10. 如方案9所述的凸轮轴盖，其中所述凸轮轴盖是铝的。
方案11. 如方案9所述的凸轮轴盖，其中所述空腔在所述凸轮轴盖的侧面是开口的；并且其中所述凸轮轴盖还限定在所述侧面之间延伸穿过所述凸轮轴盖的表面的中央开口。
方案12. 如方案11所述的凸轮轴盖，其中所述空腔介于所述供给通道与所述中央开口之间。
方案13. 如方案11所述的凸轮轴盖，该凸轮轴盖与发动机相结合，所述发动机包括气缸盖、顶置凸轮轴、凸轮轴相位器组件和机油控制阀；并且其中所述发动机是具有燃料喷射器的中央喷射型发动机，所述燃料喷射器在所述凸轮轴之间延伸穿过所述凸轮轴盖的中央开口。
方案14. 一种发动机，包括：
气缸盖；
由所述气缸盖支撑的顶置凸轮轴；
能够调节所述顶置凸轮轴的位置的液压致动凸轮轴相位器组件；
机油控制阀，所述机油控制阀能够控制流到所述凸轮轴相位器组件的液压流体；
燃料喷射器；
凸轮轴盖，所述凸轮轴盖安装至所述气缸盖并且限定下述部件：
用于所述机油控制阀的空腔；
供给通道，所述供给通道构造成将加压流体从所述气缸盖连通至所述空腔；
控制通道，所述控制通道构造成将流体从所述空腔连通至所述液压致动凸轮轴相位器组件；
其中所述空腔在所述凸轮轴盖的侧面是开口的；其中所述凸轮轴盖还限定在所述侧面之间延伸穿过所述凸轮轴盖的表面的中央开口，并且所述燃料喷射器穿过所述中央开口安装至所述气缸盖；并且
其中所述空腔和所述供给通道在所述凸轮轴的上方，并且所述供给通道介于所述液压致动凸轮轴相位器组件与所述空腔之间，而所述空腔介于所述供给通道与所述中央开口之间。
本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点通过下面结合附图对实施本发明的最佳模式的详细描述而变得显而易见。
附图说明
图1是发动机的局部立体示意图，图中示出了固定至气缸盖的凸轮轴盖；
图2是去除了凸轮轴盖的图1所示发动机的局部立体示意图；
图3是具有以虚线示出的凸轮轴盖的图1和图2所示发动机的一部分的局部立体示意图；
图4是具有安装至凸轮轴盖的机油控制阀的凸轮轴盖的立体示意图；以及
图5是图2所示凸轮轴和图3所示凸轮轴中的一个凸轮轴的局部立体示意图。
具体实施方式
参阅附图，其中相同的附图标记指代相同的部件。图1示出了发动机10。发动机10具有固定至发动机本体13的发动机气缸盖12，所述发动机本体支撑由发动机本体中的活塞驱动的曲轴。气缸盖12支撑发动机气门并且具有便于燃烧和从发动机本体13中的缸体排气的进气口和排气口。凸轮轴盖14通过紧固件16固定至气缸盖12。凸轮轴盖14可以是一个或者多个零件，而在此示出为具有前盖部分18和主要部分20的单件凸轮轴盖。凸轮轴盖14可以由铝或其他材料制成，这些材料可相对容易地铸造或形成在此描述的空腔、开口和通道。
如图2所示，凸轮轴盖14覆盖第一凸轮轴22和第二凸轮轴24，当去除凸轮轴盖14时便可以看到所述第一凸轮轴22和第二凸轮轴24。第一凸轮轴22绕着旋转轴线26旋转，并且第二凸轮轴24绕着与旋转轴线26平行的旋转轴线28旋转。凸轮轴22、24具有能够打开和关闭进气门和排气门（未示出）的偏心凸角。凸轮轴22、24由曲轴通过正时链条（未示出）以预定的旋转速度驱动，所述预定的旋转速度是相对于曲轴的旋转速度而言的。
第一液压致动凸轮相位器组件30连接至第一凸轮轴22的一端，并且具有第一凸轮相位器32。第二液压致动凸轮相位器组件34连接至第二凸轮轴24的一端，并且具有第二凸轮相位器36。凸轮相位器组件30、34能够基于发动机运转状况改变凸轮轴22、24相对于曲轴的角方向，从而改变发动机气门的提升定时和下降定时。
除机油控制阀－例如电子致动的电磁阀之外，还需要到所述控制阀以及从所述控制阀到凸轮相位器组件30、34的流体通道来控制凸轮相位器组件30、34。参阅图2，显而易见的是，发动机10是具有安装至气缸盖12的燃料喷射器40的中央喷射型发动机，所述燃料喷射器40定位在凸轮轴22、24之间并由燃料轨42供应燃料。发动机10的轴向长度很紧凑，加之燃料喷射器40还是中央定位的，这导致将机油控制阀安装至气缸盖12的封装空间不足。气缸盖12具有相对复杂的形状，从而使得将流体从加压流体源引导至机油控制阀并且引导至凸轮相位器32和36所需的流体通道的路径安排变得困难。此外，由于中央安装的燃料喷射器40的缘故，不能在气缸盖12中形成将流体从第一凸轮轴22横向引导至第二凸轮轴24的流体通道。部分程度上由于这些封装局限，许多发动机通常不配备凸轮定相技术。
为克服这些障碍，凸轮轴盖14构造成在图2的凸轮轴22、24上方支撑如图1所示的第一机油控制阀46和第二机油控制阀49，并且还提供流体通道，从而允许流体致动第一相位器32和第二相位器36。如图1所示，第一机油控制阀46安装在由凸轮轴盖14形成的空腔48中。第二机油控制阀49安装在由凸轮轴盖14形成的空腔50中。空腔48、50在凸轮轴盖14互相相反的两侧52、54处形成，并且定向成使得穿过空腔48、50的中心轴线不与图2中以虚线示出的凸轮轴22、24的旋转轴线26、28平行。例如，空腔48、50可垂直地向凸轮轴22、24的旋转轴线26、28延伸，或者相对于凸轮轴22、24的旋转轴线26、28以其他一些角度延伸。控制阀46定位在空腔48中并且控制阀49定位在空腔50中，从而将控制阀46、49安装至凸轮轴盖14并且部分延伸出凸轮轴盖14，而且控制阀46、49定位在不与凸轮轴22、24的旋转轴线26、28平行的位置，以便不必为了适应机油控制阀46、49而增加发动机10的轴向长度。
在图4中，中央开口56由凸轮轴盖14形成并且延伸穿过凸轮轴盖14的上表面57。当凸轮轴盖14安装至气缸盖12时，中央开口56允许燃料喷射器40穿过中央开口56居中地安装至如图2所示的气缸盖12。
参阅图3，图中通过以虚线代表凸轮轴盖14来示出第一机油控制阀46和第二机油控制阀49相对于第一凸轮轴22和第二凸轮轴24、第一凸轮轴相位器组件30和第二凸轮轴相位器组件34以及气缸盖12的位置。具体地说，机油控制阀46、49定位于凸轮轴22、24的上方并且介于中央开口56与第一和第二凸轮相位器组件30、34之间。
凸轮轴盖14还使加压流体能够流通以控制图2的凸轮相位器32、36。如图3所示，在凸轮轴盖14中形成的供给通道60与在气缸盖12中形成的供给通道62连接。供给通道62与加压流体源－定位在发动机本体13中的泵63流体连通。横向供给通道64与供给通道60交会，以将加压流体通过相对较短的分支通道66分送至机油控制阀46并且通过相对较短的分支通道68分送至机油控制阀49。插塞65封闭横向供给通道64的端部。凸轮轴盖14形成从分支通道66轻微偏置的第一控制通道70和从分支通道68轻微偏置的第二控制通道72。凸轮轴盖14还形成从分支通道66轻微偏置的第三控制通道71和从分支通道68轻微偏置的第四控制通道73。控制通道70、72用于提前凸轮轴22、24相对于发动机曲轴的位置，而控制通道71、73用于延迟凸轮轴22、24相对于发动机曲轴的位置。供给通道64和分支通道66仅通过机油控制阀46的阀体74和空腔48的界面与控制通道70连通，所述界面取决于阀体74的电控位置。
类似地，供给通道64和分支通道68仅通过机油控制阀49的阀体76和空腔50的界面与控制通道72连通，所述界面取决于阀体76的电控位置。图3示出了电连接器75、77，所述电连接器75、77连接至控制器（未示出）以接收控制阀体74、76的运动的电子控制信号。排空通道（未示出）也由凸轮轴盖14形成并与空腔48、50交会。
如图2最清楚示出的，图3所示的控制通道70与第一凸轮轴罩84中的通道80连通，而图3的控制通道72与第二凸轮轴罩86中的通道82连通。尽管两个凸轮轴罩84、86用于该实施方式中，但是可以采用在两个凸轮轴22、24上方延伸的单个凸轮轴罩。控制通道71与第一凸轮轴罩84中的通道81连通，而控制通道73与第二凸轮轴罩86中的通道83连通。凸轮轴罩84、86将流体从通道81、83通过凸轮轴22、24中的空腔87分送至凸轮轴相位器32、36。空腔87在图5中被示出为仅位于凸轮轴22中。凸轮轴24具有相似的空腔。控制通道80、82也与凸轮轴22、24上方的相位器32、36连通。控制通道70、71、72、73的长度、通过凸轮轴罩84、86的流动通道80、81、82、83的长度以及通过凸轮轴22、24（或者直接从通道81、83流动）至相位器32、36的流动通道87的长度都相对较短，从而导致相位器32、36对传递至机油控制阀46、49的命令进行调节的控制信号的响应时间很短。
因此，所述凸轮轴盖14能够将机油控制阀46、49封装并安排供给通道60、64和分支通道66、68的路径，而无需更昂贵的气缸盖12再加工来适应这些特征，并且无需延长中央喷射型发动机10的轴向长度。
虽然已经详细地描述了实施本发明的最佳模式，那些熟悉本发明所涉及领域的技术人员将会认识到所附权利要求范围内的用于实施本发明的各种备选设计和实施方式。

Claims (13)

1.一种发动机，包括：
发动机气缸盖；
安装至所述发动机气缸盖并且可绕纵向延伸的旋转轴线旋转的第一和第二凸轮轴；
安装至所述第一凸轮轴的第一液压致动凸轮轴相位器组件和安装至所述第二凸轮轴的第二液压致动凸轮轴相位器组件；
凸轮轴盖，所述凸轮轴盖至少部分覆盖所述第一和第二凸轮轴以及所述第一和第二液压致动凸轮轴相位器组件，并且所述凸轮轴盖连接至所述气缸盖；
第一机油控制阀和第二机油控制阀，所述第一机油控制阀安装至所述凸轮轴盖并能够控制所述第一凸轮轴相位器组件，而所述第二机油控制阀也安装至所述凸轮轴盖并能够控制所述第二凸轮轴相位器组件；并且其中所述凸轮轴盖限定与所述第一和第二机油控制阀以及所述气缸盖连通的供给通道，所述供给通道将加压流体从所述气缸盖引导至所述第一和第二机油控制阀从而控制所述第一和第二液压致动凸轮轴相位器组件，
其中所述供给通道沿横向方向在所述凸轮轴的侧向外部与所述气缸盖连通，所述横向方向大体上不平行于所述凸轮轴的旋转轴线的纵向方向；
其中所述第一和第二机油控制阀以大体上不平行于所述凸轮轴的旋转轴线的方式延伸。
2.如权利要求1所述的发动机，还包括在所述第一凸轮轴与第二凸轮轴之间安装至所述气缸盖的燃料喷射器。
3.如权利要求1所述的发动机，其中所述凸轮轴盖是铝的。
4.如权利要求1所述的发动机，其中所述第一和第二机油控制阀部分地延伸出所述凸轮轴盖。
5.如权利要求1所述的发动机，其中所述凸轮轴盖还限定如下部件：
与所述第一机油控制阀及所述第一凸轮轴相位器组件流体连通的第一控制通道；以及
与所述第二机油控制阀及所述第二凸轮轴相位器组件流体连通的第二控制通道。
6.如权利要求5所述的发动机，其中所述第一和第二液压致动凸轮轴相位器组件包括至少一个相位器凸轮轴罩，所述相位器凸轮轴罩限定分别与所述第一控制通道和所述第二控制通道流体连通的通道。
7.如权利要求6所述的发动机，其中所述第一和第二凸轮轴限定与所述至少一个相位器凸轮轴罩中的所述通道以及所述凸轮轴相位器组件流体连通的附加空腔。
8.一种用于发动机气缸盖的凸轮轴盖，所述发动机具有可绕纵向延伸的旋转轴线旋转的顶置凸轮轴和由以大体上不平行于所述凸轮轴的旋转轴线的方式延伸的机油控制阀控制以便调节凸轮轴位置的凸轮轴相位器组件，其中所述凸轮轴盖安装至所述气缸盖并且限定如下部件：
用于所述机油控制阀的空腔，其中当所述凸轮轴盖安装至所述气缸盖时，所述空腔定位在所述凸轮轴上方；
供给通道，当所述凸轮轴盖安装至所述气缸盖时，所述供给通道将加压流体从所述气缸盖连通至所述空腔；其中所述供给通道沿横向方向在所述凸轮轴的侧向外部与所述气缸盖连通，所述横向方向大体上不平行于所述凸轮轴的旋转轴线的纵向方向；
控制通道，当所述凸轮轴盖安装至所述气缸盖时，所述控制通道将流体从所述空腔连通至所述凸轮轴相位器组件。
9.如权利要求8所述的凸轮轴盖，其中所述凸轮轴盖是铝的。
10.如权利要求8所述的凸轮轴盖，其中所述空腔在所述凸轮轴盖的侧面是开口的；并且其中所述凸轮轴盖还限定在所述侧面之间延伸穿过所述凸轮轴盖的表面的中央开口。
11.如权利要求10所述的凸轮轴盖，其中所述空腔介于所述供给通道与所述中央开口之间。
12.如权利要求10所述的凸轮轴盖，该凸轮轴盖与发动机相结合，所述发动机包括气缸盖、顶置凸轮轴、凸轮轴相位器组件和机油控制阀；并且其中所述发动机是具有燃料喷射器的中央喷射型发动机，所述燃料喷射器在所述凸轮轴之间延伸穿过所述凸轮轴盖的中央开口。
13.一种发动机，包括：
气缸盖；
由所述气缸盖支撑并且可绕纵向延伸的旋转轴线旋转的的顶置凸轮轴；
能够调节所述顶置凸轮轴的位置的液压致动凸轮轴相位器组件；
机油控制阀，所述机油控制阀能够控制流到所述凸轮轴相位器组件的液压流体，所述机油控制阀以大体上不平行于凸轮轴的旋转轴线的方式延伸；
燃料喷射器；
凸轮轴盖，所述凸轮轴盖安装至所述气缸盖并且限定下述部件：
用于所述机油控制阀的空腔；
供给通道，所述供给通道构造成将加压流体从所述气缸盖连通至所述空腔；
控制通道，所述控制通道构造成将流体从所述空腔连通至所述液压致动凸轮轴相位器组件；
其中所述空腔在所述凸轮轴盖的侧面是开口的；其中所述凸轮轴盖还限定在所述侧面之间延伸穿过所述凸轮轴盖的表面的中央开口，并且所述燃料喷射器穿过所述中央开口安装至所述气缸盖；并且
其中所述空腔和所述供给通道在所述凸轮轴的上方，并且所述供给通道介于所述液压致动凸轮轴相位器组件与所述空腔之间，而所述空腔介于所述供给通道与所述中央开口之间，
其中所述供给通道沿横向方向在所述凸轮轴的侧向外部与所述气缸盖连通，所述横向方向大体上不平行于所述凸轮轴的旋转轴线的纵向方向。
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