CN107664047A - 发动机凸轮轴调节装置、气门机构及发动机 - Google Patents

发动机凸轮轴调节装置、气门机构及发动机 Download PDF

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Abstract

一种发动机凸轮轴调节装置、气门机构及发动机，所述发动机凸轮轴调节装置包括中心轴和凸轮部，中心轴可旋转的支撑在发动机的壳体上；凸轮部设置在中心轴上，能随所述中心轴的旋转而旋转，并能沿所述中心轴轴向移动；凸轮部上至少设置有两类凸轮，且凸轮部的一端具有第一弧形面，第一弧形面能够随中心轴的旋转而旋转。凸轮轴调节装置还包括第一驱动件，第一驱动件具有第一旋转轴和第二弧形面，第二弧形面能够随第一旋转轴的旋转而旋转。当第二弧形面和第一弧形面贴合时，第一弧形面能够带动第二弧形面围绕第一旋转轴旋转，第二弧形面在旋转的同时推动凸轮部沿中心轴轴向移动，使相应的一类凸轮处于发动机的气门位置。

Description

发动机凸轮轴调节装置、气门机构及发动机
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种发动机凸轮轴调节装置、气门机构及发动机。
背景技术
凸轮轴是发动机的一个重要部件，它的作用是控制气门的开启和闭合动作。传统的凸轮轴由中心轴和若干凸轮组成，凸轮轴通常将凸轮和中心轴铸造成一个整体；或者，先分别铸造凸轮和中心轴，然后再加工连接成一个整体。这种凸轮轴的凸轮型线只有一种，该凸轮型线的设计是对发动机在全工况下的平衡性选择，因此，只能使发动机在某一转速范围下处于最佳的配气相位，当发动机转速很低或很高时，其配气相位就会处于不理想的状态。
为了解决上述发动机所存在的问题，全面提高车用发动机的性能，开发了一种可变气门技术。其中，包括AVS可变气门升程技术。该技术为每个气门设计了两组以上不同形状或不同角度的凸轮，通过驱动件切换两组不同的凸轮，从而改变气门的打开行程、打开正时，为发动机在各种工况和转速下提供了更高的进、排气效率。
AVS可变气门升程技术中，所采用的凸轮轴，包括：中心轴和凸轮；凸轮设置在中心轴上，并可以根据气缸的数量设置多个，凸轮与中心轴不能相对转动，但能够沿中心轴轴向移动；凸轮用于在中心轴的特定转角位置处打开或关闭对应气缸上的气门。通过凸轮的轴向移动，可以使凸轮运动到至少两个轴向位置，在不同轴向位置，气门对应不同的凸轮，因而能够改变气门的打开行程或打开正时。
现有技术中，改变凸轮的位置，通常采用以下方法：在凸轮轴上设置导向部，导向部固定连接凸轮，导向部上设置沟槽；还包括可控制的插销，插销与沟槽配合；使得当导向部围绕凸轮轴的中心轴旋转运动时，导向部沿凸轮轴的轴向运动，从而改变凸轮在凸轮轴上的位置。
发明内容
本发明解决的问题是提供了一种技术构思不同的技术方案，以解决凸轮轴上的凸轮沿凸轮轴的轴向移动的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种发动机凸轮轴调节装置，包括：中心轴，可旋转的支撑在发动机的壳体上；凸轮部，具有沿轴向依次设置的至少两类凸轮，一类凸轮对应一种吸气或排气过程；所述凸轮部设置在所述中心轴上，能随所述中心轴的旋转而旋转，并能沿所述中心轴轴向移动，从而使相应的一类凸轮处于发动机的气门位置；所述凸轮部还具有位于所述凸轮部轴向一端的第一弧形面，所述第一弧形面环绕所述中心轴，所述第一弧形面能够随所述中心轴的旋转而旋转；所述发动机凸轮轴调节装置还包括：位于所述第一弧形面轴向一侧的第一驱动件，所述第一驱动件具有第一旋转轴和第二弧形面，所述第二弧形面环绕所述第一旋转轴，所述第一旋转轴垂直于所述中心轴，所述第二弧形面能够与所述第一弧形面贴合，使第一驱动件推动所述凸轮部沿中心轴轴向移动；所述第二弧形面沿周向方向具有至少两个位置，两相邻位置中一个为起始位置，另一个为结束位置，当起始位置与第一弧形面贴合时，其中一类凸轮处于气门位置，随着第二弧形面和第一弧形面的旋转，第二弧形面的结束位置与所述第一弧形面贴合时，相邻类的凸轮处于气门位置。
可选的，所述第一弧形面和所述第二弧形面以相同的线速度旋转。
可选的，所述第一弧形面和第二弧形面在周向方向上各个位置均可以贴合。
可选的，所述第一弧形面和第二弧形面贴合时，所述第一弧形面带动所述第二弧形面旋转。
可选的，所述凸轮轴调节装置还包括第一执行单元，所述第一执行单元控制所述第一驱动件沿远离所述中心轴、靠近所述中心轴往复运动，使第一弧形面与所述第二弧形面贴合、分离。
可选的，所述第一执行单元还控制所述第一旋转轴旋转。
可选的，所述第二弧形面沿周向方向具有两个位置，分别为起始位置、结束位置；所述第一执行单元包括：电磁阀，所述电磁阀控制所述第一驱动件沿远离所述中心轴、靠近所述中心轴往复运动，使第一弧形面与所述第二弧形面贴合、分离；涡簧，当所述第一弧形面与第二弧形面分离时，所述涡簧驱动所述第一旋转轴旋转，使所述起始位置正对所述第一弧形面。
可选的，所述第一弧形面为相对于所述中心轴的弧形斜面，在同一圆周上，斜面上各个点到中心轴的距离相等。
可选的，所述第二弧形面在周向上各个位置均能够与所述第一弧形面贴合；所述第二弧形面与第一弧形面贴合时，所述第二弧形面在第一弧形面的带动下环绕所述第一旋转轴转动；沿周向方向，所述第二弧形面被所述位置分割成至少两部分，所述起始位置和所述结束位置之间为一部分，相邻两部分之间平滑过渡。
可选的，所述凸轮部的所述一端具有去顶锥面，所述第一弧形面为所述去顶锥面的一部分。
可选的，所述第一驱动件具有环绕所述第一旋转轴的环形曲面，所述第二弧形面为所述环形曲面的一部分。
可选的，所述凸轮部还包括第一导向部，所述第一弧形面设置在所述第一导向部上。
可选的，所述凸轮轴调节装置还包括限位件，所述限位件设置在所述中心轴上，当所述凸轮部触碰所述限位件时，停止轴向移动。
可选的，所述一类凸轮为一个凸轮组，一个凸轮组对应一种吸气或排气过程，一个凸轮组至少包括两个凸轮，当所述凸轮部沿所述中心轴轴向移动时，能使相应的一个凸轮组处于发动机的气门位置。
可选的，所述凸轮部具有两个凸轮组，一个凸轮组包括两个凸轮；所述凸轮轴调节装置还包括轴承盖，所述轴承盖固定设置在凸轮组的两个凸轮之间，当所述凸轮触碰所述轴承盖时，所述凸轮部停止轴向移动。
可选的，所述凸轮部具有凸轮载体，所述凸轮载体套设在所述中心轴上，能随所述中心轴的旋转而旋转，并能沿所述中心轴轴向移动；所述凸轮载体上固定设置至少两类凸桃，所述凸桃沿中心轴轴向分布，所述凸桃和所述凸轮载体构成所述凸轮。
可选的，所述凸轮部还具有位于所述凸轮部轴向另一端的第三弧形面，所述第三弧形面环绕所述中心轴，所述第三弧形面能够随所述中心轴的旋转而旋转；所述发动机凸轮轴调节装置还包括：位于所述第三弧形面轴向一侧的第二驱动件，所述第二驱动件具有第二旋转轴和第四弧形面，所述第四弧形面环绕所述第二旋转轴，所述第二旋转轴垂直于所述中心轴，所述第四弧形面能够与所述第三弧形面贴合，使第二驱动件推动所述凸轮部沿中心轴轴向移动；所述第四弧形面沿周向方向具有至少两个位置，两相邻位置中一个为起始位置，另一个为结束位置，当起始位置与第三弧形面贴合时，其中一类凸轮处于气门位置，随着第四弧形面和第三弧形面的旋转，第四弧形面的结束位置与所述第三弧形面贴合时，相邻类的凸轮处于气门位置。
可选的，所述第一弧形面与所述第二弧形面贴合时，所述第三弧形面和所述第四弧形面分离；所述第三弧形面与所述第四弧形面贴合时，所述第一弧形面和所述第二弧形面分离。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种气门机构，包括以上任一所述的发动机凸轮轴调节装置。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种发动机，包括以上所述气门机构。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本技术方案的凸轮轴调节装置，包括中心轴、凸轮部和第一驱动件，凸轮部设置在中心轴上；通过在凸轮部的一端设置第一弧形面，在第一驱动件上设置能够与第一弧形面相贴合的第二弧形面，当第一弧形面与第二弧形面贴合时，第一驱动件能够推动凸轮部沿中心轴移动，改变凸轮部上凸轮的位置，从而使相应的凸轮处于发动机的气门位置；本技术方案提供了一种技术构思不同的技术方案，在效果上，能够基本达到现有技术的水平。
附图说明
图1是现有技术的发动机凸轮轴调节装置的局部示意图；
图2是本发明第一实施例的发动机凸轮轴调节装置示意图；
图3是本发明第一实施例的第一驱动件的仰视图；
图4是本发明第一实施例的发动机凸轮轴调节装置运行图；
图5是本发明第二实施例的发动机凸轮轴调节装置示意图；
图6是本发明第二实施例的第一驱动件的仰视图；
图7是本发明第三实施例的发动机凸轮轴调节装置示意图；
图8是本发明第三实施例的另一凸轮轴调节装置示意图；
图9是本发明具体实施例凸轮部的一种结构示意图。
具体实施方式
图1是现有技术的发动机凸轮轴调节装置的局部示意图，如图1所示，凸轮轴调节装置100包括导向部11，导向部上设置第一滑槽111、第二滑槽112；导向部11还具有中心孔113，中心孔113内设置凸轮轴(图中未示出)，凸轮轴能够围绕中心轴线13旋转；导向部11能够沿凸轮轴轴向移动，但无法与凸轮轴相对转动，导向部11的一端至少与凸轮轴上一个的凸轮部固定连接。
凸轮轴调节装置100还包括驱动部12，驱动部12具有与第一滑槽111、第二滑槽112相配合的插销121，插销121的一端能够伸入第一滑槽111、第二滑槽112中，插销121的另一端固装有磁铁块122；驱动部12还具有电磁线圈123，电磁线圈123与电源124电路连接，电路上设置电路开关125；磁铁块122、电磁线圈123设置在空腔壳体126内。
当需要改变凸轮轴上凸轮的位置时，闭合电路开关125，电磁线圈123产生磁场，磁场将磁铁块122推向空腔壳体126的下部，插销121一端进入第一滑槽111或第二滑槽112中；由于导向部11围绕中心轴线13旋转，但插销121沿中心轴线13的轴向方向固定，因而插销121能够推动导向部11沿中心轴线13的轴向方向移动，从而推动与导向部11固定连接的凸轮部沿中心轴线13的轴向方向移动，改变凸轮的位置。
以上是现有技术中改变凸轮在凸轮轴上位置的方法，本发明提供一种技术构思不同的技术方案，用于解决凸轮沿凸轮轴轴向移动，改变凸轮位置的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
第一实施例
参照图2、图3，本发明中，凸轮轴调节装置200包括中心轴21，中心轴21可旋转的支撑在发动机的壳体(图中未示出)上。中心轴21上设置有凸轮部22，凸轮部22具有至少两类凸轮，一类凸轮对应一种吸气或排气过程，凸轮部22能随中心轴21的旋转而旋转，并能沿中心轴21轴向移动；当凸轮部22沿中心轴21轴向移动时，能够使凸轮部22上相应的凸轮处于发动机的气门(图中未示出)位置。
凸轮部22还具有位于凸轮部22轴向一端的第一弧形面23a，第一弧形面23a环绕中心轴21，能够随中心轴21的旋转而旋转。
凸轮轴调节装置200还包括位于第一弧形面23a轴向一侧的第一驱动件23，第一驱动件23具有第一旋转轴231和第二弧形面23b，第一旋转轴231垂直于中心轴21。第二弧形面23b能够与第一弧形面23a贴合，使第一驱动件23推动凸轮部22沿中心轴21轴向移动。
第二弧形面23b沿周向方向具有至少两个位置，两相邻位置中一个为起始位置，另一个为结束位置，当起始位置与第一弧形面23a贴合时，凸轮部22上的一类凸轮处于气门位置，随着第二弧形面23a和第一弧形面23b的旋转，当结束位置与第一弧形面23a贴合时，相邻类的凸轮处于气门位置。
参考图2，凸轮部22具有凸轮载体220，凸轮载体220套设在中心轴21上，能随中心轴21的旋转而旋转，并能沿中心轴21轴向移动；凸轮载体220上固定设置至少两类凸桃，凸桃沿中心轴轴向分布，凸桃和凸轮载体构成以上所述的凸轮。
本实施例中，凸轮载体220上固定设置两个凸桃，分别为第一凸桃221、第二凸桃222，第一凸桃221、第二凸桃222沿中心轴21轴向分布。在发动机工作时，仅第一凸桃221或第二凸桃222处于发动机气门位置，用于调节气门的开闭，因而本实施例中，凸轮部22仅对应一个发动机的气门。当凸轮部22沿中心轴21轴向移动时，能够改变第一凸桃221、第二凸桃222的位置，从而使其中一个凸桃离开气门位置，而使另外一个凸桃移动到气门位置。若第一凸桃221、第二凸桃222具有不同的角位置，则能改变所在气门的打开正时，若第一凸桃221、第二凸桃222的具有不同的最高点位置，则能改变所在气门的打开行程。
在其他实施例中，凸轮部也可以不设置凸轮载体和凸桃；此时，凸轮部至少包括两类凸轮，凸轮套设在中心轴上。具体可参照图9，凸轮部52包括两个凸轮，分别为第一凸轮521、第二凸轮522；第一凸轮521、第二凸轮522套设在中心轴21上，并沿中心轴21轴向分布。其工作原理与本实施例中的第一凸桃221、第二凸桃222类似，不再赘述。
在其他实施例中，凸轮载体220上可以固定设置3个以上凸桃；凸轮部52可以包括3个以上凸轮。
参考图3，第一驱动件23能够推动凸轮部22沿中心轴21轴向移动的原因在于：第二弧形面23b上不同位置离第一旋转轴231的距离不同，当第二弧形面23b与第一弧形面23a贴合且旋转时，若保持第一旋转轴231的位置不变，从离第一旋转轴231位置较近的aa与第一弧形面23a相贴合，运动至离第一旋转轴231位置较远的bb与第一弧形面23a相贴合，便能推动凸轮部22沿中心轴21轴向移动。
继续参考图2、图3，凸轮部22的轴向一端为去顶锥面，第一弧形面23a为去顶锥面的一部分；第一驱动件23具有环绕第一旋转轴231的环形曲面，第二弧形面23b为环形曲面的一部分。
本实施例中，第一弧形面23a和第二弧形面23b在周向方向上各个位置均可以贴合；且当第一弧形面23a和第二弧形面23b贴合时，第一弧形面23a能够带动第二弧形面23b旋转；当第一弧形面23a带动第二弧形面23b旋转时，第一弧形面23a、第二弧形面23b具有相同的线速度。
在其他实施例中，在保证第一驱动件能够推动凸轮部在中心轴上轴向移动的条件下，也可以将第一弧形面、第二弧形面设计为仅在部分位置上贴合，在其他位置上，第一弧形面、第二弧形面具有间隙。第二弧形面也可以不由第一弧形面带动，而是由第一旋转轴驱动旋转；此时，为了使第一弧形面、第二弧形面不产生相对运动而相互摩擦，优选的，使第二弧形、第一弧形面以相同的线速度旋转。
继续参考图2，第一弧形面23a为相对于中心轴21的弧形斜面，且在同一圆周上，弧形斜面上各个点到中心轴21的距离相等。为了保证第二弧形面23b能够与第一弧形面23a相贴合，第二弧形面23b也为弧形斜面，且第二弧形面23b上斜面与中心轴21的角度β等于第一弧形面23a上斜面与中心轴21的角度α，α为大于零小于等于90度的夹角。本实施例中，第一弧形面23a背向中心轴21，在其他实施例中，在保证第一弧形面、第二弧形面能够贴合，并使第一驱动件能够推动凸轮部在中心轴上轴向移动的条件下，第一弧形面也可以面向中心轴。
凸轮部22还包括第一导向部223，第一导向部223固装在凸轮部22的轴向一端，使得第一弧形面23a能够设置在第一导向部223上。在其他实施例中，第一弧形面可以直接设置在凸轮部的一端。
继续参考图3，本发明的第二弧形面23b被起始位置、结束位置分割成至少两部分，起始位置和结束位置之间为一部分，相邻两部分之间平滑过渡。
本实施例中，第二弧形面23b沿周向方向仅具有两个位置，分别为起始位置aa、结束位置bb，因而，第二弧形面23b被起始位置aa、结束位置bb分割为两部分，起始位置aa、结束位置bb为平滑过渡位置。
本实施例中，凸轮部22仅具有两个凸桃，分别为第一凸桃221、第二凸桃222；当起始位置aa与第一弧形面23a贴合时，第一凸桃221处于气门位置；在第二弧形面23b围绕第一旋转轴231旋转的过程中，第一驱动件23推动凸轮部22沿中心轴21轴向移动；当第二弧形面23b旋转至使结束位置bb与第一弧形面23a贴合时，第二凸桃222处于气门位置。
从起始位置aa旋转至结束位置bb的过程中，刚好使第二凸桃222运动至第一凸桃221之前所在位置的控制原理如下：
第一凸桃221、第二凸桃222沿中心轴21轴向方向具有距离差L。起始位置aa与第一旋转轴231的距离为L1，结束位置bb与第一旋转轴的距离为L2，L2与L1的距离差为第一凸桃221和第二凸桃222之间的距离差L。因此，将第一驱动件23移动至使第二弧形面23b上起始位置aa与第一弧形面23a相贴合，第二弧形面23b在第一弧形面23a的带动下围绕第一旋转轴231旋转，并且推动凸轮部22沿中心轴21轴向方向移动；当第二弧形面23b与第一弧形面23a贴合部位由起始位置aa旋转至结束位置bb时，凸轮部22沿中心轴21轴向移动的距离刚好为第一凸桃221与第二凸桃222在中心轴21轴向方向上的距离L。
在其他实施例中，凸轮载体上可以设置两个以上凸桃，并使两个相邻凸桃沿中心轴轴向方向上距离相等。当第一驱动件推动一次凸轮部后，可以再次调整第一驱动件的位置，使第二弧形面上的起始位置再次与第一弧形面相贴合；第二弧形面在第一弧形面的带动下围绕第一旋转轴旋转，并且再次推动凸轮部沿中心轴轴向方向移动；重复以上步骤，第一驱动件能够连续的推动凸轮部沿中心轴轴向方向移动，实现多个凸桃的切换。
凸轮轴调节装置200还包括第一执行单元(图中未示出)，第一执行单元控制第一驱动件23，沿远离中心轴21、靠近中心轴21往复运动，使第一弧形面23a与第二弧形面23b贴合、分离。第一执行单元还能控制第一旋转轴231进行旋转。
具体在本实施例中，第一执行单元包括电磁阀(图中未示出)和涡簧(图中未示出)，电磁阀用于控制第一驱动件23沿远离中心轴21、靠近中心轴21往复运动，使第一弧形面23a与所述第二弧形面23b贴合、分离；当第一弧形面23a与第二弧形面23b分离时，涡簧能够驱动第一旋转轴231旋转，使起始位置aa正对第一弧形面23a。
第一执行单元的作用在于，能够实现第一驱动件23的位置调整。当需要推动凸轮部移动时，第一执行单元能够控制第一驱动件23使第二弧形面23b上的起始位置aa与第一弧形面23a贴合；当第二弧形面23b旋转至结束位置bb与第一弧形面23a贴合时，第一执行单元能够控制第一驱动件23使第二弧形面23b离开第一弧形面23a。
继续参照图2，凸轮部22还具有位于凸轮部22轴向另一端的第三弧形面24a，第三弧形面24a环绕中心轴21，能够随中心轴21的旋转而旋转。凸轮轴调节装置200还包括位于上述第三弧形面24a轴向一侧的第二驱动件24，第二驱动件24具有第二旋转轴241和第四弧形面24b，第二旋转轴241垂直于中心轴21。第四弧形面24b能够与第三弧形面24a贴合，使第二驱动件24推动所述凸轮部22沿中心轴21轴向移动。
第四弧形面24b沿周向方向具有至少两个位置，两相邻位置中一个为起始位置，另一个为结束位置，当起始位置与第三弧形面24a贴合时，其中一类凸轮处于气门位置，随着第四弧形面24b和第三弧形面23a的旋转，第四弧形面24b的结束位置与第三弧形面23a贴合时，相邻类的凸轮处于气门位置。
第二驱动件24能够推动凸轮部22沿中心轴21轴向移动的原因可参照第一驱动件23，不同之处在于：第二驱动件24推动凸轮部22移动的方向与第一驱动件23推动凸轮部22移动的方向相反。
参考图2、图3，凸轮部22的轴向另一端为去顶锥面，第三弧形面24a为去顶锥面的一部分；第二驱动件24具有环绕第二旋转轴241的环形曲面，第四弧形面23b为环形曲面的一部分。
本实施例中，第三弧形面24a和第四弧形面24b在周向方向上各个位置均可以贴合；且当第三弧形面24a和第四弧形面24b贴合时，第三弧形面24a能够带动第四弧形面24b旋转；当第三弧形面24a带动第四弧形面24b旋转时，第三弧形面24a、第四弧形面24b具有相同的线速度。
在其他实施例中，在保证第二驱动件能够推动凸轮部在中心轴上轴向移动的条件下，也可以将第三弧形面、第四弧形面设计为仅在部分位置上贴合，在其他位置上，第三弧形面、第四弧形面具有间隙。第四弧形面也可以不由第三弧形面带动，而是由第二旋转轴驱动旋转；此时，为了使第三弧形面、第四弧形面不产生相对运动而相互摩擦，优选的，使第三弧形、第四弧形面以相同的线速度旋转。
继续参考图2，第三弧形面24a为相对于中心轴21的弧形斜面，且在同一圆周上，弧形斜面上各个点到中心轴21的距离相等。为了保证第四弧形面234能够与第三弧形面24a相贴合，第四弧形面24b也为弧形斜面，且第四弧形面24b上斜面与中心轴21的角度等于第三弧形面24a上斜面与中心轴21的角度。本实施例中，第三弧形面24a背向中心轴21，在其他实施例中，在保证第三弧形面、第四弧形面能够贴合，并使第二驱动件能够推动凸轮部在中心轴上轴向移动的条件下，第三弧形面也可以面向中心轴。
凸轮部22还包括第二导向部224，第二导向部224固装在凸轮部22的轴向另一端，使得第三弧形面24a能够设置在第二导向部224上。在其他实施例中，第三弧形面也可以直接设置在凸轮部的另一端。
本实施例中，第四弧形面24b与第二弧形面23b相同，沿周向方向仅具有两个位置，分别为起始位置、结束位置，第四弧形面24b被起始位置、结束位置分割为两部分，起始位置、结束位置为平滑过渡位置。起始位置到第二旋转轴241的距离与结束位置到第二旋转轴241的距离的差值为L，刚好等于第一凸桃221和第二凸桃222之间的距离差L。
本实施例中，为了使第一驱动件23、第二驱动件24互不干扰，当第一弧形面23a与第二弧形面23b贴合时，第三弧形面24a和第四弧形面24b分离。当第三弧形面24a与第四弧形面24b贴合时，第一弧形面23a和第二弧形面23b分离。
凸轮轴调节装置200还包括第二执行单元(图中未示出)，第二执行单元控制第二驱动件24，沿远离中心轴21、靠近中心轴21往复运动，使第三弧形面24a与第四弧形面24b贴合、分离。第二执行单元还能控制第一旋转轴231进行旋转。第二执行单元的作用可以参照第一执行单元。
在其他实施例中，第二执行单元可以与第一执行单元合并为一个执行单元，同时控制第一驱动件23和第二驱动件24。
继续参照图2，在中心轴21上还设置限位件，包括第一限位件25、第二限位件26，第一限位件25设置在第一导向部223的右侧，用于限制凸轮部21沿中心轴轴向向右移动的最大距离；第二限位件26设置在第二导向部224的左侧，用于限制凸轮部21沿中心轴轴向向左移动的最大距离。
本实施例凸轮轴调节装置运行如下：
参照图4(a)，当第一凸桃221处于气门位置时，若希望使第二凸桃222移动至气门位置，可以通过第一执行单元控制第一旋转轴231旋转，使第二弧形面的起始位置aa旋转至与第一弧形面23a相对。具体的，当第二弧形面23b离开第一弧形面23a时，第一执行单元中的涡簧控制第一驱动件23完成自动复位，即使第二弧形面的起始位置aa正对第一弧形面23a。
参照图4(b)，通过第一执行单元控制第一驱动件23运动至使第二弧形面23b与第一弧形面23a相贴合，具体的，第一执行单元中的电磁阀通过控制第一驱动件23沿竖直方向向下运动使第二弧形面23b与第一弧形面23a相贴合。此时，贴合位置正好在起始位置aa处；发动机工作时，凸轮部22随着中心轴21的旋转而旋转，第一弧形面23a、第三弧形面24a也随着中心轴21的旋转而旋转；因而，第二弧形面23b在第一弧形面23a的带动下，能够围绕第一旋转轴231旋转，第二弧形面23b在旋转的同时，推动凸轮部22沿中心轴21轴向移动。
参照图4(c)，当第二弧形面23b与第一弧形面23a贴合部位由近端aa旋转至远端bb时，凸轮部22沿中心轴21轴向移动的距离刚好为L，此时，第二凸桃222运动至气门位置，而第一凸桃221离开气门位置，完成凸轮的切换；第二导向部224与第二限位件26接触，第二限位件26用于定位凸轮部22在中心轴上的位置，并防止凸轮部22向左移动过多的距离。
完成凸轮的切换后，第一执行单元控制第一驱动件23运动第二弧形面23b与第一弧形面23a分离，具体的，第一执行单元中的电磁阀通过控制第一驱动件23沿竖直方向向上运动使第一弧形面23a和第二弧形面23b分离，当第二弧形面23b离开第一弧形面23a时，第一执行单元中的涡簧控制第一驱动件23完成自动复位，使第二弧形面的起始位置aa正对第一弧形面23a。
当第二凸桃222处于气门位置，希望使第一凸桃221移动至气门位置时，可以通过第二执行单元控制第二旋转轴241旋转，使第四弧形面24b的起始位置旋转至与第三弧形面24a相对，具体可参照上述第一凸桃221切换第二凸桃222运行方式，不再赘述。
第二实施例
参考图5、图6，相较于第一实施例，本实施例的不同之处在于：凸轮载体322上设置有3个凸桃，分别为第一凸桃321、第二凸桃322、第三凸桃323，沿中心轴21轴向分布。第一凸桃321、第二凸桃322之间，第二凸桃322、第三凸桃323之间具有不同的距离。在发动机工作时，仅第一凸桃321、第二凸桃322、第三凸桃323中的其中一个处于发动机气门位置，用于调节气门的开闭。
本实施例中，为了能够推动凸轮部32能够沿中心轴21移动不同的距离，第二弧形面33b沿周向方向具有三个位置，分别为第一位置xx、第二位置yy、第三位置zz。第二弧形面33b被上述三个位置分割为三个部分，分别为第一位置xx、第二位置yy之间的第一部分，第二位置yy、第三位置zz之间的第二部分，第三位置zz、第一位置xx之间的第三部分，第一部分、第二部分、第三部分之间平滑过渡。
当第一位置xx与第一弧形面33a贴合时，第一凸桃321处于气门位置；在第二弧形面33b围绕第一旋转轴331旋转的过程中，第一驱动件33推动凸轮部32沿中心轴21轴向移动，当第二弧形面33b旋转至使第二位置yy与第一弧形面33a贴合时，第二凸桃322处于气门位置；当第二弧形面33b继续围绕第一旋转轴331旋转，第一驱动件33继续推动凸轮部32沿中心轴21轴向移动，当第二弧形面33b旋转至使第三位置zz与第一弧形面33a贴合时，第三凸桃323处于气门位置。
本实施例中，第一凸桃321、第二凸桃322沿中心轴21轴向方向具有距离差M，第二凸桃322、第三凸桃323沿中心轴21轴向方向具有距离差N。第一位置xx与第一旋转轴331的距离为L1，第二位置yy与第一旋转轴331的距离为L2，第三位置zz与第一旋转轴331的距离为L3。L2与L1的距离差为第一凸桃321和第二凸桃322之间的距离差M，L3与L2的距离差为第二凸桃322和第三凸桃323之间的距离差N。
因此，当第二弧形面33b与第一弧形面33a贴合部位由第一位置xx旋转至第二位置yy时，凸轮部32沿中心轴21轴向移动的距离刚好为第一凸桃321与第二凸桃322在中心轴21轴向方向上的距离M；当第二弧形面33b与第一弧形面33a贴合部位由第二位置yy旋转至第三位置zz时，凸轮部32沿中心轴21轴向移动的距离刚好为第二凸桃322与第三凸桃323在中心轴21轴向方向上的距离M。
本实施例中，第二位置yy即是第一部分的结束位置，又是第二部分33n的起始位置，其作用在于：当第一凸桃321处于气门位置，希望使第三凸桃323移动至气门位置时，可以使第二弧形面33b与第一弧形面33a贴合部位由第一位置yy直接旋转至第三位置zz，实现凸轮的切换。而不用先使第二凸桃322切换第一凸桃321，再使第三凸桃323切换第二凸桃322，简化了切换过程。在其他实施例中，第一部分、第二部分可以不共用第二位置，而是分别拥有自己的起始位置、结束位置，此时，在一次切换过程中，只能实现相邻两个凸轮的切换。
在其他实施例中，凸轮部上可以设置3个以上凸轮，但需要保证相邻两凸轮之间距离为M或N或M+N，即能够对应第二弧形面上各个位置到第一旋转轴的距离的差值。当第一驱动件推动一次凸轮部后，可以再次调整第一驱动件的位置，使第二弧形面上的第一位置或第二位置再次与第一弧形面相贴合；第二弧形面在第一弧形面的带动下围绕第一旋转轴旋转，并且再次推动凸轮部沿中心轴轴向方向移动；重复以上步骤，第一驱动件能够连续的推动凸轮部沿中心轴轴向方向移动，实现多个凸轮的切换。
在其他实施例中，第二弧形面还可以具有3个以上更多的位置，具体设计方式与本实施例类似，不再赘述。
参照图5，凸轮部32还具有位于凸轮部32轴向另一端的第三弧形面34a，凸轮轴调节装置200还具有第二驱动件34，第二驱动件34具有第二旋转轴341和第四弧形面34b。
第四弧形面34b上位置的布置方式可以参考第二弧形面33b，不再赘述。
本实施例中，凸轮轴调节装置运行方式可以参照第一实施例。
第三实施例
参考图7，凸轮部42具有至少两个凸桃组，一个凸桃组至少包括两个凸桃，当凸轮部42沿中心轴21轴向移动时，能使相应的一个凸桃组处于发动机的气门位置。
本实施例中，凸轮部42具有凸轮载体420，凸轮载体420上设置有两个凸桃组，分别为第一凸桃组421、第二凸桃组422，沿中心轴21轴向分布。
第一凸桃组421、第二凸桃组422各包含两个凸桃，因而，凸轮部42对应发动机的两个气门，在发动机工作时，仅第一凸桃组421或第二凸桃组422处于发动机气门位置，用于调节气门的开闭。第一凸桃组421与第二凸桃组422之间的切换，与第一实施例中第一凸桃与第二凸桃的切换类似；本实施例中的第一驱动件43和第二弧形面43b，第二驱动件44和第四弧形面44b的设计可以参照第一实施例。当第一凸桃组421、第二凸桃组422沿中心轴21轴向距离差为L时，可以直接采用第一实施例中的第一驱动件、第二弧形面和第二驱动件、第四弧形面。
参考图8，为本实施例的另一凸轮轴调节装置，与图7的不同之处凸轮轴调节装置还包括有轴承盖423，轴承盖423固定设置在第一凸桃组421的两个凸桃之间，同时也处于第二凸桃组422的两个凸桃之间，当任一凸桃触碰轴承盖423时，凸轮部42停止轴向移动。
具体的，轴承盖423固装在发动机的壳体(图中未示出)上，轴承盖423的位置始终固定，不随凸轮部42的移动而移动。当第一驱动件43驱动凸轮部42沿中心轴21轴向向左移动时，轴承盖423能够防止凸轮部42向左移动过多的距离，此时，轴承盖423的作用相当于限位件；同理，当第二驱动件44驱动凸轮部42沿中心轴21轴向向右移动时，轴承盖423能够防止凸轮部42向右移动过多的距离。因此，在此实施例中，不再另行设置限位件。
在其他实施例中，凸轮部上还可以设置有3个以上的凸轮组，在此种状态下，当发动机工作时，仅有一个凸轮组处于发动机气门位置，用于调节气门的开闭。此时，凸轮组的运行状态与第二实施例类似，第一驱动件和第二弧形面、第二驱动件和第四弧形面的设计可以参考第二实施例。
在其他实施例中，凸轮组还可以包含3个以上的凸轮，此时凸轮组中凸轮的个数对应发动机气门的个数，当驱动件驱动凸轮部沿中心轴轴向移动时，各气门上所对应的凸轮均做出改变。
本发明还包括一种气门机构，该气门机构包括上述发动机凸轮轴调节装置。本发明还包括一种发动机，该发动机包括上述气门机构。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种发动机凸轮轴调节装置，其特征在于，包括：
中心轴，可旋转的支撑在发动机的壳体上；
凸轮部，具有沿轴向依次设置的至少两类凸轮，一类凸轮对应一种吸气或排气过程；所述凸轮部设置在所述中心轴上，能随所述中心轴的旋转而旋转，并能沿所述中心轴轴向移动，从而使相应的一类凸轮处于发动机的气门位置；
所述凸轮部还具有位于所述凸轮部轴向一端的第一弧形面，所述第一弧形面环绕所述中心轴，所述第一弧形面能够随所述中心轴的旋转而旋转；
所述发动机凸轮轴调节装置还包括：位于所述第一弧形面轴向一侧的第一驱动件，所述第一驱动件具有第一旋转轴和第二弧形面，所述第二弧形面环绕所述第一旋转轴，所述第一旋转轴垂直于所述中心轴，所述第二弧形面能够与所述第一弧形面贴合，使所述第一驱动件推动所述凸轮部沿中心轴轴向移动；
所述第二弧形面沿周向方向具有至少两个位置，两相邻位置中一个为起始位置，另一个为结束位置，当起始位置与第一弧形面贴合时，其中一类凸轮处于气门位置，随着第二弧形面和第一弧形面的旋转，第二弧形面的结束位置与所述第一弧形面贴合时，相邻类的凸轮处于气门位置。
2.如权利要求1所述的发动机凸轮轴调节装置，其特征在于，所述第一弧形面和所述第二弧形面以相同的线速度旋转。
3.如权利要求1所述的发动机凸轮轴调节装置，其特征在于，所述第一弧形面和第二弧形面在周向方向上各个位置均可以贴合。
4.如权利要求3所述的发动机凸轮轴调节装置，其特征在于，所述第一弧形面和第二弧形面贴合时，所述第一弧形面带动所述第二弧形面旋转。
5.如权利要求1所述的发动机凸轮轴调节装置，其特征在于，还包括第一执行单元，所述第一执行单元控制所述第一驱动件沿远离所述中心轴、靠近所述中心轴往复运动，使第一弧形面与所述第二弧形面贴合、分离。
6.如权利要求5所述的发动机凸轮轴调节装置，其特征在于，所述第一执行单元还控制所述第一旋转轴旋转。
7.如权利要求6所述的发动机凸轮轴调节装置，其特征在于，所述第二弧形面沿周向方向具有两个位置，分别为起始位置、结束位置；所述第一执行单元包括：
电磁阀，所述电磁阀控制所述第一驱动件沿远离所述中心轴、靠近所述中心轴往复运动，使第一弧形面与所述第二弧形面贴合、分离；
涡簧，当所述第一弧形面与第二弧形面分离时，所述涡簧驱动所述第一旋转轴旋转，使所述起始位置正对所述第一弧形面。
8.如权利要求1所述的发动机凸轮轴调节装置，其特征在于，所述第一弧形面为相对于所述中心轴的弧形斜面，在同一圆周上，所述斜面上各个点到中心轴的距离相等。
9.如权利要求8所述的发动机凸轮轴调节装置，其特征在于，所述第二弧形面在周向上各个位置均能够与所述第一弧形面贴合；
所述第二弧形面与第一弧形面贴合时，所述第二弧形面在第一弧形面的带动下环绕所述第一旋转轴转动；
沿周向方向，所述第二弧形面被所述位置分割成至少两部分，所述起始位置和所述结束位置之间为一部分，相邻两部分之间平滑过渡。
10.如权利要求1所述的发动机凸轮轴调节装置，其特征在于，所述凸轮部的所述一端具有去顶锥面，所述第一弧形面为所述去顶锥面的一部分。
11.如权利要求1所述的发动机凸轮轴调节装置，其特征在于，所述第一驱动件具有环绕所述第一旋转轴的环形曲面，所述第二弧形面为所述环形曲面的一部分。
12.如权利要求1所述的发动机凸轮轴调节装置，其特征在于，所述凸轮部还包括第一导向部，所述第一弧形面设置在所述第一导向部上。
13.如权利要求1所述的发动机凸轮轴调节装置，其特征在于，还包括限位件，所述限位件设置在所述中心轴上，当所述凸轮部触碰所述限位件时，停止轴向移动。
14.如权利要求1所述的发动机凸轮轴调节装置，其特征在于，所述一类凸轮为一个凸轮组，一个凸轮组对应一种吸气或排气过程，一个凸轮组至少包括两个凸轮，当所述凸轮部沿所述中心轴轴向移动时，能使相应的一个凸轮组处于发动机的气门位置。
15.如权利要求14所述的发动机凸轮轴调节装置，其特征在于，所述凸轮部具有两个凸轮组，一个凸轮组包括两个凸轮；
所述凸轮轴调节装置还包括轴承盖，所述轴承盖固定设置在凸轮组的两个凸轮之间，当所述凸轮触碰所述轴承盖时，所述凸轮部停止轴向移动。
16.如权利要求1所述的发动机凸轮轴调节装置，其特征在于，所述凸轮部具有凸轮载体，所述凸轮载体套设在所述中心轴上，能随所述中心轴的旋转而旋转，并能沿所述中心轴轴向移动；
所述凸轮载体上固定设置至少两类凸桃，所述凸桃沿中心轴轴向分布，所述凸桃和所述凸轮载体构成所述凸轮。
17.如权利要求1所述的发动机凸轮轴调节装置，其特征在于，所述凸轮部还具有位于所述凸轮部轴向另一端的第三弧形面，所述第三弧形面环绕所述中心轴，所述第三弧形面能够随所述中心轴的旋转而旋转；
所述发动机凸轮轴调节装置还包括：位于所述第三弧形面轴向一侧的第二驱动件，所述第二驱动件具有第二旋转轴和第四弧形面，所述第四弧形面环绕所述第二旋转轴，所述第二旋转轴垂直于所述中心轴，所述第四弧形面能够与所述第三弧形面贴合，使第二驱动件推动所述凸轮部沿中心轴轴向移动；
所述第四弧形面沿周向方向具有至少两个位置，两相邻位置中一个为起始位置，另一个为结束位置，当起始位置与第三弧形面贴合时，其中一类凸轮处于气门位置，随着第四弧形面和第三弧形面的旋转，第四弧形面的结束位置与所述第三弧形面贴合时，相邻类的凸轮处于气门位置。
18.如权利要求17所述的发动机凸轮轴调节装置，其特征在于，所述第一弧形面与所述第二弧形面贴合时，所述第三弧形面和所述第四弧形面分离；
所述第三弧形面与所述第四弧形面贴合时，所述第一弧形面和所述第二弧形面分离。
19.一种气门机构，包括权利要求1至18任一项所述的发动机凸轮轴调节装置。
20.一种发动机，包括权利要求19所述的气门机构。
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