CN108223033B - 用于内燃机的凸轮轴停用系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于内燃机的凸轮轴驱动系统，其包括凸轮轴，该凸轮轴在其上包括多个凸轮凸耳。行星齿轮系统包括驱动地连接于所述凸轮轴的第一部件。电动机驱动地连接于行星齿轮系统的第二部件，且链轮由内燃机驱动并且驱动地连接于行星齿轮系统的第三部件。控制器控制电动机的操作，用以在与第三部件相同的速度选择性地驱动第二部件以赋予凸轮轴旋转，并且用于选择性地防止行星齿轮系统的第二部件旋转，用以防止凸轮轴旋转。

Description

用于内燃机的凸轮轴停用系统
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的凸轮轴停用系统，以允许在汽缸停用期间停用阀机构。
背景技术
该段落提供与本发明相关的并不一定必须是现有技术的背景信息。
当前使用发动机系统，这些发动机系统包括汽缸，这些汽缸可在低负载下停用，用以改进发动机的燃料经济性。在这些汽缸停用系统中，凸轮轴和阀机构系统仍是可操作的。旋转的凸轮轴和阀机构系统包含作为它们所提供功能的副效应的固有摩擦。尽可能使得该摩擦最小致使改进的燃料经济性。通过在无需时停用与经停用汽缸相关联的凸轮轴，能进一步增强燃料经济性。
发明内容
该段落提供对本发明的大体概括，并且并非是对本发明完整范围或所有特征的补充公开。
本发明使用行星齿轮组，该行星齿轮组构造有由传统链条驱动件所驱动的太阳齿轮。行星架刚性地附连于可旋转凸轮轴，并且环形齿轮选择性地连接于电动机。该系统允许停用多个操作模式，包括使得凸轮轴旋转从链条驱动件完全地脱开，从而停止凸轮轴旋转。该系统还允许以一半发动机速度旋转进行正常凸轮轴操作(针对四冲程发动机配置)，并且还允许凸轮轴和链条驱动件之间的相位关系同步，以使得凸轮定相适应于燃料循环。此外，能以改变的曲柄轴耦合比来驱动凸轮轴，以使得可采用混合策略(例如，4冲程/2冲程切换)。
又一些可适用领域从这里提供的描述中变得显而易见。该发明内容中的描述和特定示例旨在仅仅是说明的目的并且并不旨在限制本发明的范围。
附图说明
这里描述的附图仅仅用于说明所选择的实施例而非所有可能的实施方式，并且并不旨在限制本发明的范围。
图1是根据本发明原理的用于内燃机的凸轮轴停用系统的示意图。
对应的附图标记指示若干附图中的对应部件。
具体实施方式
现将参照附图更完整地描述示例实施例。
提供示例实施例以使得本发明会是详尽的，并且将完整地向本领域技术人员传达该范围。阐述许多特定的细节，例如特定部件、装置以及方法的示例，以提供对本发明的实施例的全面理解。对于本领域技术人员显而易见的是，无需采用特定的细节，能以许多不同的形式实施示例实施例并且任一方面都不应被理解为限制本发明的范围。在一些示例实施例中，并不详细地描述众所周知的过程、众所周知的装置结构以及众所周知的技术。
这里使用的术语仅仅出于描述具体示例的目的并且并不旨在有所限制。如这里所使用的，单数形式“一(a)”、“一个(an)”以及“该(the)”可旨在同样包括复数形式，除非上下文清楚地另有所指以外。术语“包含(comprises)”、“包括(comprising)”、“含有(including)”以及“具有(having)”是包含性的并且由此规定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组群的存在或附加。这里描述的方法步骤、过程以及操作并不被理解成必需以所讨论或说明的具体顺序来执行，除非明确地识别为执行顺序以外。还应理解的是，可采用附加的或替代的步骤。
当元件或层指代为在另一元件或层“之上”、“与之接合”、“与之连接”或者“与之联接”时，该元件或层可直接地在另一元件或层上、与之接合、与之连接或与之联接，或者可存在中间的元件或层。相反，当元件被指代为直接地在另一元件或层“之上”、“直接地接合于”、“直接地连接于”或者“直接地联接于”另一元件或层时，可并不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应以类似的方式解释(例如，“之间”比之“直接地介于之间”、“相邻”比之“直接地相邻”等等)。如这里使用的，“术语“和/或”包括相关联列举项目的一个或多个的任何和所有组合。
虽然术语第一、第二、第三等可在这里用于描述各种元件、部件、区域、层和/或区段，但这些元件、部件、区域、层和/或区段不应受这些术语限制。这些术语可仅仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一个区域、层或区段区分。诸如“第一”、“第二”以及其它数值术语之类的术语在用于这里时并不暗指次序或顺序，除非上下文清楚地指示以外。因此，下文讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可称为第二元件、部件、区域、层或区段，而不会偏离示例实施例的教示。
诸如“内部”、“外部”、“下面”、“之下”、“下方”、“上方”、“上部”等等可在这里用于便于描述，以如附图中所示描述一个元件或特征与另一元件或特征的关系。空间相对术语可旨在包含装置在使用或操作中除了附图中示出定向以外的不同定向。例如，如果装置在附图中翻转，描述为在其它元件或特征“之下”或“下面”的元件则会定向在其它元件或特征“上方”。因此，示例术语“之下”可包含上方和之下的定向两者。该装置能以其它方式定向(转过90度或以其它定向)，并且因此解释这里使用的空间相对描述符。
0016参照图1，本发明涉及内燃机10，该内燃机包括凸轮轴停用系统12。如本领域已知地，凸轮轴停用系统12包括凸轮轴14，该凸轮轴接合发动机10的阀机构。行星齿轮系统16设置成用于选择性地停用和启用用于随着发动机10旋转的凸轮轴14。具体地说，如图1中所示，行星齿轮系统16包括行星架18，该行星架由安装螺栓20固定于凸轮轴14的鼻部14a。行星架18可旋转地支承多个行星齿轮22，这些行星齿轮与行星齿轮系统16的环形齿轮24和太阳齿轮26啮合。环形齿轮24驱动地连接于电动机30的驱动轴28，该电动机能安装于内燃机10的前盖32。电动机30可以是具有薄轴向尺寸的紧凑设计扁平形电动机。例如本领域已知地，太阳齿轮26连接于链轮34，该链轮能由连接于内燃机10的曲柄轴的链条驱动系统所驱动。虽然示出链轮34和链条驱动系统，但应理解的是，能将带和轮驱动系统用作替代的输入装置。
太阳齿轮26能由一个或多个轴承组36可旋转地支承在凸轮轴14的鼻端部14a上。太阳齿轮26和链轮34能与从太阳齿轮26径向向外指向地设置的链轮34一体地形成，以使得一体的太阳齿轮26和链轮34形成C形半截面。
如本领域众所周知地，凸轮轴14包括多个凸轮凸耳14b，这些凸轮凸耳用于与内燃机10的阀机构接合。
行星架18包括轴向延伸的环形轴颈40，环形齿轮24的轮毂部分24a由一个或多个轴承组42可旋转地支承在该轴向延伸的环形轴颈上。
发动机控制单元或其它控制器50可设置成用于控制凸轮轴停用系统12的操作。具体地说，控制器50可控制电动机30以5个操作模式中一个的操作。具体地说，凸轮轴停用系统12可使得凸轮轴旋转从链条驱动件完全地脱开，以使得凸轮轴旋转停止。这可通过允许电动机30空转或者如果需要的话以相当于太阳和环形齿轮之间传动比的成比例速度电气地驱动来实现。电动机30也能以等于链轮34和太阳齿轮26的旋转速度的速度驱动，以有效地锁止行星齿轮组16，从而以基于链轮和链条驱动系统的传动比的发动机速度的一半来驱动凸轮轴14。电动机30也可操作以带动凸轮轴14的旋转位置与内燃机10的燃料循环共相。附加地，电动机30能保持(停止)，以允许凸轮轴14能借助行星架18以取决于环形齿轮24和太阳齿轮26之间的特定传动比关系的传动比来旋转。最后，电动机30可加速，以使得如果期望的话能在曲柄轴和凸轮轴之间输送较高的传动比。电动机30的控制能由控制器50基于凸轮轴位置传感器52和其它发动机控制参数来控制。一旦将凸轮轴和阀位置带动成共相，经停用汽缸的操作能经由发动机控制单元或其它控制器50而通过燃料喷射和火花点火来开始。发动机控制单元或其它控制器50可包括各种控制模块，这些控制模块接收并且发送与发动机和车辆操作相关联的控制相关信号。
本发明提供一种用于停用发动机阀机构的阀的系统，同时发动机在汽缸经停用的情形下操作。本发明通过总体停用从动凸轮轴来使得整个阀机构停用，以使得摩擦尽可能最小来用以改进燃料经济性。本发明的系统使得能以超过3500RPM的发动机速度来实现阀停用，而现有的技术由于机械限制而在功能上将停用限制在3500RPM以下。
已提供实施例的前文描述来用于说明和描述的目的。并不旨在穷举的或者限制本发明。特定实施例的各个元件或特征通常并不局限于特定的实施例，而是在可适用的情形下是可互换的，并且能用在所选择的实施例中，即使并未明确示出或描述。同样还能以许多方式改变。这些变型并不被认为偏离本发明，且所有这些修改旨在包括在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种用于内燃机的凸轮轴驱动系统，包括：
凸轮轴，所述凸轮轴在其上包括多个凸轮凸耳；
行星齿轮系统，所述行星齿轮系统包括驱动地连接于所述凸轮轴的第一部件；
电动机，所述电动机驱动地连接于所述行星齿轮系统的第二部件；以及
输入装置，所述输入装置由所述内燃机驱动并且驱动地连接于所述行星齿轮系统的第三部件；以及
控制器，所述控制器用于控制所述电动机的操作，用以在与所述第三部件相同的速度选择性地驱动所述第二部件，并且用于选择性地防止所述行星齿轮系统的所述第一部件旋转，用以
防止所述凸轮轴旋转；
其中，所述行星齿轮系统的第二部件是环形齿轮。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴驱动系统，其中，所述行星齿轮系统的第一部件是行星架。
3.根据权利要求1所述的凸轮轴驱动系统，其中，所述行星齿轮系统的第三部件是太阳齿轮。
4.根据权利要求1所述的凸轮轴驱动系统，其中，所述输入装置包括链轮。
5.根据权利要求1所述的凸轮轴驱动系统，进一步包括凸轮轴位置传感器，用以感测所述凸轮轴的位置并且将信号提供给所述控制器，其中，所述控制器调节所述电动机的速度，以带动所述凸轮轴与所述内燃机的燃烧循环共相。
6.根据权利要求1所述的凸轮轴驱动系统，其中，所述输入装置是链轮，且所述行星齿轮系统的第三部件是太阳齿轮，所述链轮和所述太阳齿轮彼此一体地形成，其中，所述链轮相对于所述太阳齿轮正好径向地设置。
7.根据权利要求6所述的凸轮轴驱动系统，其中，所述太阳齿轮可旋转地支承在所述凸轮轴上。
8.根据权利要求7所述的凸轮轴驱动系统，其中，所述行星齿轮系统的第一部件是行星架，所述行星架包括轴向延伸轴颈，且所述行星齿轮系统的第二部件是环形齿轮，所述环形齿轮可旋转地支承在所述行星架的轴向延伸轴颈上。
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