CN108374702A - V形发动机双内侧凸轮轴系统 - Google Patents

Abstract

一种内燃机包括汽缸壳，该汽缸壳包括在该汽缸壳的前端上设置的第一齿轮系和在该汽缸壳的后端上设置的第二齿轮系。该第一齿轮系驱动第一凸轮轴，且该第二齿轮系驱动第二凸轮轴，且第一凸轮轴和第二凸轮轴具有相应的相平行的旋转轴线。

Description

V形发动机双内侧凸轮轴系统

技术领域

本发明通常涉及内燃机，且更具体地涉及具有以V形配置布置的两个或多个燃烧汽缸的发动机。

背景技术

内燃机通常包括孔，该孔包括往复运动的活塞，该活塞压缩用于燃烧的空气和燃料的易燃混合物。通常通过提升阀和燃料喷射器来控制空气和有时是燃料到发动机汽缸中的输送以及还有废气(作为汽缸之内易燃混合物的氧化副产物产生)的排空，而它们(提升阀和燃料喷射器)的操作可以为机械的和/或电子的或液压的。针对机械阀系统，典型地使用提升阀，通过具有作用其上的随动器的凸轮轴以往复运动的方式来启动该提升阀。在某些情形下，单元式燃料喷射器还可用于加压并喷射预定量的燃料至汽缸中。通过柱塞完成燃料的加压，其还可机械地通过与旋转凸轮轴相接触的随动器或提升器来启动。对某些严厉的服务应用，例如航海或机车发动机应用，机械式燃料输送布置是特别有利的。

针对包括机械单元式喷射燃料系统的发动机，除了机械阀启动系统之外，针对每个发动机汽缸最少需要三个凸轮轴凸角。如所公知，凸角是凸轮轴的本质特征，其将凸轮轴的旋转运动转换成凸轮轴随动器的往复式轴向运动，该轴向运动被用于启动其它发动机部件。因此，针对具有机械单元式喷射系统的发动机，可使用一个凸角来启动燃料喷射，且剩余的两个凸角可被用于分别地启动进气阀和排气阀。针对具有多个进气和/或排气阀每个汽缸的发动机，或者多于一个的燃料喷射型，每个发动机汽缸可使用附加的凸角。

如可理解的是，相应于每个发动机汽缸的多个凸角可建立封装空间限制。针对具有相对关系的汽缸的发动机(例如V形发动机)，挑战是加重了间隔，该发动机将典型地是每个发动机汽缸组包括一个凸轮轴，其设置在发动机的外侧或内侧之上。然而，在这些已知的布置中，外侧凸轮轴导致产生用于驱动该凸轮轴更复杂的齿轮系布置并增加了整个发动机宽度。同样地，先前提出的内侧凸轮轴布置可以增加驱动齿轮系复杂度，且还可降低驱动机构的扭转刚度，这随着时间的推移可能导致低效率的发动机操作和与动力汽缸有关联的各种发动机部件上的增加的磨损。

在Moser等的美国专利号5,564,395(“Moser”)可以看到一个先前提出的发动机配置的实例，其中，两个凸轮轴在V型发动机汽缸壳谷部中设置。Moser描述了一种具有V形组的发动机，在其中设置两个凸轮轴。第一凸轮轴操作连接至摇臂的推杆，其启动发动机的进气和排气阀，以及第二凸轮轴操作与泵元件相关联的辊子元件，其也在V形发动机缸体的谷部之内设置。为了驱动该两个凸轮轴，在Moser中描述的发动机包括：第一齿轮驱动，该第一齿轮驱动确立发动机的曲轴与驱动进气和排气阀的第一凸轮轴之间的直接连接；和第二齿轮驱动，该第二齿轮驱动确立第一凸轮轴与驱动泵送元件的第二凸轮轴之间的直接连接。尽管在Moser中描述的凸轮轴的双凸轮轴布置在减轻空间限制上是至少部分地有效，通过第一凸轮轴的第二凸轮轴的直接驱动能够增加发动机的阀和泵送单元式驱动系统的扭转弹性，这还可增加随着时间的推移而发生的发动机到发动机性能波动以及部件磨损。

发明内容

在一个方面，本发明描述了一种内燃机。该内燃机包括可旋转地支撑具有前端和后端的曲轴的汽缸壳。第一齿轮系设置在汽缸壳的前端上，且与连接至曲轴的前端的第一驱动齿轮相可啮合地连接。第二齿轮系设置在汽缸壳的后端上，且与连接至曲轴的后端的第二驱动齿轮相可啮合地连接。第一凸轮轴相对于汽缸壳可旋转地支撑，且具有第一旋转轴线和连接至第一凸轮轴的前端的第一从动齿轮。第一从动齿轮可啮合地连接至第一齿轮系。第二凸轮轴相对于汽缸壳可旋转地支撑。第二凸轮轴具有第二旋转轴线和连接至第二凸轮轴的后端的第二从动齿轮。第二从动齿轮可啮合地连接至第二齿轮系。第一旋转轴线和第二旋转轴线是平行的。

在另一方面，本发明描述了一种内燃机，该内燃机包括可旋转地支撑具有前端和后端的曲轴的汽缸壳。第一齿轮系被配置成由曲轴直接地驱动。第一凸轮轴相对于汽缸壳可旋转地支撑且具有第一旋转轴线。第一凸轮轴由第一齿轮系直接地驱动。第二齿轮系被配置成由曲轴直接地驱动。第二齿轮系独立于第一齿轮系。第二凸轮轴相对于汽缸壳可旋转地支撑。第二凸轮轴具有第二旋转轴线且由第二齿轮系直接地驱动。第一旋转轴线和第二旋转轴线是平行的。

附图说明

图1是根据本发明的发动机的轮廓视图。

图2是在图1中示出的发动机的横截面视图。

图3和4是在图1中示出的发动机的横截面视图。

图5是在图1中示出的发动机的某些发动机部件的轮廓视图，出于示意性目的，它们被示出从发动机移除。

具体实施方式

本发明涉及发动机，该发动机具有机械驱动的进气和排气阀启动机构，且包括机械驱动的单元式燃料喷射器。根据本发明的发动机包括以V形配置布置的具有两排或组汽缸的多个汽缸，每组汽缸在一直线上布置且沿着各自的呈角度的平面设置。如所知，当从平行于呈角度的平面的方向观看时，两个呈角度的平面沿着平行于发动机的曲轴的中心线的轴线相交，以形成V形形状。针对V形发动机，平面的角度可以以任何已知的角度设置，当该角度并非为180度时，则在汽缸组之间可限定出谷部。在根据本发明的发动机中，两个凸轮轴设置在谷部之内，以使得各自的凸轮轴中心线或旋转轴线彼此相互平行并平行于曲轴的中心线或旋转轴线。曲轴包括位于发动机的前部和背部处的驱动齿轮，驱动齿轮中的每个驱动在发动机谷部中设置的凸轮轴中的相应的一个。

因此，在一个广义的方面，本发明涉及具有双内侧凸轮轴的发动机，其采用内燃机的V形汽缸壳的“谷部”中的空间。两个凸轮轴驱动发动机的进气和排气阀以及还有机械单元式燃料喷射器。通过发动机的后齿轮系驱动一个凸轮轴，以及通过发动机的前齿轮系驱动另一凸轮轴。在发动机操作过程的时间中，当不需要喷射器驱动功能时，例如，当发动机燃料被切断(用于发动机减速)时，或者当发动机包括未由凸轮轴完全地机械地驱动的不同燃料系统时，可移除适当的喷射器凸轮轴和提升器。在示出的实施例中，喷射器凸轮轴位于阀凸轮轴之上，以缩短和加强喷射机构，且尤其是将运动从喷射器凸轮轴传输至于单元式燃料喷射器相关联的摇臂的推杆。

在图1中示出了根据本发明的发动机100的轮廓视图，在图2中示出了其的后视透视图和各种横截面以示出内部部件，其示出了发动机100的通过V形的谷部区域的纵向横截面，且图3和4示出了展现发动机100的前齿轮系和后齿轮系的横截面视图。参考这些附图，发动机100包括汽缸壳102，该汽缸壳形成沿着右组106和左组108布置的多个汽缸孔104。在示出的实施例中，汽缸壳102以V形布置方式布置，其中，右组106和左组108以相对于彼此之间呈锐角角度设置，并限定位于沿着孔104的中心线设置的两个平面之间的谷部110。

右组106和左组108中的每个具有附接其上的汽缸盖112(在图4中示出)，其包括各种流体通道并支撑各种发动机部件，且还包括在其的下部出附接的油盘114，该油盘关闭内部通道116的底部开口(参见图2)。油盘114形成贮槽118，该贮槽收集在发动机100的操作过程中的油。每个汽缸盖112关闭汽缸孔104的顶部开口。汽缸孔104包括位于其中的往复运动式活塞(未示出)，该活塞经由连接杆(未示出)连接至曲轴(也未示出)，出于简要目的也未在图2的横截面视图中示出，但它们是已知的发动机结构。

附接至每个汽缸盖112的是进气导管120，其将空气或者空气和废气的混合物提供至汽缸、排气导管122、提升器124(其围绕发动机阀启动部件和燃料喷射部件)和阀盖126。发动机100还包括两个凸轮轴，它们为在谷部110中设置的第一凸轮轴202和第二凸轮轴204。更具体地，如在图2中所示，第一凸轮轴202沿着汽缸壳102的长度设置在第二凸轮轴204下方并位于谷部110之内。第一凸轮轴202和第二凸轮轴204中的每个包括轴承206和偏心的凸角208，且具有分别地沿着第一旋转轴线203和第二旋转轴线205延伸的纵向尺寸。第一旋转轴线203和第二旋转轴线205，以及还有曲轴(未示出)的旋转轴线210是平行的。

第一凸轮轴202和第二凸轮轴204分别地由两个齿轮系212和214来驱动，这在图3和4中示出。参考图3，其示出了在发动机100的后部处的横截面图，示出了第二齿轮系214，该第二齿轮系被用于驱动第二凸轮轴204。后齿轮系214包括后驱动齿轮216(也在图2中以横截面示出)，该后驱动齿轮连接至曲轴218(在图2中未示出)的后端，并由该曲轴驱动。后驱动齿轮216与第一后空转齿轮220相啮合并驱动该第一后空转齿轮，且该第一后空转齿轮包括带齿衬套221和齿圈222。带齿衬套221包括与第二从动齿轮224相啮合地齿，该第二从动齿轮通过紧固件225连接至第二凸轮轴204的后端223。

参考图4，其示出了在发动机100的前部处的横截面图，示出了第一齿轮系212，该第一齿轮系被用于驱动第一凸轮轴202。前齿轮系212包括前驱动齿轮226，该前驱动齿轮连接至曲轴218的前端并由该曲轴驱动。前驱动齿轮226与两个前空转齿轮228相啮合并驱动该两个前空转齿轮，该两个前空转齿轮彼此相互啮合并也与第一从动齿轮230(在图2中示出)相啮合，该第一从动齿轮230通过紧固件233连接至第一凸轮轴202的前端232。第一齿轮系212和第二齿轮系214中的每个有壳体包封。在示出的实施例中，未示出前壳体，但示出一后壳体234，该后壳体连接至汽缸壳102的后部并包封后驱动齿轮216以及还有发动机100的飞轮236。

出于示出目的，在图5中示出了第一凸轮轴202和第二凸轮轴204以及相关联的从动部件(示出从发动机100移除)的轮廓视图。如从该示意图可看出，第一凸轮轴202设置在第二凸轮轴204下方，且被用于驱动发动机100的进气和排气阀。在示出的实施例中，第一凸轮轴202的凸角208具有安放在其上的辊子挺杆302，其跟随当第一凸轮轴202在发动机操作过程中的旋转时的往复式运动。每个辊子挺杆302连接至推杆304，这进而或者连接至进气阀摇臂306或连接至排气阀摇臂308，该摇臂中的每个操作来以已知的结构布置打开和关闭发动机100的相应的进气或进气阀，其包括阀杆、回位弹簧、行程限位器等等。

类似的，第二凸轮轴204包括凸角208，在该凸角上安放辊子喷射挺杆310，而且其跟随当第二凸轮轴204在发动机操作过程中的旋转时的往复式运动。如可理解的是，在发动机操作过程中，取决于组成第一齿轮系212和第二齿轮系214的各种齿轮的选择，第一凸轮轴202和第二凸轮轴204的旋转速率可不同。辊子喷射挺杆310包括弹簧312，该弹簧提供回复和偏置力，以维持辊子喷射挺杆310与第二凸轮轴204的凸角208之间的接触。辊子喷射挺杆310连接至喷射器摇臂314，其操作燃料喷射器，例如，机械致动液压放大的燃料喷射器，例如在美国专利6,003,497中描述的燃料喷射器，在此作为参考引入该美国专利，或者类似的喷射器操作以提供液体燃料(例如柴油)或气态燃料(例如液化天然气(LNG))至发动机汽缸中。如可从图5中看出，用于进气和排气阀，以及还有燃料喷射器的驱动布置针对每个发动机汽缸可复制一次。在图1所示出的实施例中，示出了沿着两个六汽缸组布置有十二个汽缸，但可使用其它的汽缸数目。

工业实用性

本发明可应用于具有双凸轮轴的任何类型的发动机，该双凸轮轴用于驱动汽缸阀启动部件和机械单元式燃料喷射布置。将理解的是，以上描述提供了所公开系统和技术的实例。然而，可预料的是，本发明的其它实施方式在细节上可能不同于以上实例。对于本发明或其实例的所有参考被定为参考在这个意义上所描述的特定实例，而不打算更一般地暗示对本发明的总体范围造成任何限制。所有对于某些特征的区别和贬低的描述只是用来表示这些特征并不是优选的，除非另外说明，并不打算将这些特征完全排除在本发明的范围之外。

除非这里另有说明，这里所述的数值的范围仅仅用作分别指代该范围内的每个独立的值的简化方法，并且每个独立的值与它在这里被单独引述一样引用到说明书中。本文所述的所有方法可以任何合适的顺序进行，除非本文另有说明或者上下文清楚地相反指示。

Claims (10)

1.一种内燃机，包括：

汽缸壳，所述汽缸壳可旋转地支撑具有前端和后端的曲轴；

设置在所述汽缸壳的前端上的第一齿轮系，所述第一齿轮系与连接至所述曲轴的所述前端的第一驱动齿轮相可啮合地连接；

设置在所述汽缸壳的后端上的第二齿轮系，所述第二齿轮系与连接至所述曲轴的所述后端的第二驱动齿轮相可啮合地连接；

相对于所述汽缸壳可旋转支撑的第一凸轮轴，所述第一凸轮轴具有第一旋转轴线，并具有连接至所述第一凸轮轴的前端的第一从动齿轮，所述第一从动齿轮可啮合地连接至所述第一齿轮系；

相对于所述汽缸壳可旋转支撑的第二凸轮轴，所述第二凸轮轴具有第二旋转轴线，并具有连接至所述第二凸轮轴的后端的第二从动齿轮，所述第二从动齿轮可啮合地连接至所述第二齿轮系；

其中，所述第一旋转轴线和所述第二旋转轴线是平行的。

2.根据权力要求1所述的内燃机，还包括所述曲轴的旋转轴线，其中，所述曲轴的所述旋转轴线平行于所述第一旋转轴线和所述第二旋转轴线。

3.根据权力要求1所述的内燃机，其中，所述汽缸壳具有V形配置，其包括沿第一组布置的第一组多个汽缸以及沿着第二组布置的第二组多个汽缸，其中，在所述第一组和所述第二组之间限定谷部，且其中，所述第一凸轮轴和所述第二凸轮轴设置在所述谷部中。

4.根据权力要求3所述的内燃机，其中，所述第一组多个汽缸和所述第二组多个汽缸中的每个汽缸包括由进气摇杆和推杆操作的进气阀以及由排气摇杆和另外的推杆操作的排气阀，其中，推杆和另外的推杆中的每个包括辊子挺杆，且其中，所述辊子挺杆安放在于所述第一凸轮轴上形成的凸角之上。

5.根据权利要求3所述的内燃机，其中，所述第一组多个汽缸和所述第二组多个汽缸中的每个汽缸包括由喷射器摇臂和喷射器辊子挺杆操作的机械的单元式燃料喷射器，且其中，所述喷射器辊子挺杆安放在于所述第二凸轮轴上形成的凸角之上。

6.根据权利要求5所述的内燃机，还包括设置成用于提供偏置力的弹簧，所述偏置力推动所述喷射器辊子挺杆与在所述第二凸轮轴上形成的凸角相接触。

7.根据权利要求3的内燃机，其中，所述第一凸轮轴于所述谷部中设置在所述第二凸轮轴之下。

8.根据权利要求1所述的内燃机，其中，所述第一齿轮系包括至少一个空转齿轮。

9.根据权利要求1所述的内燃机，其中，所述第二齿轮系包括至少一个空转齿轮。

10.根据权利要求1所述的内燃机，其中，所述第二齿轮系被配置成用于以所述曲轴的任何给定的旋转速度来旋转所述第二凸轮轴，所述第一齿轮系被配置成用于以与所述给定的旋转速度不同的速度旋转所述第一凸轮轴。