CN1107787C - 内燃机的凸轮轴驱动的环形弹性件的包围室 - Google Patents

Abstract

在一种内燃机中，该内燃机具有：液压阀特性控制机构，它改变凸轮的相位，而该凸轮驱动吸气阀；油压控制阀，它控制供给到阀特性控制机构中的工作油的压力，链条室包括由发动机主体所形成的壳体和封闭该壳体的盖。油压控制阀连接到由正时链条所包围的发动机主体上。为了把油压控制阀定位在链条室的外部，该盖具有开口从而插入油压控制阀，该壳体具有环绕油压控制阀的连接部分，而开口的整个边缘以液体不能透过的方式接触到该连接表面上并被固定。

Description

内燃机的凸轮轴驱动的环形弹性件的包围室

本发明涉及一种内燃机，该内燃机具有：阀特性控制机构，它用来改变吸气阀和排气阀中的至少一个的工作特性，而该排气阀和吸气阀由设置在凸轮轴上的凸轮来驱动；及控制阀，它用来控制供给到阀特性控制机构中的工作油的压力。尤其地，本发明涉及内燃机中的包围室，该包围室围起环形弹性件如位于凸轮轴和曲轴之间的链条或者皮带，从而把曲轴的扭矩传递到凸轮轴中从而驱动凸轮轴。

至今为止，已经公开了这样一种内燃机：该内燃机具有：阀特性控制机构，它用来改变吸气阀和排气阀中的至少一个的工作特性，而该排气阀和吸气阀由设置在凸轮轴上的凸轮来驱动从而进行旋转，而该凸轮轴支撑在缸盖上；及控制阀，它用来控制供给到阀特性控制机构中的工作油的压力(日本实用新型专利公报No.10-89023)。

在这种内燃机中，控制阀由电磁螺线管阀构成，并且连接在缸盖的侧表面。因此，易于为电流所加热的控制阀被空气冷却，从而防止了温度过度升高，并且由于控制阀定位在没有露出到油中的位置上，因此不需要耐油控制阀。

一方面，公开了这样一种内燃机，该内燃机具有环形弹性件的包围室，该弹性件例如是位于凸轮轴和曲轴之间的链条或者皮带，它通过曲轴的扭矩来驱动凸轮轴，该包围室由发动机主体所形成的壳体和盖住该壳体的盖来形成。

在上述日本公报中所描述的内燃机中，控制阀从缸盖的侧表面上突出，因此为了避免干扰这些零件，不能在该附近上布置零件，因此从发动机的紧凑性来看还需要改进。此外，由于从缸盖传递来的振动而使控制阀易于振动，从而对控制阀的工作性能产生了不良的影响。因此，使用克服振动和较贵费用的控制阀一定会引起较高的费用。

一方面，在通常的包围室中，由于从发动机主体中传递来的振动使盖产生振动，因此产生了噪声。

考虑到上述的，产生了本发明，本发明的目的是使具有液压阀特性控制机构的内燃机紧凑，并且抑制包围室的盖的振动从而减少噪声。

本发明的另一个目的是：抑制由于发动机主体振动所引起的控制阀的振动，不需要克服振动的、昂贵的控制阀，并减少费用。

本发明提供了一种内燃机的凸轮轴驱动的环形弹性件的包围室，该内燃机具有：凸轮轴，它驱动发动机阀；液压阀特性控制机构，它改变发动机阀的工作特性；控制阀，它控制供给到阀特性控制机构中的工作油的压力；及凸轮轴驱动的环形弹性件，它位于凸轮轴和曲轴之间从而把曲轴的扭矩传递到凸轮轴，其特征在于：包围室由发动机主体所形成的壳体和紧紧地封闭该壳体的开口面的盖来形成，控制阀在由环形弹性件所包围的一部分处连接到发动机主体上，该盖具有开口，控制阀通过该开口伸出到盖的外部，该壳体具有连接部分，盖的开口的边缘紧紧地接触到该连接部分上并且被固定。

根据本发明，由于利用废空间(dead space)控制阀在由环形弹性件所包围的一部分处连接到发动机主体上，因此内燃机形成得紧凑，并且不会妨碍在该附近布置零件。

由于盖在由环形弹性件所包围的位置处固定到连接部分上，因此盖的刚度形成得较高从而抑制了振动，其结果是减少了噪声。

内燃机的安装托架固定到连接部分上，该连接部分可以在控制阀的附近处设置在发动机主体上。

由于可以最大限度地抑制发动机振动的安装托架被固定到控制阀的附近，因此控制阀的振动被抑制，因此使用能够克服振动的控制阀没有必要，故可以减少费用。

在上述包围室中，控制阀可以连接到缸盖上，该缸盖构成了一部分发动机主体，连接部分可以形成于该缸盖上，该盖的端部可以接触弹性材料的密封件，而该密封件安装到缸盖罩上，该缸盖罩构成了一部分壳体，而盖的另一端可以固定到油底壳上，而该油底壳构成了一部分壳体。

由于盖的端部借助于弹性密封件而支撑在缸盖罩上，并且盖的另一端被固定到油底壳上，因此在盖上产生了膜振动。这种膜振动最容易产生于与缸盖相对的一部分上。但是，该盖在该部分上固定到连接部分上，因此可以有效地抑制振动，因此更加减少了噪声。

图1是采用了本发明的内燃机的整体示意图；

图2是内燃机的右侧视图；

图3是拆去了盖的内燃机的局部剖视图；

图4沿着图3的线IV-IV所截取的剖视图。

下文中，参照附图1-4来描述本发明的优选实施例。

在这个实施例中，内燃机1是安装在机动车上的火花点火DOHC式四缸发动机，该发动机具有指向机动车的右左方向的曲轴。

参照图1，活塞3可滑动地安装在气缸孔内，并且借助于连杆4连接到曲轴上，从而把活塞3的往复运动转化成曲轴2的旋转运动。驱动链轮5设置在曲轴2的右端部分上(图1上的左端)，吸气凸轮链轮8和排气凸轮链轮9设置在吸气凸轮轴6和排气凸轮轴7的各自右端部分上。而吸气凸轮轴6和排气凸轮轴7设置成相互平行。正时链条10(凸轮轴驱动的环形弹性件)缠绕在链轮5、8、9上，因此在曲轴2旋转两圈的期间中凸轮轴6、7旋转一圈。

在本文中，“前”、“后”、“左”和“右”相对于这样的一个人来表示的，这个人乘坐在带有该发动机的机动车上并且面朝机动车的前部。在图1中，箭头A表示机动车的移动方向。

每个气缸具有吸气阀13和排气阀14，吸气阀13和排气阀14共同称作发动机阀。在这个实施例中，每个气缸具有一对吸气阀13和一对排气阀14。吸气阀13由若干吸气摇臂来驱动，而吸气摇臂由若干设置在吸气凸轮轴上的不同形状的吸气凸轮来摇动。吸气侧第一阀特性控制机构15设置来改变吸气阀13的升程和打开时间。第一阀特性控制机构15包括连接改变机构，该连接改变机构借助于油压操纵的销来连接和脱开吸气摇臂。

同样地，排气阀14由若干排气摇臂来驱动，这些摇臂由若干设置在排气凸轮轴上的不同形状的排气凸轮来摇动。排气侧第一阀特性控制机构16设置来改变排气阀14的升程和打开时间。排气侧第一阀特性控制机构16包括连接改变机构，该连接改变机构借助于油压操纵的销来连接和脱开排气摇臂。

每个第一阀特性控制机构15、16内的工作油压借助于第一油压控制阀(未示出)来控制。即，在发动机的低速范围内，第一油压控制阀与排出通道54(图3)相连，从而占住低油压位置，因此连接改变机构供给有低压的工作油，并且吸气和排气摇臂被脱开从而驱动具有较小升程和较短打开时间的吸气阀13和排气阀14，而该较小升程和较短打开时间适合于发动机的低速范围。排出通道54通到链条室61，从而润滑链条。

在发动机的高速范围内，第一油压控制阀关闭排出通道54并且与工作油供给源连通，从而占住高油压位置，因此连接改变机构供给有高压工作油，并且吸气和排气摇臂被连接来驱动具有较大升程和较长工作时间的吸气阀13和排气阀14，而该较大升程和较长工作时间适合于发动机的高速范围。

在具有吸气凸轮链轮8的吸气凸轮轴6的右端部上设置有第二阀特性控制机构，该控制机构相对于曲轴2连续地提前或者延迟吸气阀13的打开和关闭时间，从而改变凸轮相位。用来控制第二阀特性控制机构17内的油压的第二油压控制阀18设置在环形正时链条10的里面。

如图2到4所示一样，曲轴2支撑在缸体22和下部缸体21之间的接触表面上。油底壳21装配在下部缸体21的下端面上。缸盖23装配在缸体22的上端面上，缸盖罩24装配在缸盖23的上端面上。

在曲轴2的右端部上，连接上述驱动链轮5和链轮26从而驱动油泵25，从而与曲轴2一起旋转。链轮5、26形成为一个主体。从动链轮27成一体地形成于泵25的轴上，因此油泵25由环绕链轮26、27的链条28来驱动。

曲轴2的右端通过密封件而穿过盖60，辅助机构驱动皮带轮29借助于螺栓而连接到盖60的外侧上的端部上，从而通过皮带35来驱动压缩器31、冷却水泵32、交流发电机33和油泵34，从而实现动力调整(图2)，而压缩器31、冷却水泵32、交流发电机33和油泵34连接到固定在发动机主体的前端面上的托架30上。

在缸盖23上，把摇轴保持架36安装在气缸排的两端上及气缸之间中。摇轴保持架36设置有进行摇动的吸气摇轴支撑吸气摇臂和进行摇动的排气摇轴支撑排气摇臂。此外，把相应的凸轮保持架37安装在每个摇轴保持架36上。摇轴保持架36和凸轮保持架37借助于螺栓固定到缸盖23上。吸气和排气凸轮轴6、7支撑在圆形孔内，而每个圆形孔具有形成于摇轴保持架36的上表面上的下部半圆柱形支撑表面和形成于相应的凸轮保持架37的下表面上的上部半圆柱形支撑表面。

在正时链轮的前侧和后侧上各自设置了链轮导向装置38、39(图9)。后侧上的链条导向装置39借助于张紧轮40来压紧。同样地，泵驱动链条28具有借助于张紧轮43来压紧的、后侧上的链条导向装置42和前侧上的链条导向装置41。

第二油压控制阀18连接在缸盖23的右端面上，并且相对于气缸孔的轴线而连接在吸气凸轮轴6的侧边上，而缸盖23的右端面定位在正时链条10的环里面。第二油压控制阀嵌入在形成于缸盖23的插入孔23b内。

第二油压控制阀18具有：圆柱形套18a，该圆柱形套18a插入到插入孔23b内；阀柱(未示出)，它安装在套18a内从而进行滑动；及负载螺线管(duty solenoid)18b，它设置在缸盖23的外侧上并且固定到套18a从而驱动阀柱。通过供给到工作螺线管18b的负载控制电流来连续地改变阀柱的轴向位置，并且连续地控制供给到第二阀特性控制机构17的工作油的压力。套18a的尖端穿过插入孔23b从而伸到形成于缸盖23上的空间中。

套18a形成有：中心进入口18c，该进入口18c与工作油供给源连通；提前口18d和延迟口18e，它们各自设置在进入口18c的两侧上；及一对排出口18f、18g，它们各自设置在口18d、18e的外侧上。负载螺线管18b具有：连接托架18h，它借助于螺栓44把第二油压控制阀18固定到缸盖23上；及连接器18j，它用来把连通到电控制元件中的信号线连接起来。

提前侧油通道50和延迟侧油通道51从第二油压控制阀18延伸到第二阀特性控制机构17中。提前侧油通道50在缸盖23和摇轴保持架36内从提前开口18d处向上延伸，然后沿着与凸轮保持架37接触的表面进行延伸，并且沿着借助于摇轴保持架36的下部支撑表面和凸轮保持架37的上部支撑表面而形成于吸气凸轮轴6的边缘上的环形通道进行延伸。

延迟侧油通道51在缸盖23和摇轴保持架36内从延迟开口18e处向上延伸，然后沿着与凸轮保持架37接触的摇轴保持架36的表面进行延伸，并且进一步沿着借助于摇轴保持架36的下部支撑表面和凸轮保持架37的上部支撑表面而形成于吸气凸轮轴6的边缘上的环形通道进行延伸。

在第二阀特性控制机构17中，四个叶片与吸气凸轮轴6形成一体，提前室和延迟室形成于每个叶片的两侧上。

提前侧油通道50与一对提前的油通道52连通，通过形成于吸气凸轮轴6的边缘上的环形油通道和形成于第二阀特性控制机构17上的四个油通道使该通道52与提前室连通。

同样地，延迟油通道51与一对延迟的油通道53连通，通过形成于吸气凸轮轴6的边缘上的环形油通道和形成于第二阀特性控制机构17中的四个油通道使该油通道53与延迟室连通。

第二油压控制阀18根据来自电控制元件的信号控制工作油的压力，因此凸轮相位与目标凸轮相位相一致，而该目标凸轮相位是根据发动机旋转速度和发动机负荷来设置的。即，为了使该凸轮相位提前，因此第二油压控制阀18的阀柱被移动来把进入口18c和提前口18d连接起来，从而使所控制的工作油从提前口18d通过提前侧油通道50和相关的油通道而到达提前室。

一方面，第二油压控制阀18的延迟开口18e和排出口18g相互连接起来，因此，通过相关的油通道、延迟侧油通道51、延迟开口18e和设置在套18a的尖端上的排出开口18g，延迟室内的工作油排出到形成于缸盖23中的空间内。其结果是，由于提前室和延迟室之间的压差使叶片旋转，因此，吸气凸轮轴6相对于吸气链轮8而旋转，从而使凸轮相位提前。

同样地，为了延迟凸轮相位，第二油压控制阀的阀柱被移动从而把进入口18c与延迟口18e连接起来，因此所控制的工作油从延迟口18e通过延迟侧油通道51和相关的油通道而到达延迟室中。

另一方面，第二油压控制阀18的提前开口18d和排出口18f相互连接起来，因此，通过相关的通道、提前侧油通道50、提前开口18d、排出口18f和形成于缸盖上的排出通道55，提前室内的工作油排出到链条室61中。其结果是，由于延迟室和提前室之间的压差使叶片旋转，因此吸气凸轮轴6相对于吸气凸轮链轮8而旋转，从而使凸轮相位延迟。

当实际凸轮相位与目标凸轮相位相一致时，阀柱被移动到这样的中间位置：在该位置上，提前开口18d和延迟开口18e与进入口18c和排出口18f、18g阻断，因此凸轮相位不变。

驱动链轮5、吸气凸轮链轮8、排气链轮9和正时链条10被封闭在链条室(封闭室)61中，该链条室由缸盖罩24、油底壳30和连接到缸盖23的右端和缸体22上的盖所盖住。吸气和排气凸轮链轮8、9由缸盖罩24来盖住，而链条10、28由盖60来盖住。

在这个实施例中，缸盖罩24、缸盖23、缸体22、下部缸体和油底壳20构成了发动机主体，接近正时链条10的、发动机主体的端部构成了主室61的壳体。缸盖罩24、缸盖23、缸体22、下部缸体21和油底壳20的开口端面形成了壳体的开口。即，缸盖罩24的向下开口端表面24a、缸盖23的向右开口端表面23a、22a、21a、缸体22和下部缸体21及油底壳20的向上开口端表面20a形成了壳体的开口，盖60以液体不能透过的方式连接到开口端表面上。

更加具体地说，盖60靠近弹性材料，例如橡胶密封件62，该弹性材料安装在缸盖罩24的向下开口端面24a上，并且借助于沿着开口端表面20a、21a、22a和23a而布置的螺栓固定到缸盖23、缸体22和下部缸体21的向右开口端表面23a、22a和21a上，及固定到油底壳20的向上开口端表面20a上。

连接部分64环绕着缸盖的插入孔23b和安装到插入孔23b中的第二油压控制阀而形成，盖60靠近连接部分的连接表面64a，并且通过螺栓64与形成在连接表面64a上的锥形孔65接合而固定。盖60具有圆柱形开口60a，第二油压控制阀18通过该开口，从而伸出到链条室61的外侧，缸盖23的侧边上的开口60a的整个边缘以液体不能透过的方式接触连接表面64a。因此，连接部分64的连接表面64a构成了壳体的一部分开口端表面，该端表面形成了链条室61。

另一个锥形孔67形成于连接部分64上，螺栓68拧在锥形孔67中从而把发动机1的安装托架70和盖60安装在一起。因此，连接部分64是发动机主体的安装托架70的固定部分。此外，借助于两个螺栓69，安装托架70与盖60一起固定到缸盖23的向右的开口端面23a上。

当发动机工作时，根据第一油压控制阀控制的工作油压来进行工作的第一阀特性控制机构15、16驱动每个缸的吸气阀13和排气阀14，当在发动机的低速范围内的情况下，具有较小的升程和较短的打开时间，或者在发动机高速范围内的情况下，具有较大的升程和较长的打开时间。

一方面，根据第二油压控制阀18所控制的工作油压来进行工作的第二阀特性控制机构17控制吸气阀13的打开-关闭时间，因此实际凸轮相位与目标凸轮相位相一致，而目标凸轮相位是根据发动机旋转速度和发动机负荷来设定的。

利用废空间(dead space)，在环形正时链条10的内侧处，把第二油压控制阀18连接到缸盖23上，因此发动机1形成得更加紧凑，并且没有妨碍零件环绕着发动机进行布置。

尽管第二油压控制阀18设置在环形正时链条10的内部，但是盖60的开口60a的边缘60b以液体不能透过的方式整个地接触到形成于发动机缸盖上的连接部分64的连接表面64a上。因此，第二油压控制阀18定位在链条室61的外侧上，而链条室61的外侧与链条室61内的含油空气相隔开。其结果是，第二油压控制阀18不需要耐油的控制阀，因此费用减少了。

由于第二油压控制阀18定位在链条室61的外侧上，并且与定位在链条室61内的情况相比，没有露出到高温环境中，因此不需要经过高温处理过的较贵的控制阀，从而在这方面上减少了费用。由于负载螺线管18b定位在链条室6 1的外部，因此，由于负载螺线管18b的电流而引起的第二油压控制阀18的温度升高借助于空冷而被降低了。

由于盖60固定到连接部分64上，而连接部分64借助于螺栓66而定位在正时链条10的内部，因此盖60的刚度增加了，从而抑制了振动和噪声。

最大限度地抑制发动机1的振动的安装托架70固定到连接部分64上，因此盖60和第二油压控制阀18的振动被抑制了，因此不需要克服振动的昂贵控制阀作为第二油压控制阀18，因此减少了费用。

由于盖60的端部借助于弹性材料的密封件62而支撑在构成发动机主体的缸盖罩24上，并且该罩的另一端固定到油底壳20上，油底壳20构成了发动机主体和链条室61的壳体，膜振动产生于盖60上。这种膜振动非常容易产生于与缸盖23相对的一部分上。但是，由于盖60在上述部分上固定到连接部分64上，因此可以有效地抑制振动，故抑制了噪声。而且，由于盖60借助于螺栓与安装托架70一起固定到连接部分64上，因此更加抑制了盖60的振动。

从排出通道55排出到连接部分64上方的一部分上的工作油沿着连接部分64的边缘分成了前部流量和后部流量，因此正时链条10的前侧和后侧同样地被润滑了。

压力控制阀18设置在正时链条10的内侧，但是第一油压控制阀可以取代第二油压控制阀18而设置在正时链条10的内侧。

尽管在上述实施例中第二阀特性控制机构17设置在吸气凸轮轴6上，但是第二阀特性控制机构17可以设置在排气凸轮轴7或者设置在吸气凸轮轴6和排气凸轮轴7这两者上。此外，发动机1可以具有一个凸轮轴，这个凸轮轴带有成一体形成的吸气凸轮和排气凸轮。

尽管在上述实施例中安装托架70固定到绕着第二油压控制阀18所形成的连接部分64上，但是，安装托架70可以固定到第二油压控制阀18的附近处，而不是固定到连接部分64上。根据第二油压控制阀18的振动的影响和防止盖60的膜振动来合适地确定固定位置。

Claims (3)

1.一种内燃机的凸轮轴驱动的环形弹性件的包围室，该内燃机具有：凸轮轴，它驱动发动机阀；液压阀特性控制机构，它改变发动机阀的工作特性；控制阀，它控制供给到阀特性控制机构中的工作油的压力；及凸轮轴驱动的环形弹性件，它位于凸轮轴和曲轴之间从而把曲轴的扭矩传递到凸轮轴，其特征在于：所述包围室由发动机主体所形成的壳体和紧紧地封闭所述壳体的开口面的盖来形成，所述控制阀在由所述环形弹性件所包围的一部分处连接到所述发动机主体上，所述盖具有开口，所述控制阀通过该开口伸出到所述盖的外部，所述壳体具有连接部分，盖的所述开口的边缘紧紧地接触到该连接部分上并且被固定。

2.如权利要求1所述的凸轮轴驱动的环形弹性件的的包围室，其特征在于：内燃机的安装托架固定到连接部分上，该连接部分在所述控制阀的附近处设置在所述发动机主体上。

3.如权利要求1或者2所述的凸轮轴驱动的环形弹性件的的包围室，其特征在于：所述控制阀连接到缸盖上，该缸盖构成了一部分所述发动机主体，所述连接部分形成于所述缸盖上，所述盖的端部接触弹性材料的密封件，而该密封件安装到缸盖罩上，该缸盖罩构成了一部分所述壳体，而所述盖的另一端固定到油底壳上，而该油底壳构成了一部分所述壳体。