CN113474539A - 对于容纳在摇臂中的电磁闩锁的油冷却 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气门机构，该气门机构包括摇臂组件，该摇臂组件具有摇臂和电磁闩锁组件。该闩锁组件的电磁体容纳在由该摇臂形成的室内。适于油冷却该电磁体的通道穿过该摇臂并在该摇臂内部形成。在一些实施方案中，用于冷却的油是通过枢轴供应的。在一些实施方案中，用于冷却的油是从油溅中获得的。油冷却可以允许使用诸如动态汽缸停用和动态可变气门致动的操作模式，而不会使该电磁体过热。

Description

对于容纳在摇臂中的电磁闩锁的油冷却

技术领域

本教导内容涉及气门机构，具体地为提供可变气门升程(VVL)或汽缸停用(CDA)的气门机构。

背景技术

在一些摇臂组件上使用液压致动闩锁来实现可变气门升程(VVL)或汽缸停用(CDA)。例如，一些切换辊指状物从动件(SRFF)使用液压致动闩锁。在这些系统中，来自油泵的加压油可用于闩锁致动。在内燃机控制单元(ECU)的监管下，加压油的流动可由机油控制阀(OCV)来调节。来自同一来源的单独进给为液压间隙调节提供油。在这些系统中，每个摇臂组件具有两个液压进给装置，这需要一定程度的复杂性和设备成本。这些液压进给装置的油需求可能接近现有供应系统的极限。

通过用具有电磁致动器的摇臂组件替换液压闩锁摇臂组件，可降低某些气门机构系统的复杂性和气门机构系统中对油的需求。为摇臂组件闩锁提供电磁致动器存在包装问题。已发现，电磁闩锁组件可装配在摇臂内部，并且这样做有助于解决包装问题。本公开涉及对电磁致动器安装在摇臂内的气门机构的改进。

发明内容

本教导内容涉及一种用于一种类型的内燃机的气门机构，该内燃机具有燃烧室和可移动气门，该可移动气门具有形成在燃烧室中的支座。气门机构包括凸轮轴、电磁闩锁组件和摇臂组件。该摇臂组件可包括凸轮从动件，该凸轮从动件被构造成在凸轮轴旋转时接合安装在该凸轮轴上的凸轮。电磁闩锁组件可包括闩锁销和电磁体，该闩锁销能够在第一位置和第二位置之间平移。第一闩锁销位置和第二闩锁销位置中的一者可提供这一构型：其中摇臂组件响应于凸轮轴的旋转可操作以致动可移动气门以产生第一气门升程轮廓。第一闩锁销位置和第二闩锁销位置中的另一者可提供这一构型：其中摇臂组件响应于凸轮轴的旋转可操作以致动气门以产生第二气门升程轮廓，该第二气门升程轮廓不同于第一气门升程轮廓，或者可停用气门。摇臂组件包括摇臂，该摇臂形成容纳电磁体的室。摇臂包括承载结构，并且室形成在该承载结构内。在这些教导内容中的一些教导内容中，摇臂由可被铸造或冲压的单个金属件形成。

根据本教导内容，适用于油冷却电磁体的通道穿过摇臂并在该摇臂内部形成。通道中的一些通道可允许油进入摇臂，并且通道中的一些通道可允许油离开摇臂。通道中的一些通道可允许油在摇臂内部邻近电磁体流动。

在这些教导内容中的一些教导内容中，气门机构包括枢轴，该枢轴为摇臂组件提供支点。在这些教导内容中的一些教导内容中，用于冷却电磁体的油通过枢轴被提供到摇臂的内部。在这些教导内容中的一些教导内容中，摇臂具有与枢轴交接的表面。在这些教导内容中的一些教导内容中，该表面具有哥特式轮廓。在这些教导内容中的一些教导内容中，通道包括到摇臂的与枢轴交接的表面上的开口。在这些教导内容中的一些教导内容中，开口通过直通道连接到容纳电磁体的室中的开口。

可通过通道的摩擦因子来调节冷却油流率。在这些教导内容中的一些教导内容中，当在100℃在40psi的压力下设置有SAE 10W30马达油源时，通道具有导致流率在0.005升/分钟至0.06升/分钟范围内的摩擦因子。如果油的流率过大，则对供油系统的需求可能过大。如果油的流率过低，则冷却可能不充分。在这些教导内容中的一些教导内容中，哥特式件与室之间的通道为该摩擦因子提供了主要贡献。换句话讲，从哥特式件到室的通道的尺寸可设定成调节冷却油的流动。在这些教导内容中的一些教导内容中，该通道是窄的。在这些教导内容中的一些教导内容中，该通道具有2mm或更小的直径。在这些教导内容的一些教导内容中，该通道具有1mm或更小的直径。该通道比用于液压闩锁致动的通道更窄。

在通过枢轴提供用于冷却电磁体的油的那些教导内容中，枢轴可具有在枢轴的端部处具有开口的油道，该枢轴为摇臂组件提供支点。凸轮具有凸轮循环。当闩锁销处于第一位置和第二位置中的一者时，凸轮在凸轮循环的一部分内周期性地提升摇臂。在这些教导内容中的一些教导内容中，枢轴中的油道的开口在凸轮循环的一部分期间与摇臂表面中的开口连通，但在凸轮循环的另一部分期间基本上不与摇臂表面中的开口连通。在这些教导内容中的一些教导内容中，仅当摇臂被凸轮提升时才发生实质性的连通。这些特征可用于帮助调节冷却油的流动。

在这些教导内容中的一些教导内容中，用于冷却的油是从摇臂组件周围的油溅中获得的。在这些教导内容中的一些教导内容中，通道包括摇臂的上表面中的开口。重力可有助于将油通过该开口移动到摇臂中。在这些教导内容中的一些教导内容中，在摇臂的表面上形成保持区域以将油朝向摇臂表面中的开口引导，该开口可以是摇臂的上表面上的开口。在这些教导内容中的一些教导内容中，保持区域包括凹型结构。在这些教导内容中的一些教导内容中，保持区域包括挡板。

在这些教导内容中的一些教导内容中，电磁体容纳在壳体内，该壳体安装在摇臂中的室内。在这些教导内容中的一些教导内容中，油流通道包括在壳体外部但在室内的空间。此类空间允许油流过壳体的表面。在这些教导内容中的一些教导内容中，在壳体中形成一个或多个开口以允许油流入和流出壳体。这使得油更紧邻电磁体。

本教导内容中的一些教导内容涉及用电磁闩锁组件改造液压闩锁摇臂组件。摇臂可能已被设计并投入生产以与液压致动闩锁一起使用。用于商业应用的摇臂通常使用需要大量资金投入的定制铸造和压印设备来制造。在本教导内容中的一些教导内容中，摇臂是被设计成容纳液压致动闩锁并且包括液压室的摇臂，该液压室是其内安装有电磁体的室。

在本教导内容中的一些教导内容中，当闩锁销处于第一位置时并且当闩锁销处于第二位置时，电磁闩锁组件为闩锁销提供独立于电磁体的位置稳定性。这种双重位置稳定性使得闩锁能够保持闩锁状态和未闩锁状态两者，而无需对电磁体持续供电。在这些教导内容中，除了在闩锁销致动期间之外，电磁体不需要在闩锁销上被供电或操作，这降低了需要冷却池的程度。

本教导内容的一些方面涉及一种操作气门机构的方法。根据该方法，电磁闩锁组件的电磁体在摇臂组件的摇臂内部操作，从而在摇臂内部产生热量。油流过摇臂以去除该热量中的一些热量。在这些教导内容中的一些教导内容中，油去除电磁体在某个时段内产生的热量的大部分热量。在这些教导内容中的一些教导内容中，油通过摇臂的流率在显著时段内在0.005升/分钟至0.06升/分钟的范围内。在这些教导内容中的一些教导内容中，油流是从为摇臂组件提供支点的枢轴中抽取的。在这些教导内容中的一些教导内容中，油流是从摇臂组件周围的油溅中抽取的。

前述系统和方法可允许电磁闩锁组件用于提供动态汽缸停用和动态可变气门致动中的一者或多者。这些操作要求的操作频率在没有油冷却的情况下可能是不可行的。在这些教导内容中的一些教导内容中，电磁体以以下这一方式操作：在没有油流过摇臂的情况下，将电磁体加热到超过200℃的温度，并且通过摇臂的油流将电磁体保持在低于190℃的温度。在这些教导内容中的一些教导内容中，电磁体以5％或更大的占空比操作，并且通过摇臂的油流为电磁体提供低于190℃的稳态温度。在这些教导内容中的一些教导内容中，占空比为20％或更大，并且通过摇臂的油流仍为电磁体提供低于190℃的稳态温度。

本发明内容的主要目的是以简化的形式呈现本教导内容的广泛方面，以有利于理解本公开。本发明内容并非是对本教导内容的各个方面的全面描述。本教导内容的其他方面将通过以下具体实施方式连同附图传达给本领域的普通技术人员。

附图说明

图1是根据本教导内容的一些方面的摇臂组件的一部分的横截面侧视图。

图2是气门机构的包括图1所示的摇臂组件中的两个摇臂组件的一部分的透视图。

图3提供了包括图2所示的气门机构的从内燃机上移除的一些部件的透视图。

图4是根据本教导内容的摇臂中的油道中的一些油道的透视图。

图5提供了可用于本教导内容的液压间隙调节器的剖面图。

图6是示出根据本教导内容的摇臂的一部分的顶视图。

图7是示出图6的摇臂的一部分的剖面图。

图8是根据本教导内容的一些方面的操作气门机构的方法的流程图。

具体实施方式

在附图中，一些参考字符由带有字母后缀的数字组成。在本说明书和随后的权利要求中，由不带字母后缀的相同数字组成的参考字符等同于附图中使用的并且由带有字母后缀的相同数字组成的所有参考字符的列表。例如，“摇臂103”与“摇臂103A、103B、103C”相同。

图1至图3示出了包括气门机构104和摇臂组件106的内燃机102。图1是摇臂组件106的剖面图。摇臂组件106包括外臂103A、内臂103B、凸轮从动件111和电磁闩锁组件122。图2是气门机构104的包括两个摇臂组件106的一部分和向电磁闩锁组件122提供电力的电力传输模块241的透视图。图3示出了安装在内燃机102的汽缸盖154上的气门机构104的部分。气门机构104的附加部分包括提升阀152(一种可移动气门)、其上安装有凸轮(未示出)的凸轮轴(未示出)和枢轴140。凸轮从动件111被构造成当凸轮轴旋转时接合并跟随该凸轮轴上的凸轮。

参考图1，电磁闩锁组件122包括闩锁销117，该闩锁销能够在伸出位置和回缩位置之间平移。图1示出处于伸出位置的闩锁销117。在伸出位置，外臂103A和内臂103B由闩锁销117接合。在回缩位置，外臂103A和内臂103B脱离接合，并且内臂103B可由凸轮致动而无需移动外臂103A。枢轴140位于形成在汽缸盖154中的孔口内，并为摇臂组件106提供支点。提升阀152具有在汽缸盖154内的支座。

外臂103A包括哥特式件172，该哥特式件为具有哥特式轮廓的表面。哥特式件172成形为与枢轴140交接，由此枢轴140提供支点，当闩锁销117处于接合位置并且外臂103A由凸轮通过凸轮从动件111提升时，摇臂组件106在该支点上枢转。

电磁闩锁组件122包括电磁体119，该电磁体由可围绕线轴167缠绕的线圈形成。电磁体119作用在套管123上，该套管由铁磁材料形成。套管123上的磁力通过芯118传输到闩锁销117，该芯为顺磁性的。

电磁闩锁组件122还包括永磁体120A和120B，该永磁体以面对的极性布置并且可操作以将闩锁销117稳定地保持在伸出位置和回缩位置两者。永磁体120相对于电磁体119和外臂103A保持在固定位置，即使闩锁销117在伸出位置和回缩位置之间平移。永磁体120通过部分地由磁极片116形成的磁路操作，该磁极片定位在磁体120与封闭电磁体119的壳体166之间。壳体166由铁磁材料形成并且包括两个部分(杯形部分166A和顶盖166B)。电磁闩锁组件122的包括壳体166的部分安装在形成在外臂103A中的室110内。为电磁闩锁组件122提供双重位置允许电磁闩锁组件122仅具有间歇电力。如果电磁体119被连续供电，则其将更易受过热影响。

用于油冷却电磁体119的通道穿过摇臂103A并在该摇臂内部形成。这些通道包括在壳体166与室110的边界之间的空间168。在例示的示例中，通过使壳体166向内弯曲而形成空间168。另选地，空间168可以任何合适的方式形成，包括例如将室110扩大到高于容纳壳体166所需的程度，或者通过在壳体166或室110的边缘中形成通道。空间168不是必需的。

用于油冷却电磁体119的通道还可包括在壳体166中的开口169A和169B，该开口允许油流入和流出壳体166内围绕且邻近电磁体119的空间170。在图4中示出由开口169和空间170形成的通道的形状。

参考图1，用于油冷却电磁体119的通道还可包括通道171，该通道171从哥特式件172上的开口173延伸到室110。通道171从通道174偏移，该通道174是便于闩锁销117自由移动的排出口。通道171可从枢轴140输送油供应源以用于冷却电磁体119。

图5示出了适于通过哥特式件172提供油以用于冷却电磁体119的枢轴140。枢轴140可为液压间隙调节器，其具有用于间隙调节的进油口128和用于向摇臂组件106供油的进油口146。枢轴140具有端部149，该端部为摇臂组件106提供支点并且具有与哥特式件172配合的形状。端部149具有开口150。枢轴140具有内套筒145、外套筒143和内部通道148，该内部通道提供进油口128与端部149中的开口150之间的连通。

端部149与哥特式件172之间的界面可为基本上油密的，并且提供外臂103A中的开口173与枢轴140中的开口150之间的连通。该连通可以是连续的，或者可取决于外臂103A在枢轴140上的枢转角度。例如，开口173可被定位成使得仅当外臂103A被凸轮提升时，开口150与开口172连通。相当程度的连通是一种允许油以对冷却有效的量流动的连通程度。对冷却有效的量通常为至少0.005升/分钟。

枢轴140可在35psi至45psi范围内的压力下向外臂103A提供油。为了提供足够的冷却而不对油泵提出过多要求，希望为外臂103A提供流率在0.005升/分钟至0.06升/分钟范围内的冷却油。充分冷却将电磁体119保持在200℃或更低的温度。给定油的供应压力和物理特性，将通过油流过外臂103A的通道的摩擦因子来确定油的流率。可通过使通道171足够窄，使其成为摩擦因子的大部分原因来限制油的流率。足够窄的通道的直径通常将为2mm或更小。通常，通道171的直径将为1mm或更小。例如，通道171的直径可为0.8mm。

图6和图7示出了外臂103C，该外臂可代替外臂103A使用，以利用摇臂组件106周围环境中的油溅来提供电磁体119的油冷却。摇臂103C具有形成在其上表面中的开口182，以允许油进入外臂103C。可在外臂103C的底部处形成另一开口(未示出)，以允许油排出。孔182可具有倒角边缘180以便于油的进入。挡板184(其为外臂103C的外表面上的凸起结构)可被定位成将油溅朝向开口182引导。挡板184具有凹表面183以使油朝向开口182移动。框架181(其为设置在外臂103C上的结构，提供用于为电磁体119供电的电连接)也可提供将油溅朝向孔182引导的挡板。框架181和挡板184形成将油朝向孔182引导的保持区域。

电磁闩锁组件122提供其中闩锁销117为稳定的伸出位置和回缩位置。因此，可在电磁体119未通电的情况下可靠地保持闩锁构型或未闩锁构型。位置稳定性是指闩锁销117保留在特定位置和返回到该特定位置的趋势。稳定性由恢复力提供，该恢复力用作抵抗闩锁销117从稳定位置的小扰动。在电磁闩锁组件122中，稳定力由永磁体120提供。

根据本教导内容的一些方面，电磁体119由电路(未示出)供电，该电路允许施加到电磁体119的电压的极性反向。常规螺线管开关形成磁路，该磁路包括气隙、倾向于扩大气隙的弹簧和可移动以减小气隙的电枢。移动电枢以减小气隙减小了该电路的磁阻。因此，使常规螺线管开关通电使得电枢在减小气隙的方向上移动，而无论流过螺线管的线圈的电流方向或所得的磁场的极性。然而，电磁闩锁组件122的闩锁销117可根据电磁体119产生的磁场的极性在一个方向或另一个方向上移动。允许施加电压的极性反向的电路(例如H桥)使得电磁闩锁组件122的操作能够将闩锁销117致动到伸出位置或回缩位置。

图8提供了根据本教导内容的一些方面的可用于操作内燃机102中的气门机构104的方法200的流程图。方法200从动作201开始，以在摇臂103内部产生热量的方式操作电磁体119。该方式可包括至少5％、任选地20％或更大的占空比。该方式可满足动态汽缸停用或动态可变气门致动的要求。该方式可能会产生如此多的热量，以至于在没有油冷却的情况下，电磁体119将加热到过高的温度，诸如大于200℃的温度。

方法200以动作203继续，使油流过摇臂103以去除热量。在一些实施方案中，通过为摇臂组件106提供支点的枢轴提供油流。在一些实施方案中，通过油溅提供油。在一些实施方案中，油通过摇臂103的流率在显著时段内(诸如在足以防止温度剧增超过200℃的时段内)保持在0.005升/分钟至0.06升/分钟的范围内。在一些实施方案中，油去除通过操作电磁体119产生的热量的大部分热量。在这些教导内容中的一些教导内容中，油流率足以将电磁体119保持在190℃或更低的温度。

已经根据某些教导内容和示例示出了和/或描述了本公开的部件和特征部。虽然已经结合仅本教导内容的一些方面或一些示例描述了特定部件或特征部或者该部件或特征部的广义或狭义表述，但所有的部件和特征部，无论是其广义表述还是狭义表述，都可与其他部件或特征部相结合，只要此类组合被本领域的普通技术人员认为是合乎逻辑的。

Claims (15)

1.一种用于一种类型的内燃机的气门机构，所述内燃机具有燃烧室、可移动气门和凸轮轴，所述可移动气门具有形成在所述燃烧室中的支座，所述气门机构包括：

电磁闩锁组件，所述电磁闩锁组件包括电磁体和闩锁销，所述闩锁销能够在第一位置和第二位置之间平移；

摇臂组件，所述摇臂组件包括摇臂和凸轮从动件，所述摇臂形成容纳所述电磁体的室，所述凸轮从动件被构造成在凸轮轴旋转时接合安装在所述凸轮轴上的凸轮；和

通道，所述通道适于油冷却所述电磁体，所述通道穿过所述摇臂并在所述摇臂内部形成。

2.根据权利要求1所述的气门机构，其中所述通道包括到所述摇臂的具有哥特式轮廓的表面上的开口。

3.根据权利要求1所述的气门机构，其中：

所述气门机构还包括枢轴，所述枢轴为所述摇臂组件提供支点；并且

所述通道具有在所述摇臂的与所述枢轴交接的表面上的开口。

4.根据权利要求3所述的气门机构，其中：

所述枢轴具有端部，所述端部为所述摇臂组件提供所述支点；并且

所述枢轴具有油道，所述油道在所述端部上具有开口。

5.根据权利要求4所述的气门机构，其中当所述闩锁销处于所述第一位置和所述第二位置中的一者时：

所述凸轮具有凸轮循环，所述凸轮通过所述凸轮循环周期性地提升所述摇臂；

所述枢轴中的所述油道的所述开口在所述凸轮循环的一部分期间与所述摇臂的所述表面中的所述开口连通；并且

所述枢轴中的所述油道的所述开口在所述凸轮循环的另一部分期间基本上不与所述摇臂的所述表面中的所述开口连通。

6.根据权利要求4所述的气门机构，其中仅当所述摇臂被所述凸轮提升时，所述枢轴中的所述油道的所述开口与所述摇臂的所述表面中的所述开口连通。

7.根据权利要求1所述的气门机构，其中：

所述通道包括在所述摇臂的外表面上的开口；并且

在所述摇臂的所述外表面上形成保持区域，所述保持区域将油朝向所述开口引导。

8.根据权利要求1所述的气门机构，其中：

所述摇臂具有哥特式件；并且

所述通道具有在所述哥特式件上的直径为2mm或更小的开口。

9.根据权利要求1所述的气门机构，其中：

所述电磁体容纳在壳体内，所述壳体安装在所述摇臂中的所述室内；并且

所述通道包括在所述壳体外部但在所述室内的空间。

10.根据权利要求1所述的气门机构，其中：

所述电磁体容纳在壳体内，所述壳体安装在所述摇臂中的所述室内；并且

在所述壳体中形成一个或多个开口以允许油流入和流出所述壳体。

11.根据权利要求1所述的气门机构，其中所述室为改造的液压室。

12.一种操作根据权利要求1至11中任一项所述的气门机构的方法，所述方法包括：

通过操作所述电磁体在所述摇臂内部产生热量；以及

使用通过所述通道的油流去除所述热量。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述油流去除通过在某个时段内操作所述电磁体而产生的所述热量的大部分热量。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述油流是从为所述摇臂组件提供支点的枢轴中抽取的。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述油流是从所述摇臂组件周围的油溅中抽取的。

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