CN1789674A - 一种发动机凸轮轴 - Google Patents
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Abstract
本发明属于发动机配气机构，提供一种发动机凸轮轴，包括轴体以及分布固连在轴体上的进气凸轮与排气凸轮，其特征在于：固连在同一轴体上的进气凸轮与排气凸轮能够发生相对运动。本发明为了克服上述的技术缺陷，所提供的一种组合式凸轮轴，能够使发动机在变化的负荷下，进、排气门分别获得最佳的配气相位角，改善发动机性能，增大布置空间，减轻发动机自重的发动机等等。同时还能够使发动机的动力输出顺畅平滑，减少油耗；可以减少整个系统的质量，提高了传动效率，提高发动机在所有转速范围内的动力性、燃油经济性，降低尾气的排放，从而提高了发动机的整机性能。
Description
技术领域
本发明所要保护的技术方案属于内燃机配气机构的技术领域，具体地说，涉及到一种发动机的凸轮轴。
背景技术
发动机的配气机构是保证发动机在工作中定时将新鲜的可燃混合气充入气缸，并及时将燃烧后的废气排出气缸的机构。凸轮轴是发动机的配气机构的组成部分，各种车型发动机凸轮轴的结构大同小异，主要差别在于安装的位置。凸轮的数目和形状尺寸不尽相同，特别是凸轮轴的安装位置，被列为区别发动机构造和性能的重要标志。目前发动机的凸轮安装位置分为下置，中置，顶置三种形式。但是，如果采用下置式或者中置式的凸轮轴，由于气门与凸轮轴的距离较远需要气门挺杆和挺柱等辅助零件，造成气门传动机件较多，结构复杂，发动机体积大，而且在高速运转下还容易产生噪声，而采用顶置式凸轮轴则可以改变这种现象。所以，现代轿车发动机一般都采用了顶置式凸轮轴。
轿车发动机按照顶置凸轮轴的数目，分为单顶置凸轮轴(SOHC)和双顶置凸轮轴(DOHC)。采用单顶置凸轮轴(SOHC)布置时，发动机的进、排气门就用同一个凸轮轴上的不同的凸轮来确定进、排气门的开启与关闭定时。采用双顶置凸轮轴(DOHC)布置时，发动机的进、排气门用二根不同的凸轮轴驱动进、排气门的开启与关闭定时，由各自凸轮轴上的凸轮来确定。采用单顶置凸轮轴，发动机缸盖布置更为紧凑，发动机自身重量轻、零件数量减少。采用双顶置凸轮轴，会减少发动机缸盖的布置空间，使传动系统复杂，增加发动机自身的重量，增加发动机零件的数量，增加发动机的制造成本。
众所周知，发动机在不同的转速、负荷条件下，为了达到发动机的某一优化的性能或排放指标，对进气定时和排气定时有不同的最佳值。传统发动机的气门定时不能随发动机转速和负荷的变化而变化。为了克服这个问题，近年引入了可变气门定时技术。具体地说，就是在凸轮轴上安装凸轮相位驱动机构，使凸轮轴能根据发动机电子控制系统的指令相对于曲轴上止点位置转动一个角度。
在单顶置凸轮轴发动机上采用可变气门定时技术，尽管凸轮轴可以相对于曲轴位置而变化，但进气定时和排气定时的相对位置是固定的，这不利于最充分地优化发动机的性能和排放。
在双顶置凸轮轴发动机上采用可变气门定时技术，则可以实现凸轮轴相对于曲轴位置的变化，及进气与排气定时的相对位置变化。但前述的双顶置凸轮轴的缺点也就不可避免。
发明内容
本发明是为了克服上述的技术缺陷，而提供一种能够使发动机在变化的负荷下，进、排气门分别获得最佳的配气相位角，改善发动机性能，同时增大布置空间，减轻发动机自重的发动机凸轮轴。
本发明的技术方案如下：一种发动机凸轮轴，包括轴体以及分布固连在轴体上的进气凸轮与排气凸轮，其特征在于：固连在同一轴体上的进气凸轮与排气凸轮能够发生相对运动。
所述轴体由外轴与内轴组合而成；外轴呈管状且轴壁上设有槽孔，外轴内腔中设置有与其同轴的内轴，内轴与外轴上分别均固连着进气凸轮或排气凸轮；内轴上固连着的凸轮固连位置位于外轴上的槽孔处。
同现有技术中内燃机采用的单凸轮轴和双凸轮轴比较，本发明将二者的积极效果能够融于一体，又能克服原有的技术所存在缺陷，即一方面减轻发动机的重量，将发动机的结构变得更加紧凑，增大了发动机周围的布置空间；另一方面能够使进气凸轮轴和排气凸轮轴之间实现相对运动，这就是说当发动机工况发生变化时，可以通过控制机构来带动进、排气凸轮的配气相位发生变化，使进、排气门分别达到最佳的进气提前和排气迟闭角度，使发动机的整机性能得到进一步的优化。所以本发明能够使发动机的中、低速扭矩与最大功率输出得以兼顾，减小磨擦损失，降低油耗，降低发动机燃烧室内有害物质的形成，减小整个发动机的质量，从而降低整车的质量，从而提高车辆的动态驾驶性能。
附图说明
图1是本发明组合式凸轮轴的纵向截面图。
图2是按照图1的A-A剖视图。
图3是本发明驱动系统结构示意图。
图中：1为轴体；2为进气凸轮；3为排气凸轮；4为内轴；5为外轴；6为弧形垫块；7为销键；8为槽孔；20凸轮相位驱动机构；21凸轮相位驱动机构；22为盘轮；23为活塞。
具体实施方式
以下通过具体实施方式并结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所述的发动机凸轮轴，包括轴体1以及分布固连在轴体1上的进气凸轮2和排气凸轮3，所述轴体1设计成这样：轴体1由相互套装在一起的内轴4和外轴5构成；进气凸轮2固连在内轴4上，排气凸轮3固连在外轴5上，通过驱动机构，可以使内轴4与外轴5的发生相对转动，从而带动进气凸轮2与排气凸轮3发生相对运动，达到最佳得配气相位。
该组合式轴体1具有与单顶置凸轮轴同样的安装布置方式，但是可以实现更加优于单顶置凸轮轴的技术效果，因为：该组合式轴体1由外轴5与内轴6相互套装在一起组成；外轴5上设有槽孔8，外轴5上的槽孔8宽度小于外轴5径向圆心角90度的圆弧，外轴5上的槽孔8长度小于两倍的凸轮厚度，槽孔8内设有弧形垫块6，外轴5整体呈管状；内轴4通过弧形垫块6与凸轮3相连，内轴4和弧形垫块6上均设有键槽，内轴4与弧形滑块6通过键连接在一起。凸轮2与弧形垫块6的结合可以是过盈结合，高温烧结(如激光焊接)或两者同时采用。
图3是可以实现进气凸轮和排气凸轮相对运动的实施方法之一：进、排气凸轮分别固连在两个相互套装在一起的轴上。在轴的两端分别装有凸轮相位驱动机构。发动机曲轴通过传动系统驱动盘轮22，从而驱动与盘轮22相连的凸轮轴。当发动机的配气相位需要根据发动机的工作状态作调整时，发动机电子控制系统就通过凸轮相位驱动机构20使凸轮轴外轴相对于盘轮22旋转一个角度，从而改变排气凸轮的相位。同样的原理，通过凸轮相位驱动机构21，使凸轮轴内轴相对于盘轮22旋转一个角度，从而改变进气凸轮的相位。在此实例中，相位驱动机构是通过电磁机械力的原理来实现的，当然也可以通过液压平衡的原理来实现。通过分别调节内轴4与外轴5，内轴4与外轴5发生相对转动，从而带动进、排气凸轮的配气相位发生变化，使进、排气门分别达到最佳的进气提前和排气迟闭角度，使可变气门正时按照负荷的变化控制气门进、排气定时。
Claims (7)
1、一种发动机凸轮轴，包括轴体以及分布固连在轴体上的进气凸轮与排气凸轮，其特征在于：固连在在同一轴体上的进气凸轮与排气凸轮能够发生相对运动。
2、根据权利要求1所述的发动机凸轮轴，其特征在于：轴体由外轴与内轴组合而成；外轴呈管状且轴壁上设有槽孔，外轴内腔中设置有与其同轴的内轴，内轴与外轴上分别均固连着进气凸轮或排气凸轮；内轴上固连着的凸轮固连位置位于外轴上的槽孔处。
3、根据权利要求2所述的发动机凸轮轴，其特征在于：槽孔对应的内轴处设有一弧形垫块，弧形垫块内圆周面与内轴外壁相连，弧形垫块外圆周面与凸轮轴的内腔壁连接。
4、根据权利要求3所述的发动机凸轮轴，其特征在于：弧形垫块的内圆周面与内轴外壁通过键和键槽连接。
5、根据权利要求2或3或4所述的发动机凸轮轴，其特征在于：进气凸轮均固连在外轴上，排气凸轮均固连在内轴上。
6、.根据权利要求2或3或4所述的发动机凸轮轴，其特征在于所述外轴槽孔周向宽度所对应的圆心角小于90度。
7、根据权利要求3所述的一种发动机凸轮轴，其特征在于所述弧形垫块与凸轮为紧固连接。
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