CN103032121B - 内燃发动机以及内燃发动机的气门驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃发动机以及一种用于内燃发动机的气门驱动装置。该内燃发动机具有多个汽缸，其中，为了操纵一个汽缸组的多个汽缸的换气阀门，设置有至少一个可旋转地支撑的凸轮轴，在该凸轮轴上对于每个汽缸安排有一个能够轴向滑动的滑动凸轮，其中，对于这些滑动凸轮（2a，2b，2c）设置有一个共用的致动器（7），以使得可轴向滑动地支撑在对应的该凸轮轴（1）上的这些滑动凸轮（2a，2b，2c）轴向滑动。

Description

内燃发动机以及内燃发动机的气门驱动装置
技术领域
本发明涉及一种内燃发动机。此外，本发明还涉及一种用于内燃发动机的气门驱动装置。
背景技术
在内燃发动机中，为了优化燃烧室中的充气运动，采用了可变的气门驱动装置，由此能够在内燃发动机的换气阀门处设定不同的气门升程。由DE 19611641C1已知一种气门驱动装置，由此能够以多种不同的升程曲线来操纵换气阀门。此外，一个滑动凸轮通过多个凸轮轨道无相对旋转地但是轴向可滑动地支撑在凸轮轴上，该滑动凸轮具有一个升程轮廓，一个销状的致动器配合到该轮廓中以便产生该滑动凸轮的轴向滑动。通过滑动凸轮的轴向滑动，在相应的换气阀门处可以设定不同的气门升程。滑动凸轮在其相对于凸轮轴的轴向滑动之后，能够通过如下方式止动于其在凸轮轴上的轴向相对位置上：取决于该轴向相对位置，被接收并且支撑在凸轮轴中的至少一个弹簧施压的止动球配合到至少一个止动槽中，该止动槽构成在该滑动凸轮的一个径向内置的面上。根据现有技术，用于锁定该滑动凸轮在凸轮轴上的轴向相对位置的一个锁定装置通过该活动凸轮的锁定凹陷以及至少一个与该滑动凸轮的止动凹陷共同作用的止动球形成。
由DE 102007027979A1已知一种具有气门驱动装置的内燃发动机，其锁定装置由两个止动元件组成，也就是具有多个止动凹陷的一个第一止动元件以及至少一个第二止动元件，该第一止动元件是该滑动凸轮的部件并且能够与该滑动凸轮一起相对于凸轮轴轴向移动，该第二止动元件为弹簧施压的止动球。根据DE 102007027979A1，这个或每个弹簧施压的第二止动元件没有被接收在凸轮轴中，而是接收在每个凸轮轴的一个隧道轴承的隧道段中。
由现有技术已知的内燃发动机或内燃发动机的气门驱动装置的共同点是，对于每个能够轴向滑动的滑动凸轮存在一个单独的致动器。由此一方面造成了相对高的构造耗费，另一方面此类解决方案要求相对大的建造空间并导致相对大的重量。
发明内容
本发明的目的是，改进所述的内燃发动机以及所述的气门驱动装置，从而减小其构造耗费并且降低所需要的安装空间。
这个目的是通过根据本发明的内燃发动机以及根据本发明的气门驱动装置实现的。
根据本发明，提出一种内燃发动机，其具有多个汽缸，其中，为了操纵一个汽缸组的多个汽缸的换气阀门，设置有至少一个可旋转地支撑的凸轮轴，在该凸轮轴上对于每个汽缸安排有一个能够轴向滑动的滑动凸轮，其中，对于这些滑动凸轮设置有一个共用的致动器，以使得可轴向滑动地支撑在对应的该凸轮轴上的这些滑动凸轮轴向滑动。
根据本发明，还提出一种用于内燃发动机的气门驱动装置，该气门驱动装置具有至少一个可旋转地支撑的凸轮轴，用于操纵一个汽缸组的多个汽缸的换气阀门，在该凸轮轴上对于每个汽缸安排有一个能够轴向滑动的滑动凸轮，其中，对于这些滑动凸轮设置有一个共用的致动器，以使得可轴向滑动地支撑在对应的该凸轮轴上的这些滑动凸轮轴向滑动。
根据本发明，为了实现可轴向滑动地支撑在相应的凸轮轴上的滑动凸轮的轴向滑动，对这些滑动凸轮设置了一个共用的致动器。
通过本发明，在此首先提出，一个凸轮轴的、用于操纵一个汽缸组中的多个汽缸的滑动凸轮是通过一个共用的致动器来操纵的。由此，相对现有技术，减少了所需要的致动器的数量。这造成了该内燃发动机或气门驱动装置的较低的构造性耗费、降低的重量以及减小的安装空间。
根据本发明的一个有利改进方案，相应的凸轮轴的滑动凸轮之一具有一个滑槽部分，该滑槽部分带有至少一个构成在该滑槽部分的外表面上的凹槽，该致动器与该凹槽共同作用以便引起该滑动凸轮的轴向滑动，其中，相应的凸轮轴的其他滑动凸轮经过一个耦合装置与该通过滑槽部分同致动器共同作用的滑动凸轮相耦合。根据本发明的这个有利改进方案，该凸轮轴的滑动凸轮之一被该共用的致动器直接操纵并且由此进行滑动，其中，其他滑动凸轮的操纵和滑动是间接地通过该耦合装置进行的。这个解决方案是简单而可靠的。
根据本发明的第二有利改进方案，对应的凸轮轴的这些滑动凸轮通过一个耦合装置相耦合，其中，该致动器操纵该耦合装置并且通过该耦合装置来操纵这些滑动凸轮。根据本发明的该第二有利改进方案，该致动器直接操纵该耦合装置并且通过该耦合装置间接地操纵这些滑动凸轮。这种改进方案在构造上也是简单可靠的。
附图说明
其他的特征和特征组合由以下的说明中得出。本发明的详细实施例在附图中简化地进行展示并且将在以下说明中详细解释。图中示出：
图1一个内燃发动机气门驱动装置的第一实施例的立体图；
图2图1的气门驱动装置的分解图示；
图3图1的气门驱动装置的细节图；
图4图1至图3的气门驱动装置的第一状态；
图5图1至图3的气门驱动装置的第二状态；
图6图1至图3的气门驱动装置的第三状态；
图7图1至图3的气门驱动装置的第四状态；
图8图1至图3的气门驱动装置的第五状态；
图9一个内燃发动机气门驱动装置的第二实施例的立体图；以及
图10图9的气门驱动装置的细节图。
具体实施方式
图1至图8展示了一个内燃发动机气门驱动装置的根据本发明第一变型方式的不同视图和细节。
于是图1至图8的气门驱动装置包含一个凸轮轴1，该凸轮轴通过一个未展示的凸轮轴轴承支撑在一个未展示的内燃发动机汽缸盖上。一个此类的汽缸盖可以由一个汽缸盖下部件（Zylinderkopfunterteil）和一个凸轮轴壳体组成，其中汽缸盖下部件和凸轮轴壳体也可以一体式地实施。
在图1至图8中展示的凸轮轴1优选为一个进气凸轮轴，该进气凸轮轴用于以未展示的滚轮拖杆来控制同样未展示的内燃发动机进气门。存在一个未展示的排气凸轮轴，用于控制未展示的内燃发动机排气门。内燃发动机的进气门和排气门为该内燃发动机的换气阀门。
内燃发动机的每个汽缸优选设置两个进气门和两个排气门。进气门由进气凸轮轴用已知方式受控地操纵。排气门由排气凸轮轴用已知方式受控地操纵。
在图1中展示的凸轮轴1实施为进气凸轮轴，其接收了多个滑动凸轮2a、2b和2c。滑动凸轮2a、2b和2c是不可相对旋转地、然而可轴向滑动地被接收在凸轮轴1上的。
在所示的实施例中，滑动凸轮2a、2b和2c各自具有两个凸轮部分3，其中每个凸轮部分3提供三个凸轮轨道4，通过这些凸轮轨道可以设定不同的气门升程。这样，每个滑动凸轮2a、2b和2c对于要由该滑动凸***纵的换气阀门具有一个带有多个凸轮轨道4的凸轮部分3。
在图1至图8所示的实施方案中，这些滑动凸轮之一，在所示的实施例中即滑动凸轮2b，除凸轮部分3之外还包含一个定位在这些凸轮部分3之间的一个滑槽部分5。在滑槽部分5的一个表面上形成了至少一个凹槽6，该凹槽沿凸轮轴1与一个致动器7共同作用，以使这个滑动凸轮2b在轴向上滑动。致动器7具有一个未在细节图中展示的致动器销，该致动器销能够被导入到滑动凸轮2b的滑槽部分5的凹槽6中，并且在导入后的状态下由于滑动凸轮2b相对于固定的致动器7的旋转而实现滑动凸轮2b在凸轮轴1上的轴向滑动。
致动器7的一个这样的致动器销与一个滑动凸轮的滑槽部分5的凹槽6之间的共同作用对于所属领域的技术人员是常见的。
为了定位在图1至图8中展示的凸轮轴1上的滑动凸轮2a、2b和2c的轴向移动，为它们共同地配置了该致动器7，这样，不是为每个滑动凸轮2a至2c配属一个独立的致动器，而是所示的致动器7承担使定位在凸轮轴1上的所有滑动凸轮2a至2c轴向移动的作用。
在图1至图8所示的实施例中，所示的致动器7直接承担使滑动凸轮2b轴向滑动的作用，其方式为：致动器7的未展示的致动器销与形成在滑动凸轮2b的滑槽部分5之中的凹槽6共同作用。为了间接地使其他滑动凸轮2a和2c轴向滑动，存在一个耦合装置8，该耦合装置将致动器7施加的、滑动凸轮2b的直接滑动传递到其他的滑动凸轮2a和2c上。滑动凸轮2a和2c据此与滑动凸轮2b通过耦合装置8相耦合，其中耦合装置8包含一个耦合杆9。耦合杆9通过一个转换拨叉10与滑动凸轮2b牢固地连接，该滑动凸轮能够借助致动器7直接在凸轮轴1上在轴向方向上滑动，这样滑动凸轮2b的轴向滑动引起耦合装置8的耦合杆9的轴向滑动。
为了将滑动凸轮2b和耦合杆9的轴向滑动传递到滑动凸轮2a和2c上，对于每个需要间接滑动的滑动凸轮2a和2c，各有一个滑槽11与耦合装置8的耦合杆9相连，该滑槽与配属于相应的其他滑动凸轮2a和2c的凸出部12共同作用。耦合装置8的滑槽11具有轮廓13，相应的滑动凸轮2a或2c的相应的凸出部12在其通过滑动凸轮2a或2c旋转时取决于耦合装置8的轴向位移而沿该滑槽滑行，并且于是实现相应的滑动凸轮2a或2c在凸轮轴1上的轴向滑动。
滑动凸轮2a和2c的凸出部12在圆周方向上看是彼此偏置的，以便保证滑动凸轮2a和2c的、相偏移的（phasenverschobenes）轴向滑动。滑动凸轮2a和2c的轴向滑动不仅是彼此相偏移的，而且还是相对于能够通过致动器7直接轴向滑动的滑动凸轮2b而言相偏移的。
从通过致动器7进行的、滑动凸轮2b的直接轴向滑动出发，滑动凸轮2a和2c的轴向滑动间接地通过耦合装置8如下进行：滑动凸轮2a和2c的滑动在滑动凸轮2a和2c的凸轮部分3的一个所谓的凸轮基圆相（Nockengrundkreisphase）期间进行。凸轮部分3的凸轮基圆相延伸在凸轮部分3的区域之外，用于不同凸轮的凸轮轨道4在这些凸轮部分中延伸。
图4至图8示出了图1到图3的气门驱动装置的工作方式，其中该气门驱动装置在图4中展示为致动器7处于未启动状态的一个起始位置。在这个起始位置中滑动凸轮2a、2b和2c占据在凸轮轴1上的一个限定的相对位置。在这个相对位置上，通过滑动凸轮2a至2c的凸轮部分3的凸轮轨道4之一，在需要操纵的换气阀门上设定了一个限定的气门升程。
现在如果需要改变这个气门升程，则将致动器7启动，这样其未示出的致动器销伸入到滑动凸轮2b的滑槽部分5的凹槽6中，并且凸轮轴1的旋转和在凸轮轴1上不可相对旋转地定位的滑动凸轮2b的由此引起的旋转造成了滑动凸轮2b在凸轮轴1上轴向位移，其中滑动凸轮2b在凸轮轴1上的这个轴向位移在图5中通过一个箭头14展现。滑动凸轮2b的这个通过致动器7造成的轴向滑动，通过滑动凸轮2b与耦合装置8的耦合杆9的牢固耦合，类似地导致了耦合杆9的轴向滑动，其中耦合杆9的轴向滑动在图5中通过一个箭头15示出。在此，与耦合杆9牢固连接的、耦合装置8的滑槽11也进行轴向滑动。
在这个轴向滑动之后，滑动凸轮2b的轴向滑动被相偏移地传递到滑动凸轮2a和2c上，即首先传递到滑动凸轮2a上并且随后到滑动凸轮2c上。
图6展示出，因为凸轮轴1的、通过箭头16表示的旋转，由于配属于滑动凸轮2a的、耦合装置8的滑槽11的轴向滑动而造成滑动凸轮2a的凸出部12靠置在滑槽11的轮廓13上并且沿其移动，由此实现了在图7中通过箭头17表示的、滑动凸轮2a的轴向滑动。
在凸轮轴1进一步转动的情况下，于是在图8的箭头18的方向上，滑动凸轮2c也在凸轮轴1上轴向滑动，即一方面相对滑动于凸轮2a相偏移地、另一方面相对于滑动凸轮2b相偏移地滑动，也就是通过以下方式：滑动凸轮2c的凸出部12与配属于滑动凸轮2c的滑槽11的轮廓13共同作用。
因此，在图1至图8的实施例中，该凸轮轴1的这些滑动凸轮之一，在所示的实施例中是中间的滑动凸轮2b，直接地在与致动器7的共同作用下通过致动器7而轴向滑动，其中滑动凸轮2b的轴向滑动能够通过耦合装置8顺序地、相偏移地传递到滑动凸轮2a和2c上，即首先传递到滑动凸轮2a上然后传递到滑动凸轮2c上。
滑动凸轮2b的轴向滑动直接通过致动器7进行，而滑动凸轮2a和2c的轴向滑动间接地由致动器7出发通过耦合装置8进行。
图9和图10展示了根据本发明第二变型方式的内燃发动机气门驱动装置，其中下文为了避免不必要的重复，仅介绍图9和图10的实施例与图1至图8的实施例的不同之处。
在图9和图10的实施例中，致动器7直接操纵耦合装置8的耦合杆9，以使其相对于凸轮轴1进行轴向移动。滑动凸轮2a、2b和2c全部由致动器7间接地在凸轮轴1上滑动，即通过耦合装置8，该耦合装置将其轴向位移传递到滑动凸轮2a、2b和2c上。
这些滑动凸轮之一，根据图9是中间的滑动凸轮2b，通过耦合装置8的转换弓（Schaltbǖgel）10而与耦合装置8牢固地相连，这样耦合杆9的轴向位移首先传递到滑动凸轮2b上。耦合杆9的轴向滑动还与此相偏移地传递到滑动凸轮2a和2c上，即也通过耦合装置8的滑槽11传递，其中这两个在外侧的滑动凸轮2a、2c各自配属有一个此类的滑槽11。
在图9和图10的实施例中，滑动凸轮2a、2b和2c均没有图1至图8的实施例中的、具有凹槽6的滑槽部分5。而是滑动凸轮2a至2c仅具有带凸轮轨道4的凸轮部分3。
为了保证滑动凸轮在所谓凸轮基圆相中轴向滑动，根据图10，在凸轮轴1中定位有一个不可相对于凸轮轴1旋转的滑动安全杆（Verschiebesicherungsstange）19。滑动安全杆19设有一个滑槽部分20，该滑槽部分与滑动安全杆19一起定位在凸轮轴1之内，即同心地定位在凸轮轴1之内。如已经解释的那样，滑动安全杆19相对于凸轮轴1的旋转而言是固定的。
滑动凸轮2b配属有一个开口21，一个栓22从径向外部穿过该开口延伸，即：栓22一方面穿过滑动凸轮2b的开口21，并且在此***到凸轮轴1的一个长孔23中。其中栓22可以与滑动安全杆19的滑槽部分20的不同的引导轮廓共同作用，具体说取决于滑动安全杆19在凸轮轴1之内占据的轴向位置。
滑动安全杆19虽然是不可相对旋转地定位在凸轮轴1中，然而它可以与耦合装置8的耦合杆9一起在凸轮轴1之内轴向位移，为此滑动安全杆19与耦合装置8的耦合杆9耦合，使得通过致动器7，耦合杆9还有滑动安全杆19能够同时地轴向滑动。
滑动安全杆19的滑槽部分20仅在滑动凸轮2b的所谓凸轮基圆相期间允许该滑动凸轮在凸轮轴1上滑动。
图1至图8以及图9至图10的这两个实施例的共同点是，为了一个凸轮轴1的滑动凸轮的轴向滑动，存在一个共用的致动器7。由此可以减少所需的致动器数量。这导致内燃发动机或内燃发动机气门驱动装置的更少的构造耗费、更小的重量、减小的安装空间以及更小的成本。
参考标记清单
1   凸轮轴
2a  滑动凸轮
2b  滑动凸轮
2c  滑动凸轮
3   凸轮部分
4   凸轮轨道
5   滑槽部分
6   凹槽
7   致动器
8   耦合装置
9   耦合杆
10  转换拨叉
11  滑槽
12  栓
13  轮廓
14  轴向滑动
15  轴向滑动
16  旋转
17  轴向滑动
18  轴向滑动
19  滑动安全杆
20  滑槽部分
21  开口
22  栓
23  长形孔

Claims (9)

1.内燃发动机，具有多个汽缸，其中，为了操纵一个汽缸组的多个汽缸的换气阀门，设置有至少一个可旋转地支撑的凸轮轴(1)，在该凸轮轴上对于每个汽缸安排有一个能够轴向滑动的滑动凸轮(2a，2b，2c)，其特征在于，对于这些滑动凸轮(2a，2b，2c)设置有一个共用的致动器(7)，以使得可轴向滑动地支撑在对应的该凸轮轴(1)上的这些滑动凸轮(2a，2b，2c)轴向滑动，对应的该凸轮轴(1)的这些滑动凸轮中的一个滑动凸轮(2b)具有一个滑槽部分(5)，该滑槽部分带有至少一个构成在该滑槽部分(5)的外表面上的凹槽(6)，该致动器(7)与该凹槽共同作用，以使得该一个滑动凸轮(2b)轴向滑动，对应的该凸轮轴(1)的其他滑动凸轮(2a，2c)通过一个耦合装置(8)与借助其滑槽部分(5)同该致动器(7)共同作用的所述一个滑动凸轮(2b)相耦合，其特征在于，该耦合装置(8)包含一个耦合杆(9)，该耦合杆通过一个转换拨叉(10)与能够借助于该致动器(7)直接滑动的所述一个滑动凸轮(2b)牢固地连接，并且其中，该耦合装置(8)对于这些其他滑动凸轮(2a，2c)中的每一个分别具有一个与该耦合杆(9)牢固相连的滑槽(10)，该滑槽与配属于对应的所述其他滑动凸轮(2a，2c)的凸出部(12)共同作用，以便间接地使该对应的其他滑动凸轮(2a，2c)进行轴向滑动。
2.根据权利要求1所述的内燃发动机，其特征在于，在圆周方向上看，这些其他滑动凸轮(2a，2c)的凸出部(12)是彼此偏置的。
3.内燃发动机，具有多个汽缸，其中，为了操纵一个汽缸组的多个汽缸的换气阀门，设置有至少一个可旋转地支撑的凸轮轴(1)，在该凸轮轴上对于每个汽缸安排有一个能够轴向滑动的滑动凸轮(2a，2b，2c)，其特征在于，对于这些滑动凸轮(2a，2b，2c)设置有一个共用的致动器(7)，以使得可轴向滑动地支撑在对应的该凸轮轴(1)上的这些滑动凸轮(2a，2b，2c)轴向滑动，对应的该凸轮轴(1)的这些滑动凸轮(2a，2b，2c)是通过一个耦合装置(8)耦合的，并且，该致动器(7)操纵该耦合装置(8)并且通过该耦合装置(8)操纵这些滑动凸轮(2a，2b，2c)，其特征在于，该耦合装置(8)包含一个耦合杆(9)，该致动器(7)能够直接使该耦合杆轴向滑动，其中，该耦合杆通过一个转换拨叉(10)与对应的该凸轮轴的所述滑动凸轮中的一个滑动凸轮(2b)牢固相连以便通过该致动器(7)以及该耦合装置(8)间接地使该一个滑动凸轮滑动，并且其中，该耦合装置(8)对于其他滑动凸轮(2a，2c)中的每一个具有一个与该耦合杆(9)牢固相连的滑槽(10)，该滑槽与一个配属于对应的其他滑动凸轮的凸出部(12)共同作用，以便同样通过该致动器(7)以及该耦合装置(8)间接地使该对应的其他滑动凸轮(2a，2c)轴向滑动。
4.根据权利要求3所述的内燃发动机，其特征在于，在凸轮轴(1)中定位有一个滑动安全杆(19)，该滑动安全杆相对于该凸轮轴不可扭转、但是能够与该耦合杆(9)一起相对于该凸轮轴轴向滑动。
5.用于内燃发动机的气门驱动装置，该气门驱动装置具有至少一个可旋转地支撑的凸轮轴(1)，用于操纵一个汽缸组的多个汽缸的换气阀门，在该凸轮轴上对于每个汽缸安排有一个能够轴向滑动的滑动凸轮(2a，2b，2c)，其特征在于，对于这些滑动凸轮(2a，2b，2c)设置有一个共用的致动器(7)，以使得可轴向滑动地支撑在对应的该凸轮轴(1)上的这些滑动凸轮(2a，2b，2c)轴向滑动，对应的该凸轮轴(1)的这些滑动凸轮中的一个滑动凸轮(2b)具有一个滑槽部分(5)，该滑槽部分带有至少一个构成在该滑槽部分(5)的外表面上的凹槽(6)，该致动器(7)与该凹槽共同作用，以使得该一个滑动凸轮(2b)轴向滑动，对应的该凸轮轴(1)的其他滑动凸轮(2a，2c)通过一个耦合装置(8)与借助其滑槽部分(5)同该致动器(7)共同作用的所述一个滑动凸轮(2b)相耦合，其特征在于，该耦合装置(8)包含一个耦合杆(9)，该耦合杆通过一个转换拨叉(10)与能够借助于该致动器(7)直接滑动的所述一个滑动凸轮(2b)牢固地连接，并且其中，该耦合装置(8)对于这些其他滑动凸轮(2a，2c)中的每一个分别具有一个与该耦合杆(9)牢固相连的滑槽(10)，该滑槽与配属于对应的所述其他滑动凸轮(2a，2c)的凸出部(12)共同作用，以便间接地使该对应的其他滑动凸轮(2a，2c)进行轴向滑动。
6.根据权利要求5所述的气门驱动装置，其特征在于，在圆周方向上看，这些其他滑动凸轮(2a，2c)的凸出部(12)是彼此偏置的。
7.根据权利要求5所述的气门驱动装置，其特征在于，对应的该凸轮轴(1)的这些滑动凸轮(2a，2b，2c)是通过一个耦合装置(8)耦合的，并且，该致动器(7)操纵该耦合装置(8)并且通过该耦合装置(8)操纵这些滑动凸轮(2a，2b，2c)。
8.根据权利要求7所述的气门驱动装置，其特征在于，该耦合装置(8)包含一个耦合杆(9)，该致动器(7)能够直接使该耦合杆轴向滑动，其中，该耦合杆通过一个转换拨叉(10)与对应的该凸轮轴的所述滑动凸轮中的一个滑动凸轮(2b)牢固相连以便通过该致动器(7)以及该耦合装置(8)间接地使该一个滑动凸轮滑动，并且其中，该耦合装置(8)对于其他滑动凸轮(2a，2c)中的每一个具有一个与该耦合杆(9)牢固相连的滑槽(10)，该滑槽与一个配属于对应的其他滑动凸轮的凸出部(12)共同作用，以便同样通过该致动器(7)以及该耦合装置(8)间接地使该对应的其他滑动凸轮(2a，2c)轴向滑动。
9.根据权利要求7或8所述的气门驱动装置，其特征在于，在凸轮轴(1)中定位有一个滑动安全杆(19)，该滑动安全杆相对于该凸轮轴不可扭转、但是能够与该耦合杆(9)一起相对于该凸轮轴轴向滑动。
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