CN103790663B - 集成凸轮轴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成凸轮轴，包括：吸气风扇；凸轮轴本体，其靠近齿轮室的一端内部设有安装所述吸气风扇的安装孔，在所述凸轮轴本体内部贯通有与所述安装孔连通的通气孔，在所述凸轮轴本体中间部位径向设有与所述通气孔贯通的泄油孔。该集成凸轮轴集成有油气分离功能，能够实现主动分离油气，提高油气混合物的分离效率，减少内燃机在工作过程中的机油消耗量。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机领域，特别涉及一种具有油气分离功能的集成凸轮轴。
背景技术
内燃机是一种将燃料的化学能转换为机械能输出动力的装置，这个过程是通过燃料不断燃烧产生高压气体推动活塞向下运动，同时，运动的活塞通过连杆机构带动曲轴旋转，从而输出动力。在活塞的上下运动过程中，大部分燃烧后的高温气体从排气道进入大气中，但是也有少部分气体会通过活塞环与活塞之间的间隙窜入到活塞下面，进入到曲轴箱中。进入曲轴箱的气体与曲轴旋转产生的飞溅机油接触后形成混合油气，同时，因气缸体的温度较高，也会产生一些机油蒸汽，所以，在曲轴箱中存在大量的油气混合物，如果对这些油气混合物不做任何处理直接排向大气，那么，不仅污染环境而且随着部分机油将被带出，增加了机油的消耗量。
为了降低污染及减少机油的消耗，目前，一般都专门设计一套呼吸器***，主要用来分离油气。呼吸***一般由油气挡板、迷宫式通道和油气分离器等专用件组成，油气挡板和迷宫式通道都设置在气缸盖罩内部，油气分离器一般都布置在气缸盖罩外部，分离出来的油滴通过橡胶管引回油底壳。油气分离器主要包括支架、壳体、胶套、分离滤芯及O型圈等零件。
但是，上述呼吸器***零部件种类多，结构复杂，成本高。还有，现有的呼吸器***属于被动分离油气，通过发动机内部与大气的压差来实现油气混合物的向外逸出，它的分离效率受到油气混合物的逸出速率影响，导致经常出现油气分离不彻底而造成机油消耗高的问题。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中缺陷，提供一种集成凸轮轴，能够实现主动分离油气，提高油气混合物的分离效率，减少内燃机在工作过程中的机油消耗量。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种集成凸轮轴，包括：吸气风扇；凸轮轴本体，其靠近齿轮室的一端内部设有安装所述吸气风扇的安装孔，在所述凸轮轴本体内部贯通有与所述安装孔连通的通气孔，在凸轮轴本体中间部位径向设有与通气孔贯通的泄油孔。
上述技术方案中，安装孔与通气孔通过锥形孔过渡。
上述技术方案中，泄油孔设在每档进气凸轮与排气凸轮之间。
上述技术方案中，泄油孔与通气孔的孔轴线正交。
上述技术方案中，吸气风扇采用工程塑料一体成型。
上述技术方案中，在凸轮轴本体靠近齿轮室的一端的轴颈部位安装有用于齿轮或链条驱动的驱动齿轮，安装孔设在轴颈内部。
上述技术方案中，吸气风扇固定在安装孔内壁与凸轮轴本体一起转动。
上述技术方案中，在吸气风扇内侧的安装孔部位设有挡油滤网。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过在凸轮轴本体上设计吸气风扇及相应通道，把油气分离的功能集成在凸轮轴上，实现主动分离油气的目的，彻底解决油气分离的堵塞问题；同时，减少现有发动机的呼吸***中的大部分零件，尤其是安装在气缸盖罩上的专用油气分离器，能够提升发动机的外观质量。
附图说明
图1是本发明实施例的集成凸轮轴剖视示意图；
图2是本发明中凸轮轴本体剖视示意图；
图3是本发明实施例的集成凸轮轴主视图；
图4是本发明实施例的集成凸轮轴左视图。
结合附图在其上标记以下附图标记：
1-吸气风扇，2-凸轮轴本体，21-安装孔，22-通气孔，23-泄油孔，24-锥形孔，25-进气凸轮，26-排气凸轮，3-驱动齿轮。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
本发明的集成凸轮轴将油气分离功能集成在凸轮轴上，实现了凸轮轴的多功能化，属于主动油气分离***，油气分离将会更加彻并且不存在堵塞问题。同时，使用本发明的集成凸轮轴进行油气分离，能够减少现有发动机的呼吸***中的大部分零件，尤其是安装在气缸盖罩上的专用油气分离器，能够提升发动机的外观质量。
如图1及图2所示，作为一种优选实施例，本发明的集成凸轮轴，包括吸气风扇1、凸轮轴本体2及驱动齿轮3，驱动齿轮3安装在靠近曲轴箱一端的轴颈部位，驱动齿轮3由曲轴驱动，吸气风扇1固定安装在驱动齿轮3处的凸轮轴轴颈内部的安装孔21（参见图2），并且吸气风扇1、凸轮轴本体2与驱动齿轮3的端面是对齐的。在凸轮轴本体2内部贯通有与安装孔21连通的通气孔22，通气孔22的直径可根据凸轮轴本体2的实际强度进行设计，安装孔21与通气孔22通过锥形孔24平稳过渡，用来改变混合油气流通面积。在凸轮轴本体2中间部位径向设有与通气孔22贯通的泄油孔23，主要给分离出来的机油提供回流通道，泄油孔23的直径可根据凸轮轴本体的实际强度进行设计，同时，泄油孔23的个数可以与气缸数相同，即设在每档进气凸轮25与排气凸轮26之间，也可以不同，但是至少需要1-2个，泄油孔23与通气孔22的孔轴线正交。在吸气风扇1内侧的安装孔部位设有挡油滤网（图中未示出），具有更好的油气分离功能。
在具体加工凸轮轴本体2时，直接在凸轮轴本体2上加工三种类型的孔，即安装孔21、通气孔22及泄油孔23，安装孔21设在凸轮轴本体2安装驱动齿轮3的轴颈内部，通气孔22是沿凸轮轴本体2轴向贯穿的，泄油孔23加工在进气凸轮25和排气凸轮26之间，安装孔21的直径比通气孔22的要大。
如图3及图4所示，本实施例中，曲轴与凸轮轴之间的传动通过齿轮传动或链条传动，所以在凸轮轴本体2的正时齿轮安装端固定安装驱动齿轮3，驱动齿轮3可以与现有的凸轮轴正时齿轮一样，也可以根据实际需要自行设计。吸气风扇1采用整体设计，用工程塑料一体成型，在旋转过程中具有吸风功能，并且具有良好的抗油气腐蚀和抗老化性能。吸气风扇1与凸轮轴本体2相对固定，紧密配合。工作过程中，曲轴通过齿轮或链条来驱动驱动齿轮3旋转，驱动齿轮3与凸轮轴本体2的转速相同，凸轮轴本体2带动吸气风扇1工作，吸气风扇1吸收曲轴箱和齿轮室（注：曲轴箱跟齿轮室是相通的）内的油气混合物进入通气孔22进行油气分离。
以下具体说明本集成凸轮轴的工作原理及工作过程：
油气混合物在旋转的过程中，由于它们的质量不一样，所以受到的离心力不一样，机油颗粒相对气体分子来说要重许多，机油颗粒在离心力的作用下就会很容易的分离出来。
1、发动机工作过程中，曲轴与凸轮轴都是不断运转的，曲轴的转速是凸轮轴的2倍。曲轴与凸轮轴之间的传动一般都是通过齿轮传动或链条传动，所以传动过程中需要有齿轮。同时，一般发动机大部分时间的工作转速在1500-3000转/分钟左右，所以凸轮轴多数时间的工作转速在750-1500转/分钟左右，这样，在凸轮轴内部产生的离心力是非常大的。所以，在带有通气孔的凸轮轴内部进行油气分离是可行的。
2、驱动齿轮3和凸轮轴本体2是相对固定的，曲轴传递给驱动齿轮3的转动将带动凸轮轴本体2一起转动；吸气风扇1固定在凸轮轴本体2中的安装孔21中，所以吸气风扇1将跟随凸轮轴本体2一起运转，在运转过程中产生吸力。所以，曲轴箱和齿轮室内的混合油气可以顺利进入凸轮轴本体2内部的通气孔22内部。
3、发动机工作过程中产生的油气混合物和机油蒸汽在吸气风扇的作用下首先通过吸气风扇1，此时，部分混合物会与吸气风扇1的叶片接触，气体中的机油颗粒会吸附在叶片上并在离心力的作用下被率先分离出来，实现初步分离，分离出来的机油颗粒会直接沿着吸气风扇1和驱动齿轮3的端面流回油底壳中。随即，油气混合物进入通气孔22，在此过程中，由于吸风是产生层流运动的，经过吸气风扇2的层流气体在通过安装孔21与通气孔22之间的锥形孔23时，因为流通横截面积的改变，进入通气孔22的气体速度将会被加大且层流运动会受到破坏，导致这些油气混合物中的部分机油颗粒在接触通气孔22内壁时被吸附下来。同时，进人通气孔22的油气混合物中的大部分机油颗粒会与凸轮轴本体2一起运转，在离心力的作用被分离出来，分离出来的机油颗粒将会吸附在通气孔22的内壁，而泄油孔23与通气孔22是相交的，吸附在通气孔22内壁的机油会在离心力的作用下从泄油孔23被甩出。
4、油气混合物在通过上述过程后，已经实现了机油颗粒与气体的分离。分离之后的气体将会在通气孔22的末端（即凸轮轴的另一端）流出，流出的废气通过发动机与大气的通道即可把分离后的气体引出发动机。
综上，通过上述过程就实现了主动分离油气的目的，彻底解决油气分离的堵塞问题，油气分离的功能集成在凸轮轴上，减少现有发动机的呼吸***中的大部分零件，尤其是安装在气缸盖罩上的专用油气分离器，能够提升发动机的外观质量。
以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种集成凸轮轴，其特征在于，包括：
吸气风扇；
凸轮轴本体，其靠近齿轮室的一端内部设有安装所述吸气风扇的安装孔，在所述凸轮轴本体内部贯通有与所述安装孔连通的通气孔，所述安装孔与所述通气孔通过锥形孔过渡，在所述凸轮轴本体中间部位径向设有与所述通气孔贯通的泄油孔。
2.根据权利要求1所述的集成凸轮轴，其特征在于，所述泄油孔设在每档进气凸轮与排气凸轮之间。
3.根据权利要求1所述的集成凸轮轴，其特征在于，所述泄油孔与所述通气孔的孔轴线正交。
4.根据权利要求1所述的集成凸轮轴，其特征在于，所述吸气风扇采用工程塑料一体成型。
5.根据权利要求1所述的集成凸轮轴，其特征在于，在所述凸轮轴本体靠近齿轮室的一端的轴颈部位安装有用于齿轮或链条驱动的驱动齿轮，所述安装孔设在所述轴颈内部。
6.根据权利要求1所述的集成凸轮轴，其特征在于，所述吸气风扇固定在所述安装孔内壁与所述凸轮轴本体一起转动。
7.根据权利要求1至6任一所述的集成凸轮轴，其特征在于，在所述吸气风扇内侧的安装孔部位设有挡油滤网。
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