CN107709715A - 排气阀切断装置 - Google Patents

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Abstract

内燃机的阀控制装置，所述阀控制装置具有凸轮轴(2)和包围该凸轮轴的并且以沿轴向可移动的方式被固定的凸轮套筒(3)，所述凸轮套筒具有配置给各个阀(4)的并且沿径向方向延伸的凸轮(5)，其中，凸轮套筒(3)能在旋转时通过致动器(6)相对于凸轮轴(2)沿轴向方向移动，并且所述凸轮套筒(3)具有至少两个轴向区段(10、11)，所述至少两个轴向区段能通过嵌接到轴向区段中的致动器(6)沿轴向方向相对于彼此移动。

Description

排气阀切断装置
技术领域
本发明涉及一种内燃机的阀控制装置，所述阀控制装置具有凸轮轴和在该凸轮轴上可移动地设置的凸轮套筒，用于阀移动的凸轮构成在所述凸轮套筒上。
背景技术
阀控制装置作为在内燃机中用于切断气缸的控制装置的一部分尤其是用于切断排气阀，以便降低燃料消耗。借助使进气阀和排气阀不活动并且结合燃料输送的中断，一半气缸被切断并且因此发动机的运行点由于中压提高而被移动到效率较好的范围内。
为了切断气缸，除了具有多于一个曲轴的机械解决方案之外，由现有技术例如也已知如下解决方案，在这些解决方案中，能够实现控制或者切断燃料喷射和混合物点火。
由现有技术也已知一种能通过致动器在凸轮轴上移动的凸轮套筒，然而迄今为止由于各个气缸的控制时间不同并且由于凸轮在凸轮轴上沿周向方向错开，对于每个气缸必须使用单独的致动器和单独的凸轮套筒。这在控制技术上是耗费的、易受影响的并且由于构件数量高而昂贵。
发明内容
基于已知的解决方案，本发明的任务在于提供一种用于切断排气阀的阀控制装置，利用所述阀控制装置能同时控制多个气缸的阀并且因此能接通或切断所属的气缸。
该任务通过按照权利要求1的特征组合来解决。
按照本发明提出一种内燃机的阀控制装置，该阀控制装置具有凸轮轴和包围该凸轮轴的并且以沿轴向可移动的方式被固定的凸轮套筒，所述凸轮套筒具有配置给各个阀的并且沿径向方向延伸的凸轮，其中，凸轮套筒能在旋转时通过致动器相对于凸轮轴沿轴向方向移动，并且凸轮套筒具有至少两个轴向区段，所述至少两个轴向区段能通过嵌接到轴向区段中的致动器沿轴向方向相对于彼此移动。
凸轮套筒设置在凸轮轴的如下区域上，在该区域中应该切断气缸。在直列六缸发动机的情况下，按照本发明针对相邻的三个气缸在凸轮轴上设置一个凸轮套筒，以便通过可移动的凸轮套筒将凸轮轴切换成对于这三个气缸是活动的或不活动的。因为凸轮在具有凸轮套筒的凸轮轴的区域中不是设置在凸轮轴本身上、而是设置在凸轮套筒上，所以凸轮套筒沿轴向离开阀的移动导致：凸轮不作用于阀，而是沿轴向间隔开距离地在所述阀旁边旋转经过。为了激活通过凸轮的阀移动，凸轮套筒再次沿轴向方向移动到原始位置中。凸轮轴在其它三个气缸上具有其常规的凸轮，从而在这些气缸上始终进行阀移动并且因此六个气缸中的仅三个气缸可被切断。
相对于现有技术，本发明的特征在于：凸轮套筒构成为多件式的并且因此适合用于利用仅一个致动器来实现切断在多个气缸上的阀。
在一种实施变型方案中，在按照本发明的阀控制装置中规定，凸轮套筒的所述至少两个轴向区段能在致动器嵌接期间通过凸轮套筒的旋转而沿轴向方向相对于彼此移动。通过将凸轮套筒固定在凸轮轴上，凸轮轴和凸轮套筒彼此同轴地旋转。所述两个轴向区段能够实现：在凸轮轴连同凸轮套筒旋转期间首先使第一气缸的凸轮套筒区段沿轴向移动并且因此切断该气缸的阀移动。在该时刻，在相邻气缸上的凸轮套筒的凸轮仍然作用于所属的阀，从而在所述气缸的区域中的凸轮套筒的移动还不可能。继续的旋转使得在所述其它气缸上的凸轮套筒的凸轮进入到与阀脱开的位置中，从而随后能够实现凸轮套筒的第二轴向区段的轴向移动。
因此，阀控制装置的特征在于：当凸轮套筒在预定的角度、尤其是180°上旋转时首先第一轴向区段通过致动器沿轴向方向移动，并且随后当在预定的进一步的角度、尤其是进一步的180°上继续旋转时第二轴向区段通过致动器沿同一轴向方向移动，直至凸轮套筒的第一轴向区段和第二轴向区段在要切断的气缸中沿轴向移动地再次彼此贴靠。当两个轴向区段在凸轮轴旋转360°之后已经沿轴向移动时，凸轮套筒的凸轮不再作用于阀并且气缸被切断。
为了实现凸轮套筒的轴向区段的轴向移动，在一种实施方式中规定，在凸轮套筒的所述两个轴向区段的外周面上分别延伸有至少两个沿周向方向并且沿轴向方向延伸的滑槽，致动器嵌接到所述滑槽中。各轴向区段的滑槽在轴向区段的过渡位置处过渡到彼此中。所述过渡位置通过轴向区段在凸轮轴上的彼此的轴向相对位置来确定。
此外有利地，在一种实施方案中，致动器具有至少一个第一致动器销，所述至少一个第一致动器销嵌接到凸轮套筒的轴向区段的第一滑槽中并且使得各轴向区段在凸轮套筒的上述旋转中沿第一轴向方向相继移动。此外有利地，在一种实施方案中，致动器具有至少一个第二致动器销，所述至少一个第二致动器销嵌接到凸轮套筒的轴向区段的第二滑槽中并且使得各轴向区段在凸轮套筒反向旋转时沿第二轴向方向相继移动。致动器在这样的实施方案中以分别一个致动器销嵌接到分别一个滑槽中，其中，到第一滑槽中的嵌接用于沿第一方向的轴向移动，而到第二滑槽中的嵌接用于重置到最初的轴向位置中。
致动器销位置固定地设置在致动器上，从当致动器销在凸轮套筒旋转时在滑槽中滑动时，轴向区段沿轴向方向相对于致动器移动。致动器本身同样是位置固定的。
此外，在本发明的一种进一步扩展方案中规定，滑槽具有逐渐变细的横截面和倾斜的径向贴靠面，致动器销面状地贴靠在所述径向贴靠面上。在此，所述径向贴靠面主要(vornehmlich)在与致动器销相同的角度中延伸，从而所述致动器销无间隙地嵌接到滑槽中。由此避免在切换过程中的负载峰值并且因此避免在致动器销和滑槽上的磨损。
在本发明的一种实施变型方案中，凸轮轴具有轴向端部止挡部，所述轴向端部止挡部限制所述至少两个轴向区段的轴向可移动性。在一种有利的实施例中，轴向端部止挡部通过如下保持机构(例如锁定球体)形成，所述保持机构设置在凸轮轴和所述至少两个轴向区段之间并且沿径向方向被预紧，所述保持机构分别可脱开地嵌接到设置在所述至少两个轴向区段的径向内面上的内槽中。由此使得凸轮套筒不可能从凸轮轴滑离。此外，凸轮套筒在凸轮轴上的固定优选通过花键齿来实现。
附图说明
本发明的其它有利的进一步扩展方案在从属权利要求中表明或者在下面连同对本发明优选实施方案的说明一起借助附图被更详细地描述。其中：
图1示出阀控制装置在三个待切断气缸上的透视图；
图2示出凸轮套筒的透视图，其中，第一轴向区段沿轴向被移动了；
图3示出在凸轮套筒上的滑槽的详细视图；
图4示出凸轮轴与凸轮套筒的同轴连接的剖视图以及凸轮轴的透视图。
具体实施方式
在所有视图中，相同的附图标记表示相同的部件。
图1和2示出直列六缸发动机在排气阀侧的阀控制装置1的实施例，其中，每个气缸分别设有两个阀4。针对轴向外侧的气缸1～3，在凸轮轴2上同轴地设置并且固定有一个凸轮套筒3，从而凸轮轴2和凸轮套筒3一起旋转。在凸轮套筒3的区域中，在凸轮套筒3上构成有凸轮5，在轴向邻接的不切断气缸的区域中如常规地那样在凸轮轴2上构成有凸轮。凸轮套筒3两件式地构成为具有两个轴向区段10、11，所述两个轴向区段分别能沿轴向移动，从而凸轮5在气缸活动的位置中与阀4作用并且在气缸切断的位置中沿轴向移动地在阀4上没有作用地旋转经过。
通过致动器6来控制轴向移动，所述致动器通过两个致动器销12、13嵌接到凸轮套筒3上的两个滑槽7、8中。致动器6是位置固定的。滑槽7、8沿着凸轮套筒3的外周面沿周向方向并且沿轴向方向延伸，从而凸轮套筒3在旋转时沿着滑槽7、8移动。在此，滑槽7、8在凸轮套筒3上这样延伸，使得所述两个轴向区段10、11彼此分开并且相继沿轴向方向移动，即相应地凸轮5在周向方向上不处于其与阀作用时所在的位置中。
图1示出彼此贴靠的轴向区段10、11，图2示出如下状态，在该状态下，凸轮套筒旋转180°并且轴向区段10沿轴向移动，而轴向区段11仍然处于其起始位置中。如果凸轮套筒3进一步旋转180°，则轴向区段11沿箭头方向跟随第一轴向区段10并且这两个轴向区段10、11轴向移动地再次彼此贴靠。在此，第一致动器销12***到第一滑槽7中用于沿轴向方向的轴向移动，第二致动器销13***到第二滑槽8中用于沿轴向反向的轴向移动。例如通过发动机控制器实现所述控制。出于清楚的原因，在图2中省略致动器6。
图3较详细地示出滑槽7、8的构造和走向，所述滑槽在侧视图中具有一种Y形轮廓，以便在旋转期间能够实现轴向移动。滑槽7、8具有朝其底部的方向逐渐变细的横截面并且具有倾斜的径向贴靠面，致动器销12、13能够面状地并且无间隙地贴靠在所述径向贴靠面上。
图4示出凸轮轴2与凸轮套筒3的同轴连接的剖视图以及凸轮轴2的透视图。在凸轮轴2上存在花键齿20，该花键齿20用于带有沿轴向方向的自由度地同轴地固定凸轮套筒3。此外，在凸轮轴2上可看出用于不能通过凸轮套筒3切换的阀运行的常规凸轮15。凸轮轴2具有轴向端部止挡部，所述轴向端部止挡部限制所述两个轴向区段10、11的轴向可移动性。所述轴向端部止挡部通过如下锁定球体17形成，所述锁定球体设置在凸轮轴2与所述两个轴向区段10、11之间并且沿径向方向通过弹簧16被预紧，各所述锁定球体分别嵌接到设置在凸轮套筒3的所述两个轴向区段10、11的径向内面上的内环槽18中。通过端部止挡部来防止凸轮套筒3从凸轮轴2滑离。然而，预紧力是这样的，使得轴向区段10、11能从止挡位置中再次移出。
本发明在其构造方面不限制于以上给出的优选实施例。更确切地说，可想到一定数量的变型方案，所述变型方案即使在原则上不同类型的构造中也使用所示出的解决方案。例如，本发明的应用不限于直列六缸，而是也可应用于其它直列设置的气缸结构型式。

Claims (12)

1.内燃机的阀控制装置，所述阀控制装置具有凸轮轴(2)和包围该凸轮轴的并且以沿轴向可移动的方式被固定的凸轮套筒(3)，所述凸轮套筒具有配置给各个阀(4)的并且沿径向方向延伸的凸轮(5)，其中，凸轮套筒(3)能在旋转时通过一个致动器(6)相对于凸轮轴(2)沿轴向方向移动，其特征在于，所述凸轮套筒(3)具有至少两个轴向区段(10、11)，所述至少两个轴向区段能通过嵌接到所述轴向区段中的致动器(6)沿轴向方向相对于彼此移动。
2.按照权利要求1所述的阀控制装置，其特征在于，凸轮套筒(3)的所述至少两个轴向区段(10、11)能在致动器(6)嵌接期间通过凸轮套筒(3)的旋转而沿轴向方向相对于彼此移动。
3.按照权利要求2所述的阀控制装置，其特征在于，当凸轮套筒(3)在预定的角度上旋转时首先第一轴向区段(10)能通过致动器(6)沿轴向方向移动，并且当在预定的进一步的角度上继续旋转时随后第二轴向区段(11)能通过致动器沿同一轴向方向移动，直至第一轴向区段(10)和第二轴向区段(11)沿轴向移动地再次地彼此贴靠。
4.按照上述权利要求中的至少一个权利要求所述的阀控制装置，其特征在于，在凸轮套筒(3)的所述至少两个轴向区段(10、11)的外周面上分别延伸有至少两个沿周向方向并且沿轴向方向延伸的滑槽(7、8)，致动器(6)嵌接到所述滑槽中。
5.按照前一权利要求所述的阀控制装置，其特征在于，所述轴向区段(10、11)的滑槽(7、8)在轴向区段的过渡位置处过渡到彼此之中，其中，所述过渡位置通过轴向区段(10、11)在凸轮轴(2)上的彼此的轴向相对位置来确定。
6.按照上述权利要求4至5中的至少一个权利要求所述的阀控制装置，其特征在于，所述致动器(6)具有至少一个第一致动器销(12)，所述至少一个第一致动器销嵌接到凸轮套筒(3)的轴向区段的第一滑槽(7)中并且使得各轴向区段(10、11)在凸轮套筒(3)旋转时沿第一轴向方向相继移动。
7.按照上述权利要求4至6中的至少一个权利要求所述的阀控制装置，其特征在于，所述致动器(6)具有至少一个第二致动器销(13)，所述至少一个第二致动器销嵌接到凸轮套筒(3)的轴向区段(10、11)的第二滑槽(8)中并且使得各轴向区段(10、11)在凸轮套筒(3)反向旋转时沿第二轴向方向相继移动，
8.按照上述权利要求6至7中的至少一个权利要求所述的阀控制装置，其特征在于，所述致动器销(12、13)位置固定地设置在致动器(6)上并且轴向区段(10、11)能沿轴向方向相对于致动器(6)移动。
9.按照上述权利要求4至8中的至少一个权利要求所述的阀控制装置，其特征在于，第一轴向区段(10)能在凸轮套筒(3)旋转180°时通过致动器(6)沿轴向移动，而第二轴向区段(11)随后能在凸轮套筒(3)旋转进一步的180°时通过致动器(6)沿同一方向沿轴向移动。
10.按照上述权利要求4至9中的至少一个权利要求所述的阀控制装置，其特征在于，所述滑槽(7、8)具有逐渐变细的横截面和倾斜的径向贴靠面，致动器销(12、13)面状地贴靠在所述径向贴靠面上。
11.按照上述权利要求中的至少一个权利要求所述的阀控制装置，其特征在于，所述凸轮轴(2)具有轴向端部止挡部，该轴向端部止挡部限制所述至少两个轴向区段(10、11)的轴向可移动性。
12.按照前一权利要求所述的阀控制装置，其特征在于，所述轴向端部止挡部通过如下保持机构形成，所述保持机构设置在凸轮轴(2)和所述至少两个轴向区段(10、11)之间并且沿径向方向被预紧，所述保持机构分别可脱开地嵌接到设置在所述至少两个轴向区段(10、11)的径向内面上的内槽(18)中。
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