用于内燃发动机的凸轮载体组件的制作方法
【专利摘要】公开了一种凸轮靶轮(630)，其用于内燃发动机(110)的凸轮轴(135)，该凸轮靶轮(630)包括第一和第二半轮(610、620)，第一和第二半轮(610、620)设置有用于它们的相互连接的连接器件。
【专利说明】用于内燃发动机的凸轮载体组件
【技术领域】
[0001 ] 本公开涉及用于内燃发动机的凸轮载体组件。
【背景技术】
[0002]用于机动车辆的内燃发动机通常包括限定了至少一个汽缸的发动机缸体，所述汽缸容置有往复的活塞，所述活塞被联接以使曲轴轴旋转。汽缸通过汽缸盖闭合，所述汽缸盖与往复运动的活塞协作，以限定燃烧室。燃料和空气混合物被循环地设置在燃烧室中且被点火，由此产生引起活塞的往复运动的热膨胀排气。燃料通过相应的燃料喷射器被喷射到每个汽缸中。燃料被以高压力从与高压燃料泵流体连通的每个燃料轨道提供到燃料喷射器，所述高压力燃料泵增加从燃料源接收的燃料的压力。
[0003]每个汽缸具有至少两个阀，其选择性地允许空气从进气端口进入燃烧室，并替换地允许排气穿过排气端口离开。每个汽缸的阀中的每一个通过相应的凸轮轴促动，所述凸轮轴与曲轴轴同时旋转且通过一系列滑轮和带或链被连接到曲轴轴。
[0004]目前的内燃发动机还通过电子控制单元(ECT)管理，所述电子控制单元可从各传感器接收代表与发动机相关的各种物理参数的输入信号，并可执行适当的计算以确定每次燃料喷射的相关物理参数。
[0005]在这些传感器中，凸轮轴传感器被设置在其中一个凸轮轴上，所述传感器与凸轮轴传感器结合使用以监测与发动机中的阀和活塞位置相关的阀的打开和闭合，特别是但不限于在具有可变的阀正时的发动机中。
[0006]凸轮轴位置传感器可以与旋转的凸轮靶轮结合地使用，所述凸轮靶轮在其圆周上设置有一系列槽口。
[0007]凸轮轴位置传感器可以在凸轮轴旋转过程中，在凸轮靶轮上的一系列槽口经过传感器位置的前方时，检测所述槽口。
[0008]凸轮轴传感器可以是霍尔效应装置，或可以基于其他检测原理，比如光学传感器或感应传感器。
[0009]在已知的内燃发动机中，凸轮轴必须通过将凸轮轴插入穿过凸轮载体中的座内设置的轴承而安装在凸轮载体中，同时凸轮靶轮被机加工或实现安装在其中一个凸轮轴上。
[0010]在这种情况中，凸轮轴的靶轮的直径被轴承的直径所限制，因为在发动机的组装期间凸轮轴必须运动穿过轴承。
[0011]然而，小的靶轮直径导致凸轮传感器输出信号的低或非最优的准确度。
[0012]此外，由于凸轮轴和曲轴轴必须被同步在一起，因此在发动机的组装期间，凸轮轴的中间锁定阶段被设置，其中凸轮轴一旦被插入到凸轮载体中，必须临时性被锁定在固定位置，以允许与发动机的活塞和凸轮轴的同步。
[0013]为了进行这样的锁定操作，当前的凸轮轴具有机加工在其表面上的凹槽，且凸轮载体被设置有侧向孔，凸轮轴穿过所述孔通过特殊工具被锁定在位，所述工具可被插入到孔中以便接合所述凹槽。
[0014]所公开的实施例的目标是，提高凸轮靶轮的准确度，而不需要进行发动机上的大的设计改变。
[0015]另一目标是，通过简单、合理且相当经济的解决方案实现这些目标。
[0016]这些和其他目标通过记录在独立权利要求中的本发明的实施例实现。
[0017]从属权利要求涉及本发明的实施例的特别有利的方面。
【发明内容】
[0018]本发明的实施例提供了一种凸轮靶轮，其用于内燃发动机的凸轮轴，该凸轮靶轮包括第一和第二半轮，第一和第二半轮设置有用于它们的相互连接的连接器件。
[0019]本实施例的优势在于，其允许使用其直径不受凸轮载体的轴承直径所限制的凸轮靶轮，因为凸轮靶轮能在凸轮轴已经插入在凸轮载体之后再安装在凸轮轴上。
[0020]凸轮靶轮的更大的直径提高凸轮传感器输出信号的准确度。
[0021]根据本发明的另一实施例，半轮连接器件包括螺栓，其螺纹连接到半轮的相应螺纹孔中。
[0022]该实施例的优势在于，其允许凸轮靶轮在凸轮轴上的容易组装。
[0023]根据本发明的另一实施例，凸轮靶轮包括在其圆周部分中的凹槽。
[0024]本实施例的优势在于，其避免执行凸轮轴中的凹槽的机加工操作。
[0025]根据本发明的另一实施例，提供一种用于容纳凸轮轴组件的凸轮载体，所述凸轮载体包括凸轮盖和在凸轮盖中的凸轮轴位置传感器保持架，所述凸轮轴位置传感器保持架包括适用于容纳锁定工具的孔，所述锁定工具用于接合凸轮靶轮的凹槽。
[0026]本实施例的优势在于，其避免执行凸轮载体中的单独的孔和螺纹的机加工操作。
[0027]根据本发明的另一实施例，在凸轮载体中，凸轮位置传感器保持架与用于凸轮传感器螺栓的壳体相关联，凸轮传感器螺栓适用于将锁定工具锁定在位。
[0028]本实施例的优势在于，锁定工具可以使用凸轮轴位置保持架的已经存在的结构定位。此外，仅要求简单的工具来锁定凸轮轴，因为所述工具能通过凸轮传感器螺栓固定。
[0029]本发明的另一实施例提供了一种内燃发动机的凸轮载体的凸轮轴组件的安装方法，该方法包括以下步骤:
[0030]将凸轮轴插入穿过设置在凸轮载体的座中的轴承，
[0031]将凸轮靶轮的第二半轮安装在凸轮轴上，
[0032]旋转凸轮轴180°，
[0033]将凸轮靶轮的第二半轮安装在凸轮轴上，
[0034]将第一半轮和第二半轮连接在一起。
[0035]本实施例的优势在于，其允许以简单且明确的方式安装凸轮轴组件，同时，从更大的凸轮靶轮获益(因此提高传感器的准确度)。
[0036]本发明的再一实施例提供了一种方法步骤，其中安装后的凸轮轴通过插入到凸轮轴位置传感器保持架的孔中的锁定工具而被临时锁定到固定位置，直到锁定工具的末端接合凸轮靶轮的凹槽。
[0037]本实施例的优势在于，其允许临时锁定凸轮轴组件，而不需要凸轮盖的侧向侧的任何机加工。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]现在将以示例的方式，参考随附的附图描述各实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，且其中:
[0039]图1示出了汽车系统；
[0040]图2示出了属于图1的汽车系统的内燃发动机的截面；
[0041]图3和4表示根据现有技术的凸轮载体的底部和顶部部分；
[0042]图5表示根据本发明实施例的凸轮靶轮；
[0043]图6表示凸轮轴组件，其包括凸轮轴，所述凸轮轴配备有根据本发明实施例的靶轮；
[0044]图7表示根据本发明实施例的凸轮载体；
[0045]图8表示配备有根据本发明的实施例的靶轮的凸轮轴，以及凸轮传感器；
[0046]图9表示根据本发明实施例的凸轮载体，和锁定凸轮轴的锁定工具；
[0047]图10表示根据本发明实施例的凸轮靶轮的详细说明；和
[0048]图11表示配备有根据本发明的实施例的靶轮且由锁定工具接合的凸轮轴。
[0049]附图标记
[0050]100汽车系统
[0051]110内燃发动机(ICE)
[0052]120发动机缸体
[0053]125 汽缸
[0054]130汽缸盖
[0055]135、137 凸轮轴
[0056]140 活塞
[0057]145 曲轴轴
[0058]150燃烧室
[0059]155凸轮移相器
[0060]157连接曲轴轴到凸轮轴的链
[0061]160燃料喷射器
[0062]170燃料轨道
[0063]180燃料泵
[0064]190燃料源
[0065]200进气歧管
[0066]205空气进气导管
[0067]210 进气端口
[0068]215汽缸阀
[0069]220 排气端口
[0070]225排气歧管
[0071]230涡轮增压器
[0072]240压缩机
[0073]250涡轮机
[0074]260中间冷却器
[0075]270排气系统
[0076]275排气管
[0077]280排气后处理装置
[0078]290VGT 促动器
[0079]300EGR 系统
[0080]310EGR 冷却器
[0081]320EGR 阀
[0082]330节流阀体
[0083]340质量空气流和温度传感器
[0084]350歧管压力和温度传感器
[0085]360燃烧压力传感器
[0086]380冷却剂和润滑油温度和水平传感器
[0087]400燃料轨道压力传感器
[0088]410凸轮轴位置传感器
[0089]415凸轮轴位置传感器保持架
[0090]417用于凸轮传感器螺栓的壳体
[0091]420曲轴位置传感器
[0092]430排气压力和温度传感器
[0093]445加速器踏板位置传感器
[0094]450电控制单元(ECU)
[0095]460数据载体
[0096]500凸轮载体(现有技术)
[0097]505凸轮载体的底部部分
[0098]507凸轮轴座
[0099]510凸轮载体的轴承
[0100]525凸轮盖
[0101]530凸轮轴锁定孔
[0102]540凸轮传感器
[0103]545凸轮传感器的连接元件
[0104]547用于螺栓的凸轮传感器的连接元件中的孔
[0105]570凸轮轴环境
[0106]580凸轮靶轮螺栓
[0107]583凸轮靶轮螺栓
[0108]585槽口
[0109]600凸轮载体
[0110]610,620 半轮
[0111]625凸轮盖
[0112]630凸轮靶轮
[0113]645凸轮传感器螺栓
[0114]647凸轮传感器孔
[0115]650锁定工具
[0116]655锁定工具的末端
[0117]660用于锁定工具的凹槽
[0118]665用于凹槽的圆周部分
[0119]670锁定工具的连接元件
[0120]675锁定工具的连接元件中的孔
[0121]700凸轮轴组件
【具体实施方式】
[0122]现在将参考随附的附图描述示例性实施例，所述附图不意图限制应用和使用。
[0123]一些实施例可以包括汽车系统100，如图1和2中所示的，所述汽车系统100包括内燃发动机(ICE) 110，其具有发动机缸体120，所述发动机缸体120限定至少一个汽缸125，所述汽缸125具有活塞140，所述活塞140被联接以旋转曲轴轴145，所述曲轴轴145容纳在曲轴箱680中。汽缸盖130与活塞140配合，以限定燃烧室150。燃料和空气混合物(未示出)被设置在燃烧室150中且被点火，结果为热膨胀排气引起活塞140的往复运动。燃料由至少一个燃料喷射器160和穿过至少一个进气端口 210的空气提供。燃料在高压力下从与高压力燃料泵180流体连通的燃料轨道170提供到燃料喷射器160，所述高压燃料泵180增加从燃料源190接收的燃料的压力。每一个汽缸125具有至少两个阀215，其由与曲轴轴145同时旋转的凸轮轴135、137促动。阀215选择性地允许空气从端口 210进入燃烧室150，并替换地允许排气通过端口 220离开。由于阀215控制燃料/空气混合物摄入和排气的流动，在活塞140的冲程过程中它们必须在合适的时间被打开和闭合。出于这个原因，凸轮轴135、137被连接到曲轴轴145，或经由齿轮机构直接地连接，或经由带或链157间接地连接。在一些示例中，凸轮移相器155可以选择性地改变凸轮轴135、137和曲轴轴145之间的正时。
[0124]凸轮轴135、137被容纳其中的空间被限定为凸轮轴环境570 (图3)。
[0125]空气可以通过进气歧管200而被分配到空气进气端口(一个或多个)210。空气进气导管205可从大气环境提供空气到进气歧管200。在其他实施例中，可以设置节流阀体330以调节进入歧管200的空气的流动。在又一其他实施例中，可以提供强制空气系统，诸如涡轮增压器230，其具有压缩机240，所述压缩机240旋转地联接到涡轮机250。压缩机240的旋转增加导管205和歧管200中的空气的压力和温度。设置在导管205中的中间冷却器260可以降低空气的温度。涡轮机250通过接收来自排气歧管225的排气而旋转，所述排气歧管225从排气端口 220引导排气，并在通过涡轮机250膨胀之前穿过一系列叶片。排气离开涡轮机250，并被引导到排气系统270中。该示例示出变几何涡轮机(VGT)，其具有VGT促动器290，所述VGT促动器290布置为使叶片运动以改变穿过涡轮机250的排气的流动。在其他实施例中，涡轮增压器230可以是固定几何的，和/或包括废气门。
[0126]排气系统270可以包括排气管275，所述排气管275具有一个或多个排气后处理装置280。后处理装置可以是配置为改变排气的成分的任何装置。后处理装置280的一些示例包括但不限于催化转化器(二元和三元)、氧化催化器、稀NOx捕集器、碳氢化合物吸附器、选择性催化还原(SCR)系统、和颗粒过滤器。其他实施例可以包括排气再循环(EGR)系统300，其联接在排气歧管225和进气歧管200之间。EGR系统300可以包括EGR冷却器310，以降低EGR系统300中排气的温度。EGR阀320调节EGR系统300中的排气的流动。
[0127]汽车系统100可以还包括电子控制单元(E⑶)450，所述电子控制单元(E⑶)450与关联于ICE 110的一个或多个传感器和/或装置通信。E⑶450可以接收来自各个传感器的输入信号，所述传感器配置为产生与关联于ICE 110的各物理参数成比例的信号。传感器包括但不限于质量空气流和温度传感器340、歧管压力和温度传感器350、燃烧压力传感器360、冷却剂和油温度和水平传感器380、燃料轨道压力传感器400、凸轮位置传感器410、曲轴位置传感器420、排气压力和温度传感器430、EGR温度传感器440、加速器踏板位置传感器445、燃料温度传感器700。此外，E⑶450可以输出信号至各控制装置，所述控制装置布置为控制ICE 110的操作，包括但不限于燃料喷射器160、节流阀体330、EGR阀320、VGT促动器290、和凸轮移相器155。注意，虚线用于表示E⑶450与各传感器和装置之间的通信，但为了清楚而省略了其中一些。
[0128]更具体地，图3显示了根据现有技术的凸轮载体的示意图，其总体以参考编号500指示。
[0129]凸轮载体500包括底部部分505，其与凸轮盖525协作以限定凸轮轴135、137容纳其中的凸轮轴环境570。
[0130]底部部分505具有用于凸轮轴135、137的座507，座507包括轴承510，凸轮轴135、137通过以图3的箭头F的方向插入它们而被安装到所述轴承510中。
[0131]凸轮轴位置传感器410位于凸轮轴位置传感器保持架415中，保持架415具有用于保持所述传感器410的凸轮轴传感器孔647、和用于凸轮传感器螺栓645的壳体417，其功能将在下文中解释。
[0132]凸轮轴位置传感器保持架415位于凸轮载体500的凸轮盖525的顶部中，凸轮盖525覆盖凸轮载体500的底部部分505。
[0133]此外，凸轮轴锁定孔530设置在现有技术(图4)的凸轮盖525的侧向位置中，穿过所述锁定孔，凸轮轴135这样被临时锁定在位:借助能插入到锁定孔530中的特殊工具(为了简洁而未示出)，以便接合凸轮轴135上的凹槽，以允许凸轮轴15与发动机110的活塞140的同步。
[0134]图5表示根据本发明的实施例的凸轮靶轮630，且图6表示凸轮轴组件700，所述凸轮轴组件包括配备有图5的凸轮靶轮630的凸轮轴135。
[0135]凸轮靶轮630包括两个半轮610、620，其可借助螺栓580连接以形成凸轮靶轮630，所述螺栓螺纹连接到相应的螺纹孔583。本领域已知的其他连接器件也可以使用，而不脱离本发明各实施例。
[0136]螺纹孔583可以在半轮610、620中机加工，且具有允许螺栓580从凸轮轴位置传感器410隐藏以便不干扰其运行的深度。
[0137]凸轮靶轮630在其圆周上设置有一系列槽口 585，适用于由凸轮位置传感器感测。
[0138]根据本发明的实施例(图10)，在凸轮靶轮630中，凹槽660被设置，凹槽660设置在凸轮靶轮的不具有槽口 585的圆周部分665中。
[0139]图7表示有根据本发明的实施例的凸轮载体600的凸轮盖625，所述凸轮盖625具有凸轮传感器保持架415。
[0140]图8表示配备有根据本发明的实施例的靶轮620、并连接到凸轮传感器540的凸轮轴 135。
[0141]凸轮轴位置传感器540具有连接元件545和连接元件545中的孔547，凸轮轴位置传感器540适于插入到凸轮轴位置传感器保持架415中，并通过将凸轮传感器螺栓645插入进入连接元件545的孔547中并随后插入到凸轮传感器螺栓645的壳体417中而被卡住在位。
[0142]在凸轮轴135旋转过程中，当位于凸轮靶轮630上的槽口 585通过传感器位置的前方时，凸轮轴位置传感器540可检测所述槽口 585，以便确定凸轮的位置。
[0143]图9表示用于根据本发明的实施例的凸轮载体600的凸轮盖625，所述凸轮盖625设置有锁定工具650以锁定凸轮轴135，由此锁定工具650能插入到凸轮轴传感器保持架415的凸轮轴传感器孔647中。
[0144]图10表示根据本发明的实施例的凸轮靶轮的特例，其中凹槽660被设置，凹槽660设置在凸轮靶轮的没有槽口 585的圆周部分665中。
[0145]图11表示配备有根据本发明实施例的靶轮且由锁定工具650接合的凸轮轴，锁定工具650配备有末端655，其接合在凸轮靶轮630的凹槽660中。
[0146]锁定工具650还设置有连接元件670，其具有用于凸轮传感器螺栓645的孔675。
[0147]当发动机110需要被组装时，凸轮轴135插入穿过轴承510。凸轮靶轮630的第一半轮610随后被插入在凸轮轴135上，且凸轮轴135随后被旋转180°，且凸轮靶轮630的第二半轮620被安装在第一半轮610上方且通过螺栓580被连接到其。
[0148]这样的安装过程允许使用具有更大直径(而不是被轴承510所限制的直径)的凸轮靶轮630，以便提高凸轮传感器输出信号的准确度。
[0149]由于凸轮轴135必须与曲轴轴145同步，因此凸轮轴的中间锁定阶段被设置，其中凸轮轴一旦被插入到凸轮载体600中，必须临时性被锁定在固定位置，以允许与发动机110的活塞140和凸轮轴145的同步。
[0150]这样的操作可通过插入到凸轮轴传感器孔647中的锁定工具650而执行，直到锁定工具650的末端655接合凸轮靶轮630的凹槽660以便将凸轮轴135锁定在位。
[0151]锁定工具650可借助凸轮传感器螺栓645，在没有任何附加固定器件的情况下，以与凸轮轴位置传感器410的固定在位类似的方式固定在位(图9)。
[0152]一旦中间锁定阶段完成，锁定工具650可被去除，且凸轮传感器540可安装在其位置中。
[0153]尽管至少一个示例性实施例已经在前述概述和详细描述中呈现，应意识到存在大量变体。应意识到，一个示例性实施例或多个示例性实施例可以仅为示例，且不意图以任何方式限制范围、可用性或配置。更确切地，前述概要和详细描述将为本领域技术人员提供用于实施至少一个示例性实施例的便利的路图，应理解可以在示例性实施例中描述的元件的布置和功能中进行各种变化，而不违背所附权利要求和它们的法律等同体中所述的范围。
【权利要求】
1.一种凸轮靶轮(630)，其用于内燃发动机(110)的凸轮轴(135)，该凸轮靶轮(630)包括第一和第二半轮出10、620)，第一和第二半轮(610、620)设置有用于该第一和第二半轮的相互连接的连接器件(580、583)。
2.如权利要求1所述的凸轮靶轮(630)，其中半轮(610、620)连接器件包括螺栓(580)，所述螺栓螺纹固定到半轮出10、620)的相应螺纹孔(583)中。
3.如权利要求1或2所述的凸轮靶轮￠30)，其中所述凸轮靶轮(630)包括其圆周部分(665)中的凹槽(660) ο
4.一种凸轮轴组件(700)，其包括凸轮轴(135)和根据前述权利要求中任一项所述的凸轮靶轮(630)。
5.一种用于容纳如权利要求4所述的凸轮轴组件(700)的凸轮载体(600)，所述凸轮载体(600)包括凸轮盖(625)和在凸轮盖(625)中的凸轮轴位置传感器保持架(415)，所述凸轮轴位置传感器保持架(415)包括适用于容纳锁定工具(650)的孔￠47)，所述锁定工具用于接合凸轮靶轮(630)的凹槽(600)。
6.如权利要求5所述的凸轮载体(600)，其中凸轮位置传感器保持架(415)与用于凸轮传感器螺栓(645)的壳体(417)相联，凸轮传感器螺栓(645)适用于将锁定工具(650)锁定在位。
7.—种配备有根据权利要求5-6的任一项所述的凸轮载体￠00)的内燃发动机(110)，所述凸轮载体用于容纳凸轮轴组件(700)。
8.一种在内燃发动机(100)的凸轮载体￠00)中安装凸轮轴组件(700)的方法，该方法包括以下步骤: 将凸轮轴(135)插入穿过设置在凸轮载体(600)的座(507)中的轴承(510)， 将根据权利要求1-3的任一项所述的凸轮靶轮(630)的第一半轮(610)安装在凸轮轴(135)上， 旋转凸轮轴(135) 180°， 将凸轮靶轮(630)的第二半轮(610)安装在凸轮轴(135)上， 将第一半轮(610)和第二半轮(620)连接在一起。
9.如权利要求8所述的方法，其中安装后的凸轮轴(135)通过将锁定工具(650)插入到凸轮轴位置传感器保持架(415)的孔(647)中直到锁定工具￠50)的末端(655)接合凸轮靶轮￠30)的凹槽(660)而被临时锁定到固定位置。
【文档编号】F01L1/06GK104343479SQ201410369445
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2013年7月30日
【发明者】D.施诺埃尔泽, R.沃坦尼安 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司