發(fā)動機停缸控制裝置及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了發(fā)動機停缸控制裝置及控制方法，該控制裝置，包括發(fā)動機缸蓋、設(shè)在所述發(fā)動機缸蓋上的凸輪軸和設(shè)在所述凸輪軸上的凸輪塊，在所述發(fā)動機缸蓋上設(shè)使所述凸輪塊沿所述凸輪軸軸向移動實現(xiàn)發(fā)動機氣門開閉的執(zhí)行機構(gòu)；所述執(zhí)行機構(gòu)包括設(shè)在所述缸蓋上的與汽車控制器連接的電磁閥；在所述電磁閥上設(shè)停缸控制壓桿及復位壓桿分別和設(shè)在所述凸輪塊上方向相反的兩螺旋凹槽相適配；該控制方法由該控制裝置來實現(xiàn)發(fā)動機停缸控制；本發(fā)明，在發(fā)動機小負荷時，能準確控制發(fā)動機停缸，進而使發(fā)動機始終保持良好的動力性能和經(jīng)濟性能。
【專利說明】發(fā)動機停缸控制裝置及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動機，具體涉及發(fā)動機停缸控制裝置及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的汽車發(fā)動機在小負載的情況下通常處于低負荷運轉(zhuǎn)工況。發(fā)動機在小負荷 運轉(zhuǎn)時，節(jié)氣門開度小，節(jié)流作用大，使燃燒過程變差，所以低負荷運轉(zhuǎn)工況時的汽車發(fā)動 機效率并不處于發(fā)動機運行的最佳效率區(qū)域，即為保持穩(wěn)定的點火和必要的燃燒速度，被 迫采用過濃的混合氣，致使指示效率顯著下降，發(fā)動機的經(jīng)濟性變差。
[0003]假如在此工況下，停止部分氣缸工作，要想保持停缸前的功率，就必須給工作缸更 多的可燃混合氣；即開大節(jié)氣門，使節(jié)流作用變小。此時發(fā)動機進氣歧管內(nèi)的壓力上升，充 氣效率提聞，滯留在缸內(nèi)的殘余廢氣量相對減少，從而提聞了混合氣的燃燒品質(zhì)，減少發(fā)動 機的循環(huán)波動。同時由于停缸工況還能減少發(fā)動機的泵氣損失功和機械摩擦損失功，因此 可明顯提高部分工況下的發(fā)動機燃油經(jīng)濟性。因而在發(fā)動機上設(shè)計發(fā)動機停缸控制裝置非 常有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在提供一種在發(fā)動機小負荷時，能提高發(fā)動機經(jīng)濟性能的發(fā)動機停 缸控制裝置及控制方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]該發(fā)動機停缸控制裝置，包括發(fā)動機缸蓋、設(shè)在所述發(fā)動機缸蓋上的凸輪軸和設(shè) 在所述凸輪軸上的凸輪塊，在所述發(fā)動機缸蓋上設(shè)與汽車控制器連接的電磁閥；在所述電 磁閥上設(shè)由電磁閥控制動作的停缸控制壓桿及復位壓桿分別和設(shè)在所述凸輪塊上方向相 反的兩螺旋凹槽相適配。
[0007]在所述凸輪軸上設(shè)安裝孔，在所述安裝孔內(nèi)設(shè)一端與該安裝孔連接另一端連接定 位鋼球的回位彈簧；在所述凸輪塊內(nèi)壁設(shè)定位槽和所述定位鋼球壓接或卡接。
[0008]在所述凸輪塊一端設(shè)有不同升程的凸輪，所述凸輪塊該端為在凸輪塊移動時不同 升程的凸輪和搖臂滾子接觸控制氣門開閉的控制端；所述凸輪塊的另一端為控制凸輪塊沿 凸輪軸軸向移動的調(diào)節(jié)端。
[0009]所述定位槽為兩個，在所述兩定位槽之間設(shè)所述定位鋼球移動導向的導向槽。
[0010]在和所述停缸控制壓桿及復位壓桿適配的所述螺旋凹槽末端分別設(shè)有供所述停 缸控制壓桿及復位壓桿復位的凸起。
[0011]所述螺旋凹槽設(shè)在所述凸輪塊的調(diào)節(jié)端的基圓上。
[0012]在所述凸輪軸上設(shè)外花鍵與所述凸輪塊上所設(shè)內(nèi)花鍵相連接。
[0013]所述安裝孔設(shè)在所述凸輪軸的外花鍵上；所述定位槽設(shè)在所述凸輪塊調(diào)節(jié)端的內(nèi) 花鍵上。
[0014]所述凸輪軸安裝在設(shè)在所述發(fā)動機缸蓋上的軸承座上，所述凸輪塊軸向移動后通過所述軸承座軸向定位。
[0015]該發(fā)動機停缸控制方法，利用所述發(fā)動機停缸控制裝置實現(xiàn)，具體為:
[0016]電磁閥受汽車控制器控制，在發(fā)動機部分負荷時，汽車控制器通過凸輪軸位置傳 感器的信號判斷凸輪軸所處的狀態(tài)，給予電磁閥信號；電磁閥控制停缸控制壓桿落下并壓 入對應(yīng)的螺旋凹槽中，在凸輪塊轉(zhuǎn)動過程中，凸輪塊沿凸輪軸軸向移動，凸輪塊上的無升程 的凸輪和搖臂滾子接觸控制氣門關(guān)閉；電磁閥斷電，停缸控制壓桿在凸起作用下被推回到 初始位置；
[0017]在發(fā)動機大負荷時，汽車控制器通過凸輪軸位置傳感器的信號判斷凸輪軸所處的 狀態(tài)，并給予電磁閥信號；電磁閥控制復位壓桿落下并壓入對應(yīng)的螺旋凹槽中，在凸輪塊轉(zhuǎn) 動過程中，凸輪塊沿凸輪軸反向軸向移動返回到初始位置，凸輪塊上的有升程凸輪和搖臂 滾子接觸控制氣門開啟；電磁閥斷電，復位壓桿在凸起作用下被推回到初始位置。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點在于:該發(fā)動機停缸控制裝置及控制方法，作為執(zhí)行機構(gòu)的電磁閥、 停缸控制壓桿及復位壓桿和設(shè)在凸輪塊上方向相反相適配的兩螺旋凹槽；在汽車控制器 控制下使凸輪塊沿凸輪軸軸向移動，以使不同升程凸輪和搖臂滾子接觸控制氣門閉合和開 啟，以實現(xiàn)發(fā)動機停缸及復位；在發(fā)動機小負荷時，發(fā)動機也能保持良好的動力性能和經(jīng)濟 性能。
[0019]電磁閥控制精確，發(fā)動機停缸控制準確。
[0020]凸輪塊通過花鍵與凸輪軸配合，工作可靠。
[0021]凸輪塊作為獨立單元可隨意組合，獨立控制每個氣缸的氣門運動。
[0022]凸輪塊的螺旋凹槽處在基圓部分，且螺旋凹槽能使凸輪塊軸向移動過程中不會出 現(xiàn)移動偏差和移動不到位的情況，控制準確。
[0023]凸輪軸及凸輪塊帶有兩側(cè)軸向定位，保證了凸輪塊的運行可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]下面對本發(fā)明說明書各幅附圖表達的內(nèi)容及圖中的標記作簡要說明:
[0025]圖1為本發(fā)明發(fā)動機停缸控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為圖1發(fā)動機停缸控制裝置的凸輪塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為圖2發(fā)動機停缸控制裝置的凸輪塊的剖面圖；
[0028]圖4為圖3發(fā)動機停缸控制裝置的凸輪塊的4-4剖面圖；
[0029]圖5為圖3發(fā)動機停缸控制裝置的凸輪塊的5-5剖面圖；
[0030]圖6為圖1發(fā)動機停缸控制裝置的凸輪軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖7為圖6發(fā)動機停缸控制裝置的凸輪軸的2-2剖面圖；
[0032]圖8為圖1發(fā)動機停缸控制裝置的電磁閥的左視圖；
[0033]圖9為圖8發(fā)動機停缸控制裝置的電磁閥的剖面圖；
[0034]圖10為圖1發(fā)動機停缸控制裝置的電磁閥的右視圖。
[0035]上述圖中的標記均為:
[0036]1、發(fā)動機缸蓋；2、軸承座；3、凸輪軸；4、壓桿；5、電磁閥；6、凸輪塊；7、定位鋼 球；8、回位彈簧；60、凸輪塊軸肩；61、正向螺旋槽；62、反向螺旋槽；63、凸輪塊凸桃；64、內(nèi) 花鍵；65、定位槽；66、凸輪塊基圓部分；30、安裝孔；31、外花鍵；50、電磁閥針腳；51、壓桿安裝孔；52、電磁閥安裝孔。
【具體實施方式】
[0037]下面對照附圖，通過對最優(yōu)實施例的描述，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0038]如圖1至圖10所示,該發(fā)動機停缸控制裝置,包括發(fā)動機缸蓋1、包括設(shè)在發(fā)動機缸蓋I上的凸輪軸3和設(shè)在凸輪軸3上的凸輪塊6，在發(fā)動機缸蓋I上設(shè)與汽車控制器連接的電磁閥5 ;在電磁閥5上設(shè)壓桿4，壓桿4分為停缸控制壓桿及復位壓桿分別和設(shè)在凸輪塊6上方向相反的兩螺旋凹槽相適配。
[0039]電磁閥5及設(shè)在電磁閥5上由電磁閥5控制的壓桿4構(gòu)成執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)配合螺旋凹槽，能使凸輪塊6沿凸輪軸3軸向移動使凸輪塊6上不同升程的凸輪與搖臂滾子接觸以控制氣門開閉，實現(xiàn)發(fā)動機停缸。
[0040]電磁閥5安裝在發(fā)動機缸蓋I上，發(fā)動機缸蓋I上加工有安裝電磁閥5的螺紋孔，這樣可以保證電磁閥5的安裝精度。電磁閥5上設(shè)壓桿安裝孔51、電磁閥安裝孔52和電磁閥針腳50。
[0041]停缸控制壓桿及復位壓桿垂直于凸輪軸3布置在發(fā)動機缸蓋I上的電磁閥5中；停缸控制壓桿及復位壓桿和凸輪塊6間隙為2mm，下方正對凸輪塊6的螺旋凹槽；停缸控制壓桿及復位壓桿由電磁閥5上的電磁執(zhí)行元件拉出，落到與之對應(yīng)的螺旋凹槽中。
[0042]凸輪塊6是實現(xiàn)發(fā)動機停缸的關(guān)鍵。在凸輪塊6 —端設(shè)不同升程的凸輪，凸輪塊6該端為在凸輪塊6移動控制下和搖臂滾子接觸控制氣門開閉的控制端；凸輪塊6的另一端為控制凸輪塊6沿凸輪軸3軸向移動的調(diào)節(jié)端。調(diào)節(jié)端控制凸輪塊6的軸向移動；控制端控制不同升程(無升程或有升程)的凸輪與搖臂滾子接觸。每個氣缸的凸輪塊6結(jié)構(gòu)都一樣，凸輪相位靠凸輪軸3上的花鍵保證，每個花鍵為凸輪轉(zhuǎn)角18°，相鄰氣缸的凸輪塊6間隔5個齒即可。這樣可以保證零件的通用性和加工的一致性。凸輪塊6上有凸輪塊軸肩60、凸輪塊凸桃63和凸輪塊基圓部分66。
[0043]凸輪塊6和凸輪軸3分開，二者通過花鍵連接在一起。優(yōu)選凸輪塊6上有兩種不同的凸輪，一種無升程，一種為正常升程。凸輪塊6通過停缸控制壓桿及復位壓桿和設(shè)在凸輪塊6上與其相適配方向相反的兩螺旋凹槽實現(xiàn)軸向來回移動，使對應(yīng)兩種不同的凸輪與滾子搖臂接觸，從而控制氣門開關(guān)關(guān)閉和開啟。
[0044]凸輪塊6上螺旋凹槽分為正向螺旋槽61和反向螺旋槽62，兩螺旋凹槽的跨距均為180°，可使凸輪塊6實現(xiàn)軸向移動10.5mm。兩螺旋凹槽方向相反，長度相同，以保證凸輪塊6軸向來回移動距離相等，保證精確控制。在和停缸控制壓桿及復位壓桿適配的螺旋凹槽末端分別設(shè)有供停缸控制壓桿及復位壓桿復位的凸起。
[0045]凸輪塊6有升程部分寬度大于無升程部分的寬度，優(yōu)選該凸輪塊6有升程部分的寬度為8mm，無升程部分寬度為11mm，且兩者基圓半徑同為16mm。螺旋凹槽始終處于凸輪塊6凸輪的基圓部分。凸輪塊6內(nèi)側(cè)有與凸輪軸3連接的內(nèi)花鍵64，還有對其進行軸向定位的定位槽65，其內(nèi)花鍵64與凸輪軸3上的外花鍵31配合；其定位槽65與定位鋼球7配
八
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[0046]凸輪軸3是該停缸裝置的載體。凸輪軸3分為花鍵端部分和軸頸部分。其中花鍵上加工有凸輪塊6定位用的安裝孔30，配合回位彈簧8和定位鋼球7使用，外花鍵31與凸輪塊6上的內(nèi)花鍵64配合。
[0047]回位彈簧8 一端連接在安裝孔30內(nèi)，回位彈簧8另一端連接定位鋼球7 ;在凸輪塊6內(nèi)壁所設(shè)的定位槽65和定位鋼球7壓接或卡接。
[0048]凸輪塊6通過內(nèi)花鍵64與凸輪軸3配合并在其上進行軸向移動。凸輪軸3外花鍵31有20個齒，每個齒對應(yīng)凸輪軸3轉(zhuǎn)角18°，每個氣缸的凸輪塊6間隔5個齒安裝在凸輪軸3上。
[0049]該凸輪軸3上安裝回位彈簧8的安裝孔30優(yōu)選直徑為Φ 5mm，該安裝孔30不僅能安裝回位彈簧8，還能對定位鋼球7起到導向作用；配合氣門室罩蓋本體上的限位凸臺就可以實現(xiàn)對凸輪塊6兩側(cè)的軸向定位。
[0050]回位彈簧8是對凸輪塊6進行軸向定位的單元。彈簧外徑Φ5πιπι，長度為13mm，安裝在凸輪軸3花鍵部分上的安裝孔30里。經(jīng)過配合壓裝后回位彈簧8壓縮到9.5mm，這樣保證了定位鋼球7對凸輪塊6有一定的徑向力，配合定位槽65使用，可以實現(xiàn)對凸輪塊6的一側(cè)定位。
[0051]定位鋼球7是對凸輪塊6進行軸向定位的另一單元。定位鋼球7為Φ5πιπι的圓球，安裝在回位彈簧8上，由凸輪塊6壓縮到位，定位鋼球7停在凸輪塊6與之對應(yīng)的定位槽65中。定位鋼球7安裝在回位彈簧8上方，兩者同在凸輪軸3的安裝孔30里。定位鋼球7的半徑為R2.5mm,與凸輪塊6內(nèi)側(cè)的定位槽65的半徑相同。
[0052]定位槽65為兩個,在兩定位槽65之間設(shè)定位鋼球7移動導向的導向槽。壓裝后定位鋼球7落在對應(yīng)凸輪塊6正常運行的定位槽65里，停缸后定位鋼球7就落在另一側(cè)的定位槽65里。兩定位槽65間距10.5mm,其兩者過度部分始于定位槽65球心上方1.5mm處,最低處位于定位槽65球心上放0.58mm,這樣可以保證鋼球在兩個定位槽65間的移動可靠、及時又能保證對凸輪塊6有一定的徑向力。
[0053]電磁閥5是停缸裝置的執(zhí)行單元。它接受E⑶的信號，在部分負荷時，E⑶通過凸輪軸3位置傳感器的信號判斷凸輪軸3所處的狀態(tài)；并給予電磁閥5信號，電磁閥5控制停缸控制壓桿落下并進入正向螺旋槽61中。在螺旋曲線作用下，停缸控制壓桿產(chǎn)生對凸輪塊6的軸向的推動力，凸輪軸3旋轉(zhuǎn)180°后，停缸控制壓桿移動到正向螺旋槽61的終點，凸輪塊6上無升程的凸輪與和搖臂滾子接觸控制氣門關(guān)閉。定位鋼球7也從凸輪塊6的一定位槽65移動到另一個槽中，電磁閥5關(guān)閉，停缸控制壓桿由正向螺旋槽61凸起將其頂回。同時另一側(cè)的復位壓桿正好正對著反向螺旋槽62的起始位置，這樣即完成了對開啟和關(guān)閉氣門之間的切換。復位壓桿和反向螺旋槽62作用下凸輪塊6被推回到原位，這樣便完成了對關(guān)閉和開啟氣門之間的轉(zhuǎn)換。
[0054]凸輪軸3安裝在設(shè)在發(fā)動機缸蓋I上的軸承座2上，發(fā)動機缸蓋I上的凸輪軸3軸承座2進行兩側(cè)加工，軸承座2不僅起到支撐凸輪軸3的作用，還起到對凸輪塊6進行兩側(cè)軸向定位的作用。凸輪塊6軸向移動后通過軸承座2軸向定位。
[0055]該發(fā)動機停缸控制方法，利用上述發(fā)動機停缸控制裝置實現(xiàn)，具體為:電磁閥5受汽車控制器控制，在發(fā)動機部分負荷時，汽車控制器通過凸輪軸3位置傳感器的信號判斷凸輪軸3所處的狀態(tài)，并給予電磁閥5信號；電磁閥5控制停缸控制壓桿落下并壓入對應(yīng)的螺旋凹槽中，在凸輪塊6轉(zhuǎn)動過程中，凸輪塊6沿凸輪軸3軸向移動，凸輪塊6上無升程的凸輪和搖臂滾子接觸控制氣門關(guān)閉；電磁閥5斷電，停缸控制壓桿在凸起作用下被推回到初始位置；
[0056]在發(fā)動機大負荷時，汽車控制器通過凸輪軸3位置傳感器的信號判斷凸輪軸3所處的狀態(tài)，并給予電磁閥5信號；電磁閥5控制復位壓桿落下并壓入對應(yīng)的螺旋凹槽中，在凸輪塊6轉(zhuǎn)動過程中，凸輪塊6沿凸輪軸3反向軸向移動返回到初始位置，凸輪塊6上有升程的凸輪和搖臂滾子接觸控制氣門開啟；電磁閥5斷電，復位壓桿在凸起作用下被推回到初始位置。
[0057]該發(fā)動機停缸控制裝置及控制方法，凸輪塊6通過花鍵與凸輪軸配合效果可靠，凸輪塊6做作為獨立單元可以隨意組合，獨立控制每個汽缸的氣門運動。
[0058]顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種非實質(zhì)性的改進，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.發(fā)動機停缸控制裝置，包括發(fā)動機缸蓋、設(shè)在所述發(fā)動機缸蓋上的凸輪軸和設(shè)在所 述凸輪軸上的凸輪塊，其特征在于:在所述發(fā)動機缸蓋上設(shè)與汽車控制器連接的電磁閥； 在所述電磁閥上設(shè)由電磁閥控制動作的停缸控制壓桿及復位壓桿分別和設(shè)在所述凸輪塊 上方向相反的兩螺旋凹槽相適配。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機停缸控制裝置，其特征在于:在所述凸輪軸上設(shè)安裝孔， 在所述安裝孔內(nèi)設(shè)一端與該安裝孔連接另一端連接定位鋼球的回位彈簧；在所述凸輪塊內(nèi) 壁設(shè)定位槽和所述定位鋼球壓接或卡接。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)動機停缸控制裝置，其特征在于:在所述凸輪塊一端設(shè)有不 同升程的凸輪，所述凸輪塊該端為在凸輪塊移動時不同升程的凸輪和搖臂滾子接觸控制氣 門開閉的控制端；所述凸輪塊的另一端為控制凸輪塊沿凸輪軸軸向移動的調(diào)節(jié)端。
4.如權(quán)利要求2所述的發(fā)動機停缸控制裝置，其特征在于:所述定位槽為兩個，在所述 兩定位槽之間設(shè)所述定位鋼球移動導向的導向槽。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的發(fā)動機停缸控制裝置，其特征在于:在和所述停 缸控制壓桿及復位壓桿適配的所述螺旋凹槽末端分別設(shè)有供所述停缸控制壓桿及復位壓 桿復位的凸起。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)動機停缸控制裝置，其特征在于:所述螺旋凹槽設(shè)在所述凸 輪塊的調(diào)節(jié)端的基圓上。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)動機停缸控制裝置，其特征在于:在所述凸輪軸上設(shè)外花鍵 與所述凸輪塊上所設(shè)內(nèi)花鍵相連接。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)動機停缸控制裝置，其特征在于:所述安裝孔設(shè)在所述凸輪 軸的外花鍵上；所述定位槽設(shè)在所述凸輪塊調(diào)節(jié)端的內(nèi)花鍵上。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)動機停缸控制裝置，其特征在于:所述凸輪軸安裝在設(shè)在所 述發(fā)動機缸蓋上的軸承座上，所述凸輪塊軸向移動后通過所述軸承座軸向定位。
10.發(fā)動機停缸控制方法，利用權(quán)利要求1-9所述發(fā)動機停缸控制裝置實現(xiàn)，其特征在 于:具體為:電磁閥受汽車控制器控制，在發(fā)動機部分負荷時，汽車控制器通過凸輪軸位置傳感器 的信號判斷凸輪軸所處的狀態(tài)，給予電磁閥信號；電磁閥控制停缸控制壓桿落下并壓入對 應(yīng)的螺旋凹槽中，在凸輪塊轉(zhuǎn)動過程中，凸輪塊沿凸輪軸軸向移動，凸輪塊上的無升程的凸 輪和搖臂滾子接觸控制氣門關(guān)閉；電磁閥斷電，停缸控制壓桿在凸起作用下被推回到初始 位置；在發(fā)動機大負荷時，汽車控制器通過凸輪軸位置傳感器的信號判斷凸輪軸所處的狀 態(tài)，并給予電磁閥信號；電磁閥控制復位壓桿落下并壓入對應(yīng)的螺旋凹槽中，在凸輪塊轉(zhuǎn)動 過程中，凸輪塊沿凸輪軸反向軸向移動返回到初始位置，凸輪塊上的有升程凸輪和搖臂滾 子接觸控制氣門開啟；電磁閥斷電，復位壓桿在凸起作用下被推回到初始位置。
【文檔編號】F02D13/06GK103437894SQ201310351767
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月13日
【發(fā)明者】劉浩, 張士鵬, 孫磊 申請人:奇瑞汽車股份有限公司