CN102606254B

CN102606254B - 发动机的减压装置

Info

Publication number: CN102606254B
Application number: CN201210096412.0A
Authority: CN
Inventors: 张士利; 王明建
Original assignee: CHONGQING ROWAY ENGINE Co Ltd
Current assignee: CHONGQING RUNTONG TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2032-04-05
Also published as: CN102606254A

Abstract

本发明涉及一种发动机减压装置，其能实现在下置凸轮轴式发动机上的应用，并使应用成本较低。包括：设于曲轴箱体上的下置式凸轮轴，其上具有进排气凸轮及正时齿轮；下摇臂；设于该凸轮轴上的单向器及其周缘突设的卡止部；与单向器一体设置的用于降低燃烧室压力的减压凸轮；安装在与所述减压凸轮最邻近一侧的发动机内壁上的止动部件，在所述凸轮轴正转时，其与所述卡止部卡合，可使减压凸轮的动作停止。

Description

发动机的减压装置

技术领域

本发明涉及一种发动机的减压装置，其与下置凸轮轴一起设置在发动机的箱体上，该减压装置降低发动机停止时反转对发动机相应部件的冲击并减小发动机起动时转动曲轴的转矩。

背景技术

公知一种发动机的减压装置，在发动机停止时，发动机反转使安装于凸轮轴上的减压机构旋转并推顶进气门或排气门，降低燃烧室压力，从而降低发动机反转对发动机相应部件的冲击并减小下次起动时转动曲轴的转矩(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：公开号为CN101080553A的中国专利。

在该专利文献1中，发动机的减压装置包括凸轮轴、减压机构及止动机构，凸轮轴和减压机构一起，被布置在气缸盖(也即气缸头)及凸轮轴座上，而止动机构安装在凸轮轴座上。但是，这样的由凸轮轴、减压机构及止动机构组成的发动机减压装置，其设置位置通常是气缸头或其相关的位置，其适用范围为顶置式凸轮发动机。而在凸轮轴下置式发动机上，即凸轮轴安装于曲轴箱体上，进排气凸轮通过下摇臂、气门挺杆、气门摇臂来控制进、排气门的发动机上，相关的减压机构从未有所应用。

而目前中国市场上，大量凸轮轴下置式发动机被应用于三轮载货摩托车等产品上，要求排量大，相应功率、扭矩增大，而该类发动机长期以来并未设置相应的减压机构，以致在发动机停止时，发动机曲轴因燃烧室的压力而发生反转，对发动机相应部件如电启动部件、连杆大头滚针产生冲击力而影响其正常的使用寿命，特别是出现磁电机超越离合器抱死、散架等情况，使这类发动机的故障频繁，进而影响发动机的正常使用。此外，这类发动机上不设置减压机构，因发动机停止时燃烧室内压力的存在，在下次启动所需的曲轴转动的转矩较大，起动做功大、费劲。

为解决下置凸轮轴式发动机存在的上述问题，曾有公开号为CN101187319A的中国专利(即专利文献2)作出过尝试。在该专利文献2中，主要通过在定时齿轮上设置离心块，在发动机完全停止后，来实现进、排气门的打开。但这样的减压装置，仅在发动机完全停止后使进气门或排气门打开泄压，可以实现下次启动减小曲轴转动的转矩的目的，而对于发动机停机过程中曲轴反转对发动机部件所产生的冲击力却无法减小，因而发动机部件因反转受损的情况还是不能避免。并且，其实际应用存在可靠性差的问题。

因此，本发明所面临的课题是：在对现有下置凸轮轴式发动机主要结构尺寸不作改动的情况下，有效地实现发动机停机时燃烧室压力的释放，从而降低发动机停机反转对相应部件产生的冲击力并减小发动机起动时转动曲轴的转矩。

发明内容

为实现上述课题，本发明提供一种维持现有下置凸轮轴式发动机主要结构尺寸不变的发动机的减压装置，可有效降低反转产生的冲击力并减小发动机启动时转动曲轴的转矩，进而保证其实现成本较低。

本发明的第一方面，提供一种发动机的减压装置，包括：凸轮轴，其上具有进排气凸轮及正时齿轮，其旋转地设于曲轴箱体上而形成为下置式凸轮轴；下摇臂，其设置于凸轮轴上方的气缸体上；通过下摇臂，凸轮轴驱动进气门、排气门的开闭；单向器，其设于该凸轮轴上并仅在凸轮轴反转时传递转矩；减压凸轮，其一体设于该单向器上，其动作时使进气门和排气门的至少一个处于打开状态以降低发动机燃烧室的压力；卡止部，突设于该单向器周缘上；止动部件，安装在与减压凸轮最邻近一侧的组成发动机内壁的气缸体壁上，在凸轮轴正转时，其与卡止部卡合，可使减压凸轮的动作停止，其特征在于，止动部件包括安装座及其上所设销轴，绕该销轴转动的拨板及弹簧件；在凸轮轴正转时，弹簧件使拨板固定在预设位置并与卡止部卡合；在凸轮轴反转时，拨板可在卡止部推动下发生转动以免两者卡合，随后在弹簧件的作用下，转动的拨板恢复到原来的位置。

本发明的第二方面，在第一方面的基础上，其特征在于，该止动部件还包括套装于销轴上的轴套，弹簧件被安装于该轴套上。

本发明的第三方面，在第二方面的基础上，其特征在于，安装座形状为长方体，对应地，气缸体壁上设有与该安装座配合的安装部。

根据第一方面的发明，在保证不改变下置凸轮轴式发动机现有主要结构(具体指曲轴箱体、气缸体的内、外结构)尺寸的前提下，将单向器(含减压凸轮)设于凸轮轴上，而止动部件布置在与减压凸轮最邻近一侧的气缸体壁上，实现了由凸轮轴、减压凸轮(含单向器)及止动部件组成的减压装置在下置凸轮轴式发动机上的应用。由此既达到了本发明减压、降低冲击力的目的，又保持了原有发动机结构的紧凑，进而可避免因改动发动机主要结构来适应前述减压装置而造成发动机大型化的可能，应用成本相对较低。

止动部件安装在气缸体壁上，该位置处于卡止部上方，距离较近，便于止动部件与卡止部的有效卡合；同时，气缸体与曲轴箱体是相互独立且分离的，在气缸体壁上进行止动部件的安装操作相对容易，工艺简单可靠。

止动部件的结构较为简单，操纵比较灵活，能有效实现拨板与卡止部的卡合(凸轮轴正转时)和避让(凸轮轴反转时)。

根据第二方面的发明，能扩大拨板的轴向(销轴)限位面积，进一步保证拨板绕销轴的平稳旋转进而保证其与卡止部的有效卡合，增加卡合的可靠性。

根据第三方面的发明，安装座设计为长方体，相应地在气缸体壁上的安装部就仅需一至两个安装面就可有效实现两者的可靠安装，设计简单，加工容易，易于实现。

附图说明

图1是本发明涉及的发动机的结构示意图。

图2是图1中凸轮轴及相关部件的局部放大图。

图3是图2中单向器(含减压凸轮)的右视方向示意图。

图4是图2中进排气凸轮及单向器(含减压凸轮)的立体示意图。

图5是图2中止动部件的左视方向(按图1标示方向)示意图。

图6是图2中止动部件的前视方向(按图1标示方向)示意图。

图7是图2中止动部件的仰视方向(按图1标示方向)示意图。

图8是图1中气缸体的仰视方向示意图。

图9是图2中A-A向剖视图，说明凸轮轴正转状态下减压凸轮的作用。

图10是图2中A-A向剖视图，说明凸轮轴反转状态下减压凸轮的作用。

图中，10为发动机，11为曲轴箱体，12为气缸体，24为气缸体壁，27为安装部，13为气缸头，14为缸头盖，15为曲轴，16为凸轮轴，61为正时齿轮，62为进排气凸轮，63为单向器，64为减压凸轮，65为卡止部，17为下摇臂，18为气门摇臂，19为止动部件，91为安装部，92为销轴，93为拨板，94为弹簧件，97为衬套，g为第一安装面，g’安装部第一安装面，h为第二安装面，h’为安装部第二安装面。

具体实施方式

下面，参照附图对实施本发明的具体方式进行说明。说明过程中涉及的方位，以图1中的标示为准。

图1是本发明涉及的发动机的结构示意图，其中，“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”，是以该发动机10安装在相应三轮摩托车(图中未示出)上的状态为基础，由驾驶人员正常操作情况下所观察到的发动机10的方位。

发动机10由曲轴箱体11、安装于该曲轴箱体11上部的气缸体12(可参见图8)及安装于该气缸体12上部的气缸头13为主要构成部件。在气缸头13的上部装有覆盖气缸头13的缸头盖14。

在曲轴箱体11上配置有可自由旋转的曲轴15；在气缸体12上设有气缸孔25，活塞22上下滑动地设于该气缸孔25中；通过连杆23，活塞22与曲轴15连接。在活塞22的上方设有燃烧室21，燃料混合气将在燃烧室21中燃烧，并使活塞22垂直向下运动，通过连杆23，使曲轴15旋转。

凸轮轴16旋转地设于曲轴箱体11的左侧上部而形成为下置式凸轮轴。该凸轮轴16上安装有进排气凸轮(单凸轮)62，用于发动机10的进、排气门(图中未示出)的开闭；在该凸轮轴16上并在进排气凸轮62的左侧安装有一个正时齿轮61；正时齿轮61与曲轴15上的对应齿轮配合(图中未标示)，使该正时齿轮61及进排气凸轮62相应随曲轴15进行旋转。

在凸轮轴16的上方的气缸体12上设置有下摇臂17，下摇臂17包括分别与进排气凸轮62后、前侧相配合的进、排气下摇臂71、72(参见图2、图9、图10)。进、排气下摇臂71、72在进排气凸轮62的作用下，可分别绕下摇臂轴77(参见图2)旋转摆动。

在气缸头13的上方设置有可绕气门摇臂轴(图中未示出)旋转摆动的气门摇臂18，同样地气门摇臂18包括进、排气摇臂(图中未单独示出)。进、排气摇臂一端与进、排气门相连，另一端分别通过进、排气挺杆73、74与进、排气下摇臂71、72相连。这样，凸轮轴16旋转使进排气凸轮62相应旋转，进排气凸轮62的动作驱动下摇臂17，通过进、排气挺杆73、74的传递，下摇臂17的动作作用于气门摇臂18，并最终驱动进气门、排气门按正时齿轮61所确定的配气相位进行开闭以完成发动机10燃烧室21正常的进、排气。

在发动机10起动时，需施加外力使曲轴15旋转，并使进气门打开吸入燃料混合气到燃烧室21，通过火花塞29点燃，从而起动发动机10开始正常做功。发动机10起动后，燃烧室21的燃烧使活塞22沿垂直方向往复运动，通过连杆23使曲轴15旋转。曲轴15的旋转，一方面如前所述驱动凸轮轴16完成燃烧室21的进、排气以维持正常的燃烧过程；另一方面，将旋转力传递到输出端(图中未标注)以实现发动机10动力的输出。

图2是凸轮轴16及其周围部件的局部放大图，下面将结合图2及其他附图对本发明的减压装置的详细结构进行说明。

如图2所示，气缸体12与曲轴箱体11结合面通过气缸垫26进行密封，在两者结合面的左侧呈上、下关系地设置下摇臂17及凸轮轴16。凸轮轴16上设有进排气凸轮62，该进排气凸轮62具有进排气凸缘68(参见图9～10)，其旋转中心为设于其左右侧上的、中空的凸轮轴套49(参见图4)，进排气凸轮62通过该凸轮轴套49套装于凸轮轴16上。正时齿轮61套装在进排气凸轮62的左侧凸轮轴套49上并通过正时齿轮销(图中未示出)固定在凸轮轴16上，而进排气凸轮62与正时齿轮61在轴向上进行销接(图中未示出)以使进排气凸轮62与正时齿轮61随凸轮轴16同步旋转。

参见图3～4、图9～10，在进排气凸轮62的右侧凸轮轴套49上自由旋转地套装有单向器63(间接地，使单向器63设于凸轮轴16上)，减压凸轮64设在该单向器63的左侧并与之成为一个整体，且该减压凸轮64与进排气凸轮62相邻。

单向器63具有这样的特性：即仅在凸轮轴16反转时(即发动机10正常工作状态下凸轮轴16的转动方向，下述“正转”其道理相同)，将凸轮轴16的转矩传递给减压凸轮64；而在凸轮轴16正转时，单向器将不随凸轮轴16旋转从而凸轮轴16的转矩不会传递给减压凸轮64。

在单向器63的周缘69上突设有卡止部65；在与减压凸轮64最邻近一侧的包括气缸体壁24和曲轴箱体壁41(参见图1～2)构成的发动机内壁上安装有止动部件19，其与卡止部65卡合以阻止减压凸轮64在凸轮轴16正转时随其一起旋转，从而使减压凸轮64的动作停止。

减压凸轮64具有减压凸缘66和平直缘部67；下摇臂17包括可独立旋转摆动的进、排气下摇臂71、72，进、排气下摇臂71、72分别具有能与进排气凸轮62及减压凸轮64发生作用的进、排气顶触部75、76。

这样，在发动机10正常工作时(参见图9)，凸轮轴16随曲轴15(参见图1)正转，单向器63上卡止部65与止动部件19卡合，单向器63不随凸轮轴16一起旋转(这时，凸轮轴16通过其上固定的进排气凸轮62的凸轮轴套49在单向器63的轴孔[图中未标注]中旋转)，减压凸轮64上的平直缘部67此时被设置为不与进、排气顶触部75、76顶触。从而，在进排气凸轮62的进排气凸缘68使进、排气门处于正常关闭状态时，减压凸轮64不能使其处于打开状态。

当发动机10停机时(参见图10)，因燃烧室21内残余压力的影响，会导致发动机10反转，凸轮轴16随曲轴15相应反转，而单向器63将与随凸轮轴16同步转动的进排气凸轮62的凸轮轴套49发生锁定作用，导致单向器63连同减压凸轮64随凸轮轴16一起旋转。此时，减压凸轮64上的减压凸缘66被设置为与进、排气顶触部75、76中的至少一个顶触，并且，相应地，进、排气顶触部75、76中的至少一个不与进排气凸轮62的进排气凸缘68发生顶触。从而，在进排气凸轮62的进排气凸缘68本应使进、排气门处于正常关闭状态时，减压凸轮64的动作使进气门和排气门的至少一个处于打开状态以降低发动机燃烧室21的压力。由于燃烧室21内压力降低，其反作用于发动机10相关部件的力减小，由此可以大大减少发动机10停机过程中反转对发动机10相关部件产生的破坏性冲击力，保证相关部件的正常使用寿命。

同时，在下一次起动发动机10时，如上所述，由于停机时减压凸轮64的动作已使进气门和排气门的至少一个打开并降低了发动机燃烧室的压力，因此能够减小起动时所需转动曲轴15的转矩，如果采用脚起动的方式，将使驾驶员起动时更省力。在最初燃烧室21的压力排出后，凸轮轴16在发动机10正常工作状态下正转，减压凸轮64随之正转，卡止部65碰到拨板93的拨触端98(参见图5、图1)卡合，解除减压状态。

在上述本发明的实施方案中，值得一提的是，本发明在下置凸轮轴式发动机上设置的减压装置，其并未改变发动机的主要结构如曲轴箱体、气缸体的结构尺寸，从而在保持原有发动机结构紧凑的情况下，避免为布置该减压装置而改动发动机的主要结构尺寸而造成发动机大型化的可能，其应用成本相对较低。

在本发明实施方案中，其一实施例是止动部件19可安装在与减压凸轮64最邻近一侧的组成发动机内壁的气缸体壁24上，另一实施例是该止动部件19可安装在与减压凸轮64最邻近一侧的组成发动机内壁的曲轴箱体壁41上。无论安装在气缸体壁24上还是安装在曲轴箱体壁41上，都能实现单向器63仅在凸轮轴16反转时传递凸轮轴16转矩的作用，从而达到本发明的目的。此外，在减压凸缘66作用时顶触进气下摇臂71或排气下摇臂72的具体设计上，其一实施例是设置为顶触其中之一来达到本发明在停机时可打开进、排气门之一以降低燃烧室21压力的目的；另一实施例也可以是设置为可同时顶触进气下摇臂71和排气下摇臂72来达到本发明的前述目的。在本发明的以下说明中，实施例将以止动部件19安装在气缸体壁24上，并且减压凸缘66同时作用于进、排气下摇臂71、72以使进、排气门均可处于打开状态的这样一种实施方案。

如图5～7所示，止动部件19包括：一个安装座91，该安装座91上设置有一个销轴92；一个有旋转中心孔(图中未示出)可绕销轴92转动的拨板93，沿其中心孔径向一侧的两端各设有拨触端98和限位端99，拨触端98用于与单向器63上的卡止部65卡合(参见图2～3)，限位端99在突设于安装座91上的限位凸台39的阻止下使拨触端98限定在发动机10正常工作时刚好与卡止部65卡合的位置；一个弹簧件94，其安装在该销轴93上，弹簧件94的一端卡在拨板93的拨触端98，另一端固定在安装座91上，以使拨板93在转离限定位置时在弹力的作用下回到原来限定的位置。销轴92穿过拨板93、弹簧件94后铆定在安装座91上，并使拨板93轴向位置固定。安装座91上与销轴92呈垂直状态地并远离销轴92设有一个通孔95作为安装孔。

结合如图1～2，通过通孔95，止动部件19被用螺栓96安装在单向器63的上方位于气缸体12的左侧气缸体壁24上。在凸轮轴16正转时，弹簧件94在拨板93限位端99的限位下使拨板93的固定在预设位置并与单向器63上所设卡止部65卡合。在凸轮轴16反转时，拨板93的拨触端98可在卡止部65的反向推动下发生转动而不与卡止部65卡合，其限位端99离开限位凸台39；而在卡止部65越过拨触端98之后，在弹簧件94的作用下，转动的拨板93恢复到原来限定的位置，这样的动作随凸轮轴16反转的周数而相应反复进行。

作为对上述止动部件19的改进，在销轴92上套装有衬套97，该衬套97可限定拨板93的轴向移动，弹簧件94安装在衬套97上。这样，可防止拨板93在与卡止部65卡合时发生轴向偏摆以增强卡合的可靠性。

进一步地，本发明中止动部件19的安装座为长方体，其具有第一、二安装面g、h。对应地，在气缸体壁24上设有安装止动部件19的安装部27，其上设有安装部第一、二安装面g’、h’，对应于通孔95在气缸体壁24的安装部第一安装面g’上设有螺纹孔28，通过g、h、g’、h’四个安装面及通孔95螺纹孔28，止动部件19被螺栓96有效地固定在气缸体壁24上。

当然，本发明中止动部件19也可以有其他形式，同时也可以有其他安装固定在气缸体壁或曲轴箱体壁上的方式，但只要其方案不脱离本发明的主旨，均应在本发明的权利要求保护范围之内。

另外，本发明的发动机的减压装置，不仅适用于实施例中提到的三轮摩托车用发动机，也适用于其他下置凸轮轴式发动机。

Claims

1.一种发动机的减压装置，包括：凸轮轴，其上具有进排气凸轮及正时齿轮，其旋转地设于曲轴箱体上而形成为下置式凸轮轴；下摇臂，其设置于所述凸轮轴上方的气缸体上；通过下摇臂，所述凸轮轴驱动进气门、排气门的开闭；单向器，其设于该凸轮轴上并仅在凸轮轴反转时传递转矩；减压凸轮，其一体设于该单向器上，其动作时使进气门和排气门的至少一个处于打开状态以降低发动机燃烧室的压力；卡止部，突设于该单向器周缘上；止动部件，安装在与所述减压凸轮最邻近一侧的组成发动机内壁的气缸体壁上，在所述凸轮轴正转时，其与所述卡止部卡合，可使减压凸轮的动作停止，其特征在于，所述止动部件包括安装座及其上所设销轴，绕该销轴转动的拨板及弹簧件；在所述凸轮轴正转时，弹簧件使所述拨板固定在预设位置并与所述卡止部卡合；在所述凸轮轴反转时，拨板可在卡止部推动下发生转动以免两者卡合，随后在弹簧件的作用下，转动的拨板恢复到原来的位置。

2.如权利要求1所述的发动机的减压装置，其特征在于，所述止动部件还包括套装于所述销轴上的轴套，所述弹簧件安装于该轴套上。

3.如权利要求2所述的发动机的减压装置，其特征在于，所述安装座形状为长方体，对应地，所述气缸体壁上设有与该安装座配合的安装部。