CN102937047B

CN102937047B - 一种汽车发动机轮系驱动系统

Info

Publication number: CN102937047B
Application number: CN201210419909.1A
Authority: CN
Inventors: 朱泮桥; 屈伟; 边锋; 赵亮; 孟凡兴; 李剑
Original assignee: Great Wall Motor Co Ltd
Current assignee: Great Wall Motor Co Ltd
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2032-10-29
Also published as: CN102937047A

Abstract

一种汽车发动机轮系驱动系统，它包括曲轴、正时轮系驱动带轮、辅助装置轮系驱动带轮和双质量飞轮，所述曲轴上设有主轴颈、曲拐和平衡块，所述正时轮系驱动带轮安装在曲轴前端设置的正时轮系驱动带轮安装轴颈上，所述正时轮系驱动带轮安装轴颈相对于主轴颈为偏心安装结构，所述辅助装置轮系驱动带轮安装在正时轮系驱动带轮的前端，所述双质量飞轮安装在曲轴的后端。本发明缩小了发动机轮系的激振振幅，降低了皮带的摆动量和皮带的动态张力，延长了发动机轮系零部件的寿命，同时降低了轮系运行噪音，减少了摩擦损失和功率损耗，提高了发动机的综合性能。

Description

一种汽车发动机轮系驱动系统

技术领域

本发明涉及一种发动机轮系驱动系统，尤其是一种能够削弱配气机构及发动机辅助装置产生的激振、保证发动机平稳运行的汽车发动机轮系驱动系统，属于燃烧发动机技术领域。

背景技术

汽车发动机轮系一般包括正时轮系、辅助装置轮系和飞轮，其中正时轮系和辅助装置轮系布置在发动机前端，飞轮安装在发动机曲轴的动力输出端。发动机启动时，由起动机带动飞轮转动，再通过飞轮带动曲轴、活塞、配气机构，将力矩传递给发动机辅助装置。当发动机处于正常工作状况时，由曲轴驱动正时轮系凸轮轴和发动机辅助装置轮系，带动配气机构、高压油泵和发电机等辅助装置运行。由此可见，曲轴是汽车发动机轮系主要的驱动部件，由于发动机曲轴受到周期性变化力、力矩（包括扭矩和弯矩）的共同作用，再加上曲轴本身的弹性以及曲轴、平衡块、活塞连杆等运动件质量的惯性作用，曲轴会发生自由扭转振动和相对于飞轮的强迫扭转振动；由于目前发动机轮系中辅助装置轮系驱动带轮、正时轮系驱动带轮和曲轴主轴颈为同心装配，当发动机正常工作时，由配气机构、高压油泵和发电机等辅助装置工作特性产生的激振又会对发动机曲轴及轮系产生严重影响（如噪音、振动、摩擦损失、功率损失、燃油消耗、寿命等），导致发动机的综合性能下降。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种能够削弱配气机构及发动机辅助装置产生的激振、保证发动机平稳运行的汽车发动机轮系驱动系统。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种汽车发动机轮系驱动系统，它包括曲轴、正时轮系驱动带轮、辅助装置轮系驱动带轮和双质量飞轮，所述曲轴上设有主轴颈、曲拐和平衡块，所述正时轮系驱动带轮安装在曲轴前端设置的正时轮系驱动带轮安装轴颈上，所述正时轮系驱动带轮安装轴颈相对于主轴颈为偏心安装结构，所述辅助装置轮系驱动带轮安装在正时轮系驱动带轮的前端，所述双质量飞轮安装在曲轴的后端。

上述汽车发动机轮系驱动系统，所述正时轮系驱动带轮安装轴颈的轴线沿曲轴前端的平衡块中心线向所对应的曲拐方向偏离，它与主轴颈轴线的偏离量L=0.5～1.5mm。

上述汽车发动机轮系驱动系统，所述平衡块是以主轴颈轴心为圆心的扇形结构，其扇形外缘圆弧半径R=55～80mm，平衡块两侧肩部拐点与主轴颈中心连线夹角α=130°～165°，平衡块两侧肩部拐点与正时轮系驱动带轮安装轴颈中心连线的夹角β=140°～170°，平衡块肩部延伸线的交点到主轴颈中心的距离为H1=13～19mm，平衡块肩部延伸线的交点到正时轮系驱动带轮安装轴颈中心的距离H2=11～16mm。

上述汽车发动机轮系驱动系统，所述正时轮系驱动带轮通过正时皮带带动凸轮轴带轮、正时张紧轮和高压油泵带轮，它们组成发动机的正时轮系。

上述汽车发动机轮系驱动系统，所述辅助装置轮系驱动带轮通过辅助装置轮系皮带带动发电机带轮及张紧器带轮，所述辅助装置轮系驱动带轮、辅助装置轮系皮带、发电机带轮及张紧器带轮组成发动机的辅助装置轮系。

上述汽车发动机轮系驱动系统，所述双质量飞轮通过双质量飞轮安装盘与主轴颈同心装配。

本发明的正时轮系驱动带轮相对曲轴主轴颈为偏心装配，发动机正常运转时，通过正时轮系驱动带轮的偏心装配结构，改变了正时轮系驱动带轮和凸轮轴带轮的振动周期，增加了一个可部分抵消凸轮轴激振的反向激振源，从而缩小了正时轮系的激振振幅，达到了降低正时皮带的动态张力、凸轮轴的正时误差和发动机正时系统噪声，延长零部件使用寿命的目的；本发明通过辅助装置驱动带轮的偏心装配结构，改变了辅助装置轮系相对双质量飞轮的振动周期，增加可部分抵消飞轮扭转振动的反向激振源，从而降低了辅助装置轮系的激振振幅，使辅助装置轮系工作平稳，减少了辅助装置轮系张紧轮的摆动；本发明可通过正时张紧器调节正时皮带的张力，以增强正时轮系运行的可靠性；采用本发明机构后，可以去除安装在凸轮轴上的阻尼减振器，减少了零部件数量，降低了安装成本，也有利于发动机的整体布置。总之，本发明缩小了发动机轮系的激振振幅，降低了皮带的摆动量和皮带的动态张力，延长了发动机轮系零部件的寿命，同时降低了轮系运行噪音，减少了摩擦损失和功率损耗，提高了发动机的综合性能。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是辅助装置轮系示意图；

图2是正时轮系示意图；

图3是曲轴结构示意图；

图4是正时轮系驱动带轮安装轴颈与曲轴主轴颈偏离示意图；

图5是平衡块结构示意图；

图6是正时轮系振动分析曲线图；

图7是辅助装置轮系振动分析曲线图。

图中各标号清单为：1、双质量飞轮，2、曲轴，3、发电机，4、发电机带轮，5、辅助装置轮系皮带，6、辅助装置轮系驱动带轮，7、辅助装置轮系张紧器带轮，8、凸轮轴，9、高压油泵带轮，10、正时轮系驱动带轮，11、正时皮带，12、正时张紧轮，13、凸轮轴带轮，14、正时轮系驱动带轮安装轴颈，15、正时轮系驱动带轮安装轴颈的螺栓安装孔，16、双质量飞轮安装盘，17、曲轴主轴颈中心，18、正时轮系驱动带轮安装轴颈中心；

a、进气凸轮轴激振曲线，b、排气凸轮轴激振曲线，c、正时轮系反向激振曲线，d、由a、b、c曲线叠加后的振动曲线，e、发电机激振曲线，f、辅助装置轮系反向激振曲线，g、由e、f曲线叠加后的振动曲线。

具体实施方式

参看图 1、图2、图3，本发明包括曲轴2、正时轮系驱动带轮10、辅助装置轮系驱动带轮6和双质量飞轮1，所述曲轴2上设有主轴颈2-1、曲拐2-2和平衡块2-3，所述正时轮系驱动带轮10通过螺栓安装在曲轴前端正时轮系驱动带轮安装轴颈的螺栓安装孔15处，双质量飞轮1通过螺栓安装在曲轴2后端的双质量飞轮安装盘16上，正时皮带11缠绕正时轮系各带轮上，它们组成正时轮系（如图2所示）；所述辅助装置轮系驱动带轮6通过螺栓安装在正时轮系驱动带轮10前端，辅助装置轮系皮带5缠绕在辅助装置轮系的各带轮上，它们组成辅助装置轮系（如图1所示）；本发明中，正时轮系驱动带轮10、辅助装置轮系驱动带轮6相对曲轴主轴颈（2-1）为偏心装配结构（如图4所示）。

参看图4、图5、图6、图7，并结合具体实施例对本发明结构及其工作原理进一步描述：

本发明的一个实施例涉及一种四缸柴油发动机，其正时轮系驱动带轮安装轴颈中心18相对于曲轴主轴颈中心17偏心尺寸L=1.5mm，从曲轴前端看，曲轴主轴颈中心17和曲轴正时带轮安装轴颈中心18均位于曲轴前端平衡块2-3的中心线上，其中曲轴正时带轮安装轴颈中心18沿曲轴前端的平衡块2-3中心线向对应的曲拐2-2方向偏离。本实施例中平衡块19外缘圆弧半径为70.5mm，平衡块的两侧肩部拐点与主轴颈中心17连线夹角α=146°，平衡块两侧肩部拐点与正时轮系驱动带轮安装轴颈中心18连线的夹角β=150°，平衡块肩部延伸线的交点到主轴颈中心17的距离H1=15.78mm，平衡块肩部延伸线的交点到正时轮系驱动带轮安装轴颈中心18的距离H2=14.28。

现有技术的轮系驱动系统，发动机正常运转时，对于发动机正时轮系（如图2所示），曲轴正时轮系驱动带轮10相对曲轴主轴颈2-1为同心装配，由于曲轴2、凸轮轴8、高压油泵的工作特性存在一个有规律的激振，使整个正时轮系产生共振，而正时系统的激振主要由配气机构凸轮轴8的运转特性产生，这样就会增加正时轮系动态和静态的轮轴负载，使正时轮系产生噪音，增加了导向磨损，缩短了正时皮带11及其他零部件的寿命。本实施例通过正时轮系驱动带轮10的偏心装配结构，改变了正时轮系驱动带轮10和凸轮轴带轮13的振动周期，增加了一个可部分抵消凸轮轴8激振的反向激振源，从而缩小了正时轮系的激振振幅，达到了降低正时皮带11的动态张力、凸轮轴8的正时误差和发动机正时系统噪声，提高零部件的使用寿命的目的。以图6所示的正时轮系振动分析曲线在曲轴转角0°～30°时为例，凸轮轴8的扭矩波峰为8N，利用正时轮系驱动带轮10的偏心安装结构，产生的反向激振波峰为-12N，两种扭矩相互中和，削弱了由凸轮轴8带来的扭转振动幅度。

现有技术的轮系驱动系统，发动机正常运转时，对于发动机辅助装置轮系（如图1所示），曲轴2的扭转振动被传递到所有的辅助装置上，当发动机工况发生变化时，辅助装置轮系张紧器带轮7负荷增大，辅助装置轮系皮带5张紧力增大，皮带振动加强，NVH性能变差，甚至影响到辅助装置的可靠性和寿命，特别是在发动机使用双质量飞轮1的情况下，辅助装置轮系张紧器带轮7的摆幅是单质量飞轮情况下的数倍。在所有辅助装置中，发电机3的转速最高、惯性力矩最大，导致在发动机启动、停车时辅助装置轮系皮带5的振动很大，对整个轮系的寿命、NVH、功率消耗都有极大的影响。

发动机正常运转时，飞轮1本身会产生一个扭转振动，并通过曲轴2传递给辅助装置轮系，本发明的辅助装置轮系驱动带轮6的偏心装配结构改变了轮系相对双质量飞轮1的运转周期，增加一个反向的激振，抵消飞轮1的扭转振动，进而降低轮系的激振，保证系统工作平稳。以图7所示的辅助装置轮系振动分析曲线在曲轴转角0°～30°时为例，发动机的扭矩在波峰时为9.5N，利用辅助装置轮系驱动带轮6相对曲轴主轴颈的偏心安装结构，产生的反向激振波峰为-12N，两种扭矩相互中和，削弱了由发电机带轮带来的扭转振动。

Claims

1.一种汽车发动机轮系驱动系统，其特征是，它包括曲轴（2）、正时轮系驱动带轮（10）、辅助装置轮系驱动带轮（6）和双质量飞轮（1），所述曲轴（2）上设有主轴颈（2-1）、曲拐（2-2）和平衡块（2-3），所述正时轮系驱动带轮（10）安装在曲轴前端设置的正时轮系驱动带轮安装轴颈（14）上，所述正时轮系驱动轮安装轴颈（14）相对于主轴颈（2-1）为偏心安装结构，所述辅助装置轮系驱动带轮（6）安装在正时轮系驱动带轮（10）前端，所述双质量飞轮（1）安装在曲轴（2）的后端；

所述正时轮系驱动带轮安装轴颈（14）轴线沿曲轴前端的平衡块（2-3）中心线向所对应的曲拐（2-2）方向偏离，它与主轴颈（2-1）轴线的偏离量L=0.5～1.5mm。

2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机轮系驱动系统，其特征是，所述平衡块（2-3）是以主轴颈轴心（17）为圆心的扇形结构，其扇形外缘圆弧半径R=55～80mm，平衡块的两侧肩部拐点与主轴颈轴心（17）连线夹角α=130°～165°，平衡块两侧肩部拐点与正时轮系驱动带轮安装轴颈轴心（18）连线的夹角β=140°～170°，平衡块肩部延伸线的交点到主轴颈轴心（17）的距离为H1=13～19mm，平衡块肩部延伸线的交点到正时轮系驱动带轮安装轴颈轴心（18）的距离H2=11～16mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种汽车发动机轮系驱动系统，其特征是，所述正时轮系驱动带轮（10）通过正时皮带（11）带动凸轮轴带轮（13）、正时张紧轮（12）和高压油泵带轮（9），它们组成发动机的正时轮系。

4.根据权利要求3所述的一种汽车发动机轮系驱动系统，其特征是，所述辅助装置轮系驱动带轮（6）通过辅助装置轮系皮带（5）带动发电机带轮（4）及张紧器带轮（7），它们组成发动机的辅助装置轮系。

5.根据权利要求4所述的一种汽车发动机轮系驱动系统，其特征是，所述双质量飞轮通过双质量飞轮安装盘（16）与主轴颈（2-1）同心装配。