CN102979589A - 发动机配气机构、发动机及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机配气机构、发动机及汽车，该发动机包括凸轮轴、传动机构和气门，其中：在传动机构中增设滑片，滑片具有平滑过渡的型线；该配气机构还包括滑片控制装置，与滑片相连，用于控制滑片在凸轮和传动机构之间的位置，通过滑片平滑过渡的型线来改变凸轮和传动机构之间的距离。本发明提供的发动机配气机构、发动机及汽车通过在凸轮轴和传动机构之间设置滑片来实现气门升程和型线的改变，能针对不同的发动机工况选择合适的气门升程和型线，提高了发动机的动力性和经济性。

Description

发动机配气机构、发动机及汽车

技术领域

本发明涉及汽车发动机结构技术，尤其涉及一种发动机配气机构、发动机及汽车。

背景技术

发动机是汽车上非常重要的部件，发动机都设置有配气机构，用于控制发动机的进排气。配气机构一般包括凸轮轴、挺柱、摇臂和气门，具有一定型线的凸轮轴按照一定的正时关系驱动挺柱或者摇臂，从而驱动进排气门按照一定的型线和正时开闭。此处将凸轮轴控制作用传递给气门的挺柱、摇臂等称为凸轮轴到气门间的传动机构。

气门升程和运动型线能直接影响进、排气效果，从而影响发动机的经济性、动力性和排放水平，气门升程和型线固定的发动机由于不能根据工况的变化适应性改变，所以经济性、动力性和排放水平不能做到所有工况均最佳。

发明内容

本发明提供了一种发动机配气机构、发动机及汽车，以解决现有气门升程和型线固定的发动机经济性、动力性和排放水平不高的缺陷，提高发动机的经济性、动力性和排放水平。

本发明提供了一种发动机配气机构，包括凸轮轴、传动机构和气门，其中：在所述凸轮轴上的凸轮和所述传动机构之间或者在所述传动机构中的传动件与传动件之间设置有滑片，所述滑片具有平滑过渡的型线；所述配气机构还包括滑片控制装置，所述滑片控制装置与所述滑片相连，用于控制所述滑片在所述凸轮和所述传动机构之间的位置或所述滑片在所述传动件与传动件之间的位置，通过滑片平滑过渡的型线来改变所述传动机构运动的距离。

如上所述的发动机配气机构，其中，所述滑片控制装置包括：副凸轮轴，所述副凸轮轴上的副凸轮与所述滑片滑动接触，用于驱动所述滑片在所述凸轮与所述传动机构之间移动或在所述传动件与传动件之间移动。

如上所述的发动机配气机构，其中，优选的是：所述滑片控制装置还包括正时调整机构，设置在所述副凸轮轴或所述凸轮轴上；所述正时调整机构用于调整所述凸轮轴与副凸轮轴的正时关系。

如上所述的发动机配气机构，其中：所述滑片伸出所述凸轮和传动机构之间的部分形成有滑片体；所述滑片体远离凸轮轴的一侧设置有容置槽；所述滑片控制装置还包括活块，所述活块容置在所述容置槽内，并与所述容置槽相对滑动密封形成油腔，所述油腔的内壁开设有用于控制油量的油孔；所述副凸轮轴与所述活块滑动接触，用于驱动所述活块横向移动。

如上所述的发动机配气机构，其中，优选的是，所述滑片控制装置还包括：

纵向滑轨，所述滑片体套接在所述纵向滑轨上，所述滑片体在凸轮轴驱动滑片往复运动时沿所述纵向滑轨上下滑动；

横向滑轨，所述横向滑轨上套设有滑套，所述滑套和所述纵向滑轨的顶端固定连接，用于带动所述纵向滑轨及所述滑片体沿所述横向滑轨横向移动。

如上所述的发动机配气机构，其中，优选的是：所述横向滑轨内部设置有进回油油道；所述纵向滑轨内部设置有进回油油道；所述油腔开设接通进回油油道的所述油孔；所述进回油油道中设置油控阀，所述油控阀用于控制油道的通断。

如上所述的发动机配气机构，其中，优选的是，所述滑片控制装置还包括：

回位弹簧，所述回位弹簧的第一端固定在发动机上，所述回位弹簧的第二端与所述滑套固定连接，用于带动所述滑套复位。

如上所述的发动机配气机构，其中：所述传动机构为挺柱和/或摇臂。

本发明还提供了一种发动机，其中包括本发明提供的发动机配气机构。

本发明又提供了一种汽车，其中包括本发明提供的发动机。

本发明提供的发动机配气机构、发动机及汽车通过在凸轮轴和气门之间的传动机构上是设置滑片实现气门升程和型线的改变，能针对不同的发动机工况选择合适的气门升程和型线，并进一步的调整凸轮与滑片的正时关系来实现不同发动机工况下气门型线及升程的连续调节，从而更好的发挥发动机各工况的性能。

附图说明

图1为本发明实施例二提供的发动机配气机构在一种气门升程状态下气门关闭时的局部结构示意图。

图2为本发明实施例二提供的发动机配气机构在一种气门升程状态下气门全开时的局部结构示意图。

图3为本发明实施例二提供的发动机配气机构在另一种气门升程状态下气门关闭时的局部结构示意图。

图4为本发明实施例二提供的发动机配气机构在另一种气门升程状态下气门全开时的局部结构示意图。

附图标记：

1-凸轮轴；      2-传动机构；    3-滑片；

4-副凸轮轴；    5-滑片体；      6-活块；

7-油腔；        8-纵向滑轨；    9-横向滑轨；

10-滑套；    11-回位弹簧。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例一提供了一种发动机配气机构，包括凸轮轴、传动机构和气门，其中，在凸轮轴上的凸轮和传动机构之间或者在传动机构中的传动件与传动件之间设置有滑片，该滑片具有平滑过渡的型线；上述发动机配气机构还包括滑片控制装置，与滑片相连，用于控制滑片在凸轮和传动机构之间的位置或滑片在传动件与传动件之间的位置，通过滑片平滑过渡的型线来改变传动机构运动的距离。

本实施例以在凸轮与传动机构之间设置滑片为例进行说明，以凸轮驱动挺柱，挺柱直接驱动气门的机构为例，在实际的发动机工作过程中，挺柱受凸轮驱动，按照一定的正时和型线规律运动，气门受挺柱驱动，从而形成固定的运动型线和升程。增加了具有一定型线的滑片后，改变了凸轮到气门之间的传动机构的总的距离尺寸，使传动机构的运动轨迹发生了改变，从而改变了气门的升程和型线。

在上述实施例的基础上，滑片控制装置还可包括有副凸轮轴，副凸轮轴上的副凸轮与滑片滑动接触，用于驱动滑片在凸轮与传动机构之间移动。

优选的是，设计副凸轮轴与凸轮轴之间具有可调的正时配合关系，可以在凸轮轴或副凸轮轴上设置有正时调整机构(VVT)，用于调整凸轮轴与副凸轮轴的正时关系。所谓正时关系，即凸轮轴的外型线驱动传动机构运动，与副凸轮轴外型线驱动滑片运动之间的时间对应关系。调整凸轮轴与副凸轮轴之间的正时关系，即实现了滑片与凸轮正时关系的可调性，从而实现气门升程与型线的连续可调。

本发明实施例一提供的发动机配气机构通过在传动机构中增设具有一定型线的滑片，从而实现了气门升程与型线的变化，在不同的工况下选择合适设计的气门升程与型线，提高了发动机的动力性、经济性和排放水平。

实施例二

图1-图4均为本发明实施例二提供的发动机配气机构的局部结构示意图，其中图1所示为发动机配气机构在一种气门升程下气门闭合状态，图2所示为该发动机配气机构在一种气门升程下气门全开状态，图3所示为该发动机配气机构在另一种气门升程下气门闭合状态，图4所示为该发动机配气机构在另一种气门升程下气门全开状态。本发明实施例二提供了一种发动机配气机构，其以实施例一为基础，进一步提供了优选方案，其中，滑片3伸出凸轮和传动机构2之间的部分形成有滑片体5；滑片体5远离凸轮轴1的一侧设置有容置槽；滑片控制装置还包括活块6，容置在容置槽内，并与容置槽相对滑动密封形成油腔7，油腔7的内壁开设有用于控制油量的油孔；副凸轮轴4与活块6滑动接触，用于驱动活块6横向移动。

在实际应用中，当油腔7内的高压机油泄空后，副凸轮轴4转动驱动活块6运动，副凸轮轴4向活块6施加压力，但是由于油腔7内没有高压机油，所以活块6会相对滑片体5移动，副凸轮轴4施加的压力无法传递到滑片体5，从而滑片体5固定不动。于是，滑片3在凸轮轴1和传动机构2之间部分的厚度保持不变，此时气门升程与型线主要由凸轮轴1运动轨迹来决定。

当向油腔7内充满高压机油时，副凸轮轴4向活块6施加压力，由于油腔7内充满高压机油，所以活块6无法相对滑片体5移动，副凸轮轴4施加的压力经过活块6传递到滑片体5。于是随着副凸轮轴4的连续运转，滑片3相对传动机构2的表面连续的移动，此时气门升程与型线主要由凸轮轴1、副凸轮轴4的运动轨迹以及滑片3的厚度共同决定。

优选的是，滑片控制装置还包括纵向滑轨8和横向滑轨9，滑片体5套接在纵向滑轨8上，在凸轮轴1驱动滑片往复运动时沿纵向滑轨8上下滑动；横向滑轨9上套设有滑套10，滑套10和纵向滑轨8的顶端固定连接，用于在副凸轮轴4的驱动下带动纵向滑轨8及滑片3沿横向滑轨9横向移动。

副凸轮轴4转动带动滑片3沿横向滑轨9运动，同时凸轮轴1转动带动滑片3沿纵向滑轨8运动，横向滑轨9与纵向滑轨8同时配合作用，实现滑片3的整体运动。

进一步地，在横向滑轨9内部设置有进回油油道；纵向滑轨8内部设置有进回油油道；油腔7开设连接进回油油道的上述油孔。机油通过进油油道和油孔进入油腔7，通过油孔和出油油道从油腔7排出，利用油压控制活块6在受副凸轮轴4驱动时是否与滑片体5有相对移动关系。

优选的是，在进回油油道中设置油控阀，用于控制油道的通断，油控阀可以通过电控单元发出的控制信号进行油路通断的控制。

在上述实施例的基础上，滑片控制装置还可以进一步包括回位弹簧11，其第一端固定在发动机上，第二端与滑套10固定连接，用于带动滑套10复位，从而带动滑片3复位并保持在初始位置。

进一步地，根据传动机构2具体设计的不同，上述传动机构2可以为挺柱，也可以为摇臂。

以在凸轮与传动机构之间设置滑片为例，下面简要描述发动机在不同升程时上述结构的工作过程：

一、发动机工作在第一升程状态：

滑片3在回位弹簧11的作用下处于初始位置，如图1所示。滑片3在凸轮轴1和传动机构2之间部分的厚度根据设计要求使气门完全关闭，此时油腔7内无高压机油。

随着凸轮轴1旋转，凸轮通过滑片3向传动机构2施加压力，滑片3沿纵向滑轨8向下移动，传动机构2也向下移动，气门逐渐打开。此时在固定工况下具有与凸轮轴1固定正时关系的副凸轮轴4也按照固定的正时关系旋转，并向活块6施加压力，但是由于油腔7内没有高压机油，所以活块6会相对滑片体5移动，副凸轮轴4施加的压力无法传递到滑片体5，从而滑片体5在回位弹簧11的作用下保持在横向初始位置上。于是，滑片3在凸轮轴1和传动机构2之间部分的厚度保持不变。实际的气门型线由凸轮型线控制，如图1所示。

当运动到气门完全打开的状态，如图2所示，由于滑片3在凸轮轴1和传动机构2之间部分的厚度保持不变，与气门完全关闭时的厚度相同，实际的气门升程仅由凸轮升程控制。

因此，在油腔7内未充高压机油时，发动机按照凸轮轴控制的气门型线工作。

二、发动机工作在第二升程状态：

打开高压油的进油通路，同时切断回油通路。油腔7内获得高压机油的支持。

如图3所示，在高升程气门完全关闭状态，凸轮基圆部分与滑片3接触，同时在固定工况下副凸轮具有与主凸轮固定的正时关系，且此时滑片3在回位弹簧11的作用下处于初始位置。滑片3在凸轮和传动机2之间部分的厚度根据设计要求允许气门完全关闭。

随着凸轮旋转，凸轮通过滑片3向传动机构2施加压力，滑片3将沿纵向滑轨8向下移动，传动机构2也向下移动，气门逐渐打开。此时在固定工况下具有与凸轮固定正时关系的副凸轮也按照固定的正时关系旋转，并向开关活块6施加压力，由于油腔7内具有高压机油的支持，活块6无法相对滑片3移动，副凸轮施加的压力经过活块6传递到滑片体3，在克服回位弹簧11的作用力后沿横向滑轨9移动。于是随着凸轮的连续的运转，滑片3沿垂直传动机构2运动方向上相对传动机构2的表面连续的移动。

随着凸轮的连续的运转，连续的改变了滑片3在凸轮和传动机构2之间部分的厚度。从而，实际的气门型线是根据副凸轮型线、滑片3型线、凸轮型线以及滑片3和凸轮的正时关系共同确定。

当运动到高气门升程气门完全打开的状态，由于相对气门完全关闭时滑片3在凸轮和传动机构2之间部分的厚度已经增加，所以实际的气门升程由凸轮升程和介入的滑片厚度共同控制。

于是在油腔7内充满高压机油时，发动机按照调节了的气门型线工作。

本发明实施例二提供的发动机配气机构通过在凸轮轴和传动机构之间设置滑片，改变了传动机构总的距离尺寸，从而改变了气门的升程和型线，通过滑片控制装置对滑片的控制实现了气门升程和型线可调，提高了发动机的动力性和经济性。

本发明实施例二还提供了一种发动机，其中包括本发明任意实施例提供的发动机配气机构。

本发明实施例二提供的发动机通过在凸轮轴与传动机构之间设置滑片，改变了传动机构运动的总距离尺寸，从而改变了气门升程和型线，从而提高了发动机的经济性和动力性。

本发明实施例二还提供了一种汽车，其中包括本发明任意实施例提供的发动机。

本发明实施例二提供的汽车通过在凸轮轴与传动机构之间增设滑片改变了气门升程和型线，提高了发动机的经济性和动力性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种发动机配气机构，包括凸轮轴(1)、传动机构(2)和气门，其特征在于：在所述凸轮轴(1)上的凸轮和所述传动机构(2)之间或者在所述传动机构(2)中的传动件与传动件之间设置有滑片(3)，所述滑片(3)具有平滑过渡的型线；所述配气机构还包括滑片控制装置，所述滑片控制装置与所述滑片(3)相连，用于控制所述滑片(3)在所述凸轮和所述传动机构(2)之间的位置或所述滑片(3)在所述传动件与传动件之间的位置，通过滑片(3)平滑过渡的型线不同的厚度来改变所述传动机构(2)运动的距离。

2.根据权利要求1所述的发动机配气机构，其特征在于，所述滑片控制装置包括：副凸轮轴(4)，所述副凸轮轴(4)上的副凸轮与所述滑片(3)滑动接触，用于驱动所述滑片(3)在所述凸轮与所述传动机构(2)之间移动或在所述传动件与传动件之间移动。

3.根据权利要求2所述的发动机配气机构，其特征在于：所述滑片控制装置还包括正时调整机构，设置在所述副凸轮轴(4)或所述凸轮轴(1)上；所述正时调整机构用于调整所述凸轮轴(1)与副凸轮轴(4)的正时关系。

4.根据权利要求2所述的发动机配气机构，其特征在于：所述滑片(3)伸出所述凸轮和传动机构(2)之间的部分形成有滑片体(5)；所述滑片体(5)远离凸轮轴(1)的一侧设置有容置槽；所述滑片控制装置还包括活块(6)，所述活块(6)容置在所述容置槽内，并与所述容置槽相对滑动密封形成油腔(7)，所述油腔(7)的内壁开设有用于控制油量的油孔；所述副凸轮轴(4)与所述活块(6)滑动接触，用于驱动所述活块(6)横向移动。

5.根据权利要求4所述的发动机配气机构，其特征在于，所述滑片控制装置还包括：

纵向滑轨(8)，所述滑片体(5)套接在所述纵向滑轨(8)上，所述滑片体(5)在凸轮轴(1)驱动滑片(3)往复运动时沿所述纵向滑轨(8)上下滑动；

横向滑轨(9)，所述横向滑轨(9)上套设有滑套(10)，所述滑套(10)和所述纵向滑轨(8)的顶端固定连接，用于带动所述纵向滑轨(8)及所述滑片体(5)沿所述横向滑轨(9)横向移动。

6.根据权利要求5所述的发动机配气机构，其特征在于：所述横向滑轨(9)内部设置有进回油油道；所述纵向滑轨(8)内部设置有进回油油道；所述油腔(7)开设接通进回油油道的所述油孔；所述进回油油道中设置油控阀，所述油控阀用于控制油道的通断。

7.根据权利要求6所述的发动机配气机构，其特征在于，所述滑片控制装置还包括：

回位弹簧(11)，所述回位弹簧(11)的第一端固定在发动机上，所述回位弹簧(11)的第二端与所述滑套(10)固定连接，用于带动所述滑套(10)复位。

8.根据权利要求1所述的发动机配气机构，其特征在于：所述传动机构(2)为挺柱和/或摇臂。

9.一种发动机，其特征在于，包括权利要求1-8任一所述的发动机配气机构。

10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求9所述的发动机。

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