CN104481626B - 用于发动机的配气机构及具有其的发动机和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于发动机的配气机构及具有其的发动机和车辆。本发明所述的用于发动机的配气机构，包括：气门机构；中间摆臂，所述中间摆臂设置在所述气门机构的顶部，所述中间摆臂的底部构造有驱动型面，所述驱动型面适于驱动所述气门机构的气门沿平行于气门中心线的方向运动；升程调节机构，所述升程调节机构包括：调节轴和驱动电机组件，所述调节轴穿设所述中间摆臂，所述驱动电机组件设置成用于驱动所述调节轴绕升程调节轴线转动；凸轮轴机构，所述凸轮轴机构设置成用于驱动所述中间摆臂绕摆动轴线摆动，其中所述摆动轴线与所述调节轴的中心轴线重合。根据本发明的用于发动机的配气机构，调节轴结构简单，各缸气门升程一致性好。

Description

用于发动机的配气机构及具有其的发动机和车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种用于发动机的配气机构、具有该用于发动机的配气机构的发动机和具有该发动机的车辆。

背景技术

相关技术中，发动机的配气机构包括气门升程是固定不变以及气门升程可变两种。其中气门升程是固定不变的配气机构，气门升程的大小取决于设计的工况点并由凸轮形状确定，采用这种配气机构的发动机通过调节节气门的开度来改变发动机负荷的大小，在中小负荷工况下，节气门开度很小，节气门后方存在较大的真空度，造成发动机换气过程的泵气损失大，存在改进空间。

气门升程可变的配气机构又分为气门升程连续可变和气门升程非连续可变两种。其中气门升程连续可变的配气机构多采用偏心轮结构，零件之间为线接触，接触面积较小，对零件的磨损较大且大多数都依赖与偏心轴的调节，且零部件加工精度较高，工艺复杂、成本高。

其中气门升程非连续可变的配气机构，气门升程不能充分应对不同工况下气门升程的要求，并且气门升程的变化是突变的，系统的连贯性较差。

鉴于上述特点，相关技术中的发动机的配气机构存在改进空间。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于发动机的配气机构，以简化结构，提高各缸气门升程的一致性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于发动机的配气机构包括：气门机构；中间摆臂，所述中间摆臂设置在所述气门机构的顶部，所述中间摆臂的底部构造有驱动型面，所述驱动型面适于驱动所述气门机构的气门沿平行于气门中心线的方向运动；升程调节机构，所述升程调节机构包括：调节轴和驱动电机组件，所述调节轴穿设所述中间摆臂，所述驱动电机组件设置成用于驱动所述调节轴绕升程调节轴线转动；凸轮轴机构，所述凸轮轴机构设置成用于驱动所述中间摆臂绕摆动轴线摆动，其中所述摆动轴线与所述调节轴的中心轴线重合。

进一步地，所述驱动电机组件包括：调节臂，所述调节臂上设置有调节臂齿条，所述调节臂套设在所述调节轴上且所述调节臂还通过调节臂固定销连接至缸盖或设置在缸盖上的支承座上；驱动电机，所述驱动电机的电机轴上设置有螺杆，所述螺杆与所述调节臂齿条啮合以使所述驱动电机能够驱动所述调节轴绕所述调节臂固定销的中心轴线转动，其中所述调节臂固定销的中心轴线与所述升程调节轴线重合。

进一步地，所述用于发动机的配气机构还包括：限位板，所述限位板上构造有限位圆弧面，所述限位圆弧面贴靠在所述调节轴上并且所述限位圆弧面对应的中心轴线与所述升程调节轴线重合。

进一步地，所述用于发动机的配气机构还包括：连接臂和连接臂固定销，所述连接臂的第一端套设在所述调节轴上，所述连接臂的第二端通过连接臂固定销连接至缸盖或设置在缸盖上的支承座上，所述连接臂固定销与所述调节臂固定销同轴布置。

进一步地，所述中间摆臂上设置有中间摆臂滚子，所述凸轮轴机构的凸轮抵靠在所述中间摆臂滚子上，所述中间摆臂的底部形成有两个所述驱动型面。

进一步地，所述中间摆臂为多个且共用所述调节轴。

进一步地，所述驱动型面与所述气门机构之间设置有滚子摇臂，所述驱动型面抵靠在所述滚子摇臂的滚子上，并且所述升程调节轴线与所述滚子摇臂的滚动轴线重合。

进一步地，所述中间摆臂的两侧分别设置有一个所述连接臂，相邻的两个所述中间摆臂之间的两个连接臂共用一个所述连接臂固定销。

相对于现有技术，本发明所述的用于发动机的配气机构具有以下优势：

本发明所述的用于发动机的配气机构，利用一根调节轴穿设中间摆臂且中间摆臂的摆动轴线与调节轴的中心轴线重合，因而气门机构可在中间摆臂的驱动下，实现气门升程的连续可调，且发动机各缸气门升程的一致性好，可靠性高，结构简单、零部件数量少，工艺简单且制造成本低。此外，调节轴的结构简单，且中间摆臂的运动轨迹简单，加工容易，变向的降低了加工精度的要求。同时，采用上述用于发动机的配气机构，不但可以提高发动机的动力性、经济性和怠速稳定性，还可以降低油耗，减少泵气损失和HC、NOX等有害气体的排放。

本发明的另一目的在于提出一种发动机，所述发动机包括上述的用于发动机的配气机构。

所述发动机与上述用于发动机的配气机构相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的再一目的在于提出一种车辆，所述车辆包括上述发动机。

所述车辆与上述发动机相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的用于发动机的配气机构的一个实施例的爆炸图；

图2为本发明的用于发动机的配气机构的一个实施例的一个视角的组装图；

图3为本发明的用于发动机的配气机构的一个实施例的另一个视角的组装图；

图4为本发明的用于发动机的配气机构的另一个实施例的爆炸图；

图5为本发明的用于发动机的配气机构的另一个实施例的一个视角的组装图；

图6为本发明的用于发动机的配气机构的另一个实施例的另一个视角的组装图。

附图标记说明：

100-用于发动机的配气机构、1-气门机构、L1-气门中心线、2-中间摆臂、21-驱动型面、22-中心通孔、23-中间摆臂滚子、3-升程调节机构、31-调节轴、L2-调节轴的中心轴线、32-驱动电机组件、321-调节臂、3211-调节臂齿条、322-调节臂固定销、L3-调节臂固定销的中心轴线、323-驱动电机、3231-螺杆、4-凸轮轴机构、41-凸轮轴支承轴颈、42-凸轮、5-滚子摇臂、51-滚子摇臂的滚子、L4-滚动轴线、6-限位板、61-限位圆弧面、7-连接臂、8-连接臂固定销、L5-连接臂固定销的中心轴线、9-复位弹簧。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

可以理解的是，发动机的机体组是发动机的支架，是曲柄连杆机构、配气机构以及各系统装配的基体。在本领域内，一般地，机体组主要由缸体、缸盖、缸盖衬垫以及油底壳等组成，油底壳一般设在气缸体的底部，缸盖设在缸体的顶部，缸盖衬垫设在缸体的顶面与缸盖的底面之间，用于密封二者之间的间隙。

缸盖与活塞顶部和气缸一起形成燃烧室，燃烧室的顶部具有进气口和排气口，气门机构的气门穿设在缸盖内且封闭进气口和排气口。对于现有的一般发动机而言，多采用两进两出的气门形式，少数也有采用一进一出或三进两出的气门形式。

对同一发动机而言，一般都具有多种不同的工况，例如低速小负荷工况、高速大负荷工况等，当发动机处于不同工况下，发动机对外输出的扭矩和功率是不同的，同时发动机排放的有害气体的含量也不同，用于发动机的配气机构按照每一气缸内进行的工作循环和点火次序的要求，开闭进气门和排气门。

用于发动机的配气机构可以调节气门的升程量，用于发动机的配气机构中的升程调节机构既要保证可变气门升程的连续可变功能，又要保证对气门升程的调节精度。

根据本发明实施例的用于发动机的配气机构100可以用于驱动进气侧的气门动作，当然也可以用于驱动排气侧的气门动作，或者同时用在进气侧和排气侧以驱动相应气门动作。优选地，根据本发明实施例的配气机构用于驱动排气侧的气门动作。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-图6所示，根据本发明实施例的用于发动机的配气机构100包括气门机构1、中间摆臂2、升程调节机构3和凸轮轴机构4。

中间摆臂2设置在气门机构1的顶部，中间摆臂2的底部构造有驱动型面21，驱动型面21适于驱动气门机构1的气门沿平行于气门中心线L1的方向运动。

其中，气门机构1已为现有技术，且为本领域的技术人员所熟知，例如气门机构1可以包括气门，气门可沿着平行于气门的中心线在气门导管中上下往复移动以打开或关闭燃烧室的进气口或排气口，对于这些可与现有技术采用相同设置的部分，这里不再详细描述。

升程调节机构3包括调节轴31和驱动电机组件32，调节轴31穿设中间摆臂2，驱动电机组件32设置成用于驱动调节轴31绕升程调节轴线转动。具体地，如图1所示，中间摆臂2内形成有中心通孔22，调节轴31穿设在中心通孔22内以在驱动电机组件32的驱动下绕升程调节轴线转动。可以理解的是，驱动电机组件32驱动调节轴31绕升程调节轴线转动，而调节轴31穿设中间摆臂2，从而调节轴31可带动中间摆臂2一起绕升程调节轴线转动。

可选地，调节轴31可以具有中空结构，以减轻调节轴31的重量，利于配气机构100的轻量化。有利地，调节轴31的表面可以进行涂层处理，以增加调节轴31的耐磨性和耐腐蚀性。

凸轮轴机构4设置成用于驱动中间摆臂2绕摆动轴线摆动。凸轮轴机构4也为现有技术，且为本领域的技术人员所熟知，例如凸轮轴机构4可以包括凸轮轴轴体和压装在所述凸轮轴轴体上的凸轮42，其中凸轮42可以为多个，多个凸轮42可以沿凸轮轴机构4的轴向间隔开，相邻两个凸轮42之间设有凸轮轴支承轴颈41，凸轮轴支承轴颈41可以支承在设置在缸盖上的支承座上。

其中摆动轴线与调节轴31的中心轴线L2重合，也就是说，凸轮轴机构4驱动中间摆臂2绕调节轴31的中心轴线L2摆动。

也就是说，用于发动机的配气机构100工作时，中间摆臂2的运动为复合运动，即中间摆臂2即可在凸轮轴机构4的驱动下绕摆动轴线(即调节轴31的中心轴线L2)摆动，又可通过驱动电机组件32以及调节轴31的驱动绕升程调节轴线转动，从而改变中间摆臂2的位置，以便中间摆臂2的驱动型面21驱动气门机构1的气门沿平行于气门中心线L1的方向运动，从而在打开和关闭燃烧室的进气口或排气口的同时，实现气门升程的连续可调。

有利地，在气门开启后，为使中间摆臂2恢复到初始位置可增加复位弹簧9来辅助中间摆臂2回到初始位置，减少气门对中间摆臂2的作用力，解决由于中间摆臂2回位慢导致的气门常开对发动机的影响。

根据本发明实施例的用于发动机的配气机构100，利用一根调节轴31穿设中间摆臂2且中间摆臂2的摆动轴线与调节轴31的中心轴线L2重合，因而气门机构1可在中间摆臂2的驱动下，实现气门升程的连续可调，且发动机各缸气门升程的一致性好，可靠性高，结构简单、零部件数量少，工艺简单且制造成本低。此外，调节轴31的结构简单，且中间摆臂2的运动轨迹简单，加工容易，变向的降低了加工精度的要求。同时，采用上述用于发动机的配气机构100，不但可以提高发动机的动力性、经济性和怠速稳定性，还可以降低油耗，减少泵气损失和HC、NOX等有害气体的排放。

下面参照图1-图6详细描述根据本发明的用于发动机的配气机构100的一些具体实施例。

如图1-图6所示，驱动电机组件32可以包括：调节臂321和驱动电机323。

调节臂321上设置有调节臂齿条3211，调节臂321套设在调节轴31上，且调节臂321还可以通过调节臂固定销322连接至缸盖或设置在缸盖上的支承座上。其中支承座可以用于支承凸轮轴机构4和调节轴31。

驱动电机323的电机轴上设置有螺杆3231，螺杆3231与调节臂齿条3211啮合以使驱动电机323能够驱动调节轴31绕调节臂固定销322的中心轴线L3转动，其中调节臂固定销322的中心轴线L3与升程调节轴线重合。

换言之，驱动电机323通过螺杆3231与调节臂齿条3211啮合驱动调节轴31绕调节臂固定销322的中心轴线L3转动，进而带动中间摆臂2绕调节臂固定销322的中心轴线L3转动。

如图1和图4所示，中间摆臂2上设置有中间摆臂滚子23，凸轮轴机构4的凸轮42抵靠在中间摆臂滚子23上，中间摆臂2的底部形成有两个驱动型面21。驱动型面21与气门机构1之间设置有滚子摇臂5，驱动型面21抵靠在滚子摇臂5的滚子51上，以驱动滚子摇臂5带动气门机构1的气门沿气门中心线L1移动。

也就是说，一个凸轮42对应一个中间摆臂2，一个中间摆臂2具有两个驱动型面21，一个驱动型面21通过一个滚子摇臂5驱动一个气门机构1的气门。由此与一个中间摆臂2对应的两个气门机构1，可以通过一个整体式的中间摆臂2进行驱动调节，对应的两个气门的气门升程变化一致性高。

有利地，升程调节轴线与滚子摇臂5的滚动轴线L4重合，由此在配气机构100工作过程中，调节轴31的转动轴线与滚子摇臂5的滚子51的滚动轴线L4重合，避免调节轴31的移动轨迹超出限定范围，增加配气机构100的可靠性和调节精度。

进一步地，如图1-图6所示的一些实施例中，中间摆臂2可以为多个，且多个中间摆臂2共用调节轴31。具体而言，每个中间摆臂2上均设有中心通孔22，且多个中心通孔22均与调节轴31同轴设置，调节轴31依次穿设在每个中间摆臂2的中心通孔22内。这样，当调节轴31在驱动电机组件32的驱动下转动时，可以带动多个中间摆臂2同时转动，进而提高多个中间摆臂2的运动的同步性，提高发动机各缸气门升程的一致性。

进一步地，调节臂321两侧的中间摆臂2的个数相同，也就是说，调节臂321位于调节轴31的轴向上的中间位置，由此配气机构100的对称性好，结构稳定性高。如图1-图6所示的一些具体示例中，调节臂321两侧均有两个中间摆臂2。

在如图1-图3的一些可选的实施例中，用于发动机的配气机构100包括气门机构1、中间摆臂2、升程调节机构3、凸轮轴机构4和限位板6。

如图1所示，限位板6上可以构造有限位圆弧面61，限位圆弧面61贴靠在调节轴31上，并且限位圆弧面61对应的中心轴线与升程调节轴线重合，也就是说，限位圆弧面61对应的中心轴线与调节臂固定销322的中心轴线L3重合。由此在配气机构100工作过程中，实现限位板6的运动轨迹中心与升程调节轴线重合，避免调节轴31的移动轨迹超出限定范围，增加配气机构100的可靠性和调节精度。具体地，限位圆弧面61对应的中心轴线、滚子摇臂5的滚动轴线L4、升程调节轴线三者重合。

有利地，调节轴31与限位板6的配合处可以安装有滚针轴承，从而减少调节轴31与限位板6之间的摩擦和运动阻力，使配气机构100的运动更顺畅，调节精度更高。

在如图4-图6所示的另一些可选的实施例中，用于发动机的配气机构100包括气门机构1、中间摆臂2、升程调节机构3、凸轮轴机构4、限位板6、连接臂7和连接臂固定销8。

连接臂7的第一端(如图4所示的上端)套设在调节轴31上，连接臂7的第二端(如图4所示的下端)通过连接臂固定销8连接至缸盖或设置在缸盖上的支承座上，连接臂固定销8与调节臂固定销322同轴布置。也就是说，连接臂固定销8的中心轴线L5与升程调节轴线重合。

具体地，连接臂固定销8可以过盈压装在缸盖或设置在缸盖上的支承座上，连接臂7的第二端(如图4所示的下端)套设在连接臂固定销8上。

如图4-图6所示，中间摆臂2的两侧可以分别设置有一个连接臂7，也就是说，一个中间摆臂2对应两个连接臂7。相邻的两个中间摆臂2之间的两个连接臂7共用一个连接臂固定销8，由此减少了连接臂固定销8的数量，使配气机构100的结构更简洁、更紧凑。

简言之，根据本发明实施例的用于发动机的配气机构100，利用一根调节轴31穿设中间摆臂2，且驱动电机组件32驱动调节轴31绕升程调节轴线转动，中间摆臂2在凸轮轴机构4的驱动下绕摆动轴线摆动，其中摆动轴线与调节轴31的中心轴线L2重合，从而改变中间摆臂2的位置，利用中间摆臂2的驱动型面21驱动气门机构1的气门沿平行于气门中心线L1的方向运动，实现气门升程连续可调，且结构简单、结构紧凑，各缸气门升程的一致性好。

本发明还提出一种发动机，所述发动机具有上述用于发动机的配气机构100，从而实现气门升程连续可调，且结构简单、结构紧凑，各缸气门升程的一致性好。

本发明还提出一种车辆，所述车辆包括上述的发动机，从而实现气门升程连续可调，且结构简单、结构紧凑，各缸气门升程的一致性好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于发动机的配气机构(100)，其特征在于，包括：

气门机构(1)；

中间摆臂(2)，所述中间摆臂(2)设置在所述气门机构(1)的顶部，所述中间摆臂(2)的底部构造有驱动型面(21)，所述驱动型面(21)适于驱动所述气门机构(1)的气门沿平行于气门中心线(L1)的方向运动；

升程调节机构(3)，所述升程调节机构(3)包括：调节轴(31)和驱动电机组件(32)，所述调节轴(31)穿设所述中间摆臂(2)，所述驱动电机组件(32)设置成用于驱动所述调节轴(31)绕升程调节轴线转动；

凸轮轴机构(4)，所述凸轮轴机构(4)设置成用于驱动所述中间摆臂(2)绕摆动轴线摆动，其中所述摆动轴线与所述调节轴(31)的中心轴线(L2)重合；

所述驱动电机组件(32)包括：

调节臂(321)，所述调节臂(321)上设置有调节臂齿条(3211)，所述调节臂(321)套设在所述调节轴(31)上且所述调节臂(321)还通过调节臂固定销(322)连接至缸盖或设置在缸盖上的支承座上；

驱动电机(323)，所述驱动电机(323)的电机轴上设置有螺杆(3231)，所述螺杆(3231)与所述调节臂齿条(3211)啮合以使所述驱动电机(323)能够驱动所述调节轴(31)绕所述调节臂固定销(322)的中心轴线(L3)转动，其中所述调节臂固定销(322)的中心轴线(L3)与所述升程调节轴线重合；

限位板(6)，所述限位板(6)上构造有限位圆弧面(61)，所述限位圆弧面(61)贴靠在所述调节轴(31)上并且所述限位圆弧面(61)对应的中心轴线与所述升程调节轴线重合。

2.根据权利要求1所述的用于发动机的配气机构(100)，其特征在于，还包括：连接臂(7)和连接臂固定销(8)，所述连接臂(7)的第一端套设在所述调节轴(31)上，所述连接臂(7)的第二端通过连接臂固定销(8)连接至缸盖或设置在缸盖上的支承座上，所述连接臂固定销(8)与所述调节臂固定销(322)同轴布置。

3.根据权利要求1或2所述的用于发动机的配气机构(100)，其特征在于，所述中间摆臂(2)上设置有中间摆臂滚子(23)，所述凸轮轴机构(4)的凸轮(42)抵靠在所述中间摆臂滚子(23)上，所述中间摆臂(2)的底部形成有两个所述驱动型面(21)。

4.根据权利要求1或2所述的用于发动机的配气机构(100)，其特征在于，所述中间摆臂(2)为多个且共用所述调节轴(31)。

5.根据权利要求1或2所述的用于发动机的配气机构(100)，其特征在于，所述驱动型面(21)与所述气门机构(1)之间设置有滚子摇臂(5)，所述驱动型面(21)抵靠在所述滚子摇臂(5)的滚子(51)上，并且所述升程调节轴线与所述滚子摇臂(5)的滚动轴线(L4)重合。

6.根据权利要求2所述的用于发动机的配气机构(100)，其特征在于，所述中间摆臂(2)的两侧分别设置有一个所述连接臂(7)，相邻的两个所述中间摆臂(2)之间的两个连接臂(7)共用一个所述连接臂固定销(8)。

7.一种发动机，其特征在于，包括根据权利要求1-6中任一项所述的用于发动机的配气机构(100)

8.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求7所述的发动机。