CN106762007B - 车辆及其发动机 - Google Patents

Abstract

一种车辆及其发动机，该发动机包括汽缸盖，设有主油道；位于汽缸盖内的两级可变气门升程的配气机构；支撑在汽缸盖上的凸轮轴罩盖，设有与主油道连通的第一油道；切换控制机构，用于控制锁销伸出、退回，并包括：支撑在凸轮轴罩盖上的基座，设有相互连通的安装孔、泄油孔、第二、三油道以及调压孔，第一、三油道连通；位于安装孔内的机油控制阀，机油控制阀能够根据发动机的工况在打开、关闭状态之间切换；位于调压孔内的自适应调节机构，其能根据泄油孔处的油压大小自动调节泄油孔的开度大小，油压越大，开度越大。本发明技术方案的发动机在机油控制阀处于打开状态下，汽缸盖上主油道的油压可调。

Description

车辆及其发动机

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种车辆及其发动机。

背景技术

传统发动机的配气机构的气门升程是固定不变的，其在发动机的各种工况下通过调整节气门开度来调整发动机性能，但是通过这种方式无法最大化的利用发动机的性能。

为了解决上述问题，可变气门升程技术应运而生。可变气门升程技术根据发动机工况的变化改变气门升程：发动机在低速运行时，配气机构采用小升程，以减小泵气损失、节约燃油；发动机在高速运行时，配气机构采用大升程，以提高发动机的输出功率和扭矩、增强动力性能。

可变气门升程技术按升程调节范围分为阶段式和连续式，其中，阶段式可变气门升程技术包括两阶段可变气门升程技术。公开号为CN104411925A、申请人为伊顿公司的中国专利公开了一种采用两阶段可变气门升程技术的配气机构，如图1所示，该配气机构包括凸轮轴1、摇臂2、液压间隙调节器3和气门4。摇臂2的两端分别支撑在液压间隙调节器3、气门4上。凸轮轴1包括轴本体(未图示)和固定套设在所述轴本体上的第一凸轮10和第二凸轮11，第一凸轮10和第二凸轮11沿轴向间隔排列，且第二凸轮11位于两个第一凸轮10之间，第一凸轮10的角度大于第二凸轮11的角度。摇臂2包括两个外摇臂20、位于两个外摇臂20之间的内摇臂21，两个外摇臂20分别与两个第一凸轮10相抵，内摇臂21与第二凸轮11相抵。

结合图1至图2所示，摇臂2设有锁销22，外摇臂20与内摇臂21通过锁销22锁定或解锁：当锁销22伸出时，外摇臂20与内摇臂21通过锁销22锁定，凸轮轴1驱动摇臂2时，外摇臂20起作用，气门4具有高升程；当锁销22退回时，外摇臂20与内摇臂21解锁(即两者可相对旋转)，凸轮轴1驱动摇臂2时，内摇臂21起作用，气门4具有低升程。

摇臂2内设有控制油道23(虚线所示)，控制油道23与液压间隙调节器3连通，机油控制阀(Oil Control Valve，简称OCV)5与液压间隙调节器3之间通过设置在汽缸盖(未图示)上的主油道6连通。如图中带箭头的直线所示，机油能依次经由主油道6、液压间隙调节器3流向控制油道23，当机油控制阀5在打开、关闭状态之间切换时，控制油道23内的油压会发生变化，使得锁销22在伸出、退回状态之间切换。

因此，在该配气机构中，根据发动机工况的变化，通过控制机油控制阀5在打开、关闭状态之间切换，能够实现气门高低升程的切换。由于配气机构中的气门4能获得高低两个升程，故将这种配气机构称之为两级可变气门升程的配气机构。然而，在机油控制阀5处于打开状态下，汽缸盖上主油道6的油压不可调。

发明内容

本发明要解决的问题是：现有能实现气门高低升程切换的发动机在机油控制阀处于打开状态下，汽缸盖上主油道的油压不可调。

为解决上述问题，本发明提供了一种发动机，包括：

汽缸盖，设有用于与供油系统连通的主油道；

位于所述汽缸盖内的两级可变气门升程的配气机构，所述配气机构包括摇臂和液压间隙调节器，所述摇臂的一端支撑在所述液压间隙调节器上，所述摇臂设有锁销和控制油道，所述控制油道与液压间隙调节器连通，所述液压间隙调节器与主油道连通；

支撑在所述汽缸盖上的凸轮轴罩盖，设有与所述主油道连通的第一油道；

切换控制机构，用于控制所述锁销伸出、退回，并包括：

支撑在所述凸轮轴罩盖上的基座，设有相互连通的安装孔、泄油孔、第二、三油道以及调压孔，所述泄油孔用于与回油系统连通，所述第二油道用于与所述供油系统连通，所述第一、三油道连通；

位于所述安装孔内的机油控制阀，所述机油控制阀能够根据发动机的工况在打开、关闭状态之间切换：所述发动机在高速工况下，所述机油控制阀用于处于打开状态，使得所述机油控制阀与第二、三油道、泄油孔均连通；所述发动机在低速工况下，所述机油控制阀用于处于关闭状态，使得所述机油控制阀与第三油道隔绝，与所述第二油道、泄油孔均连通；

位于所述调压孔内的自适应调节机构，所述自适应调节机构能够根据泄油孔处的油压大小自动调节泄油孔的开度大小，所述油压越大，所述开度越大。

可选地，所述自适应调节机构包括可移动地位于所述调压孔内的调节块和弹性件，所述调节块的一端伸入泄压孔内，另一端抵靠在所述弹性件上，使得所述弹性件呈压缩状态；

所述调节块能在泄油孔处的机油作用下沿压缩所述弹性件的方向移动，使得所述泄油孔的开度增大。

可选地，所述弹性件为弹簧。

可选地，所述弹簧为螺旋弹簧。

可选地，还包括：电子控制单元，用于根据发动机的工况控制所述机油控制阀处于所述打开或所述关闭状态。

可选地，还包括：

具有凸轮的凸轮轴，所述凸轮与摇臂相抵，并具有基圆和凸桃，所述凸轮轴罩盖盖设在凸轮轴上方；

凸轮相位传感器，用于检测所述凸轮的相位；

凸轮轴转速传感器，用于检测所述凸轮轴的转速；

所述电子控制单元根据所述凸轮轴转速传感器的检测结果判断出发动机在高速工况，且根据所述凸轮相位传感器的检测结果判断出所述凸轮处于所述基圆与摇臂相抵的相位时，控制所述机油控制阀处于所述打开状态；

所述电子控制单元根据所述凸轮轴转速传感器的检测结果判断出发动机在低速工况，且根据所述凸轮相位传感器的检测结果判断出所述凸轮处于所述基圆与摇臂相抵的相位时，控制所述机油控制阀处于所述关闭状态。

可选地，所述发动机为多缸发动机，所述安装孔、泄油孔、第二、三油道、机油控制阀的数量均为多个。

另外，本发明还提供了一种车辆，其包括上述任一所述的发动机。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

当机油控制阀处于所述打开状态时，供油系统所供应的机油包括两个部分，一部分机油直接流向主油道，另一部分机油依次流向第二油道、机油控制阀、第三油道、第一油道、主油道，这样一来，相当于有两部分机油流向主油道。当机油控制阀处于所述关闭状态时，供油系统所供应的机油包括两个部分，一部分机油直接流向主油道，另一部分机油依次流向第二油道、机油控制阀、泄油孔，泄油孔处的机油流向回油系统。比较可知，机油控制阀在所述打开状态下流到主油道的机油多于机油控制阀在所述关闭状态下流到主油道的机油，故机油控制阀在所述打开状态下主油道的油压大于机油控制阀在所述关闭状态下主油道的油压。而主油道的机油会流向摇臂的控制油道，故机油控制阀在所述打开状态下控制油道的油压大于机油控制阀在所述关闭状态下控制油道的油压。这样一来，机油控制阀在所述打开状态下，摇臂上的锁销会高压机油的作用下伸出使得配气机构具有高升程，机油控制阀在所述关闭下，摇臂上的锁销会低压机油的作用下伸出使得配气机构具有低升程。

另外，机油控制阀在所述打开状态下，由于自适应调节机构能够根据泄油孔处的油压大小自动调节泄油孔的开度大小，故当泄油孔处的油压越大时，泄油孔的开度越大，使得第二油道处的机油有较多的部分经由泄油孔流向回油系统、有较少的部分经由第三油道流向主油道，使得主油道处的油压不会偏大，能够保持在合适的值。反之，当泄油孔处的油压越小时，泄油孔的开度越小，使得第二油道处的机油有较少的部分经由泄油孔流向回油系统、有较多的部分经由第三油道流向主油道，使得主油道处的油压不会偏小，能够保持在合适的值。

附图说明

图1是现有一种两级可变气门升程的配气机构的立体图；

图2是图1所示配气机构的工作原理示意图，图中带箭头的直线表示机油的流动方向；

图3是本发明的一个实施例中发动机的两级可变气门升程的配气机构在机油控制阀处于打开状态下的工作原理示意图，图中带箭头的直线表示机油的流动方向；

图4是本发明的一个实施例中发动机的两级可变气门升程的配气机构在机油控制阀处于关闭状态下的工作原理示意图，图中带箭头的直线表示机油的流动方向；

图5是本发明的一个实施例中发动机的切换控制机构的基座的立体图；

图6至图7是图5所示切换控制机构的基座分别沿两个截面的剖面图，所述两个截面均垂直于安装孔的深度方向，并沿安装孔的深度方向间隔排列；

图8是本发明的另一个实施例中图5所示切换控制机构的基座沿一个截面的剖面图，所述截面垂直于安装孔的深度方向。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

如图3或图4所示，本实施例的发动机包括：

汽缸盖10，设有用于与供油系统40连通的主油道T3；

位于汽缸盖10内的两级可变气门升程的配气机构，图中为了布局的方便将所述配气机构置于汽缸盖10外，所述配气机构包括液压间隙调节器11和一端支撑在液压间隙调节器11上的摇臂12，摇臂12设有锁销14和控制油道13(虚线所示)，控制油道13与液压间隙调节器11连通，液压间隙调节器11与主油道T3连通，通过控制控制油道13内的油压，锁销14能伸出使得配气机构中的气门60具有高升程、或者锁销14能退回使得气门60具有低升程；

支撑在汽缸盖10上的凸轮轴罩盖20，设有与主油道T3连通的第一油道T2；

切换控制机构，用于控制锁销14伸出、退回，并包括：

支撑在凸轮轴罩盖20上的基座30，设有相互连通的安装孔31、泄油孔33、第二油道T1、第三油道34、以及调压孔35(图5所示)，泄油孔33用于与回油系统50连通，第二油道T1用于与供油系统40连通，在本实施例中，第二油道T1通过贯穿汽缸盖10和凸轮轴罩盖20的油道T4与供油系统40连通，在本实施例的变换例中，第二油道T1也可以通过其他方式与供油系统40连通，第三油道34与第一油道T2连通；

位于安装孔31内的机油控制阀32，机油控制阀32能够根据发动机的工况在打开、关闭状态之间切换：所述发动机在高速工况下，机油控制阀32用于处于打开状态(图3所示)，使得机油控制阀32与第二油道T1、第三油道34、泄油孔33均连通；所述发动机在低速工况下，机油控制阀32用于处于关闭状态(图4所示)，使得机油控制阀32与第三油道34隔绝，与第二油道T1、泄油孔33均连通；

位于调压孔35内的自适应调节机构38，自适应调节机构38能够根据泄油孔33处的油压大小自动调节泄油孔33的开度大小，所述油压越大，所述开度越大。

如图3所示，当机油控制阀32处于所述打开状态时，供油系统40所供应的机油包括两个部分，如图中带箭头的直线所示，一部分机油直接流向主油道T3，另一部分机油依次流向第二油道T1、机油控制阀32、第三油道34、第一油道T2、主油道T3，这样一来，相当于有两部分机油流向主油道T3，流到主油道T3的两部分机油均依次流向液压间隙调节器11、摇臂12中的控制油道13。

如图4所示，当机油控制阀32处于所述关闭状态时，供油系统40所供应的机油包括两个部分，如图中带箭头的直线所示，一部分机油直接流向主油道T3，另一部分机油依次流向第二油道T1、机油控制阀32、泄油孔33，由于自适应调节机构38能够根据泄油孔33处的油压大小自动调节泄油孔33的开度大小，而泄油孔33处的油压不为零，故泄油孔33的开度不为零，使得泄油孔33处的机油流向回油系统50。在本发明的技术方案中，所述开度为零是指泄油孔33被堵塞，机油在泄油孔33内无法流通。

比较可知，机油控制阀32在所述打开状态下流到主油道T3的机油多于机油控制阀32在所述关闭状态下流到主油道T3的机油，故机油控制阀32在所述打开状态下主油道T3的油压大于机油控制阀32在所述关闭状态下主油道T3的油压。而主油道T3的机油会流向摇臂12的控制油道13，故机油控制阀32在所述打开状态下控制油道13的油压大于机油控制阀32在所述关闭状态下控制油道13的油压。这样一来，机油控制阀32在所述打开状态下，摇臂12上的锁销14会高压机油的作用下伸出使得气门60具有高升程，以提高发动机的输出功率和扭矩、增强动力性能，机油控制阀32在所述关闭下，摇臂12上的锁销14会低压机油的作用下伸出使得气门60具有低升程，以减小泵气损失、节约燃油。

另外，机油控制阀32在所述打开状态下，由于机油控制阀32与第二油道T1、第三油道34、泄油孔33均连通，故第二油道T1处的机油会分成两部分，一部分机油流向第三油道34，另一部分机油流向泄油孔33。由于自适应调节机构38能够根据泄油孔33处的油压大小自动调节泄油孔33的开度大小，故当泄油孔33处的油压越大时，泄油孔33的开度越大，使得第二油道T1处的机油有较多的部分经由泄油孔33流向回油系统50、有较少的部分经由第三油道34流向主油道T3，使得主油道T3处的油压不会偏大，能够保持在合适的值。反之，当泄油孔33处的油压越小时，泄油孔33的开度越小，使得第二油道T1处的机油有较少的部分经由泄油孔33流向回油系统50、有较多的部分经由第三油道34流向主油道T3，使得主油道T3处的油压不会偏小，能够保持在合适的值。

需说明的是，在本发明的技术方案中，发动机的高速、低速是指：将发动机在所有工况下的速度划分为两个范围，将速度较大的范围称之为高速，将速度较小的范围称之为低速。气门的高升程与气门的低升程是两个相对概念，将偏小的升程称之为低升程，将偏大的升程称之为高升程。

另外，在本发明的技术方案中，摇臂12内设有控制油道13，并通过控制油道13内油压的变化使锁销14在伸出、退回状态之间切换，进而使气门60在高低升程之间切换的两级可变气门升程的配气机构是现有技术，故在实施例中对其结构就不作详细介绍。在具体实施例中，该配气机构为伊顿公司生产的配气机构。

结合图5至图7所示，在本实施例中，所述发动机为四缸发动机，对应发动机的每个缸均设置有配气机构，安装孔31、泄油孔33、第三油道34的数量均为两个，调压孔35的数量为一个，调压孔35与两个安装孔31、泄油孔33、第三油道34均连通，相对应地，所述切换控制机构中第二油道T2、机油控制阀32的数量也为两个。其中一个机油控制阀32、一个安装孔31、一个泄油孔33、一个第三油道34用于控制发动机两个缸中的所述配气机构在高低升程之间切换，另一个机油控制阀32、另一个安装孔31、另一个泄油孔33、另一个第三油道34用于控制发动机另外两个缸中的所述配气机构在高低升程之间切换。这样一来，可以对不同缸的所述配气机构的升程进行控制。

在其他实施例中，所述发动机也可以为四缸以外的多缸发动机，机油控制阀32、安装孔31、泄油孔33、第三油道34也可以设置为大于三个的任意数量，只要能够实现对不同缸的所述配气机构的升程进行控制即可。当然，所述发动机也可以为单缸发动机，此时机油控制阀32、安装孔31、泄油孔33、第三油道34、调压孔35的数量均为一个。

在本实施例中，结合图5至图6所示，调压孔35、安装孔31、泄油孔33为圆柱孔，调压孔35、安装孔31、泄油孔33两两垂直设置，结合图5和图7所示，其中一个第三油道34为圆柱孔并与安装孔31垂直并与泄油孔33平行，另一个第三油道34为L型并与安装孔31垂直。需说明的是，在本发明的技术方案中，调压孔35、安装孔31、泄油孔33、第三油道34的形状以及相对位置并不应受本实施例的限制，本领域技术人员可以对其作出其他变形。

结合图5至图6所示，在本实施例中，调压孔35在深度方向上的一端贯穿基座30，其开口处用密封塞39堵住。在本实施例的另一实施例中，调压孔35在深度方向上的一端也可以未贯穿基座30。

自适应调节机构38包括可移动地位于调压孔35内的两个调节块36和两个弹性件37，两个调节块36和密封塞39沿调压孔35的深度方向间隔排列，其中一个弹性件37位于两个调压块36之间，且两端分别与两个调压块36相抵，另一个弹性件37位于密封塞39和其中一个调压块36之间，且两端分别与密封塞39、调压块36相抵。两个调压块36的一端分别伸入两个泄油孔33内，当向泄油孔33内通入机油时，在泄油孔33处的机油油压作用下，两个调节块36会沿压缩弹性件37的方向移动，使得两个泄油孔33的开度均相对初始状态增大。当泄油孔33处的机油油压越大时，调节块36所受作用力越大，使得弹性件37被压缩得越厉害，泄油孔33的开度越大。

在本实施例中，弹性件37为螺旋弹簧，调节块36为锁销。在其他实施例中，弹性件37也可以为其他种类的弹簧或能发生弹性形变的部件，调节块36也可以为其他构件，只要其能与弹性件37相抵即可。

如图8所示，在本实施例的变换例中，调压孔35内设置有一定位块39a，定位块39a在调压孔35内固定不动，位于两个调压块36之间的弹簧37的两端分别抵靠在其中一个调压块和定位块39a上。这样一来，两个泄油孔33的开度发生变化时不会受彼此的影响。

在本实施例的另一变换例中，调压孔35的数量也可以设置为两个，两个调压孔35不连通，其中一个调节块36和一个弹性件37位于其中一个调压孔35内，另一个调节块36和另一个弹性件37位于另一个调压孔35内。

继续参考图3所示，在本实施例中，所述发动机还包括电子控制单元70，其用于根据发动机的工况控制机油控制阀32处于所述打开或所述关闭状态。电子控制单元70可以集成在发动机ECU中。

所述发动机还包括：具有凸轮15的凸轮轴，凸轮15与摇臂12相抵，并具有基圆16和凸桃17，凸轮轴罩盖20盖设在凸轮轴上方，图中为了布局的方便将所述凸轮轴置于凸轮轴罩盖20外；凸轮相位传感器71，用于检测凸轮15的相位；凸轮轴转速传感器72，用于检测所述凸轮轴的转速。

电子控制单元70根据凸轮轴转速传感器72的检测结果判断出发动机在高速工况，且根据凸轮相位传感器71的检测结果判断出凸轮15处于基圆16与摇臂12相抵的相位时，控制机油控制阀32处于所述打开状态。

电子控制单元70根据凸轮轴转速传感器72的检测结果判断出发动机在低速工况，且根据凸轮相位传感器71的检测结果判断出凸轮15处于基圆16与摇臂12相抵的相位时，控制机油控制阀32处于所述关闭状态。

根据前面所述可知，机油控制阀32在所述打开、关闭状态之间切换时，气门4会在高低升程之间切换。之所以在凸轮15处于基圆16与摇臂12相抵的相位时将机油控制阀32的状态切换，而并非在凸轮15处于凸桃17与摇臂12相抵的相位时将机油控制阀32的状态切换，是因为利用后者实现气门4在高低升程之间切换时会有较大的抖动。

根据背景技术部分可知，两级可变气门升程的配气机构是与具有两个不同角度的凸轮的凸轮轴配合使用的，在本发明的技术方案中，凸轮15处于基圆16与摇臂12相抵的相位是指：所述两个不同角度的凸轮中任意一个凸轮处于基圆与摇臂相抵的相位。

另外，本发明还提供了一种车辆，其包括上述发动机。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (8)

1.一种发动机，其特征在于，包括：

汽缸盖，设有用于与供油系统连通的主油道；

位于所述汽缸盖内的两级可变气门升程的配气机构，所述配气机构包括摇臂和液压间隙调节器，所述摇臂的一端支撑在所述液压间隙调节器上，所述摇臂设有锁销和控制油道，所述控制油道与液压间隙调节器连通，所述液压间隙调节器与主油道连通；

支撑在所述汽缸盖上的凸轮轴罩盖，设有与所述主油道连通的第一油道；

切换控制机构，用于控制所述锁销伸出、退回，并包括：

支撑在所述凸轮轴罩盖上的基座，设有相互连通的安装孔、泄油孔、第二油道、第三油道以及调压孔，所述泄油孔用于与回油系统连通，所述第二油道用于与所述供油系统连通，所述第一油道、所述第三油道连通；

位于所述安装孔内的机油控制阀，所述机油控制阀能够根据发动机的工况在打开、关闭状态之间切换：所述发动机在高速工况下，所述机油控制阀用于处于打开状态，使得所述机油控制阀与所述第二油道、所述第三油道、所述泄油孔均连通；所述发动机在低速工况下，所述机油控制阀用于处于关闭状态，使得所述机油控制阀与所述第三油道隔绝，与所述第二油道、所述泄油孔均连通；

位于所述调压孔内的自适应调节机构，所述自适应调节机构能够根据泄油孔处的油压大小自动调节所述泄油孔的开度大小，所述油压越大，所述开度越大。

2.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述自适应调节机构包括可移动地位于所述调压孔内的调节块和弹性件，所述调节块的一端伸入泄压孔内，另一端抵靠在所述弹性件上；

所述调节块能在泄油孔处的机油作用下沿压缩所述弹性件的方向移动，使得所述泄油孔的开度增大。

3.如权利要求2所述的发动机，其特征在于，所述弹性件为弹簧。

4.如权利要求3所述的发动机，其特征在于，所述弹簧为螺旋弹簧。

5.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，还包括：电子控制单元，用于根据发动机的工况控制所述机油控制阀处于所述打开或所述关闭状态。

6.如权利要求5所述的发动机，其特征在于，还包括：

具有凸轮的凸轮轴，所述凸轮与摇臂相抵，并具有基圆和凸桃，所述凸轮轴罩盖盖设在凸轮轴上方；

凸轮相位传感器，用于检测所述凸轮的相位；

凸轮轴转速传感器，用于检测所述凸轮轴的转速；

所述电子控制单元根据所述凸轮轴转速传感器的检测结果判断出发动机在高速工况，且根据所述凸轮相位传感器的检测结果判断出所述凸轮处于所述基圆与摇臂相抵的相位时，控制所述机油控制阀处于所述打开状态；

所述电子控制单元根据所述凸轮轴转速传感器的检测结果判断出发动机在低速工况，且根据所述凸轮相位传感器的检测结果判断出所述凸轮处于所述基圆与摇臂相抵的相位时，控制所述机油控制阀处于所述关闭状态。

7.如权利要求1至6任一项所述的发动机，其特征在于，所述发动机为多缸发动机，所述安装孔、泄油孔、第二、三油道、机油控制阀的数量均为多个。

8.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的发动机。