CN108104894B - 增程器气门机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种增程器气门机构，属于汽车配件技术领域。它解决了现有如何实现增程器体积小、热效率高等技术问题。本增程器气门机构，包括凸轮轴组件和两个发动机气缸，每个发动机气缸上设置有两组气门组件，凸轮轴组件包括有第一凸轮轴和两根第二凸轮轴，第一凸轮轴上轴向排列设置有第一凸轮与第二凸轮，第一凸轮与第二凸轮分别控制其中两个发动机气缸上的一组气门组件开闭，两根第二凸轮轴分别驱动两个发动机气缸上未受第一凸轮轴控制的两组气门组件开闭。本发明在增程器内的发动机气缸均采用现有的双凸轮轴顶置技术，同时节约了一根凸轮轴的空间。整个增程器在较小的体积下，可以应用上VVT技术，使得增程器的热效率能够突破到40％以上。
Description
技术领域
本发明属于汽车部件领域，具体是一种增程器气门机构。
背景技术
随着环保法规及石油能源的短缺，电动汽车在人们日常生活中广泛的普及开来，由于电池技术的局限性，电动汽车其自身存在里程短、充电久等缺陷。为此，市面上出现了一些增程式电动车，用于缓解电动汽车的缺陷。增程式电动车是在汽车内额外的增加一个小型的发动机，发动机通过燃烧汽油为电池充电，进而增加电动车的行驶里程。由于增程式电动车能够给发动机提供的空间较小，因而体积较小的两缸增程器在市面上应用的较为普遍。
为了提升增程器汽车在市面上的竞争能力，提升发动机的热效率成为一大关键。我国专利申请文献(公告号为：
CN107023417；公告日：2017.8.8)中公开了一种增程器发动机结构，在发动机内包括有左曲轴箱和右曲轴箱，还包括有链式配气装置。左曲轴箱和右曲轴箱代表了双缸且两根独立曲轴的结构，两根曲轴相互平行设置。每个发动机气缸上的链式配气装置包括有一根凸轮轴、曲轴和通过正时链条连接的曲轴链轮、凸轮轴链轮，其中曲轴通过正时链条带动凸轮轴转动，凸轮轴上的桃子驱动摇臂摆动控制两个气门组件控制发动机进、排气气门开启与关闭。
上述技术方案中，其发动机气缸采用的是单顶置凸轮轴结构，具备结构简单、低扭出色的优势，但单顶置凸轮轴结构存在无法自由控制进、排气气门的开合时间(即使用VVT技术)等缺陷，造成发动机整体的油耗偏高、热效率偏低。
如果需要增加VVT技术，那么发动机要采用双凸轮轴顶置技术，即每个燃烧室的两个气门组件分别由两根凸轮轴独立控制，那么在曲轴平行布置的发动机内，两个缸就需要4根独立凸轮轴，这样会造成整体结构的过于庞大，对于电动汽车内狭小的空间显然是难以应用的。
发明内容
本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种增程器气门机构，本发明所要解决的技术问题是：如何实现增程器体积小、热效率高。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种增程器气门机构，包括凸轮轴组件和两个发动机气缸，发动机气缸上连接设有用于驱动凸轮轴组件运转的曲轴，每个发动机气缸上设置有两组分别用于进气和排气的气门组件，其特征在于，所述凸轮轴组件包括有第一凸轮轴和两根第二凸轮轴，第一凸轮轴位于两个发动机气缸之间，第一凸轮轴上轴向排列设置有第一凸轮与第二凸轮，第一凸轮控制其中一个发动机气缸上的一组气门组件开闭，第二凸轮控制另一个发动机气缸上的一组气门组件开闭，两根第二凸轮轴分别驱动两个发动机气缸上的另一组气门组件开闭。
将第一凸轮轴上的第一凸轮与第二凸轮分别独立控制两组气门组件，这样每一组气门组件都由独立的凸轮控制，即在增程器内的发动机气缸均采用现有的双凸轮轴顶置技术，同时节约了一根凸轮轴的空间。这样在保证两组气缸受控于同一凸轮轴的条件下，能够让两个发动机气缸能够尽可能的靠近，因而整个增程器在较小的体积下，两个发动气缸均能够采用双凸轮轴技术。这样，增程器在后期可以直接应用上VVT技术，使得增程器的热效率能够突破到40％以上。同时，增程器在较高转速的时候始终能够输出较为大的扭矩，整体的稳定性较强，噪音较少。
在上述的增程器气门机构中，每组气门组件包括多个独立进气或者排气的气门件，第一凸轮和第二凸轮的数量与其控制的气门组件内气门件的数量一致且一一对应。这样，每个发动机气缸拥有多气门，可以应用四气门或者五气门技术下的发动机气缸燃油经济性更加，能够进一步提升增程器的热效率。
在上述的增程器气门机构中，第一凸轮与第二凸轮沿第一凸轮轴呈间隔排列，相邻两个第二凸轮所控制的气门件之间设有一个第一凸轮，相邻两个第一凸轮所控制的气门件之间设有一个第二凸轮。由于第一凸轮与第二凸轮是间隔分布的，同一组气门组件内的气门件最少只需要留出一个凸轮厚度的间距，即可实现两个发动机气缸上气门组件的合理排布，能够尽可能的减少发动机气缸排布上的轴向总长度，减少增程器整体的体积。
在上述的增程器气门机构中，每个气门件包括受凸轮轴组件驱动的机械挺柱和与机械挺柱固定连接的气门芯，所述机械挺柱上连接有用于复位的气门弹簧，气门弹簧驱动机械挺柱带动气门芯将发动机气缸关闭。凸轮的转动能够带动机械挺柱压缩气门弹簧周期性的往复运动，进而能够实现气门的开启，而当凸轮转动至基圆位置时，气门弹簧复位伸长驱动气门关闭，采用该结构下的气门件结构简单、成本低、进排气稳定，能够尽可能的增加两个发动机气缸的紧凑型。
在上述的增程器气门机构中，所述曲轴、第一凸轮轴和第二凸轮轴之间设置有用于传动的滚子链条。采用一根滚子链条用于传递曲轴对凸轮轴的动力，一方面是动力传递准确、结构简单、成本低，不易出现偏差，另一方面滚子链条可以满足两侧啮合的条件，在一次性对多根凸轮轴传动动力的工况下，滚子链条可以有更多种的分布方式，以满足增程器内部排布的要求。
在上述的增程器气门机构中，所述曲轴的数量为两个且与发动机气缸一一对应，两根曲轴之间相互平行，两根曲轴上均设置有相互啮合的连接齿轮。两根曲轴通过连接齿轮实现联动能够消除曲轴在转动过程中内部的回转惯性力，整机NVH较好。
在上述的增程器气门机构中，其中一根曲轴上设置有用于与滚子链条啮合的传动链轮，所述滚子链条啮合在第二凸轮轴顶部，所述滚子链条卡合在第一凸轮轴底部。心形的滚子链条分布能够将滚子链条与四个位置的链轮啮合最为稳定、紧凑，这样滚子链条能够稳定的带动曲轴、第一凸轮轴、两根第二凸轮轴运动。
在上述的增程器气门机构中，所述第一凸轮轴与第二凸轮轴上均设置有与滚子链条啮合的VVT组件，所述滚子链条通过VVT组件带动第一凸轮轴与第二凸轮轴转动。VVT组件是用于实现发动机可变气门正时技术的部件，进而可以让气门组件的通气量随着发动机的工况进行调节，尽可能的提升发动机气缸的热效率。VVT技术需要以发动机气缸的双凸轮顶置技术为基础，而第一凸轮轴上的第一凸轮与第二凸轮结合上两侧的第二凸轮轴能够满足两个发动机气缸每个气门组件均是有独立的凸轮驱动这一技术基础，进而可以在第一凸轮轴与第二凸轮轴上安装VVT组件中的相位器等结构，相位器能够在传动滚子链条转动动力的时候对第一凸轮轴与第二凸轮轴的转动周期做出调节，进而让发动机气缸的进排气量能够达到最佳状态，提升增程器的热效率。
在上述的增程器气门机构中，所述第一凸轮轴与第二凸轮轴上均设置与滚子链条啮合的正时链轮。正时链轮具有固定的转动周期，使得气门组件处于固定周期的，这样增程器的扭矩输出较为稳定，整体成本较低，噪音较少。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、增程器可以兼备VVT技术，能够大幅的提高增程器的热效率，具有较强的市场竞争力。
2、发动机气缸及气门组件结构分布紧密，增程器整体体积较小。
3、增程器运转稳定，成本较低，而且噪音较少。
附图说明
图1是本实施例一的主视图。
图2是本实施例一的立体结构图。
图3是本实施例一的俯视图。
图4是本实施例一中第一凸轮轴与气门件的局部结构图。
图中，1、发动机气缸；21、第一凸轮轴；211、第一凸轮；212、第二凸轮；22、第二凸轮轴；3、滚子链条；4、VVT组件；51、曲轴；52、连接齿轮；53、传动链轮；6、气门组件；61、气门件；61a、机械挺柱；61b、气门芯；61c、气门弹簧。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
如图1所示，一种增程器气门机构，包括凸轮轴组件和两个发动机气缸1，每个发动机气缸1上均设置有用于进排气的气门组件6，气门组件6与增程器内的气道歧管连接，同时凸轮组件控制气门组件6的开闭，进而可以实现外界的油气进入发动机气缸1内燃烧做功，废气从发动机气缸1内排出到外界。
如图1与图2所示，每个发动机气缸1上方安装有两个气门组件6，两个气门组件6呈V型结构排布，每一组气门组件6用于排气或者进气。每个气门组件6包括有两个气门件61，每一组的气门件61相互并列设置，每个发动机气缸1采用四气门技术。气门件61与增程器内的进气道连通，与进气歧管连接的气门件61为进气门，与排气道连接的气门件61为排气门。
如图4所示，每个气门件61包括有机械挺柱61a、气门芯61b和气门弹簧61c，气门弹簧61c一端与发动机气缸1连接，另一端与机械挺柱61a连接。气门芯61b用于开闭发动机气门内部与通气歧管，气门芯61b与机械挺柱61a固定连接，气门弹簧61c始终驱动机械挺柱61a使其将发动机气缸1密封。当机械挺柱61a受到外界压力，能够通过带动气门芯61b往内位移进而将发动机气缸1与通气歧管连通。
如图1与图2所示，凸轮组件包括有轴向平行的第一凸轮轴21与第二凸轮轴22，第一凸轮轴21数量为一根且位于两个发动机气缸1之间，其控制与其靠近的相邻两个组气门组件开闭。而第二凸轮轴22数量为两根且位于两个发动机气缸1的两侧，每一根第二凸轮轴22控制每个发动机气缸1未被控制的气门组件开闭。
如图2与图3所示，第一凸轮轴21上面设置有依次排列有第一凸轮211与第二凸轮212，第一凸轮211与第二凸轮212的数量分别为两个，且相互之间间隔排列设置。第一凸轮211驱动一个发动机气缸1上的一组气门组件6开闭，第二凸轮212控制另一个发动机气缸1上的一组气门组件6开闭。第一凸轮211与第二凸轮212分别对应一个气门件61且位置相对，第一凸轮211与第二凸轮212均抵靠在气门件61的机械挺柱61a上，第一凸轮轴21带动第一凸轮211与第二凸轮212转动，进而能够驱动机械挺柱61a周期性的升降。第一凸轮211与第二凸轮212之间关于竖直面呈对称分布，由于第一凸轮211与第二凸轮212共同受到第一凸轮轴21的控制，因此第一凸轮211与第二凸轮212控制的气门组件6均为用于进气或者排气，不会出现第一凸轮211控制的气门组件6为用于排气的而第二凸轮212控制的气门组件6为进气的，也不会出现第一凸轮211控制的气门组件6为用于进气的而第二凸轮212控制的气门组件6为排气的情况。即，在两个发动机气缸1上方依次分布的第二凸轮轴22、第一凸轮轴21、第二凸轮轴22控制的气门组件6依次为进气、排气、进气，或者是排气、进气、排气。
由于第一凸轮211与第二凸轮212为间隔设置，因而第一凸轮211与第二凸轮212控制的气门件61也为间隔设置，且在轴线方向相互之间交错分布。第一凸轮211与第二凸轮212中心线之间的间距等于每个气门件61的沿第一凸轮轴21轴向的宽度，即机械挺柱61a的宽度。这样，相邻两个发动机气缸1之间的间距能够达到最小，而且气门件61之间基本形成较为致密的分布，发动机气缸1沿着第一凸轮轴21轴向错开的间距最小，只有一个机械挺柱61a的宽度整个增程器体积能够达到最低。
如图1与图2所示，两个发动机气缸1底部设置有两根曲轴51，两根曲轴51分别与两个发动机气缸1一一对应连接，每个发动机气缸1通过连杆驱动曲轴51转动。曲轴51用于两根曲轴51相互之间平行设置且每根曲轴51上设置有连接齿轮52，两根曲轴51的连接齿轮52相互啮合，进而可以平衡两根曲轴51的回转惯性。
其中一根曲轴51上面设置有传动链轮53，第一凸轮轴21与第二凸轮轴22上固定设置有VVT组件4，该VVT组件4为相位器，VVT组件4与传动链轮53之间设置有一条滚子链条3，滚子链条3啮合在第二凸轮轴22VVT组件4的上部，滚子链条3啮合在第一凸轮轴21VVT组件4的下部，整个滚子链条3呈心形。曲轴51的转动带动滚子链条3传动，滚子链条3通过VVT组件4带动第一凸轮轴21与第二凸轮轴22进行转动，进而带动气门组件6的不断开闭。VVT组件4组件具有调节第一凸轮轴21与第二凸轮轴22转动周期的作用，因此，在第一凸轮轴21与第二凸轮轴22上增加VVT组件4能够让发动机气缸1的进排气与增程器的工况相匹配，进而大幅提高增程器的热效率。
实施例二
一种增程器气门机构，实施例二与实施例一的区别在于第一凸轮轴21与第二凸轮轴22与滚子链条3的连接结构，在本实施例中，在第一凸轮轴21与第二凸轮轴22上均固定设置有正时链轮，正时链轮与滚子链轮啮合固定，滚子链条3能够带动第一凸轮轴21与第二凸轮轴22按照固定周期转动，结构简单，成本较低，发动机气缸1能够稳定的工作。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了1、发动机气缸；21、第一凸轮轴；211、第一凸轮；212、第二凸轮；22、第二凸轮轴；3、滚子链条；4、VVT组件；51、曲轴；52、连接齿轮；53、传动链轮；6、气门组件；61、气门件；61a、机械挺柱；61b、气门芯；61c、气门弹簧等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (9)
1.一种增程器气门机构，包括凸轮轴组件和两个发动机气缸(1)，发动机气缸(1)上连接设有用于驱动凸轮轴组件运转的曲轴(51)，每个发动机气缸(1)上设置有两组分别用于进气和排气的气门组件(6)，其特征在于，所述凸轮轴组件包括有第一凸轮轴(21)和两根第二凸轮轴(22)，第一凸轮轴(21)位于两个发动机气缸(1)之间，第一凸轮轴(21)上轴向排列设置有第一凸轮(211)与第二凸轮(212)，第一凸轮(211)控制其中一个发动机气缸(1)上的一组气门组件(6)开闭，第二凸轮(212)控制另一个发动机气缸(1)上的一组气门组件(6)开闭，两根第二凸轮轴(22)分别驱动两个发动机气缸(1)上的另一组气门组件(6)开闭。
2.根据权利要求1所述的增程器气门机构，其特征在于，每组气门组件(6)包括多个独立进气或者排气的气门件(61)，第一凸轮(211)和第二凸轮(212)的数量与其控制的气门组件(6)内气门件(61)的数量一致且一一对应。
3.根据权利要求2所述的增程器气门机构，其特征在于，第一凸轮(211)与第二凸轮(212)沿第一凸轮轴(21)呈间隔排列，相邻两个第二凸轮(212)所控制的气门件(61)之间设有一个第一凸轮(211)，相邻两个第一凸轮(211)所控制的气门件(61)之间设有一个第二凸轮(212)。
4.根据权利要求2至3任意一项所述的增程器气门机构，其特征在于，每个气门件(61)包括受凸轮轴组件驱动的机械挺柱(61a)和与机械挺柱(61a)固定连接的气门芯(61b)，所述机械挺柱(61a)上连接有用于复位的气门弹簧(61c)，气门弹簧(61c)驱动机械挺柱(61a)带动气门芯(61b)将发动机气缸(1)的气门关闭。
5.根据权利要求1所述的增程器气门机构，其特征在于，所述曲轴(51)、第一凸轮轴(21)和第二凸轮轴(22)之间设置有用于传动的滚子链条(3)。
6.根据权利要求5所述的增程器气门机构，其特征在于，所述曲轴(51)的数量为两个且与发动机气缸(1)一一对应，两根曲轴(51)之间相互平行，两根曲轴(51)上均设置有相互啮合的连接齿轮(52)。
7.根据权利要求6所述的增程器气门机构，其特征在于，其中一根曲轴(51)上设置有用于与滚子链条(3)啮合的传动链轮(53)，所述滚子链条(3)卡合在第二凸轮轴(22)顶部，所述滚子链条(3)卡合在第一凸轮轴(21)底部。
8.根据权利要求5至7任意一项所述的增程器气门机构，其特征在于，所述第一凸轮轴(21)与第二凸轮轴(22)上均设置有与滚子链条(3)啮合的VVT组件(4)，所述滚子链条(3)通过VVT组件(4)带动第一凸轮轴(21)与第二凸轮轴(22)转动。
9.根据权利要求5至7任意一项所述的增程器气门机构，其特征在于，所述第一凸轮轴(21)与第二凸轮轴(22)上均设置与滚子链条(3)卡合的正时链轮。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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