CN115405416A - 动力总成及具有其的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种动力总成及具有其的车辆，包括：发动机与十字曲轴。发动机具有多个气缸，各气缸内均设置有活塞。十字曲轴通过活塞杆组件与各活塞连接，以带动活塞运动，且十字曲轴通过传动组件与进排气系统连接，以带动进排气系统执行进气和排气作业，各进气凸轮桃子对应设置有一个进气门组件，多个进气凸轮桃子中的至少一个进气凸轮桃子的型线与其余进气凸轮桃子的型线不同地设置。十字曲轴通过传动组件与进排气系统连接从而进行进气与排气作业，且通过将进气凸轮轴上的多个凸轮桃子采用不同的型线设置于进气凸轮轴上，显著改善各缸进气一致性，有效地避免了由于各气缸进气量不一致导致的扭矩输出不均匀和曲轴扭振的情况，进而改善整机NVH性能。

Description

动力总成及具有其的车辆
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种动力总成及具有其的车辆。
背景技术
V型8缸发动机曲轴设计通常有两种方案：平面曲轴和十字曲轴，平面曲轴不需要增加平衡重，转动惯量小，加速响应快，通常用应用于跑车等高性能车型，可以进行转速强化以增加动力性输出，转速通常可以强化至10000r/min以上。但其最大的问题就是曲轴二阶扭振大，且无法消除，驾乘舒适感差。而在乘用车上，主要应用十字曲轴。十字曲轴的平顺性好，在曲轴上增加平衡重可以完美解决发动机一阶和二阶震动问题，由于旋转惯性力大，不易进行转速强化，因此乘用车发动机的转速一般限值在6000r/min以内。十字曲轴的噪声和震动性能表现卓越，通常应用于高端豪华乘用车。
V型8缸发动机作为高端乘用车的核心动力总成，要求在提供澎湃动力的同时，还要重点考虑NVH性能对整车舒适性的影响。影响V型8缸发动机NVH性能的主要因素有两个方面为：宏观的曲轴扭振导致的震动，微观的各缸换气不一致、燃烧不一致，引起的整机震动。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种动力总成及具有其的车辆，以解决现有技术中发动机各缸换气不一致、燃烧不一致，引起的整机震动的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种动力总成，包括：发动机，发动机具有多个气缸，各气缸内均设置有活塞；十字曲轴，十字曲轴通过活塞杆组件与各活塞连接，以带动活塞运动，且十字曲轴通过传动组件与进排气系统连接，以带动进排气系统执行进气和排气作业，其中，进排气系统包括进气凸轮轴，进气凸轮轴上设置有多个进气凸轮桃子，各进气凸轮桃子对应设置有一个进气门组件，多个进气凸轮桃子中的至少一个进气凸轮桃子的型线与其余进气凸轮桃子的型线不同地设置，以使多个进气凸轮桃子与对应的进气门组件配合实现进气时，形成至少两种不同的进气型线。
进一步地，进排气系统包括排气凸轮轴，排气凸轮轴上设置有多个排气凸轮桃子，各排气凸轮桃子对应设置有一个排气门组件，多个排气凸轮桃子中的至少一个排气凸轮桃子的型线与其余排气凸轮桃子的型线不同地设置，以使多个排气凸轮桃子与对应的排气门组件配合实现排气时，形成至少两种不同的排气型线。
进一步地，多个气缸中的至少一个气缸的压缩比与其余气缸的压缩比不同地设置。
进一步地，多个气缸的压缩比的平均值为Q1，其中，各气缸的压缩比的范围为Q2，其中，Q1-0.3≤Q2≤Q1+0.3。
进一步地，进排气系统的进气持续期与采用传统进气凸轮轴的进气持续期相差5℃A。
进一步地，排气凸轮轴的排气型线的相位与采用传统排气凸轮轴的排气型线的相位相差6℃A。
进一步地，发动机的气缸为八个。
进一步地，发动机为V型发动机。
进一步地，多个气缸中至少有三个气缸的压缩比不同地设置。
根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括动力总成，动力总成为上述的动力总成。
应用本发明的技术方案，十字曲轴通过传动组件与进排气系统连接从而进行进气与排气作业，且通过将进气凸轮轴上的多个凸轮桃子采用不同的型线设置于进气凸轮轴上，显著改善各缸进气一致性，有效地避免了由于各气缸进气量不一致导致的扭矩输出不均匀和曲轴扭振的情况，进而改善整机NVH性能。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书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示出了现有技术中的动力总成的点火顺序示意图；
图2示出了现有技术中的发动机载不同负荷状态下各缸工作压力的示意图；
图3示出了根据本发明的进气门型线、排气门型线与现有技术的进气门型线、排气门型线的对比示意图；
图4示出了根据本发明的各缸压缩比与传统气缸压缩比的对照示意图；
图5示出了根据本发明的全负荷各缸工作压力变化的实施例的示意图；
图6示出了根据本发明的部分负荷各缸工作压力偏差变化的实施例的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
结合图3至图6所示，根据本申请的具体实施例，提供了一种动力总成。
具体地，动力总成包括发动机与十字曲轴。其中，发动机具有多个气缸，各气缸内均设置有活塞。十字曲轴通过活塞杆组件与各活塞连接，以带动活塞运动，且十字曲轴通过传动组件与进排气系统连接，以带动进排气系统执行进气和排气作业，其中，进排气系统包括进气凸轮轴，进气凸轮轴上设置有多个进气凸轮桃子，各进气凸轮桃子对应设置有一个进气门组件，多个进气凸轮桃子中的至少一个进气凸轮桃子的型线与其余进气凸轮桃子的型线不同地设置，以使多个进气凸轮桃子与对应的进气门组件配合实现进气时，形成至少两种不同的进气型线。
本实施例中，通过将进气凸轮轴上的多个凸轮桃子采用不同的型线设置于进气凸轮轴上，显著改善各缸进气一致性，有效地避免了进气凸轮出现凸轮轴扭振的情况，进而改善整机NVH性能。具体地，同一个进气凸轮轴上采用不同的凸轮桃子，对应不同的进气型线，针对进气较多的汽缸，优化其进气门型线，使其进气量减少，与平均值接近，同时进气较少的汽缸得到进气量的补偿，也接近平均值。使得改善各缸进气一致性，进而改善NVH性能。
进一步地，进排气系统包括排气凸轮轴，排气凸轮轴上设置有多个排气凸轮桃子，各排气凸轮桃子对应设置有一个排气门组件，多个排气凸轮桃子中的至少一个排气凸轮桃子的型线与其余排气凸轮桃子的型线不同地设置，以使多个排气凸轮桃子与对应的排气门组件配合实现排气时，形成至少两种不同的排气型线。本实施例中，这样设置可以显著改善各缸排气一致性，有效地避免了由于各气缸进气量不一致导致的扭矩输出不均匀和曲轴扭振的情况，进而改善整机NVH性能。
具体地，多个气缸中的至少一个气缸的压缩比与其余气缸的压缩比不同地设置。这样设置使得不同气缸做功能力不一致使得的曲轴扭振减弱，有效提高了动力总成的NVH性能。
进一步地，多个气缸的压缩比的平均值为Q1，其中，各气缸的压缩比的范围为Q2，其中，Q1-0.3≤Q2≤Q1+0.3。本实施例中，同一台发动机使用3种不同的压缩比。根据发动机功率不同，压缩比调整范围不同，即压缩比的设计值中的最大值为平均值加0.3，最小值为平均值减0.3。压缩比进行补偿优化后，可以结合点火角度单缸独立控制功能进行使用，使得缸内燃烧和工作负荷控制更加精准，有效提高了动力总成的NVH性能。
在本申请的另一实施例中，进排气系统的进气持续期与采用传统进气凸轮轴的进气持续期相差5℃A。排气凸轮轴的排气型线的相位与采用传统排气凸轮轴的排气型线的相位相差6℃A。这样设置保证了各缸进排气一致性，有效地提高了动力总成的性能。
具体地，发动机的气缸为八个，发动机为V型发动机。现有技术中，如图1所示，V型8采用十字曲轴后各个气缸点火间隔不均匀，图2以点火顺序1-5-4-8-6-3-7-2为例，进行了点火间隔的说明。点火间隔不均匀，进气间隔也不均匀，两者之间的相位差相同。从图中可以看出，各缸之间的进气间隔有90℃A、180℃A和270℃A，三种间隔。采用本申请的技术方案后，如图3所示，涉及的V型8缸发动机，采用不一致凸轮型线设计，传统方案为现有技术采用的基础方案，图中本申请为针对不同汽缸进行进气凸轮轴、排气凸轮轴优化后的设计补偿方案。在本实施例中，同一个进气凸轮轴上采用两种不同的凸轮桃子，对应不同的进气型线，针对进气较多的汽缸，比如图2中的3缸和5缸，优化其进气门型线，使其进气量减少，与平均值接近，同时进气较少的汽缸得到进气量的补偿，也接近平均值，进气量整体更加均匀。
进一步地，本实施例中V型8缸发动机其控制系统具备点火独立控制功能。这样设置进一步地提高了发动机的整体性能和实用性。
具体地，多个气缸中至少有三个气缸的压缩比不同地设置。如图4所示，本实施例中针对不同汽缸进行了不同压缩比的优化匹配，对缸内燃烧过程进行补偿，进一步改善汽缸做功能力均匀性。传统方案中压缩比方案是一致的，本申请针对不同的汽缸进行不同压缩比设计，设计方案需要综合考虑发动机全工况的性能，而不能仅仅针对全负荷工况。其中，缸内换气理想气体状态方程①：
Figure BDA0003862048970000041
M_luft_br：缸内进气质量；p_luft_br：进气压力；Vh：单缸排量；R：气体常数；Tbr：进气温度。
方程②：TTDC＝PTDC*Vc/M_luft_br/R，TTDC:上止点缸内气体温度；PTDC：上止点缸内气体压力；Vc：压缩容积。凸轮轴上应用了不同的型线，针对进气量较多的气缸，通过增大其气门型线，改变进气过程压力波平均值的目的，如下方程①中改变p_luft_br的均值，使其变小。针对压缩比调整：主要改变方程②中的Vc，压缩比变大，Vc变小。针对进气量减少的气缸，Vc变小有利于压缩上止点温度TTDC降低，从而点火角度提前，使得本汽缸的动力输出变大，达到与其他汽缸扭矩输出更接近的目的。
在本申请的另一实施例中，如图5、图6所示，虚线和实线是全负荷工况下方案优化前和优化后，各个汽缸工作负荷的变化对比。从中可以看出，各缸负荷偏差显著改善，工作一致性变好。如图7所示，为部分负荷工况下的负荷偏差改善度，每条的上部黑色对应优化后方案，从中可以看出，整体上发动机各缸工作一致性变好。通过以上创新方案应用，发动机全负荷和部分负荷各缸工作一致性变好，NVH性能改善。
在本申请的另一实施例中，提供了一种车辆，包括动力总成，动力总成为上述的动力总成。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种动力总成，其特征在于，包括：
发动机，所述发动机具有多个气缸，各所述气缸内均设置有活塞；
十字曲轴，所述十字曲轴通过活塞杆组件与各所述活塞连接，以带动所述活塞运动，且所述十字曲轴通过传动组件与进排气系统连接，以带动所述进排气系统执行进气和排气作业，其中，所述进排气系统包括进气凸轮轴，所述进气凸轮轴上设置有多个进气凸轮桃子，各所述进气凸轮桃子对应设置有一个进气门组件，多个所述进气凸轮桃子中的至少一个所述进气凸轮桃子的型线与其余所述进气凸轮桃子的型线不同地设置，以使多个所述进气凸轮桃子与对应的所述进气门组件配合实现进气时，形成至少两种不同的进气型线。
2.根据权利要求1所述的动力总成，其特征在于，所述进排气系统包括排气凸轮轴，所述排气凸轮轴上设置有多个排气凸轮桃子，各所述排气凸轮桃子对应设置有一个排气门组件，多个所述排气凸轮桃子中的至少一个所述排气凸轮桃子的型线与其余所述排气凸轮桃子的型线不同地设置，以使多个所述排气凸轮桃子与对应的所述排气门组件配合实现排气时，形成至少两种不同的排气型线。
3.根据权利要求1或2所述的动力总成，其特征在于，多个所述气缸中的至少一个所述气缸的压缩比与其余所述气缸的压缩比不同地设置。
4.根据权利要求3所述的动力总成，其特征在于，多个所述气缸的压缩比的平均值为Q1，其中，各所述气缸的压缩比的范围为Q2，其中，Q1-0.3≤Q2≤Q1+0.3。
5.根据权利要求1所述的动力总成，其特征在于，所述进排气系统的进气持续期与采用传统进气凸轮轴的进气持续期相差5°CA。
6.根据权利要求2所述的动力总成，其特征在于，所述排气凸轮轴的所述排气型线的相位与采用传统排气凸轮轴的排气型线的相位相差6°CA。
7.根据权利要求1所述的动力总成，其特征在于，所述发动机的气缸为八个。
8.根据权利要求1或7所述的动力总成，其特征在于，所述发动机为V型发动机。
9.根据权利要求8所述的动力总成，其特征在于，多个所述气缸中至少有三个所述气缸的压缩比不同地设置。
10.一种车辆，包括动力总成，其特征在于，所述动力总成为权利要求1至9中任一项所述的动力总成。
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