CN115977760A - 一种变升程配气机构、发动机以及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变升程配气机构、发动机以及车辆，变升程配气机构包括：进气凸轮轴，进气凸轮轴上设有多组进气凸轮，多组进气凸轮中的至少一组与其余的至少一组进气凸轮的最大向径不相等，其中，进气凸轮用于与进气门连接；排气凸轮轴，进气凸轮轴上设有多组排气凸轮，多组排气凸轮中的至少一组与其余的至少一组排气凸轮的最大向径不相等，其中，排气凸轮用于与排气门连接。在本发明中，根据发动机各缸体间的发火间隔，来调整进气凸轮以及排气凸轮的最大向径，以进一步调节进排气门的开口大小，以保证各缸体的进气量和排气量的平衡，避免因进排气不均匀造成各缸进气量、燃烧爆发压力、空燃比等的差异。

Description

一种变升程配气机构、发动机以及车辆

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体而言，涉及一种变升程配气机构、发动机以及车辆。

背景技术

V型8缸发动机，因其结构近似于两个4缸机的耦合，加之一般采用90度的V角，如采用类似于直列4缸机的平面曲轴，会产生比较明显二阶震动问题，而两排气缸相隔90度的间隔，还会让此二阶震动叠加，振动更加明显，因此在结构上，一般会使用十字曲轴，以减低二阶震动频率和振幅。

对于采用十字曲轴的V型8缸发动机，每列汽缸都有两个活塞在以90度或270度间隔达到上止点，导致无论如何排列点火顺序，每列气缸都会有一个以90度或270度间隔点火，导致比较严重的进气与排气的不均匀，进气不均匀会造成各缸进气量、燃烧爆发压力、空燃比等的差异，影响燃烧的一致性。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种变升程配气机构、发动机以及车辆，以解决采用十字曲轴的V型8缸发动机的各气缸的进排气量不均匀，导致燃烧一致性差的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种变升程配气机构，包括：进气凸轮轴，进气凸轮轴上设有多组进气凸轮，多组进气凸轮中的至少一组与其余的至少一组进气凸轮的最大向径不相等，其中，进气凸轮用于与进气门连接；排气凸轮轴，进气凸轮轴上设有多组排气凸轮，多组排气凸轮中的至少一组与其余的至少一组排气凸轮的最大向径不相等，其中，排气凸轮用于与排气门连接。

进一步地，多个进气凸轮中的至少一组与其余的至少一组进气凸轮的包角不相等，多个排气凸轮中的至少一组与其余的至少一组排气凸轮的包角不相等。

进一步地，进气凸轮和排气凸轮的包角随着最大向径的减小而减小，随着最大向径的增大而增大。

进一步地，每组进气凸轮具有两个，每组中的两个进气凸轮平行地设置，每组排气凸轮具有两个，每组中的两个排气凸轮平行地设置。

进一步地，最大向径相等的多个进气凸轮的线型均一致，最大向径相等的多个排气凸轮的线型均一致。

进一步地，进气凸轮轴包括：第一进气凸轮轴，第一进气凸轮轴上依次设置有第一进气凸轮、第二进气凸轮、第三进气凸轮以及第四进气凸轮；第二进气凸轮轴，第二进气凸轮轴与第一进气凸轮轴平行地设置，第二进气凸轮轴上依次设置有第五进气凸轮、第六进气凸轮、第七进气凸轮以及第八进气凸轮；第一进气凸轮和第六进气凸轮的最大向径均为R1，第三进气凸轮和第五进气凸轮的最大向径均为R2，第二进气凸轮、第四进气凸轮、第七进气凸轮和第八进气凸轮的最大向径均为R3，其中，R1＜R3＜R2。

进一步地，排气凸轮轴包括：第一排气凸轮轴，第一排气凸轮轴上依次设置有第一排气凸轮、第二排气凸轮、第三排气凸轮以及第四排气凸轮；第二排气凸轮轴，第二排气凸轮轴与第一排气凸轮轴平行地设置，第二排气凸轮轴上依次设置有第五排气凸轮、第六排气凸轮、第七排气凸轮以及第八排气凸轮；第一排气凸轮和第六排气凸轮的最大向径均为R4，第三排气凸轮和第五排气凸轮的最大向径均为R5，第二排气凸轮、第四排气凸轮、第七排气凸轮和第八排气凸轮的最大向径均为R6，其中，R4＞R6＞R5。

进一步地，还包括：相位控制器，相位控制器与进气凸轮轴和进气凸轮轴连接；机油控制阀，机油控制阀与相位控制器信号连接，机油控制阀用于控制相位控制器带动进气凸轮轴和进气凸轮轴转动。

根据本发明的另一方面，提供了一种发动机，包括变升程配气机构，变升程配气机构为上述的变升程配气机构。

根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括变升程配气机构，变升程配气机构为上述的变升程配气机构。

应用本发明的技术方案，多组进气凸轮中的至少一组与其余的至少一组进气凸轮的最大向径不相等，多组排气凸轮中的至少一组与其余的至少一组排气凸轮的最大向径不相等，即根据发动机各缸体间的发火间隔，来调整进气凸轮以及排气凸轮的最大向径，以进一步调节进排气门的开口大小，以保证各缸体的进气量和排气量的平衡，避免因进排气不均匀造成各缸进气量、燃烧爆发压力、空燃比等的差异。

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示出了根据本发明的变升程配气机构的实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明的发动机发火间隔的实施例的顺序示意图；

图3示出了本发明中第三进气凸轮和第五进气凸轮的线型示意图；

图4示出了进排气凸轮的线型的优化流程示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、第一进气凸轮轴；11、第一进气凸轮；12、第二进气凸轮；13、第三进气凸轮；14、第四进气凸轮；

20、第二进气凸轮轴；21、第五进气凸轮；22、第六进气凸轮；23、第七进气凸轮；24、第八进气凸轮；

30、第一排气凸轮轴；31、第一排气凸轮；32、第二排气凸轮；33、第三排气凸轮；34、第四排气凸轮；

40、第二排气凸轮轴；41、第五排气凸轮；42、第六排气凸轮；43、第七排气凸轮；44、第八排气凸轮；

50、相位控制器；

60、机油控制阀。

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1至图4所示，根据本申请的具体实施例，提供了一种变升程配气机构。

具体地，变升程配气机构包括进气凸轮轴和排气凸轮轴。进气凸轮轴上设有多组进气凸轮，多组进气凸轮中的至少一组与其余的至少一组进气凸轮的最大向径不相等，其中，进气凸轮用于与进气门连接。进气凸轮轴上设有多组排气凸轮，多组排气凸轮中的至少一组与其余的至少一组排气凸轮的最大向径不相等，其中，排气凸轮用于与排气门连接。

需要说明的是，采用十字曲轴的V型8缸发动机包括左右两列缸体，发动机的左列缸体依次编号为1-2-3-4，发动机的右列缸体依次编号为5-6-7-8，其中，1号缸体与5号缸体左右相对设置，2号缸体与6号缸体左右相对设置，3号缸体与7号缸体左右相对设置，4号缸体与8号缸体左右相对设置。如图2所示，该发动机的发火顺序为1-5-4-8-6-3-7-2。在发动机左列，2缸和1缸间的发火间隔为90°曲轴转角，4缸和3缸间发火间隔为270°曲轴转角，在发动机右列，8缸和6缸间发火间隔为90°曲轴转角，7缸和5缸间发火间隔为270°曲轴转角。理想状态下的发火间隔为180°，不均匀的发火间隔，会造成左右两列每列的进气与排气的不均匀，其中进气不均匀会造成各缸进气量、燃烧爆发压力、空燃比等的差异，影响燃烧的循环变动量，影响燃烧一致性，排气不均匀会造成较强的排气干扰，影响缸内燃烧状态，同样反馈为燃烧的一致性变差。

在本申请的实施例中，多组进气凸轮中的至少一组与其余的至少一组进气凸轮的最大向径不相等，多组排气凸轮中的至少一组与其余的至少一组排气凸轮的最大向径不相等，即根据发动机各缸体间的发火间隔，来调整进气凸轮以及排气凸轮的最大向径，以进一步调节进排气门的开口大小，以保证各缸体的进气量和排气量的平衡，避免因进排气不均匀造成各缸进气量、燃烧爆发压力、空燃比等的差异。

进一步地，多个进气凸轮中的至少一组与其余的至少一组进气凸轮的包角不相等，多个排气凸轮中的至少一组与其余的至少一组排气凸轮的包角不相等。通过调节进气凸轮以及排气凸轮的包角，来辅助调节进排气门的开口大小，其中，包角越大，进排气的时间越长，包角越小，进排气的时间相对越短。

其中，进气凸轮和排气凸轮的包角随着最大向径的减小而减小，随着最大向径的增大而增大。具体地，进气凸轮的最大向径越大，对应的进气门的开口越大，在相同时间内，进气量越大，包角随着最大向径的增大而增大，来控制进气门的打开时长，以辅助增大进气量，避免最大向径因增大而强度减弱。

需要说明的是，以发火间隔等于180°曲轴转角所对应的缸体最大向径为基准，发火间隔小于180°曲轴转角所对应的缸体的最大向径需要增大，相应的包角增大，发火间隔大于180°曲轴转角所对应的缸体的最大向径需要缩小，相应的包角缩小。

进一步地，每组进气凸轮具有两个，每组中的两个进气凸轮平行地设置，每组排气凸轮具有两个，每组中的两个排气凸轮平行地设置。通过两个进气凸轮与进气门连接，两个排气凸轮与排气门连接，减小凸轮因磨损而影响进排气量的几率。

进一步地，最大向径相等的多个进气凸轮的线型均一致，最大向径相等的多个排气凸轮的线型均一致。将最大向径相等的凸轮的线型设计成一致，便于统一化生产，能够降低生产成本。

具体地，在本申请的实施例中，进气凸轮轴包括第一进气凸轮轴10和第二进气凸轮轴20。第一进气凸轮轴10上依次设置有第一进气凸轮11、第二进气凸轮12、第三进气凸轮13以及第四进气凸轮14，第二进气凸轮轴20与第一进气凸轮轴10平行地设置，第二进气凸轮轴20上依次设置有第五进气凸轮21、第六进气凸轮22、第七进气凸轮23以及第八进气凸轮24，第一进气凸轮11和第六进气凸轮22的最大向径均为R1，第三进气凸轮13和第五进气凸轮21的最大向径均为R2，第二进气凸轮12、第四进气凸轮14、第七进气凸轮23和第八进气凸轮24的最大向径均为R3，其中，R1＜R3＜R2。

需要说明的是，进气凸轮的编号顺序与发动机各缸体的编号顺序一致。第二进气凸轮12、第四进气凸轮14、第七进气凸轮23和第八进气凸轮24的线型一致，均为基础线型。第一进气凸轮11和第六进气凸轮22的线型一致，均为非基础线型。第三进气凸轮13和第五进气凸轮21的线型一致，均为非基础线型。如图3所示，曲线A为基础线型，曲线B为第三进气凸轮13和第五进气凸轮21的线型。

具体地，在本申请的实施例中，排气凸轮轴包括第一排气凸轮轴30和第二排气凸轮轴40。第一排气凸轮轴30上依次设置有第一排气凸轮31、第二排气凸轮32、第三排气凸轮33以及第四排气凸轮34，第二排气凸轮轴40与第一排气凸轮轴30平行地设置，第二排气凸轮轴40上依次设置有第五排气凸轮41、第六排气凸轮42、第七排气凸轮43以及第八排气凸轮44，第一排气凸轮31和第六排气凸轮42的最大向径均为R4，第三排气凸轮33和第五排气凸轮41的最大向径均为R5，第二排气凸轮32、第四排气凸轮34、第七排气凸轮43和第八排气凸轮44的最大向径均为R6，其中，R4＞R6＞R5。

需要说明的是，排气凸轮的编号顺序与发动机各缸体的编号顺序一致。第二排气凸轮32、第四排气凸轮34、第七排气凸轮43和第八排气凸轮44的线型一致，均为基础线型。第一排气凸轮31和第六排气凸轮42的线型一致，均为非基础线型。第三排气凸轮33和第五排气凸轮41的线型一致，均为非基础线型。

通过仿真先选出基础型线，基于该型线完成基础台架数据标定，然后进行优化型线的标定寻优，最后得出最终标定数据和锁定的凸轮型线。具体地，确定凸轮线型的流程如图4所示。

进一步地，变升程配气机构还包括：相位控制器50和机油控制阀60，相位控制器50与进气凸轮轴和进气凸轮轴连接，机油控制阀60与相位控制器50信号连接，机油控制阀60用于控制相位控制器50带动进气凸轮轴和进气凸轮轴转动。

根据本发明的另一具体实施例，提供了一种发动机，包括变升程配气机构，变升程配气机构为上述实施例中的变升程配气机构。

根据本发明的另一具体实施例，提供了一种车辆，包括变升程配气机构，变升程配气机构为上述实施例中的变升程配气机构。

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)

1.一种变升程配气机构，其特征在于，包括：

进气凸轮轴，所述进气凸轮轴上设有多组进气凸轮，多组所述进气凸轮中的至少一组与其余的至少一组所述进气凸轮的最大向径不相等，其中，所述进气凸轮用于与进气门连接；

排气凸轮轴，所述进气凸轮轴上设有多组排气凸轮，多组所述排气凸轮中的至少一组与其余的至少一组所述排气凸轮的最大向径不相等，其中，所述排气凸轮用于与排气门连接。

2.根据权利要求1所述的变升程配气机构，其特征在于，多个所述进气凸轮中的至少一组与其余的至少一组所述进气凸轮的包角不相等，多个所述排气凸轮中的至少一组与其余的至少一组所述排气凸轮的包角不相等。

3.根据权利要求2所述的变升程配气机构，其特征在于，所述进气凸轮和所述排气凸轮的所述包角随着所述最大向径的减小而减小，随着所述最大向径的增大而增大。

4.根据权利要求1所述的变升程配气机构，其特征在于，每组所述进气凸轮具有两个，每组中的两个所述进气凸轮平行地设置，每组所述排气凸轮具有两个，每组中的两个所述排气凸轮平行地设置。

5.根据权利要求1所述的变升程配气机构，其特征在于，所述最大向径相等的多个所述进气凸轮的线型均一致，所述最大向径相等的多个所述排气凸轮的线型均一致。

6.根据权利要求1所述的变升程配气机构，其特征在于，所述进气凸轮轴包括：

第一进气凸轮轴(10)，所述第一进气凸轮轴(10)上依次设置有第一进气凸轮(11)、第二进气凸轮(12)、第三进气凸轮(13)以及第四进气凸轮(14)；

第二进气凸轮轴(20)，所述第二进气凸轮轴(20)与所述第一进气凸轮轴(10)平行地设置，所述第二进气凸轮轴(20)上依次设置有第五进气凸轮(21)、第六进气凸轮(22)、第七进气凸轮(23)以及第八进气凸轮(24)；

所述第一进气凸轮(11)和所述第六进气凸轮(22)的最大向径均为R1，所述第三进气凸轮(13)和所述第五进气凸轮(21)的最大向径均为R2，所述第二进气凸轮(12)、所述第四进气凸轮(14)、所述第七进气凸轮(23)和所述第八进气凸轮(24)的最大向径均为R3，其中，R1＜R3＜R2。

7.根据权利要求6所述的变升程配气机构，其特征在于，所述排气凸轮轴包括：

第一排气凸轮轴(30)，所述第一排气凸轮轴(30)上依次设置有第一排气凸轮(31)、第二排气凸轮(32)、第三排气凸轮(33)以及第四排气凸轮(34)；

第二排气凸轮轴(40)，所述第二排气凸轮轴(40)与所述第一排气凸轮轴(30)平行地设置，所述第二排气凸轮轴(40)上依次设置有第五排气凸轮(41)、第六排气凸轮(42)、第七排气凸轮(43)以及第八排气凸轮(44)；

所述第一排气凸轮(31)和所述第六排气凸轮(42)的最大向径均为R4，所述第三排气凸轮(33)和所述第五排气凸轮(41)的最大向径均为R5，所述第二排气凸轮(32)、所述第四排气凸轮(34)、所述第七排气凸轮(43)和所述第八排气凸轮(44)的最大向径均为R6，其中，R4＞R6＞R5。

8.根据权利要求1所述的变升程配气机构，其特征在于，还包括：

相位控制器(50)，所述相位控制器(50)与所述进气凸轮轴和所述进气凸轮轴连接；

机油控制阀(60)，所述机油控制阀(60)与所述相位控制器(50)信号连接，所述机油控制阀(60)用于控制所述相位控制器(50)带动所述进气凸轮轴和所述进气凸轮轴转动。

9.一种发动机，包括变升程配气机构，其特征在于，所述变升程配气机构为权利要求1-8中任一项所述的变升程配气机构。

10.一种车辆，包括变升程配气机构，其特征在于，所述变升程配气机构为权利要求1-8中任一项所述的变升程配气机构。

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