CN103742221B - 用于发动机的配气机构及具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于发动机的配气机构及具有其的车辆。该配气机构，包括：气门机构；摇臂组件，摇臂组件的底部构造有驱动型面，驱动型面适于驱动气门机构的气门沿平行于气门中心线的方向运动；滚子，滚子可枢转地设在摇臂组件上；推杆，推杆的第一端与摇臂组件可枢转地相连；第一凸轮轴和第二凸轮轴，第一凸轮轴具有第一凸轮且第二凸轮轴具有第二凸轮，第一凸轮抵靠滚子，第二凸轮驱动推杆的第二端以使推杆沿平行于推杆的长度方向运动；以及用于调节第一凸轮轴与第二凸轮轴相对相位的相位调节机构。本发明的配气机构可以实现气门的二次开启，同时还可以延长气门开启持续的时间，且结构简单，零部件少。

Description

用于发动机的配气机构及具有其的车辆

技术领域

本发明涉及汽车构造领域，尤其是涉及一种用于发动机的配气机构及具有其的车辆。

背景技术

发动机的配气机构用于驱动气门的开闭，其配气相位一般基于发动机某一狭小工况范围的局部优化而确定，在工作过程中固定不变，且气门运动规律完全由凸轮型线决定。但是由于凸轮型线单一，不能根据发动机实际工况需求情况而调整气门运动规律，不能同时适应发动机不同的运行工况，油耗较高，排放较差，同时不利于提高发动机的动力性能，且一般的可变气门升程技术只能改变气门开启最大升程，改变方式比较单一，且结构复杂，零部件多，控制繁琐。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种用于发动机的配气机构，该配气机构可以实现气门的二次开启，同时还可以延长气门开启持续的时间，且结构简单，零部件少。

本发明的另一个目的在于提出一种具有上述配气机构的车辆。

根据本发明实施例的用于发动机的配气机构，包括：气门机构；摇臂组件，所述摇臂组件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；滚子，所述滚子可枢转地设在所述摇臂组件上；推杆，所述推杆的第一端与所述摇臂组件可枢转地相连；第一凸轮轴和第二凸轮轴，所述第一凸轮轴具有第一凸轮且所述第二凸轮轴具有第二凸轮，所述第一凸轮抵靠所述滚子，所述第二凸轮驱动所述推杆的第二端以使所述推杆沿平行于推杆的长度方向运动；以及用于调节所述第一凸轮轴与所述第二凸轮轴相对相位的相位调节机构。

根据本发明实施例的用于发动机的配气机构可以实现气门二次开启及气门开启持续期增加的目的，在实现气门二次开启时，可以实现扫气功能或提高内部EGR，同时根据本发明实施例的配气机构其摇臂组件更加简单、紧凑，零部件少，成本低。

另外，根据本发明实施例的用于发动机的配气机构，还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述摇臂组件包括：两个摇臂部和中间连接臂部，所述两个摇臂部分别设在所述中间连接臂部的底部，所述两个摇臂部相对设置且沿第一和第二凸轮轴的轴向彼此间隔开。

根据本发明的一些实施例，所述摇臂组件还包括：驱动部，所述驱动部设在每个所述摇臂部的底部，所述驱动部构造为片状体且底面为弧面以构成所述驱动型面。

根据本发明的一些实施例，所述中间连接臂部的两端分别设置有所述滚子且所述中间连接臂部与该两个滚子通过第一销轴相连，并且所述摇臂部上设置有减重部。

根据本发明的一些实施例，所述用于发动机的配气机构还包括：支承部，所述支承部用于支承所述第一凸轮轴和所述第二凸轮轴；其中所述支承部上一体地形成有推杆滑槽，所述推杆可滑动地配合在所述推杆滑槽内；或者所述支承部上设置有大体“U”形凹块，所述推杆配合在所述“U”形凹块内。

根据本发明的一些实施例，所述两个摇臂部以及位于该两个摇臂部两侧的推杆通过第二销轴相连。

根据本发明的一些实施例，所述第二凸轮的其中一侧的侧面上形成有环形凹槽，所述推杆的第二端设置有滑动销，所述滑动销配合在所述环形凹槽内。

根据本发明的一些实施例，所述推杆与所述滑动销成一体结构；或者所述滑动销可滚动地设在所述推杆的第二端。

根据本发明的一些实施例，所述相位调节机构为相位器。

根据本发明实施例的车辆，还包括根据本发明上述实施例中的用于发动机的配气机构。

附图说明

图1是根据本发明实施例的配气机构的立体图；

图2是图1中所示配气机构的侧视图；

图3是根据本发明实施例的配气机构的摇臂组件以及气门摇臂的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的配气机构的压块以及支撑部的结构示意图。

附图标记：

配气机构100、

气门机构1、气门11、

摇臂组件2、摇臂部22、减重部221、中间连接臂部24、驱动部23、驱动型面231、

滚子31、

第一凸轮轴41、第一凸轮411、

第二凸轮轴42、第二凸轮421、环形凹槽4211、

推杆5、滑动销51

气门摇臂61、气门摇臂滚子611、液压挺柱62

第一销轴71、第二销轴72、

支承部8、凹块81、第一夹持口82、第二夹持口83、

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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，机体组主要由气缸体、气缸盖、气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，气缸盖设在气缸体的顶部，气缸盖衬垫设在气缸体的顶面与气缸盖的底面之间，用于密封二者之间的间隙。

气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，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，定时开闭进气门和排气门。

一般地，配气机构可以调节气门的升程量，但是调节方式单一，不能很好地满足使用要求。根据本发明实施例的配气机构可以实现气门的二次开启，同时也可适当延长气门的打开时间，调节方式多样，从而更好地满足不同工况的要求。

可以理解，根据本发明实施例的配气机构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，在下面的描述中，以该配气机构用于驱动排气侧的气门为例。

下面参照图1-图4详细描述根据本发明实施例的用于发动机的配气机构100。

根据本发明实施例的配气机构100可以包括气门机构1、摇臂组件2、滚子31、推杆5、第一凸轮轴41和第二凸轮轴42以及相位调节机构（图未示出）。

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11，气门11可沿着气门11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。

如图2和图3所示，摇臂组件2的底部构造有驱动型面231，驱动型面231适于驱动气门11沿平行于气门11中心线的方向运动，驱动型面231可以为靴型面，但不限于此。应当理解，本领域技术人员可以根据实际需要而灵活设计驱动型面231的具体线型，不限于上述的靴型面。

滚子31可枢转地设在摇臂组件2上，也就是说，滚子31设在摇臂组件2上且相对于摇臂组件2可枢转。

如图1和图2所示，第一凸轮轴41和第二凸轮轴42平行设置，第一凸轮轴41和第二凸轮轴42共同驱动摇臂组件2。第一凸轮轴41具有第一凸轮411，第二凸轮轴42具有第二凸轮421，第一凸轮411和第二凸轮421可分别压装在相应的轴上。根据本发明的一些实施例，第一凸轮411和第二凸轮421中的每一个均具有大基圆（图2中的A段）、小基圆（图2中的B段）以及连接在大基圆与小基圆之间的过渡段（图2中的C段），但不限于此，对于本领域的技术人员而言，可以根据实际需要而适应性设定凸轮的型线。

推杆5的第一端（图4中F端）与摇臂组件2可枢转地相连，也就是说，推杆5设在摇臂组件2上且相对于摇臂组件2可枢转。如图1和图2所示，第一凸轮411抵靠滚子31，第二凸轮421驱动推杆5的第二端（图4中E端）以使推杆5沿平行于推杆5的长度方向运动。采用推杆5与第二凸轮421的配合结构可以限制摇臂组件2的运动轨迹，同时能很好地保持摇臂组件2的稳定性，且结构简单。

如图1和图2所示，第二凸轮421的其中一侧的侧面上可以形成有环形凹槽，推杆5的第二端可以设置有滑动销51，滑动销51配合在环形凹槽51内，防止发生滑脱现象而影响配气机构100正常工作运行，增强配气机构100的稳定性。

在本发明的一些可选的实施例中，如图4所示，推杆5与滑动销51成一体结构。在本发明的另一些可选的实施例中，滑动销51可滚动地设在推杆5的第二端，由此当在第一凸轮轴41和第二凸轮轴42旋转时，滑动销51可沿环形凹槽4211滚动。

可以理解的是，环形凹槽4211与第二凸轮421的型线相同，既环形凹槽4211的内周壁和外周壁均具有大基圆、小基圆以及连接在大基圆与小基圆之间的过渡段。由此，在第一凸轮轴41和第二凸轮轴42旋转时，第一凸轮411的大基圆、小基圆以及过渡段会分别与滚子31接触，同样地，第二凸轮轴42的大基圆、小基圆以及过渡段会分别与推杆5接触，也就是说，如图1和图2所示，环形凹槽4211的大基圆、小基圆以及过渡段会分别与设在推杆5的第二端上的滑动销51接触。在相应凸轮的不同位置与相应滚子31或推杆5接触时，摇臂组件2动作后驱动气门11的升程量可以是变化的。

例如，在两种凸轮（即第一凸轮411和第二凸轮421）的大基圆与相应滚子或推杆5接触时，气门11的升程量可以是最大的。在两种凸轮中存在至少一种凸轮的小基圆与相应滚子31或推杆5接触时，气门11可以处于关闭状态，即气门11的升程量最小。而在两种凸轮的过渡段与相应滚子31或推杆5接触或者一个为过渡段、另一个为大基圆与相应滚子31或推杆5接触时，则气门11升程量可以介于零升程和最大升程之间。但是，应当理解，本发明并不限于此，对于本领域的技术人员而言，在阅读了说明书此处公开内容的基础之上，显然可以灵活设计上述两种凸轮的型线，在两种凸轮型线与相应滚子31或推杆5接触的位置发生变化时，气门11的升程量也可以适应性变化，这对于本领域的技术人员而言，应当是容易理解的。

相位调节机构用于调节第一凸轮轴41与第二凸轮轴42的相对相位，从而改变第一凸轮411与第二凸轮421的相对相位。根据本发明的一个实施例，相位调节机构可以是相位器，相位器可以是单转子相位器，即只有一个转子，转子可以与第一凸轮轴41和第二凸轮轴42之一相连，以调节该凸轮轴相对另一凸轮轴的相位，应当理解，相位器调节两个凸轮轴的相对相位已经为现有技术，这里对相位器的具体构造、相位器的具体工作原理以及调节过程不作特殊说明。

可以理解，由于根据本发明实施例的配气机构100驱动同侧气门11采用两根凸轮轴（即第一凸轮轴41和第二凸轮轴42），因此根据本发明实施例的配气机构100通过相位器调节该两个凸轮轴的相对相位后，可以实现气门11的二次开启以及延长气门11开启时间。

具体而言，第一凸轮轴41和第二凸轮轴42可以通过发动机的曲轴以及中间传动部件驱动，该第一凸轮轴41和第二凸轮轴42可以实现反向（示例说明，当然也可以是同向）同步旋转（已为现有技术），例如可以通过齿数相同的齿轮啮合传动来实现，但不限于此。在第一凸轮轴41和第二凸轮轴42反向旋转的过程中，会出现上述的两种凸轮的大基圆均与对应的滚子31或推杆5接触，此时气门11的升程量可为最大，同时还会出现一种凸轮的大基圆与对应滚子31或推杆5接触且另一种凸轮的过渡段与对应滚子31或推杆5接触的情况，此时气门11升程量相对最大升程有所减小，这样气门11会有两次开启动作，其中一次开启至最大升程，另一次开启的升程相对最大升程减小，即实现了气门11二次开启的目的。

进一步，气门11二次开启的间隔较大时，如排气侧的气门11二次开启接近进气侧的气门关闭时刻时，可以实现扫气功能。若气门11二次开启时间较小时，如排气侧的气门11二次开启接近进气侧的气门开启时刻时，能够实现较大内部的EGR。具体控制气门11二次开启的时间间隔，可以通过适应性设计凸轮型线实现，但不限于此。

在相位器调节两个凸轮轴的相对相位后，第一凸轮411和第二凸轮421的相对相位发生改变，此时可以实现增加气门11开启时间的目的，例如在调节完两个凸轮轴的相对相位后，两个凸轮会出现持续大基圆与相应滚子接触的情况，此时可以大大延长气门11开启持续时间。

由此，根据本发明实施例的用于发动机的配气机构100可以实现气门11二次开启及气门11开启持续期增加的目的，在实现气门11二次开启时，可以实现扫气功能或提高内部EGR，同时根据本发明实施例的配气机构100其摇臂组件2更加简单、紧凑，零部件少，成本低。

下面参照图1-图4详细描述图示中的配气机构100。

在该一些实施例中，摇臂组件2包括两个摇臂部22和中间连接臂部24，该两个摇臂部22分别设在中间连接臂部24的两端，两个摇臂部22相对设置且沿第一凸轮轴41和第二凸轮轴42的轴向彼此间隔开，优选地，两个摇臂部22与中间连接臂部24可一体形成，由此可以减少工艺步骤，强度高，成本低。

进一步，如图3所示，摇臂组件2还包括驱动部23，驱动部23设在每个摇臂部22的底部，驱动部23可以构造为片状体且底面为弧面以构成驱动型面231。同样，这里的弧面可以分为多段顺次相连的子弧面，即该驱动型面231可以构造为靴型，但不限于此。

更进一步，中间连接臂部24的两端分别设置有滚子31且中间连接臂部24与该两个滚子31通过第一销轴71相连，并且摇臂部22上设置有减重部221，由此结构更加合理、紧凑。可选地，减重部221可以构造为减重孔，减重部221内可以设有加强结构以增加摇臂组件2特别是驱动部23的强度，在降低摇臂组件2整体重量的同时也保证了摇臂组件2具有较高的强度。加强结构可以是加强板、加强凸筋或加强凸起等结构或者上述几种结构的任意组合。

在该一些实施例中，如图3-图4所示，配气机构100还包括气门摇臂61和液压挺柱62，气门摇臂61上设置有气门摇臂滚子611，气门11的顶部与气门摇臂61的一端配合，液压挺柱62与气门摇臂61的另一端配合，驱动型面231抵靠在气门摇臂滚子611上。由此，在摇臂组件2动作时，其底部的驱动型面231会推动气门摇臂滚子611带动气门摇臂61动作，气门摇臂61进而带动气门11动作以打开气门11。

液压挺柱62可用于调节气门11间隙，液压挺柱62的具体构造和工作原理已为现有技术，且已广泛应用于本领域中，例如应用于VVL技术中，因此这里对于液压挺柱62不作详细描述。

进一步地，用于发动机的配气机构还可以包括支承部8，支承部8用于支承第一凸轮轴41和第二凸轮轴42，其中如图4所示的实施例中，支承部8上设置有大体“U”形凹块81，推杆5可以配合在“U”形凹块81内，由此“U”形凹块81为推杆5为推杆5平行于推杆的长度方向的移动起到了限制和导向作用，从而降低配气机构100的应力集中，增强可靠性及耐久性。

在本发明的另一些可选的实施例中，支承部8上一体地形成有推杆滑槽，推杆可滑动地配合在推杆滑槽内。由此推杆滑槽为推杆5平行于推杆的长度方向的移动起到了限制和导向作用，从而降低配气机构100的应力集中，增强可靠性及耐久性，且结构简单。

在该一些实施例中，两个摇臂部22的外侧分别设置有一个支撑部8，推杆5的内侧面上设有滑动销33，两个摇臂部22以及位于该两个摇臂部22两侧的推杆5的第一端可以通过第二销轴72相连，推杆5的第二端可以通过滑动销51与第二凸轮421相连。在该一些实施例中，推杆5构造为长圆形的平板，由此结构简单，加工方便，成本低，占用空间小，方便布置。

在图1和图2的示例中，每个气门机构1均包括两个气门11，对应地，摇臂部22、滑动销33、支撑部8和推杆5均为两个，且一个气门11对应一个摇臂部22、一个推杆5、一个滑动销33和一个支撑部8。由此不仅可以更好地支撑第一凸轮轴41和第二凸轮轴42，还可以更好地保持摇臂组件2动作时的稳定性。

如图4所示，在该一些实施例中，支撑部8构造为长方形板状，且支撑部8上设有与第一凸轮轴41对应的第一夹持口82和与第二凸轮轴42对应的第二夹持口83，由此结构简单，加工方便，成本低，占用空间小，方便布置。

其中，支撑部8设在在发动机的机体组上。这里，需要说明一点，在本领域内，机体组主要包括气缸体、气缸盖、气缸盖衬垫以及油底壳等部件，但是在本发明中，机体组应当作广义理解，即可以理解为该机体组不仅包括上述传统意义上机体组所包括的部件，还可以包括一些附属安装部件等。例如，在上面的描述中，“支撑部8设在发动机的机体组上”，可以理解为支撑部8直接设在机体组如气缸盖上，或者气缸盖上可以固定设置中间部件，支撑部8设在该中间部件上，即这里的中间部件可以理解为是机体组的一部分。

下面简单描述根据本发明实施例的车辆。

根据本发明实施例的车辆包括根据本发明上述实施例中描述的用于发动机的配气机构100。由此，根据本发明实施例的车辆动力性好，有害气体排放少，节能环保。

应当理解的是，根据本发明实施例的车辆的其它构成例如发动机、变速器、差速器、制动系统等均已为现有技术且为本领域的普通技术人员所熟知，因此这里不再一一详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于发动机的配气机构，其特征在于，包括：

气门机构；

摇臂组件，所述摇臂组件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；

滚子，所述滚子可枢转地设在所述摇臂组件上；

推杆，所述推杆的第一端与所述摇臂组件可枢转地相连；

第一凸轮轴和第二凸轮轴，所述第一凸轮轴具有第一凸轮且所述第二凸轮轴具有第二凸轮，所述第一凸轮抵靠所述滚子，所述第二凸轮驱动所述推杆的第二端以使所述推杆沿平行于推杆的长度方向运动；以及

用于调节所述第一凸轮轴与所述第二凸轮轴相对相位的相位调节机构。

2.根据权利要求1所述的用于发动机的配气机构，其特征在于，所述摇臂组件包括：

两个摇臂部和中间连接臂部，两个所述摇臂部分别设在所述中间连接臂部的底部，两个所述摇臂部相对设置且沿第一和第二凸轮轴的轴向彼此间隔开。

3.根据权利要求2所述的用于发动机的配气机构，其特征在于，所述摇臂组件还包括：驱动部，所述驱动部设在每个所述摇臂部的底部，所述驱动部构造为片状体且底面为弧面以构成所述驱动型面。

4.根据权利要求3所述的用于发动机的配气机构，其特征在于，所述中间连接臂部的两端分别设置有一个所述滚子且所述中间连接臂部与设置在所述中间连接臂部的两端的两个所述滚子通过第一销轴相连，并且每个所述摇臂部上均设置有减重部。

5.根据权利要求2所述的用于发动机的配气机构，其特征在于，还包括：支承部，所述支承部用于支承所述第一凸轮轴和所述第二凸轮轴；其中

所述支承部上一体地形成有推杆滑槽，所述推杆可滑动地配合在所述推杆滑槽内；或者所述支承部上设置有大体“U”形凹块，所述推杆配合在所述“U”形凹块内。

6.根据权利要求5所述的用于发动机的配气机构，其特征在于，两个所述摇臂部以及位于两个所述摇臂部两侧的推杆通过第二销轴相连。

7.根据权利要求1所述的用于发动机的配气机构，其特征在于，所述第二凸轮的其中一侧的侧面上形成有环形凹槽，所述推杆的第二端设置有滑动销，所述滑动销配合在所述环形凹槽内。

8.根据权利要求7所述的用于发动机的配气机构，其特征在于，所述推杆与所述滑动销成一体结构；或者所述滑动销可滚动地设在所述推杆的第二端。

9.根据权利要求1所述的用于发动机的配气机构，其特征在于，所述相位调节机构为相位器。

10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的用于发动机的配气机构。