发动机的配气机构、发动机以及车辆.pdf

本发明公开了一种发动机的配气机构，还公开了一种发动机和车辆。所述配气机构包括凸轮轴、气门(11)、摇臂(12)、丝杠(13)、丝杠螺母(14)以及由发动机的机油泵所提供的机油驱动的叶轮(15)，所述丝杠螺母(14)配合在所述丝杠(13)上，所述叶轮(15)同轴地连接于所述丝杠(13)或丝杠螺母(14)，以驱动所述丝杠(13)轴向移动，所述凸轮轴的凸轮(10)抵顶在所述摇臂(12)上，所述气门(11)连接于所述摇臂(12)的一端，所述丝杠(13)连接于所述摇臂(12)的另一端，以驱动所述摇臂(12)转动。所述发动机包括所述配气机构，所述车辆包括所述发动机。通过上述方案，能够提供一种气门升程可变的发动机配气机构。

1.  一种发动机的配气机构，其特征在于，该配气机构包括凸轮轴、气门(11)、摇臂(12)、丝杠(13)、丝杠螺母(14)以及由发动机的机油泵所提供的机油驱动的叶轮(15)，所述丝杠螺母(14)配合在所述丝杠(13)上，所述叶轮(15)同轴地连接于所述丝杠(13)或丝杠螺母(14)，以驱动所述丝杠(13)轴向移动，所述凸轮轴的凸轮(10)抵顶在所述摇臂(12)上，所述气门(11)连接于所述摇臂(12)的一端，所述丝杠(13)连接于所述摇臂(12)的另一端，以驱动所述摇臂(12)转动。

2.  根据权利要求1所述的配气机构，其特征在于，所述配气机构包括汽缸盖(16)，该汽缸盖(16)上形成有收容腔(163)和机油通道(161)，所述叶轮(15)设置在所述收容腔(163)中且位于所述机油通道(161)的路径上，以能够由所述机油驱动。

3.  根据权利要求2所述的配气机构，其特征在于，所述丝杠螺母(14)周向固定于所述汽缸盖(16)，所述叶轮(15)同轴地连接于所述丝杠(13)。

4.  根据权利要求3所述的配气机构，其特征在于，所述汽缸盖(16)上形成有阶梯孔(162)，该阶梯孔(162)包括大径段(1621)和小径段(1622)，所述大径段(1621)通过所述小径段(1622)与所述收容腔(163)连通，所述丝杠螺母(14)设置在所述大径段(1621)中，所述丝杠(13)穿过所述阶梯孔(162)以进入所述收容腔(163)中，所述丝杠(13)的外周面与所述小径段(1622)的孔壁之间设置有密封圈(17)。

5.  根据权利要求4所述的配气机构，其特征在于，所述丝杠螺母(14)通过导向键(18)连接于所述汽缸盖(16)，所述丝杠(13)上套设有弹簧 (19)，该弹簧(19)弹性支撑在所述丝杠螺母(14)的端面和所述阶梯孔(162)的台阶面之间。

6.  根据权利要求5所述的配气机构，其特征在于，所述丝杠螺母(14)与所述大径段(1621)的孔壁之间设置有导向套(20)，所述导向套(20)固定于所述汽缸盖(16)，所述丝杠螺母(14)的外周面和所述导向套(20)的内周面上分别形成有对应的键槽，所述导向键(18)位于所述键槽中。

7.  根据权利要求3所述的配气机构，其特征在于，所述丝杠(13)的一端球窝连接于所述摇臂(12)。

8.  根据权利要求1所述的配气机构，其特征在于，所述配气机构包括气门导管(21)和气门弹簧(22)，该气门导管(21)和气门弹簧(22)套设在所述气门(11)上。

9.  一种发动机，其特征在于，该发动机包括根据权利要求1-8中任一项所述的配气机构。

10.  一种车辆，其特征在于，该车辆包括根据权利要求9所述的发动机。

发动机的配气机构、发动机以及车辆
技术领域
本发明涉及发动机领域，具体地，涉及一种发动机的配气机构，还涉及一种具有该配气机构的发动机以及一种具有该发动机的车辆。
背景技术
传统的发动机的气门升程是固定不可变的，也就是凸轮轴的凸轮型线只有一种。这就造成了该升程不可能使发动机在高速区和低速区都得到良好响应。
气门升程可变的目的就是为了改变进气量，以达到提升效能从而降低油耗。汽车在行驶过程中总要遇到怠速、加速、匀速和减速这些基本过程，如果所有的过程是使用非可变气门升程的话，就会降低性价比。譬如，在汽车刚起步时，如果这时候吸入大量的空气，那么这个时候空燃比就会下降，发动机处于稀燃的状态，扭矩提升缓慢，转速提高但动力不足，无法迅速的换挡，这样只有费油。相反，在高速公路上行驶时，这时如果空气不够，汽油就无法充分的燃烧，也会很费油。所以，在喷油量固定的情况下，改变进气量以满足不同情况下对动力的要求，就是气门升程可变技术的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种气门升程可变的发动机配气机构。
为了实现上述目的，本发明提供一种发动机的配气机构，该配气机构包括凸轮轴、气门、摇臂、丝杠、丝杠螺母以及由发动机的机油泵所提供的机油驱动的叶轮，所述丝杠螺母配合在所述丝杠上，所述叶轮同轴地连接于所述丝杠或丝杠螺母，以驱动所述丝杠轴向移动，所述凸轮轴的凸轮抵顶在所 述摇臂上，所述气门连接于所述摇臂的一端，所述丝杠连接于所述摇臂的另一端，以驱动所述摇臂转动。
优选地，所述配气机构包括汽缸盖，该汽缸盖上形成有收容腔和机油通道，所述叶轮设置在所述收容腔中且位于所述机油通道的路径上，以能够由所述机油驱动。
优选地，所述丝杠螺母周向固定于所述汽缸盖，所述叶轮同轴地连接于所述丝杠。
优选地，所述汽缸盖上形成有阶梯孔，该阶梯孔包括大径段和小径段，所述大径段通过所述小径段与所述收容腔连通，所述丝杠螺母设置在所述大径段中，所述丝杠穿过所述阶梯孔以进入所述收容腔中，所述丝杠的外周面与所述小径段的孔壁之间设置有密封圈。
优选地，所述丝杠螺母通过导向键连接于所述汽缸盖，所述丝杠上套设有弹簧，该弹簧弹性支撑在所述丝杠螺母的端面和所述阶梯孔的台阶面之间。
优选地，所述丝杠螺母与所述大径段的孔壁之间设置有导向套，所述导向套固定于所述汽缸盖，所述丝杠螺母的外周面和所述导向套的内周面上分别形成有对应的键槽，所述导向键位于所述键槽中。
优选地，所述丝杠的一端球窝连接于所述摇臂。
优选地，所述配气机构包括气门导管和气门弹簧，该气门导管和气门弹簧套设在所述气门上。
通过上述技术方案，当发动机转速升高时，机油压力及流量增大，机油作用于叶轮的旋转驱动力增大，丝杠的上升力增大，当上升力增大至能够克服凸轮作用于摇臂的下压力时，丝杠或丝杠螺母正向旋转，从而使丝杠上升，以顶起摇臂的端部，使气门开度增大；当发动机转速降低时，机油压力及流量减小，机油作用于叶轮的旋转驱动力减小，丝杠的上升力减小，当上升力不足以克服凸轮作用于摇臂的下压力时，丝杠或丝杠螺母反向旋转，从而使 丝杠下降，带动摇臂的端部下降，使气门开度减小。
本发明还提供一种发动机，该发动机包括如上所述的配气机构。
本发明还提供一种车辆，该车辆包括如上所述的发动机。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明的一种优选实施方式的发动机的配气机构的剖视示意图。
附图标记说明
10 凸轮       11 气门      12 摇臂     13 丝杠
14 丝杠螺母   15 叶轮      16 汽缸盖   161 机油通道
162 阶梯孔  1621 大径段  1622 小径段  163  收容腔
17 密封圈    18  导向键    19 弹簧     20  导向套
21 气门导管  22  气门弹簧  23 弹簧座
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”是指参照附图所示的上、下；“内、外”是指相对于各部件本身轮廓的内、外。
根据本发明的一个方面，提供一种发动机的配气机构，该配气机构包括 凸轮轴、气门11、摇臂12、丝杠13、丝杠螺母14以及由发动机的机油泵所提供的机油驱动的叶轮15，所述丝杠螺母14配合在所述丝杠13上，所述叶轮15同轴地连接于所述丝杠13或丝杠螺母14，以驱动所述丝杠13轴向移动，所述凸轮轴的凸轮10抵顶在所述摇臂12上，所述气门11连接于所述摇臂12的一端，所述丝杠13连接于所述摇臂12的另一端，以驱动所述摇臂12转动。
首先需要说明的是，在汽车发动机中，发动机转速不同，则机油压力及流量也不同。具体地，发动机转速升高时，机油压力增大，流量增大；发动机转速降低时，机油压力减小，流量减小。
在本发明的配气机构中，由于叶轮15同轴地连接于丝杠13或丝杠螺母14，因此，机油作用于叶轮15的旋转驱动力将使丝杠13产生上升力。当发动机转速升高时，机油压力及流量增大，机油作用于叶轮15的旋转驱动力增大，丝杠13的上升力增大，当上升力增大至能够克服凸轮10作用于摇臂12的下压力时，丝杠13或丝杠螺母14正向旋转，从而使丝杠13上升，以顶起摇臂12的端部，使气门开度增大；当发动机转速降低时，机油压力及流量减小，机油作用于叶轮15的旋转驱动力减小，丝杠13的上升力减小，当上升力不足以克服凸轮10作用于摇臂12的下压力时，丝杠13或丝杠螺母14反向旋转，从而使丝杠13下降，带动摇臂12的端部下降，使气门开度减小。
因此，通过上述技术方案，使得本发明能够提供一种气门升程可变的发动机配气机构，该配气机构能够实现在不同发动机转速下匹配适合的气门升程，低转速时使用较小的气门升程，有利于增加缸内紊流，提高燃烧速度，增加发动机低速输出扭矩；高转速时使用较大的气门升程则可以限制提高进气量，进而提升高转速时的功率输出。
需要指出的是，在本发明的配气机构中，气门升程主要由凸轮10的型 线决定，丝杠13仅起辅助控制的作用。在气门打开的过程中，凸轮10下压摇臂12，使摇臂12产生向下的平动，当发动机转速升高，丝杠13上升时，摇臂12围绕摇臂轴线转动，连接于气门的一端下降，增大气门的开度；当发动机转速降低，丝杠13下降时，摇臂12围绕摇臂轴线转动，连接于气门的一端上升，减小气门的开度。这里，可以将摇臂12理解为支点浮动的杠杆，其在工作过程中既有平动又有转动。
发动机的汽缸盖中通常设置有机油通道，以用于将机油泵泵送出的机油输送到曲轴主轴承、凸轮轴轴承等承受负荷较大的摩擦表面。优选地，如图1所示，所述配气机构包括汽缸盖16，该汽缸盖16上形成有收容腔163和机油通道161，所述叶轮15设置在所述收容腔163中且位于所述机油通道161的路径上，以能够由所述机油驱动。这里，为了使叶轮15获得较大的旋转驱动力，优选地，如图1所示，叶轮15的轴线垂直于机油的流向。
本领域技术人员容易理解的是，叶轮15可以同轴地连接于丝杠13和丝杠螺母14中的任一者，以驱动丝杠13轴向移动。
作为一种实施方式，叶轮15同轴地连接于丝杠螺母14，以驱动丝杠螺母14旋转，在这种情况下，可以通过在丝杠螺母14的上方和下方分别设置上限位板和下限位板，以限制丝杠螺母14轴向移动，从而当丝杠螺母14正向旋转时，丝杠螺母14将会向丝杠13施加向上的上升力，以使丝杠13上升。
作为另一种实施方式，如图1所示，所述丝杠螺母14周向固定于所述汽缸盖16，所述叶轮15同轴地连接于所述丝杠13。当叶轮15旋转时，带动丝杠13旋转，丝杠螺母14周向固定，丝杠13螺旋上升。
在叶轮15连接于丝杠13的情况下，优选地，如图1所示，所述汽缸盖16上形成有阶梯孔162，该阶梯孔162包括大径段1621和小径段1622，所述大径段1621通过所述小径段1622与所述收容腔163连通，所述丝杠螺母 14设置在所述大径段1621中，所述丝杠13穿过所述阶梯孔162以进入所述收容腔163中，所述丝杠13的外周面与所述小径段1622的孔壁之间设置有密封圈17。通过设置密封圈17将收容腔163和大径段1621隔开，能够防止机油通过大径段1621流到汽缸盖16外部，造成机油损失。
丝杠螺母14可以通过导向键或滑键连接于汽缸盖16，以使丝杠螺母14周向固定于汽缸盖16.
作为本发明的一种优选实施方式，如图1所示，所述丝杠螺母14通过导向键18连接于所述汽缸盖16，所述丝杠13上套设有弹簧19，该弹簧19弹性支撑在所述丝杠螺母14的端面和所述阶梯孔162的台阶面之间。这里，弹簧19始终处于压缩状态，以能够向丝杠螺母14施加向上的弹簧力，由于丝杠13和丝杠螺母14之间螺纹配合，因此丝杠螺母14会向丝杠13施加向上的作用力，以使丝杠13能够始终抵顶在摇臂12上，从而保证摇臂12与凸轮10始终接触。
优选地，所述丝杠螺母14与所述大径段1621的孔壁之间设置有导向套20，所述导向套20固定于所述汽缸盖16，所述丝杠螺母14的外周面和所述导向套20的内周面上分别形成有对应的键槽，所述导向键18位于所述键槽中。这里，可以预先在导向套20上加工出用于容纳导向键18的键槽，然后再将导向套20压紧配合到大径段1621中。这种方法与直接在汽缸盖16的本体上加工键槽相比，极大地方便了键槽的加工与成型。
优选地，所述丝杠13的一端可以球窝连接于所述摇臂12，以使得丝杠14的旋转不会对摇臂12造成干涉。
具体地，所述配气机构还包括气门导管21、气门弹簧22、弹簧座23，气门导管21和气门弹簧22套设在所述气门11上，气门导管21用于给气门11的运动导向，气门弹簧22用于使气门11复位，气门弹簧22一端支撑在汽缸盖或汽缸体上，另一端压靠在弹簧座23上。
根据本发明的另一方面，提供一种发动机，该发动机包括根据本发明的配气机构。
根据本发明的还一方面，提供一种车辆，该车辆包括根据本发明的发动机。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。