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1、(10)申请公布号 CN 103174488 A (43)申请公布日 2013.06.26 CN 103174488 A *CN103174488A* (21)申请号 201310085918.6 (22)申请日 2013.03.18 F01L 1/053(2006.01) F01L 1/34(2006.01) F01L 1/20(2006.01) F02B 29/02(2006.01) F02F 1/42(2006.01) (71)申请人 力帆实业 （集团） 股份有限公司 地址 400037 重庆市沙坪坝区上桥张家湾 60 号 (72)发明人 王亮 王平 宋奇荣 (74)专利代理机构 北京信。
2、远达知识产权代理事 务所 ( 普通合伙 ) 11304 代理人 赵百令 刘大玲 (54) 发明名称 一种发动机总成 (57) 摘要 本发明公开了一种发动机总成， 其壳体包括 相位器总成安装部和油压控制阀安装部， 凸轮轴 设有与相位器总成的前置进油孔和后置进油孔分 别连接的前置进油道和后置进油道， 缸盖设有与 前置进油道相连通的第一环形油路和与后置进油 道相连通的第二环形油路， 且壳体设有将油压控 制阀的第一阀口与第一环形油路相连通的第一油 路、 将油压控制阀的第二阀口与液压油供给装置 相连通的第二油路以及油压控制阀的第三阀口与 第二环形油路相连通的第三油路 ； 且进气道的进 气喉口处设有第一球。
3、形凹槽， 出气道的排气喉口 处设有第二球形凹槽。 如此设置， 本发明公开的发 动机总成， 对控制进气流量的气门控制系统、 进气 道和排气道进行了优化， 进而有效提高了燃烧室 燃烧效率。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103174488 A CN 103174488 A *CN103174488A* 1/1 页 2 1. 一种发动机总成， 包括主体、 设有进气道和排气道的缸盖、 设置于所述主体内的凸轮 轴、 VVT 系统， 其特征。
4、在于， 还包括与所述主体为一体式的壳体， 所述壳体包括相位器总成安 装部和油压控制阀安装部， 所述凸轮轴设有与相位器总成的前置进油孔和后置进油孔分别 连接的前置进油道和后置进油道， 所述缸盖设有与所述前置进油道相连通的第一环形油路 和与所述后置进油道相连通的第二环形油路， 且所述壳体设有将所述油压控制阀的第一阀 口与所述第一环形油路相连通的第一油路、 将所述油压控制阀的第二阀口与所述液压油供 给装置相连通的第二油路以及所述油压控制阀的第三阀口与所述第二环形油路相连通的 第三油路 ； 且所述进气道的进气喉口处设有第一球形凹槽， 所述出气道的排气喉口处设有 第二球形凹槽。 2. 如权利要求 1 所。
5、述的发动机总成， 其特征在于， 所述前置进油道和所述后置进油道 均包括相连通的轴向油道和径向油道， 所述前置进油道和所述后置进油道的轴向油道分别 与所述前置进油孔和所述后置进油孔相连通 ； 所述前置进油道和所述后置进油道的径向油 道分别与所述第一环形油路和所述第二环形油路相连通。 3. 如权利要求 1 所述的发动机总成， 其特征在于， 所述第一球形凹槽的半径为 5-7mm， 所述第二球形凹槽的半径为 8.5-10.5mm。 4. 如权利要求 3 所述的发动机总成， 其特征在于， 所述第一球形凹槽的半径为 6mm， 所 述第二球形凹槽的半径为 9.5mm。 5.如权利要求1所述的发动机总成， 其。
6、特征在于， 所述VVT系统的排气正时齿轮的厚齿 朝向薄齿的端面上开设有环槽， 所述环槽中安装有消隙弹簧， 所述消隙弹簧的一端与第一 定位销抵接， 所述消隙弹簧的另一端与第二定位销抵接， 所述第一定位销与所述厚齿相固 定， 所述第二定位销与所述薄齿相固定， 所述消隙弹簧通过弹力使所述薄齿产生顺时针旋 转趋势 ； 所述消隙弹簧对所述薄齿产生的弹力大小为 13Nm 23Nm。 权 利 要 求 书 CN 103174488 A 2 1/6 页 3 一种发动机总成 技术领域 0001 本发明涉及发动机技术领域， 更具体的涉及一种发动机总成。 背景技术 0002 发动机作为汽车的心脏， 充足的进气量能够保。
7、证油气混合充分， 进而提高发动机 动力性能及降低排放。 0003 发动机的进气道和排气道设置在发动机的缸盖上， 现有技术中， 进气道为铸造成 型的普通毛坯孔， 气流经过进气道的喉口处后， 再经过气门流入燃烧室内， 现有技术中 VVT （Variable Valve Timing， 可变气门正时系统） 系统通过配备的液压控制阀及相位器， 对发 动机凸轮的相位进行调节， 从而使得气门开启、 关闭的时间随发动机转速的变化而变化， 以 提高充气效率， 增加发动机低转速扭矩、 功率、 降低发动机油耗。 0004 相位器的工作油道包括前置进油孔和后置进油孔， 油压控制阀为二位三通阀， 其 第一油路与相位器。
8、的前置进油孔相连接， 第二油路与液压油供给装置相连接， 第三油路与 相位器的后置进油孔相连接。 0005 工作时， ECU（Electronic Control Unit， 电子控制单元， 又称 “行车电脑” ） 通过 反馈需要进气正时前置的信息时， 油压控制阀通过改变阀位使其第一油路打开， 关闭第二 油路和第三油路， 机油通过相位器的前置进油孔进入相位器总成的液压阀， 在液体压力作 用下改变液压阀的开度， 致使改变发动机的进气相位。同样， 当 ECU 通过反馈需要进气正时 后置的信息时， 油压控制阀控制第三油路打开， 关闭第一油路和第二油路， 机油通过相位器 的后置进油孔进入相位器总成的液压。
9、阀， 在液体压力作用下改变液压阀的开度， 致使进气 相位改变。 0006 然而， 现有技术中， 油压控制阀与液压油供给装置之间的连接和以及与相位器总 成之间的连接均是通过外置管路进行连接的， 由于外置管路易受外力影响， 进而易造成液 压不稳定的问题， 导致气门的开度控制不稳定， 进而导致发动机燃烧室内进气流量不稳定 的问题。 0007 此外， 由于现有技术中的进气道和排气道均为铸造成型的普通毛坯孔， 气流在经 过进气道和排气道的喉口位置时遇到的阻力较大， 进而影响了发动机的进气量。 0008 因此， 如何优化现有技术中影响进气流量的气门控制系统、 进气道和排气道， 以提 高发动机燃烧室的燃烧效。
10、率， 成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。 发明内容 0009 为了解决上述技术问题， 本发明提供了一种发动机总成， 控制进气流量的气门控 制系统、 进气道和排气道均进行了优化， 进而有效提高了发动机燃烧室的燃烧效率。 0010 本发明提供的一种发动机总成， 包括主体、 设有进气道和排气道的缸盖以及设置 于所述主体内的凸轮轴， 还包括与所述主体为一体式的壳体， 所述壳体包括相位器总成安 装部和油压控制阀安装部， 所述凸轮轴设有与相位器总成的前置进油孔和后置进油孔分别 说 明 书 CN 103174488 A 3 2/6 页 4 连接的前置进油道和后置进油道， 所述缸盖设有与所述前置进油道。
11、相连通的第一环形油路 和与所述后置进油道相连通的第二环形油路， 且所述壳体设有将所述油压控制阀的第一阀 口与所述第一环形油路相连通的第一油路、 将所述油压控制阀的第二阀口与所述液压油供 给装置相连通的第二油路以及所述油压控制阀的第三阀口与所述第二环形油路相连通的 第三油路 ； 且所述进气道的进气喉口处设有第一球形凹槽， 所述出气道的排气喉口处设有 第二球形凹槽。 0011 优选地， 所述前置进油道和所述后置进油道均包括相连通的轴向油道和径向油 道， 所述前置进油道和所述后置进油道的轴向油道分别与所述前置进油孔和所述后置进油 孔相连通 ； 所述前置进油道和所述后置进油道的径向油道分别与所述第一环。
12、形油路和所述 第二环形油路相连通。 0012 优选地， 所述第一球形凹槽的半径为 5-7mm， 所述第二球形凹槽的半径为 8.5-10.5mm。 0013 优选地， 所述第一球形凹槽的半径为 6mm， 所述第二球形凹槽的半径为 9.5mm。 0014 优选地， 所述 VVT 系统的排气正时齿轮的厚齿朝向薄齿的端面上开设有环槽， 所 述环槽中安装有消隙弹簧， 所述消隙弹簧的一端与第一定位销抵接， 所述消隙弹簧的另一 端与第二定位销抵接， 所述第一定位销与所述厚齿相固定， 所述第二定位销与所述薄齿相 固定， 所述消隙弹簧通过弹力使所述薄齿产生顺时针旋转趋势 ； 所述消隙弹簧对所述薄齿 产生的弹力大。
13、小为 13Nm 23Nm。 0015 通过本发明提供的技术方案， 将相位器总成安装在壳体的相位器总成安装部， 并 将相位器总成的前置进油孔与壳体的前置进油道相对齐， 且二者之间应保持密封性， 防止 机油由二者间隙漏出 ； 同样， 将相位器总成的后置进油孔与壳体的后置进油道相对齐， 且二 者之间应保持密封性。油压控制阀安装在壳体的油压控制阀安装部， 并将油压控制阀的第 一阀口与壳体的第一油路相对齐， 第二阀口与壳体的第二油路对齐， 第三阀口与壳体的第 三油路对齐。 0016 工作时， 液压油供给装置通过壳体的第二油路向油压控制阀供油， ECU 通过反馈需 要进气正时前置的信息时， 油压控制阀通过。
14、改变阀位使其第一阀口打开， 关闭第二阀口和 第三阀口， 机油通过第一油路到达缸盖的第一环形油路， 此时， 凸轮轴和带动相位器总成的 进气正时齿轮处于转动状态， 由于第一环形油路为环形， 故凸轮轴的前置进油道始终与第 一环形油路相通， 机油通过第一环形油路进入前置进油道， 再进入相位器总成的前置进油 孔， 进而进入相位器总成的液压阀， 在液体压力作用下改变液压阀的开度， 致使改变进气相 位。 0017 同样， 当 ECU 通过反馈需要进气正时后置的信息时， 油压控制阀通过改变阀位使 其第三阀口打开， 关闭第二阀口和第一阀口， 机油通过第三油路到达缸盖的第二环形油路， 凸轮轴的后置进油道始终与第二。
15、环形油路相通， 机油通过第二环形油路进入后置进油道， 再进入相位器总成的后置进油孔， 进而进入相位器总成的液压阀， 在液体压力作用下改变 液压阀的开度， 致使改变进气相位。 0018 显然， 如此设置， 本发明提供的发动机的缸体， 不需要设置外置油路， 只需将相位 器总成和油压控制阀安装于壳体内， 通过本发明方案， 同样能够实现相位器总成的控制， 有 效避免了因设置外置油路， 而造成的液压不稳定的问题， 进而避免了气门的开度控制不稳 说 明 书 CN 103174488 A 4 3/6 页 5 定的问题。 0019 此外， 由于本发明提供的缸盖， 其进气道的进气喉口处设有第一球形凹槽， 气流冲。
16、 击气门后从气门与缸体壁之间的间隙挤出时， 能够在第一球形凹槽处形成滚流， 同时， 排气 道的排气喉口处设有第二球形凹槽， 同样气流经过排气道的排气喉口的第二球形凹槽处 时， 也能够形成滚流增加气体流量系数， 如此在不影响进气流量和排气流量的平衡的同时， 增加了气体流量系数， 进而提高了发动机进气流量。 0020 综上所述， 本发明提供的发动机总成， 对气门控制系统进行了优化， 同时对进气道 和排气道进行了优化， 进而有效提高了发动机总成的燃烧室的燃烧效率。 附图说明 0021 图 1 为本发明提供的发动机的缸体主视结构示意图 ； 0022 图 2 为本发明提供的发动机的缸体左视结构示意图 ；。
17、 0023 图 3 本发明提供的进气道和排气道示意图 ； 0024 图 1- 图 3 中 ： 0025 缸盖11、 凸轮轴12、 相位器总成13、 前置进油孔14、 后置进油孔15、 前置 进油道16、 后置进油道17、 第一环形油路18、 第二环形油路19、 油压控制阀20、 第 一阀口21、 第一油路22、 第二阀口23、 第二油路24、 第三阀口25、 第三油路26、 进气道27、 排气道28、 第一球形凹槽29、 第二球形凹槽30。 具体实施方式 0026 本具体实施方式提供了一种发动机总成， 控制进气流量的气门控制系统、 进气道 和排气道均进行了优化， 进而有效提高了发动机燃烧室的燃。
18、烧效率。 0027 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0028 请参考图 1 和图 2， 0029 图 1 为本发明提供的发动机的缸体主视结构示意图 ； 图 2 为本发明提供的发动机 的缸体左视结构示意图。 0030 本具体实施方式所提供的一种发动机的缸体， 包括主体 （图中未示出） 、 缸盖 11 和 设置于主体内的凸轮轴 12， 还包括与主体为一。
19、体式的壳体 （图中未示出） ， 壳体包括相位器 总成安装部和油压控制阀安装部， 凸轮轴 12 设有与相位器总成 13 的前置进油孔 14 和后置 进油孔 15 分别连接的前置进油道 16 和后置进油道 17， 缸盖 11 设有与前置进油道 16 相连 通的第一环形油路 18 和与后置进油道 17 相连通的第二环形油路 19， 且壳体设有将油压控 制阀 20 的第一阀口 21 与第一环形油路 18 相连通的第一油路 22、 将油压控制阀 20 的第二 阀口 23 与液压油供给装置 （图中未示出） 相连通的第二油路 24 以及将油压控制阀 20 的第 三阀口 25 与第二环形油路 19 相连通的第。
20、三油路 26。 0031 如此设置， 将相位器总成 13 安装在壳体的相位器总成安装部， 并将相位器总成 13 的前置进油孔14与壳体的前置进油道16相对齐， 且二者之间应保持密封性， 防止机油由二 说 明 书 CN 103174488 A 5 4/6 页 6 者间隙漏出 ； 同样， 将相位器总成13的后置进油孔15与壳体的后置进油道17相对齐， 且二 者之间应保持密封性。 油压控制阀20安装在壳体的油压控制阀安装部， 并将油压控制阀20 的第一阀口 21 与壳体的第一油路 22 相对齐， 第二阀口 23 与壳体的第二油路 24 对齐， 第三 阀口 25 与壳体的第三油路 26 对齐。 003。
21、2 工作时， 液压油供给装置通过壳体的第二油路 24 向油压控制阀 20 供油， ECU 通过 反馈需要进气正时前置的信息时， 油压控制阀20通过改变阀位使其第一阀口21打开， 关闭 第二阀口 23 和第三阀口 25， 机油通过第一油路 22 到达缸盖 11 的第一环形油路 18， 此时， 凸轮轴 12 和带动相位器总成 13 的进气正时齿轮处于转动状态， 由于第一环形油路 18 为环 形， 故凸轮轴 12 的前置进油道 16 始终与第一环形油路 18 相通， 机油通过第一环形油路 18 进入前置进油道 16， 再进入相位器的前置进油孔 14， 进而进入相位器总成 13 的液压阀， 在 液体压。
22、力作用下改变液压阀的开度， 致使改变进气相位。 0033 同样， 当 ECU 通过反馈需要进气正时后置的信息时， 油压控制阀 20 通过改变阀位 使其第三阀口 25 打开， 关闭第二阀口 23 和第一阀口 21， 机油通过第三油路 26 到达缸盖 11 的第二环形油路 19， 凸轮轴 12 的后置进油道 17 始终与第二环形油路 19 相通， 机油通过第 二环形油路19进入后置进油道17， 再进入相位器总成的后置进油孔15， 进而进入相位器总 成 13 的液压阀， 在液体压力作用下改变液压阀的开度， 致使改变进气相位。 0034 显然， 如此设置， 本具体实施方式所提供的发动机总成， 不需要设。
23、置外置油路， 只 需将相位器总成和油压控制阀 20 安装于壳体内， 通过本发明方案， 同样能够实现相位器总 成 13 的控制， 有效避免了因设置外置油路， 而造成的液压不稳定的问题， 进而避免了气门 的开度控制不稳定的问题。 0035 此外， 本具体实施方式所提供的发动机的缸盖， 缸盖内设有进气道 27 和排气道 28， 进气道27的进气喉口处设有第一球形凹槽29， 排气道28的排气喉口处设有第二球形凹 槽 30。 0036 如此设置， 本具体实施方式所提供的发动机总成， 由于其进气道 27 的进气喉口处 设有第一球形凹槽 29， 排气道 28 的排气喉口处设有第二球形凹槽 30。气流冲击气门。
24、后从 气门与缸体壁之间的间隙挤出时， 能够在第一球形凹槽 29 处形成滚流， 增加了气体流量系 数， 同时， 排气道 28 的排气喉口处设有第二球形凹槽 30， 同样气流经过排气道 28 的排气喉 口处的第二球形凹槽 30 处时， 也能够形成滚流增加气体流量系数， 如此在不影响进气流量 和排气流量的平衡性的同时， 增加了气体流量系数， 进而提高了发动机进气流量。 0037 综上所述， 本具体实施方式所提供的发动机总成， 对气门控制系统进行了优化， 同 时对进气道和排气道进行了优化， 进而有效提高了发动机总成的燃烧室的燃烧效率。 0038 需要说明的是， 由于进气正时齿轮与相位器总成13位于凸轮。
25、轴12的端部， 本具体 实施方式的优选方案中， 前置进油道 16 和后置进油道 17 均包括相连通的轴向油道和径向 油道， 前置进油道 16 和后置进油道 17 的轴向油道分别与前置进油孔 14 和后置进油孔 15 相连通 ； 前置进油道16和后置进油道17的径向油道分别与第一环形油路18和第二环形油 路 19 相连通。 0039 如此设置， 由于径向油道的进油口设置在凸轮轴 12 的圆周面上， 轴向油道的出油 口设置在凸轮轴 12 的端部并与相位器总成 13 的进油孔相连通。由于凸轮轴 12 转动时， 缸 盖 11 的环形油路始终与凸轮轴 12 的径向油道相通， 相位器总成 13 的进油孔与。
26、轴向油道相 说 明 书 CN 103174488 A 6 5/6 页 7 通， 进而能够实现机油能够流入相位器总成 13 内。 0040 本具体实施方式的另一优选方案中， 第一球形凹槽 29 的半径为 5-7mm， 第二球形 凹槽的半径为 8.5-10.5mm。 0041 请参考下表 1， 表 1 为本发明提供的进气道与现有技术中进气道流量系数对比数 据表。 0042 0043 表 1 0044 从表 1 中可以直观的看出， 当气门升程与气门座圈的直径的比值一致时， 若将第 一球形凹槽 29 的半径设为 5-7mm， 第二球形凹槽的半径设为 8.5-10.5mm， 本发明提供的进 气道和出气道。
27、的流量系数明显高于现有技术中的进气道和出气道的流量系数， 进而有效提 高了发动机的进气量， 能够使油气混合的更加充分。 0045 进一步地， 本具体实施方式所提供的第一球形凹槽 29 的半径为 6mm， 第二球形凹 槽 30 的半径为 9.5mm。将第一球形凹槽 29 的半径设为 6mm， 第二球形凹槽 30 的半径设为 9.5mm 时， 本发明提供的进气道和出气道的流量系数最大， 进而如此设置， 发动机的进气量 也最大。 0046 另外， 需要说明的是， 发动机的 VVT 系统包括排气正时齿轮和进气正时齿轮， 发动 机在运转过程中进气正时齿轮是靠排气正时齿轮驱动运转的， 排气正时齿轮的转速与。
28、发动 机转速成比例关系， 发动机的排气正时齿轮和进气正时齿轮通常如下述设置。 0047 现有技术中的发动机排气正时齿轮包括薄齿和厚齿两个齿轮， 这两个齿轮均安装 在排气凸轮轴上， 薄齿与排气凸轮轴间隙配合， 厚齿与排气凸轮轴过盈配合， 并且薄齿和厚 齿均与进气凸轮轴上的进气正时齿轮相啮合。 0048 本具体实施方式通过对现有技术中的发动机 VVT 系统进行改进， 即在 VVT 系统的 排气正时齿轮的厚齿朝向薄齿的端面上开设有环槽， 环槽中安装有消隙弹簧， 消隙弹簧的 一端与第一定位销抵接， 消隙弹簧的另一端与第二定位销抵接， 第一定位销与厚齿相固定， 第二定位销与薄齿相固定， 消隙弹簧通过弹力。
29、使所述薄齿产生顺时针旋转趋势 ； 消隙弹簧 对所述薄齿产生的弹力大小为 13Nm 23Nm。 说 明 书 CN 103174488 A 7 6/6 页 8 0049 如此设置， 在消隙弹簧的作用下， 使薄齿产生顺时针旋转趋势， 该薄齿旋转趋势的 方向与发动机工作时进气正时齿轮的转动方向相反。排气正时齿轮工作时， 通过厚齿带动 进气齿轮旋转， 薄齿在消隙弹簧的弹力作用下向反方向运动， 达到消除进、 排气正时齿轮之 间间隙的作用。 0050 需要说明的是， 若消隙弹簧的弹力过大容易导致 ： 进、 排气正时齿轮的啮合力大， 不仅使齿轮在传动过程中的啸叫声加大而且还会降低齿轮的使用寿命。 0051 而。
30、消隙弹簧的弹力若过小会导致 ： 无法在发动机各种工况转速下达到消隙作用， 导致进、 排气正时齿轮在传动过程中产生打齿异响。 0052 本发明通过将消隙弹簧对所述薄齿产生的弹力大小设为 13Nm 23Nm， 不近能够 起到消隙的作用， 还能够避免因进、 排气正时齿轮的啮合力大， 而导致的齿轮在传动过程中 的啸叫声加大且会降低齿轮的使用寿命的问题。 0053 以上对本发明所提供的一种发动机总成进行了详细介绍， 本文中应用了具体个例 对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方 法及其核心思想。 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的 前提下， 还可以对本发明进行若干改进和修饰， 这些改进和修饰也落入本发明权利要求的 保护范围内。 说 明 书 CN 103174488 A 8 1/3 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103174488 A 9 2/3 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 103174488 A 10 3/3 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 103174488 A 11 。