一种发动机配气机构、发动机总成及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆技术领域，尤其涉及一种发动机配气机构、发动机总成及车辆。


背景技术：

2.发动机配气机构用于按照气缸的点火顺序开启或关闭气缸的进、排气门，其中适用性更强的是凸轮轴设置于摇臂下方的配气机构，该配气机构通常为摇臂带动气门往复运动，摇臂通过凸轮以及连接于凸轮的推杆驱动。
3.传统的发动机配气机构在发动机完成装配后，配气相位以及气门升程无法改变，现有的发动机配气机构为了兼顾不同负荷与转速，气门升程通常折中选择，这就导致在扭矩需求较低时造成燃油浪费，在扭矩需求较高时气缸无法满足动力需求。
4.为了解决这一问题，现有技术的方案多为通过凸轮结构改变摇臂的位置或改变摇臂的转轴位置，以实现气门升程的调节，但使用凸轮结构会导致摇臂失去原有的强约束，在气缸高速运转时会导致结构不稳定。
5.因此，亟需一种发动机配气机构、发动机总成及车辆，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供一种发动机配气机构，能够改变气门升程，且第一调节组件的结构稳定，可靠性高。
7.为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
8.一种发动机配气机构，包括依次传动连接的凸轮、推杆、摇臂以及气门组件，摇臂转动设置于摇臂轴，推杆用于驱动摇臂相对于摇臂轴转动；
9.还包括：
10.第一调节组件，包括固定设置于摇臂的第一套筒和连接于第一套筒的导柱，导柱与推杆铰接，导柱能够相对于第一套筒运动以使推杆靠近或远离摇臂。
11.作为一种发动机配气机构的优选方案，导柱螺纹连接于第一套筒，导柱能够沿轴线转动以使推杆靠近或远离摇臂。
12.作为一种发动机配气机构的优选方案，还包括第二调节组件，上述第二调节组件包括蜗杆和设置于上述导柱的蜗轮，上述蜗杆用于驱动上述蜗轮转动。
13.作为一种发动机配气机构的优选方案，上述第二调节组件还包括驱动件和传动连接于上述驱动件的传动杆，上述蜗杆设置于上述传动杆。
14.作为一种发动机配气机构的优选方案，上述第二调节组件还包括固定设置于上述摇臂的第二套筒，上述第二套筒套设于上述蜗杆。
15.作为一种发动机配气机构的优选方案，上述第二套筒固定设置于上述第一套筒。
16.作为一种发动机配气机构的优选方案，上述第一套筒套设于上述蜗轮。
17.作为一种发动机配气机构的优选方案，上述导柱的外周面凸设有限位凸台，上述
限位凸台能够与上述第一套筒的端面抵接。
18.根据本实用新型的另一个方面，提供一种发动机总成，包括上述发动机配气机构。
19.根据本实用新型的又一个方面，提供一种车辆，包括上述发动机总成。
20.本实用新型的有益效果是：
21.提供一种发动机配气机构，该发动机配气机构使用摇臂改变力的传动方向，能够适配更多类型的发动机。通过设置第一调节组件，第一调节组件包括固定设置于摇臂的第一套筒和连接于第一套筒的导柱，导柱与推杆铰接，从而通过第一调节组件调节摇臂与推杆的相对位置即可改变气门升程，具体为导柱相对于第一套筒运动以使推杆靠近或远离摇臂，从而改变摇臂转动的行程，进而改变气门的升程。
22.还提供一种发动机总成，该发动机总成的配气机构能够通过稳定的结构调节气门升程。此外，还提供一种车辆，包括上述发动机总成。
附图说明
23.图1是本实用新型实施例中发动机配气机构的结构示意图；
24.图2是本实用新型实施例中第一调节组件和第二调节组件的结构示意图一；
25.图3是本实用新型实施例中第一调节组件和第二调节组件的正视示意图；
26.图4是图3中a-a截面的剖视图；
27.图5是本实用新型实施例中第一调节组件和第二调节组件的俯视示意图；
28.图6是图5中b-b截面的剖视图；
29.图7是本实用新型实施例中第一调节组件和第二调节组件的结构示意图二；
30.图8是本实用新型实施例中导柱的结构示意图；
31.图9是本实用新型实施例中不同气门升程下气门绝对位移随发动机曲轴转角变化的曲线；
32.图10是本实用新型实施例中驱动件的控制原理示意图。
33.图中：
34.1、凸轮轴；11、凸轮；
35.2、推杆；
36.3、摇臂；31、摇臂轴；32、凸台；33、加强筋；
37.4、气门组件；41、气门杆；42、气门；43、弹性件；
38.5、第一调节组件；51、第一套筒；511、内螺纹；52、导柱；521、外螺纹；522、球头；53、限位凸台；
39.6、第二调节组件；61、蜗杆；62、蜗轮；63、驱动件；64、传动杆；65、第二套筒；
40.71、ecu；72、速度传感器；73、扭矩传感器。
具体实施方式
41.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
42.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固
定”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
43.在本实用新型中，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。
44.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
45.传统的发动机配气机构在发动机完成装配后，配气相位以及气门升程无法改变。现有技术的方案多为通过凸轮结构改变摇臂的位置或改变摇臂的转轴，以实现气门升程的调节，但使用凸轮结构会导致摇臂失去原有的强约束，在气缸高速运转时会导致结构不稳定。
46.针对上述问题，本实施例提供一种发动机配气机构，能够改变气门升程，且用于调节气门升程的第一调节组件的结构稳定，可靠性高，可用于车辆技术领域。
47.图1示出本实用新型实施例中发动机配气机构的结构示意图；参照图1，发动机配气机构，使用摇臂3改变力的传动方向，能够适配更多类型的发动机。具体而言，发动机配气机构包括依次传动连接的凸轮11、推杆2、摇臂3和气门组件4。摇臂3转动设置于摇臂轴31，推杆2用于驱动摇臂3相对于摇臂轴31转动。具体地，凸轮11固定设置于凸轮轴1，且凸轮11与推杆2滚动接触，用于驱动推杆2往复运动，摇臂3具有摇臂轴孔，摇臂轴孔用于安装摇臂轴31，可选地，摇臂3凸设有凸台32，摇臂轴31同时穿过摇臂3与凸台32，摇臂3与凸台32之间设置有加强筋33，用于加强二者的连接强度。气门组件4包括气门杆41和连接于气门杆41的气门42，摇臂3用于驱动气门杆41运动，其中气门42可以是气缸的进气门，也可以是排气门。
48.继续参照图1，上述结构中，凸轮11为驱动部件，凸轮11用于驱动推杆2运动，推杆2用于驱动摇臂3相对于摇臂轴31转动，摇臂3用于驱动气门组件4运动，具体为驱动气门杆41运动以带动气门42运动，从而实现气门42的开闭。可选地，气门组件4还包括弹性件43，弹性件43用于使上述结构复位，具体为驱动气门杆41抵紧于摇臂3，进而带动摇臂3转动，进而带动推杆2抵紧于凸轮11。本实施例中，推杆2与摇臂3设置于凸轮11的上方，凸轮11用于驱动推杆2沿竖直方向运动，气门组件4位于摇臂3的下方，也就是凸轮11的高度低于摇臂3的高度。因而本实施例中，弹性件43用于驱动摇臂3转动，从而使推杆2向下运动以抵紧于凸轮11。
49.图2示出本实用新型实施例中第一调节组件5和第二调节组件6的结构示意图一；图3示出本实用新型实施例中第一调节组件5和第二调节组件6的正视示意图；图4是图3中a-a截面的剖视图；图5示出本实用新型实施例中第一调节组件5和第二调节组件6的俯视示
意图；图6是图5中b-b截面的剖视图；图7示出本实用新型实施例中第一调节组件5和第二调节组件6的结构示意图二；图8示出本实用新型实施例中导柱52的结构示意图。参照图1-图8，发动机配气机构还包括第一调节组件5，第一调节组件5包括固定设置于摇臂3的第一套筒51和连接于第一套筒51的导柱52，导柱52与推杆2铰接，具体为导柱52与推杆2球铰连接，具体为导柱52设置有球头522，推杆2具有球窝，球头522球铰于球窝。导柱52能够相对于第一套筒51运动以使推杆2靠近或远离摇臂3，使摇臂3靠近推杆2一端的转动轨迹发生变化，从而改变摇臂3的行程，进而改变气门的升程。
50.第一套筒51与导柱52的具体结构可以是，第一套筒51与导柱52过盈配合，通过改变导柱52相对于第一套筒51的位置，调节推杆2与摇臂3之间的间距，进而调节气门升程。或者是，导柱52滑动插接于第一套筒51，导柱52上设置有第一销孔，第一套筒51上设置有多个第二销孔，通过设置弹簧销插接于第一销孔并择一插接于任一第二销孔，使第一套筒51与导柱52之间的相对位置保持固定，并通过手动调节的方式，使弹簧销插接于不同的第二销孔以改变推杆2与摇臂3之间的间距。
51.而在本实施例中，第一调节组件5的具体结构为，导柱52螺纹连接于第一套筒51，套筒51具有内螺纹511，导柱52设置有外螺纹521，外螺纹521与内螺纹511螺纹配合。通过第一调节组件5调节摇臂3与推杆2的相对位置即可改变气门42升程，具体为导柱52能够相对于摇臂3沿导柱52的轴线转动以使推杆2靠近或远离摇臂3，从而改变摇臂3转动的行程，进而改变气门42的升程。本实施例通过螺纹连接进行配合使结构具有较强的稳定性和可靠性，且不易损坏；此外，通过螺纹连接能够准确调整导柱52的位移量，且螺纹连接具有自锁性，只能通过导柱52的转动驱使推杆2靠近或远离摇臂3，无法进行与上述过程相反的传动过程。
52.图9示出本实用新型实施例中不同气门升程下气门42绝对位移随发动机曲轴转角变化的曲线；参照图1-图9，更具体地，在本实施例中，图9中双点划线为气门42开启时摇臂3靠近气门组件4的一端的位移值。当推杆2、导柱52与摇臂3均处于初始位置时，气门42绝对位移随发动机曲轴转角变化的曲线为图中实线；当导柱52沿轴线转动以使推杆2远离摇臂3，即推杆2向下运动时，气门42绝对位移随发动机曲轴转角变化的曲线为图中长虚线，此时推杆2向下运动了0.5mm；导柱52继续沿轴线转动，并继续向下运动0.5mm，也就是与初始位置相差1mm时，气门42绝对位移随发动机曲轴转角变化的曲线为图中短虚线。将导柱52沿轴线并沿上述过程的反方向旋转即可使推杆2复位。
53.继续参照图1-图8，导柱52相对于摇臂3的转动可通过蜗轮-蜗杆传动实现，具体地，发动机配气机构还包括第二调节组件6，第二调节组件6包括蜗杆61和设置于导柱52的蜗轮62，蜗杆61用于驱动蜗轮62转动。由于蜗轮-蜗杆传动机构的传动比大，通过蜗轮-蜗杆传动能够方便调节导柱52的转动量，从而进一步准确调节导柱52的位移量。同时，蜗轮-蜗杆传动机构具有自锁性，上述传动过程只能通过蜗杆61驱动蜗轮62转动，蜗轮62无法带动蜗杆61转动，从而当蜗杆61静止时，导柱52的转动也随之停止。
54.作为一种可替代方案，导柱52还可以通过低速电机直接驱动；或者是，导柱52上设置有齿轮，齿轮通过电机驱动，进而带动导柱52转动。
55.继续参照图1-图8，第二调节组件6还包括驱动件63和传动连接于驱动件63的传动杆64，蜗杆61设置于传动杆64，具体为设置于传动杆64的端部。由于驱动件63一般设置在车
身上，传动杆64的一端连接于驱动件63，其相对于车身的位置不会发生变化。传动杆64的另一端通过蜗杆61连接于蜗轮62，而导柱52相对于车身的位置会随着凸轮11的转动而发生变化，导致蜗轮62相对车身的位置发生改变，进而导致蜗杆61的位置发生改变，此外，在蜗杆61自身进行转动时，其也会相对于蜗轮62发生移动。也就是说，传动杆64的一端相对于车身的位置不会发生变化，而另一端会发生变化，为了适应这一变化，传动杆64为万向轴。具体地，传动杆64具有驱动件连接端、第一中间段、第二中间段和蜗杆连接端，驱动件连接端用于连接驱动件63，蜗杆连接端用于连接蜗杆61，驱动件连接端、第一中间段、第二中间段和蜗杆连接端依次通过万向节连接，其中万向节为现有技术中的结构，例如，其可以是十字轴式万向节或球笼式万向节等。
56.图10示出本实用新型实施例中驱动件的控制原理示意图；参照图1-图8以及图10，发动机还设置有速度传感器72和扭矩传感器73，速度传感器72用于检测曲轴转速并将速度参数发送至ecu71，扭矩传感器73用于检测发动机扭矩并将扭矩参数发送至ecu71，ecu71经过计算判断此时的气门升程，并生成调节信号，将调节信号发送至驱动件63，驱动件63根据调节信号进行启停，并通过传动杆64驱动导柱52沿轴线转动以使气门升程发生改变。可选地，驱动件63为步进电机，以便于调节。
57.继续参照图1-图8，进一步地，第二调节组件6还包括固定设置于摇臂3的第二套筒65，第二套筒65套设于蜗杆61，以引导蜗杆61使其始终与蜗轮62啮合进行传动。可选地，蜗杆61还设置有限位件，限位件用于阻止蜗杆61脱离第二套筒65，限位件可以固定设置于蜗杆61，还可以通过螺纹连接等可拆卸连接的方式连接于蜗杆61的一端。
58.继续参照图1-图8，进一步地，第二套筒65固定设置于第一套筒51，以使第一套筒51与第二套筒65固定，使结构更加简单，并提升连接的稳定性。
59.继续参照图1-图8，第一套筒51套设于蜗轮62。也就是说，第一套筒51具有第一空腔，蜗轮62位于第一空腔，第二套筒65具有第二空腔，蜗杆61位于第二空腔，第一空腔与第二空腔连通，从而位于第二空腔内的蜗杆61能够驱动位于第一空腔内的蜗轮62。可选地，第二套筒65的轴线垂直于第一套筒51的轴线，使上述蜗轮-蜗杆传动更加稳定。
60.继续参照图1-图8，凸轮11转动时，推杆2的运动轨迹为一条直线，而摇臂3在转动时，导柱52的运动轨迹呈圆弧状而并非直线，因而导柱52与推杆2通过球铰等方式连接，而为了使推杆2沿直线运动，发动机配气机构还包括限位套筒，限位套筒固定设置于发动机本体，推杆2滑动穿设于限位套筒，从而通过限位套筒对推杆2进行限位，使推杆2仅能够沿其长度方向往复运动。
61.继续参照图1-图8，导柱52的外周面凸设有限位凸台53，在本实施例中，限位凸台53设置于第一套筒51与球头522之间，且限位凸台53始终位于第一套筒51外，并能够与第一套筒51的端面抵接，从而当推杆2向上运动的时候，对推杆2进行限位，以防止推杆2过于靠近摇臂3导致气门42无法正常开启。在其它情况下，限位凸台53与第一套筒51间隔设置，不影响导柱52相对于第一套筒51运动。在其它实施例中，限位凸台53还可以设置在第一套筒51远离球头522的一侧，防止推杆2过于远离摇臂3导致气门42无法正常关闭。
62.本实施例还提供一种发动机总成，包括上述发动机配气机构。该发动机总成的配气机构能够通过稳定的结构调节气门升程。
63.本实施例还提供一种车辆，包括上述发动机总成。
64.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。