發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及車輛發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括進(jìn)氣凸輪軸和氣缸，該氣缸上對(duì)應(yīng)設(shè)置有第一、第二進(jìn)氣門，進(jìn)氣凸輪軸上對(duì)應(yīng)形成有第一、第二凸輪，第一凸輪包括沿軸向疊置的相同的凸輪A和凸輪B，凸輪A與第二凸輪在進(jìn)氣凸輪軸上的安裝相位相同，凸輪B與凸輪A在進(jìn)氣凸輪軸的圓周方向上錯(cuò)開(kāi)安裝并形成有錯(cuò)開(kāi)相位角，發(fā)動(dòng)機(jī)還包括凸輪切換機(jī)構(gòu)，用于切換凸輪A或凸輪B以連接驅(qū)動(dòng)第一進(jìn)氣門。本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)奧托循環(huán)和阿特金森循環(huán)的切換，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率。相較于傳統(tǒng)的阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)氣相位更大，進(jìn)氣量更大?？蓪⑻亟鹕h(huán)技術(shù)應(yīng)用于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上，進(jìn)一步提升發(fā)動(dòng)機(jī)效率。
【專利說(shuō)明】
發(fā)動(dòng)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及車輛發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣凸輪軸結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著油耗排放法規(guī)越來(lái)越嚴(yán)格以及新能源動(dòng)力的崛起，傳統(tǒng)的奧托循環(huán)汽油機(jī)(壓縮比=膨脹比)已經(jīng)越來(lái)越難提高熱效率。傳統(tǒng)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮行程=做功行程，熱效率一般低于阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)10%左右，因此阿特金森循環(huán)(壓縮比< 膨脹比)發(fā)動(dòng)機(jī)能夠有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，已經(jīng)成為了一個(gè)主要的研究方向并越來(lái)越多的應(yīng)用到整車尤其是混合動(dòng)力車型上。
[0003]目前常用的阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)現(xiàn)方法通常有兩種，一種是豐田的廣角VVT系統(tǒng)，一種是奧迪的AVS系統(tǒng)。前者是通過(guò)將凸輪軸的進(jìn)氣相位推遲，實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣門晚關(guān)，在活塞從下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)的過(guò)程中關(guān)閉氣門，從而將一部氣體推出去，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際壓縮行程<做功行程;后者是通過(guò)進(jìn)氣門早關(guān)，在活塞進(jìn)氣沖程結(jié)束前關(guān)閉氣門，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際壓縮行程<做功行程。
[0004]但阿特金森循環(huán)多用在自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)上，難以應(yīng)用在渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上。而且無(wú)論是采用VVT系統(tǒng)或AVS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，由于進(jìn)氣相位后移，造成進(jìn)氣提前角減小，加上原本阿特金森循環(huán)進(jìn)氣量就少，造成阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率小于同排量的奧托循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足或缺陷，本實(shí)用新型旨在提出一種發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠切換于不同的發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)下，適應(yīng)不同工況或適時(shí)結(jié)合渦輪增壓器使用，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括進(jìn)氣凸輪軸和氣缸，該氣缸上對(duì)應(yīng)設(shè)置有第一進(jìn)氣門和第二進(jìn)氣門，所述進(jìn)氣凸輪軸上形成有用于連接驅(qū)動(dòng)所述第一進(jìn)氣門的第一凸輪和用于連接驅(qū)動(dòng)所述第二進(jìn)氣門的第二凸輪，所述第一凸輪包括沿所述進(jìn)氣凸輪軸的軸向疊置的相同的凸輪A和凸輪B，所述凸輪A與第二凸輪在所述進(jìn)氣凸輪軸上的安裝相位相同，且所述凸輪B與凸輪A在所述進(jìn)氣凸輪軸的圓周方向上錯(cuò)開(kāi)安裝并形成有錯(cuò)開(kāi)相位角，所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括凸輪切換機(jī)構(gòu)，該凸輪切換機(jī)構(gòu)用于切換所述凸輪A或凸輪B以連接驅(qū)動(dòng)所述第一進(jìn)氣門。
[0007]優(yōu)選地，所述凸輪A連接驅(qū)動(dòng)所述第一進(jìn)氣門且所述第二凸輪連接驅(qū)動(dòng)所述第二進(jìn)氣門時(shí)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)奧托循環(huán);所述凸輪B連接驅(qū)動(dòng)所述第一進(jìn)氣門且所述第二凸輪連接驅(qū)動(dòng)所述第二進(jìn)氣門時(shí)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)阿特金森循環(huán)。
[0008]優(yōu)選地，所述凸輪B連接驅(qū)動(dòng)所述第一進(jìn)氣門且所述第二凸輪連接驅(qū)動(dòng)所述第二進(jìn)氣門時(shí)，在所述氣缸的進(jìn)氣沖程中，所述第一進(jìn)氣門的開(kāi)啟晚于所述第二進(jìn)氣門，并且在所述氣缸的壓縮沖程中，所述第一進(jìn)氣門的關(guān)閉晚于所述第二進(jìn)氣門。
[0009]優(yōu)選地，所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)下運(yùn)行于冷啟動(dòng)階段、中低負(fù)荷運(yùn)行階段或高負(fù)荷運(yùn)行階段；
[0010]其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)配置為通過(guò)控制所述凸輪切換機(jī)構(gòu)，使得在所述冷啟動(dòng)階段和高負(fù)荷運(yùn)行階段，所述發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)奧托循環(huán)，在所述中低負(fù)荷運(yùn)行階段，所述發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)阿特金森循環(huán)。
[0011 ]優(yōu)選地，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括渦輪增壓器，所述發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)奧托循環(huán)時(shí)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)能夠控制啟動(dòng)所述渦輪增壓器。
[0012]優(yōu)選地，所述錯(cuò)開(kāi)相位角不大于45°。
[0013]優(yōu)選地，所述凸輪切換機(jī)構(gòu)包括形成在所述進(jìn)氣凸輪軸的外周面上的螺旋溝槽和能夠驅(qū)動(dòng)滑塊伸入或伸出所述螺旋溝槽的電磁閥驅(qū)動(dòng)器；
[0014]其中，所述電磁閥驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述滑塊伸入所述螺旋溝槽時(shí)，所述進(jìn)氣凸輪軸的自旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)所述滑塊沿所述螺旋溝槽滑移，從而使所述進(jìn)氣凸輪軸產(chǎn)生軸向位移以切換所述凸輪A或凸輪B。
[0015]優(yōu)選地，所述進(jìn)氣凸輪軸的最大軸向位移量大于所述凸輪A或凸輪B的軸向厚度且小于所述第二凸輪的軸向厚度。
[0016]優(yōu)選地，所述凸輪A和凸輪B的軸向厚度相同且均為所述第二凸輪的軸向厚度的一半。
[0017]優(yōu)選地，所述第一凸輪和第二凸輪沿所述進(jìn)氣凸輪軸的軸向間隔設(shè)置，且所述凸輪A、凸輪B和第二凸輪的外輪廓線相同。
[0018]在上述技術(shù)方案中，由于驅(qū)動(dòng)第一進(jìn)氣門的凸輪B或凸輪A在進(jìn)氣凸輪軸的圓周方向上錯(cuò)開(kāi)安裝，驅(qū)動(dòng)第二進(jìn)氣門的第二凸輪與凸輪A的安裝相位相同，而且增設(shè)了凸輪切換機(jī)構(gòu)，其能夠切換凸輪A或凸輪B以連接驅(qū)動(dòng)第一進(jìn)氣門，從而能夠?qū)崿F(xiàn)氣缸的兩個(gè)氣門的配氣相位相同或存在配氣相位差，即發(fā)動(dòng)機(jī)可切換工作于奧托循環(huán)或阿特金森循環(huán)。這樣就使用一種新方式實(shí)現(xiàn)了阿特金森循環(huán)，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率，并可將阿特金森循環(huán)技術(shù)應(yīng)用于增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上；由于并未改變發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣提前角同時(shí)實(shí)現(xiàn)了第一進(jìn)氣門晚關(guān)，從而提高了阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。
[0019]本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0020]構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0021]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式的發(fā)動(dòng)機(jī)中的進(jìn)氣凸輪軸的局部的主視圖；
[0022]圖2為圖1中包括第一凸輪和螺旋溝槽的進(jìn)氣凸輪軸部分的立體圖；
[0023]圖3為疊置的凸輪A和凸輪B的平面示圖，其中示出了錯(cuò)開(kāi)相位角a;
[0024]圖4為發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)奧托循環(huán)時(shí)的配氣相位的曲線圖；
[0025]圖5為發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)阿特金森循環(huán)時(shí)的配氣相位的曲線圖。
[0026]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0027]I進(jìn)氣凸輪軸2電磁閥驅(qū)動(dòng)器
[0028]11凸輪A12凸輪B
[0029]13第二凸輪14螺旋溝槽
[0030]21滑塊a錯(cuò)開(kāi)相位角
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。
[0032]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0033]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0034]首先有必要說(shuō)明的是，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸的不同工作模式，現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)通?？煞譃閵W托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)和阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0035]其中，奧托循環(huán)的一個(gè)周期是由吸氣過(guò)程、壓縮過(guò)程、膨脹做功過(guò)程和排氣過(guò)程這四個(gè)沖程構(gòu)成，首先活塞向下運(yùn)動(dòng)使燃料與空氣的混合體通過(guò)一個(gè)或者多個(gè)氣門進(jìn)入氣缸，關(guān)閉進(jìn)氣門，活塞向上運(yùn)動(dòng)壓縮混合氣體，然后在接近壓縮沖程頂點(diǎn)時(shí)由火花塞點(diǎn)燃混合氣體，燃燒空氣爆炸所產(chǎn)生的推力迫使活塞向下運(yùn)動(dòng)，完成做功沖程，最后將燃燒過(guò)的氣體通過(guò)排氣門排出氣缸。奧托循環(huán)是理想化的循環(huán)，因?yàn)樵诶碚摲治龊陀?jì)算時(shí)，認(rèn)為循環(huán)由絕熱、等容、等壓等過(guò)程組成，并且系統(tǒng)的組成、性質(zhì)和質(zhì)量都保持不變，而實(shí)際上因?yàn)榘l(fā)生了燃燒和爆炸，系統(tǒng)的組成和性質(zhì)必然發(fā)生變化，因此實(shí)際汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率要比奧托理想循環(huán)的效率低很多，只有一半或更小約25%左右?，F(xiàn)代的汽車、卡車等使用的內(nèi)燃機(jī)中大多都是采用奧托循環(huán)的。
[0036]而英國(guó)工程師JamesAtkinson(詹姆斯.阿特金森)在使用奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)上，通過(guò)一套復(fù)雜的連桿機(jī)構(gòu)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮行程大于膨脹行程，這種巧妙的設(shè)計(jì)，不僅改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣效率，也使得發(fā)動(dòng)機(jī)的膨脹比高于壓縮比，有效地提高了發(fā)動(dòng)機(jī)效率，這種發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理被稱為阿特金森循環(huán)。為實(shí)現(xiàn)阿特金森循環(huán)，以?shī)W迪AVS可變氣門升程系統(tǒng)為例，其主要通過(guò)切換進(jìn)氣凸輪軸上兩組高度不同的凸輪來(lái)實(shí)現(xiàn)改變氣門的升程，發(fā)動(dòng)機(jī)處于高負(fù)荷時(shí)，進(jìn)氣凸輪軸向一個(gè)方向移動(dòng)以切換到高角度凸輪，從而增大氣門的升程；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低負(fù)荷時(shí)，進(jìn)氣凸輪軸向相反方向移動(dòng)，從而切換到低角度凸輪，以減少氣門的升程。
[0037]為實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)切換工作于奧托循環(huán)或阿特金森循環(huán)，本實(shí)用新型提供了一種新型發(fā)動(dòng)機(jī)，包括如圖1、圖2所示的進(jìn)氣凸輪軸I和氣缸(未顯示)，該氣缸上對(duì)應(yīng)設(shè)置有第一進(jìn)氣門(未顯示)和第二進(jìn)氣門(未顯示)，進(jìn)氣凸輪軸I上形成有用于連接驅(qū)動(dòng)第一進(jìn)氣門的第一凸輪和用于連接驅(qū)動(dòng)第二進(jìn)氣門的第二凸輪13。其中，第一凸輪包括沿進(jìn)氣凸輪軸I的軸向疊置的相同的凸輪All和凸輪B12，凸輪All與第二凸輪13在進(jìn)氣凸輪軸I上的安裝相位相同。并且，如圖3所示，凸輪B12與凸輪All在進(jìn)氣凸輪軸I的圓周方向上錯(cuò)開(kāi)安裝并形成有錯(cuò)開(kāi)相位角a，發(fā)動(dòng)機(jī)還包括凸輪切換機(jī)構(gòu)(例如電磁閥驅(qū)動(dòng)器2)，該凸輪切換機(jī)構(gòu)用于切換凸輪Al I或凸輪B12以連接驅(qū)動(dòng)第一進(jìn)氣門。
[0038]可見(jiàn)，本實(shí)用新型中不再通過(guò)設(shè)計(jì)低角度凸輪和高角度凸輪及其切換使用，來(lái)實(shí)現(xiàn)阿特金森循環(huán)，而是氣缸的兩個(gè)氣門對(duì)應(yīng)的凸輪均相同，但其中對(duì)應(yīng)第一進(jìn)氣門的第一凸輪包括在進(jìn)氣凸輪軸I上的安裝相位不同的凸輪All和凸輪B12，凸輪All與對(duì)應(yīng)第二進(jìn)氣門的第二凸輪13在進(jìn)氣凸輪軸I上的安裝相位相同。顯然，通過(guò)凸輪切換機(jī)構(gòu)切換凸輪All驅(qū)動(dòng)第一進(jìn)氣門時(shí)，由于凸輪All與第二凸輪13在進(jìn)氣凸輪軸I上的安裝相位相同，因而兩個(gè)氣門的配氣相位相同，如圖4所示，可實(shí)現(xiàn)奧托循環(huán)。當(dāng)通過(guò)凸輪切換機(jī)構(gòu)切換凸輪B12驅(qū)動(dòng)第二進(jìn)氣門時(shí)，由于凸輪B12與第二凸輪13在進(jìn)氣凸輪軸I上的安裝相位之間存在錯(cuò)開(kāi)相位角a，這樣氣缸的兩個(gè)氣門的配氣相位也存在時(shí)間差，例如第一氣門滯后于第二氣門，配氣相位滯后，如圖5所示，可實(shí)現(xiàn)阿特金森循環(huán)。
[0039]因此本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)進(jìn)氣凸輪軸I及其上安裝的與氣缸的兩個(gè)氣門對(duì)應(yīng)的凸輪的改變?cè)O(shè)計(jì)，以嶄新方式實(shí)現(xiàn)了阿特金森循環(huán)，相對(duì)于奧托循環(huán)可提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率。由于在同一氣缸上，其第二氣門的進(jìn)氣行程不變，即進(jìn)氣提前角不變，可使得在壓縮行程時(shí)第一氣門晚關(guān)，提高了阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。
[0040]具體到本實(shí)施方式中，由于凸輪AlI和凸輪B12在進(jìn)氣凸輪軸I上的安裝相位存在錯(cuò)開(kāi)相位角a且凸輪All與第二凸輪13在進(jìn)氣凸輪軸I上的安裝相位相同，通過(guò)優(yōu)化配置凸輪All、凸輪B12相對(duì)于進(jìn)氣凸輪軸I的前后順序及錯(cuò)開(kāi)相位角a大小，當(dāng)凸輪B12連接驅(qū)動(dòng)第一進(jìn)氣門且第二凸輪13連接驅(qū)動(dòng)第二進(jìn)氣門時(shí)，在氣缸的進(jìn)氣沖程中，可使得第一進(jìn)氣門的開(kāi)啟晚于第二進(jìn)氣門，并且在氣缸的壓縮沖程中，第一進(jìn)氣門的關(guān)閉晚于第二進(jìn)氣門?？梢?jiàn)，凸輪All連接驅(qū)動(dòng)第一進(jìn)氣門且第二凸輪13連接驅(qū)動(dòng)第二進(jìn)氣門時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)奧托循環(huán)；凸輪B12連接驅(qū)動(dòng)第一進(jìn)氣門且第二凸輪13連接驅(qū)動(dòng)第二進(jìn)氣門時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)阿特金森循環(huán)。
[0041]由此，本實(shí)用新型通過(guò)一個(gè)新型的凸輪設(shè)計(jì)有效解決了奧托循環(huán)損失發(fā)動(dòng)機(jī)功率及阿特金森循環(huán)無(wú)法應(yīng)用于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上的兩個(gè)難題。本實(shí)用新型通過(guò)凸輪形線實(shí)現(xiàn)兩個(gè)進(jìn)氣門正時(shí)的相對(duì)獨(dú)立調(diào)節(jié)。壓縮沖程開(kāi)始時(shí)，仍有一個(gè)氣門打開(kāi)一定時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)阿特金森循環(huán)。同時(shí)在需要增壓模式的工況，調(diào)節(jié)凸輪型線為奧托循環(huán)模式，從而允許通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)等控制啟動(dòng)渦輪增壓器，使之介入發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣增壓工作。
[0042]其中，所謂的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)指的是配備渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪增壓器是一種空氣壓縮機(jī)，通過(guò)壓縮空氣來(lái)增加進(jìn)氣量。它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來(lái)推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來(lái)的空氣，使之增壓進(jìn)入氣缸。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增快，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應(yīng)增加燃料量和調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。
[0043]具體地，在圖示的本實(shí)施方式中，錯(cuò)開(kāi)相位角a優(yōu)選為不大于45°，通常為30°左右。當(dāng)凸輪All和凸輪B12在進(jìn)氣凸輪軸I上具有30°的錯(cuò)開(kāi)相位角a時(shí)，曲軸需要相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)60°，以帶動(dòng)進(jìn)氣凸輪軸I轉(zhuǎn)動(dòng)，使得從凸輪Al I的相位切換至凸輪BI 2的相位。
[0044]由于凸輪切換機(jī)構(gòu)通過(guò)軸向移動(dòng)進(jìn)氣凸輪軸I的方式切換凸輪All和凸輪B12，因此進(jìn)氣凸輪軸I的最大軸向位移量應(yīng)大于凸輪All或凸輪B12的軸向厚度且小于第二凸輪13的軸向厚度，即無(wú)論第一進(jìn)氣門由凸輪All或凸輪B12驅(qū)動(dòng)，第二凸輪13始終驅(qū)動(dòng)第二進(jìn)氣門，而不會(huì)失位。
[0045]參見(jiàn)圖1和圖2，作為示例，軸向緊貼的凸輪All和凸輪B12的軸向厚度相同且均為第二凸輪13的軸向厚度的一半。第一凸輪和第二凸輪13沿進(jìn)氣凸輪軸I的軸向間隔設(shè)置，圖中各凸輪All、凸輪B12和第二凸輪13完全相同，即各凸輪的外輪廓線(即形線)相同、結(jié)構(gòu)、尺寸和基圓形狀均相同，轉(zhuǎn)動(dòng)后形成的行程曲線也相同。
[0046]另外，由于凸輪All和凸輪B12沿軸向疊置，因此凸輪切換機(jī)構(gòu)宜通過(guò)移軸方式切換凸輪All和凸輪B12，而對(duì)應(yīng)的第一進(jìn)氣門的軸向位置不變。作為示例，圖1和圖2所示的凸輪切換機(jī)構(gòu)包括形成在進(jìn)氣凸輪軸I的外周面上的螺旋溝槽14和能夠驅(qū)動(dòng)滑塊21伸入或伸出螺旋溝槽14的電磁閥驅(qū)動(dòng)器2;其中，電磁閥驅(qū)動(dòng)器2驅(qū)動(dòng)滑塊21伸入螺旋溝槽14時(shí)，進(jìn)氣凸輪軸I的自旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)滑塊21沿螺旋溝槽14滑移，從而使進(jìn)氣凸輪軸I產(chǎn)生軸向位移以切換凸輪All或凸輪B12。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，這種移軸機(jī)構(gòu)可有諸多結(jié)構(gòu)形式和驅(qū)動(dòng)、控制方式，而不限于本實(shí)施方式中的電磁閥驅(qū)動(dòng)器2和螺旋溝槽14的結(jié)構(gòu)形式。
[0047]此外，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在該發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的控制下運(yùn)行于冷啟動(dòng)階段、中低負(fù)荷運(yùn)行階段或高負(fù)荷運(yùn)行階段;這種中低負(fù)荷、高負(fù)荷的定義可根據(jù)具體工況、發(fā)動(dòng)機(jī)功率等具體確定。在采用本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，由于可切換工作于兩種工作模式下，可實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同運(yùn)行工況的不同工作模式應(yīng)對(duì)。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可配置為通過(guò)控制凸輪切換機(jī)構(gòu)，使得在冷啟動(dòng)階段和高負(fù)荷運(yùn)行階段，發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)奧托循環(huán)，在中低負(fù)荷運(yùn)行階段，發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)阿特金森循環(huán)。
[0048]具體地，在冷啟動(dòng)時(shí)，進(jìn)氣凸輪軸I位于奧托循環(huán)位置，其配氣相位如圖4，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)與常規(guī)自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)相同，可保證冷啟動(dòng)時(shí)的進(jìn)氣量，保證低速扭矩。
[0049]在中低負(fù)荷時(shí)，通過(guò)電磁閥驅(qū)動(dòng)器2的滑塊21在螺旋溝槽14上的移動(dòng)，驅(qū)使凸輪形線切換到阿特金森位置處，配氣相位如圖5所示，同缸的兩個(gè)氣門對(duì)應(yīng)圖中兩個(gè)錯(cuò)開(kāi)曲線代表的配氣相位;此時(shí)，進(jìn)氣沖程的第一進(jìn)氣門開(kāi)啟時(shí)刻，每缸的第一進(jìn)氣門開(kāi)啟，經(jīng)過(guò)一定的曲軸轉(zhuǎn)角后，每缸的第二進(jìn)氣門開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)一個(gè)氣門的相對(duì)晚啟動(dòng);而壓縮沖程的第一進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)刻，每缸的第一進(jìn)氣門關(guān)閉，經(jīng)過(guò)一定曲軸轉(zhuǎn)角后，每缸的第二進(jìn)氣門關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)一個(gè)氣門的相對(duì)晚關(guān)閉;這樣，通過(guò)進(jìn)氣門晚關(guān)，實(shí)現(xiàn)了阿特金森循環(huán)，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。
[0050]在中高負(fù)荷時(shí)，通過(guò)電磁閥驅(qū)動(dòng)器2的滑塊21在螺旋溝槽14上的移動(dòng)，驅(qū)使凸輪軸形線切換回奧托循環(huán)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)與常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)一致，渦輪增壓器可以介入，增大發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出。
[0051]綜上，本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)奧托循環(huán)和阿特金森循環(huán)的切換，通過(guò)在常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)上實(shí)現(xiàn)阿特金森循環(huán)，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率。實(shí)現(xiàn)阿特金森循環(huán)的工作模式時(shí)，相較于傳統(tǒng)的阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)氣相位更大，進(jìn)氣量更大。而且由于可將阿特金森循環(huán)技術(shù)應(yīng)用于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上，進(jìn)一步提升了發(fā)動(dòng)機(jī)效率。
[0052]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，例如凸輪All的厚度可以與凸輪B12不同，第二凸輪13的厚度可大于凸輪All和凸輪B12的厚度之和，諸如此類改動(dòng)均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括進(jìn)氣凸輪軸(I)和氣缸，該氣缸上對(duì)應(yīng)設(shè)置有第一進(jìn)氣門和第二進(jìn)氣門，所述進(jìn)氣凸輪軸(I)上形成有用于連接驅(qū)動(dòng)所述第一進(jìn)氣門的第一凸輪和用于連接驅(qū)動(dòng)所述第二進(jìn)氣門的第二凸輪(13)，其特征在于，所述第一凸輪包括沿所述進(jìn)氣凸輪軸(I)的軸向疊置的相同的凸輪A(Il)和凸輪B(12)，所述凸輪A(Il)與第二凸輪(13)在所述進(jìn)氣凸輪軸(I)上的安裝相位相同，且所述凸輪B(12)與凸輪A(Il)在所述進(jìn)氣凸輪軸(I)的圓周方向上錯(cuò)開(kāi)安裝并形成有錯(cuò)開(kāi)相位角(a)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括凸輪切換機(jī)構(gòu)，該凸輪切換機(jī)構(gòu)用于切換所述凸輪A(Il)或凸輪B(12)以連接驅(qū)動(dòng)所述第一進(jìn)氣門。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述凸輪A(Il)連接驅(qū)動(dòng)所述第一進(jìn)氣門且所述第二凸輪(13)連接驅(qū)動(dòng)所述第二進(jìn)氣門時(shí)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)奧托循環(huán);所述凸輪B(12)連接驅(qū)動(dòng)所述第一進(jìn)氣門且所述第二凸輪(13)連接驅(qū)動(dòng)所述第二進(jìn)氣門時(shí)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)阿特金森循環(huán)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述凸輪B(12)連接驅(qū)動(dòng)所述第一進(jìn)氣門且所述第二凸輪(13)連接驅(qū)動(dòng)所述第二進(jìn)氣門時(shí)，在所述氣缸的進(jìn)氣沖程中，所述第一進(jìn)氣門的開(kāi)啟晚于所述第二進(jìn)氣門，并且在所述氣缸的壓縮沖程中，所述第一進(jìn)氣門的關(guān)閉晚于所述第二進(jìn)氣門。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)下運(yùn)行于冷啟動(dòng)階段、中低負(fù)荷運(yùn)行階段或高負(fù)荷運(yùn)行階段； 其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)配置為通過(guò)控制所述凸輪切換機(jī)構(gòu)，使得在所述冷啟動(dòng)階段和高負(fù)荷運(yùn)行階段，所述發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)奧托循環(huán)，在所述中低負(fù)荷運(yùn)行階段，所述發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)阿特金森循環(huán)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括渦輪增壓器，所述發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)奧托循環(huán)時(shí)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)能夠控制啟動(dòng)所述渦輪增壓器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述錯(cuò)開(kāi)相位角(a)不大于45°。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述凸輪切換機(jī)構(gòu)包括形成在所述進(jìn)氣凸輪軸(I)的外周面上的螺旋溝槽(14)和能夠驅(qū)動(dòng)滑塊(21)伸入或伸出所述螺旋溝槽(14)的電磁閥驅(qū)動(dòng)器(2); 其中，所述電磁閥驅(qū)動(dòng)器(2)驅(qū)動(dòng)所述滑塊(21)伸入所述螺旋溝槽(14)時(shí)，所述進(jìn)氣凸輪軸(I)的自旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)所述滑塊(21)沿所述螺旋溝槽(14)滑移，從而使所述進(jìn)氣凸輪軸(I)產(chǎn)生軸向位移以切換所述凸輪A(Il)或凸輪B(12)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述進(jìn)氣凸輪軸(I)的最大軸向位移量大于所述凸輪A(Il)或凸輪B(12)的軸向厚度且小于所述第二凸輪(13)的軸向厚度。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述凸輪A(Il)和凸輪B(12)的軸向厚度相同且均為所述第二凸輪(13)的軸向厚度的一半。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述第一凸輪和第二凸輪(13)沿所述進(jìn)氣凸輪軸(I)的軸向間隔設(shè)置，且所述凸輪A(ll)、凸輪B(12)和第二凸輪(13)的外輪廓線相同。
【文檔編號(hào)】F02B77/00GK205638701SQ201620496901
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】楊曉勇, 王江濤, 高峰, 胡廣進(jìn), 申榮偉, 張士偉
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)城汽車股份有限公司