車輛及其發動機的製作方法

2023-09-14 09:18:45

本發明涉及車輛技術領域，特別是涉及一種車輛及其發動機。

背景技術：

傳統發動機的配氣機構的氣門升程是固定不變的，其在發動機的各種工況下通過調整節氣門開度來調整發動機性能，但是通過這種方式無法最大化的利用發動機的性能。

為了解決上述問題，可變氣門升程技術應運而生。可變氣門升程技術根據發動機工況的變化改變氣門升程：發動機在低速運行時，配氣機構採用小升程，以減小泵氣損失、節約燃油；發動機在高速運行時，配氣機構採用大升程，以提高發動機的輸出功率和扭矩、增強動力性能。

可變氣門升程技術按升程調節範圍分為階段式和連續式，其中，階段式可變氣門升程技術包括兩階段可變氣門升程技術。公開號為CN104411925A、申請人為伊頓公司的中國專利公開了一種採用兩階段可變氣門升程技術的配氣機構，如圖1所示，該配氣機構包括凸輪軸1、搖臂2、液壓間隙調節器3和氣門4。搖臂2的兩端分別支撐在液壓間隙調節器3、氣門4上。凸輪軸1包括軸本體(未圖示)和固定套設在所述軸本體上的第一凸輪10和第二凸輪11，第一凸輪10和第二凸輪11沿軸向間隔排列，且第二凸輪11位於兩個第一凸輪10之間，第一凸輪10的角度大於第二凸輪11的角度。搖臂2包括兩個外搖臂20、位於兩個外搖臂20之間的內搖臂21，兩個外搖臂20分別與兩個第一凸輪10相抵，內搖臂21與第二凸輪11相抵。

結合圖1至圖2所示，搖臂2設有鎖銷22，外搖臂20與內搖臂21通過鎖銷22鎖定或解鎖：當鎖銷22伸出時，外搖臂20與內搖臂21通過鎖銷22鎖定，凸輪軸1驅動搖臂2時，外搖臂20起作用，氣門4具有高升程；當鎖銷22退回時，外搖臂20與內搖臂21解鎖(即兩者可相對旋轉)，凸輪軸1驅動搖臂2時，內搖臂21起作用，氣門4具有低升程。

搖臂2內設有控制油道23(虛線所示)，控制油道23與液壓間隙調節器3連通，機油控制閥(Oil Control Valve，簡稱OCV)5與液壓間隙調節器3之間通過設置在汽缸蓋(未圖示)上的主油道6連通。如圖中帶箭頭的直線所示，機油能依次經由主油道6、液壓間隙調節器3流向控制油道23，當機油控制閥5在打開、關閉狀態之間切換時，控制油道23內的油壓會發生變化，使得鎖銷22在伸出、退回狀態之間切換。

因此，在該配氣機構中，根據發動機工況的變化，通過控制機油控制閥5在打開、關閉狀態之間切換，能夠實現氣門高低升程的切換。由於配氣機構中的氣門4能獲得高低兩個升程，故將這種配氣機構稱之為兩級可變氣門升程的配氣機構。然而，在機油控制閥5處於打開狀態下，汽缸蓋上主油道6的油壓不可調。

技術實現要素：

本發明要解決的問題是：現有能實現氣門高低升程切換的發動機在機油控制閥處於打開狀態下，汽缸蓋上主油道的油壓不可調。

為解決上述問題，本發明提供了一種發動機，包括：

汽缸蓋，設有用於與供油系統連通的主油道；

位於所述汽缸蓋內的兩級可變氣門升程的配氣機構，所述配氣機構包括搖臂和液壓間隙調節器，所述搖臂的一端支撐在所述液壓間隙調節器上，所述搖臂設有鎖銷和控制油道，所述控制油道與液壓間隙調節器連通，所述液壓間隙調節器與主油道連通；

支撐在所述汽缸蓋上的凸輪軸罩蓋，設有與所述主油道連通的第一油道；

切換控制機構，用於控制所述鎖銷伸出、退回，並包括：

支撐在所述凸輪軸罩蓋上的基座，設有相互連通的安裝孔、洩油孔、第二、三油道以及調壓孔，所述洩油孔用於與回油系統連通，所述第二油道用於與所述供油系統連通，所述第一、三油道連通；

位於所述安裝孔內的機油控制閥，所述機油控制閥能夠根據發動機的工況在打開、關閉狀態之間切換：所述發動機在高速工況下，所述機油控制閥 用於處於打開狀態，使得所述機油控制閥與第二、三油道、洩油孔均連通；所述發動機在低速工況下，所述機油控制閥用於處於關閉狀態，使得所述機油控制閥與第三油道隔絕，與所述第二油道、洩油孔均連通；

位於所述調壓孔內的自適應調節機構，所述自適應調節機構能夠根據洩油孔處的油壓大小自動調節洩油孔的開度大小，所述油壓越大，所述開度越大。

可選地，所述自適應調節機構包括可移動地位於所述調壓孔內的調節塊和彈性件，所述調節塊的一端伸入洩壓孔內，另一端抵靠在所述彈性件上，使得所述彈性件呈壓縮狀態；

所述調節塊能在洩油孔處的機油作用下沿壓縮所述彈性件的方向移動，使得所述洩油孔的開度增大。

可選地，所述彈性件為彈簧。

可選地，所述彈簧為螺旋彈簧。

可選地，還包括：電子控制單元，用於根據發動機的工況控制所述機油控制閥處於所述打開或所述關閉狀態。

可選地，還包括：

具有凸輪的凸輪軸，所述凸輪與搖臂相抵，並具有基圓和凸桃，所述凸輪軸罩蓋蓋設在凸輪軸上方；

凸輪相位傳感器，用於檢測所述凸輪的相位；

凸輪軸轉速傳感器，用於檢測所述凸輪軸的轉速；

所述電子控制單元根據所述凸輪軸轉速傳感器的檢測結果判斷出發動機在高速工況，且根據所述凸輪相位傳感器的檢測結果判斷出所述凸輪處於所述基圓與搖臂相抵的相位時，控制所述機油控制閥處於所述打開狀態；

所述電子控制單元根據所述凸輪軸轉速傳感器的檢測結果判斷出發動機在低速工況，且根據所述凸輪相位傳感器的檢測結果判斷出所述凸輪處於所述基圓與搖臂相抵的相位時，控制所述機油控制閥處於所述關閉狀態。

可選地，所述發動機為多缸發動機，所述安裝孔、洩油孔、第二、三油道、機油控制閥的數量均為多個。

另外，本發明還提供了一種車輛，其包括上述任一所述的發動機。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：

當機油控制閥處於所述打開狀態時，供油系統所供應的機油包括兩個部分，一部分機油直接流向主油道，另一部分機油依次流向第二油道、機油控制閥、第三油道、第一油道、主油道，這樣一來，相當於有兩部分機油流向主油道。當機油控制閥處於所述關閉狀態時，供油系統所供應的機油包括兩個部分，一部分機油直接流向主油道，另一部分機油依次流向第二油道、機油控制閥、洩油孔，洩油孔處的機油流向回油系統。比較可知，機油控制閥在所述打開狀態下流到主油道的機油多於機油控制閥在所述關閉狀態下流到主油道的機油，故機油控制閥在所述打開狀態下主油道的油壓大於機油控制閥在所述關閉狀態下主油道的油壓。而主油道的機油會流向搖臂的控制油道，故機油控制閥在所述打開狀態下控制油道的油壓大於機油控制閥在所述關閉狀態下控制油道的油壓。這樣一來，機油控制閥在所述打開狀態下，搖臂上的鎖銷會高壓機油的作用下伸出使得配氣機構具有高升程，機油控制閥在所述關閉下，搖臂上的鎖銷會低壓機油的作用下伸出使得配氣機構具有低升程。

另外，機油控制閥在所述打開狀態下，由於自適應調節機構能夠根據洩油孔處的油壓大小自動調節洩油孔的開度大小，故當洩油孔處的油壓越大時，洩油孔的開度越大，使得第二油道處的機油有較多的部分經由洩油孔流向回油系統、有較少的部分經由第三油道流向主油道，使得主油道處的油壓不會偏大，能夠保持在合適的值。反之，當洩油孔處的油壓越小時，洩油孔的開度越小，使得第二油道處的機油有較少的部分經由洩油孔流向回油系統、有較多的部分經由第三油道流向主油道，使得主油道處的油壓不會偏小，能夠保持在合適的值。

附圖說明

圖1是現有一種兩級可變氣門升程的配氣機構的立體圖；

圖2是圖1所示配氣機構的工作原理示意圖，圖中帶箭頭的直線表示機 油的流動方向；

圖3是本發明的一個實施例中發動機的兩級可變氣門升程的配氣機構在機油控制閥處於打開狀態下的工作原理示意圖，圖中帶箭頭的直線表示機油的流動方向；

圖4是本發明的一個實施例中發動機的兩級可變氣門升程的配氣機構在機油控制閥處於關閉狀態下的工作原理示意圖，圖中帶箭頭的直線表示機油的流動方向；

圖5是本發明的一個實施例中發動機的切換控制機構的基座的立體圖；

圖6至圖7是圖5所示切換控制機構的基座分別沿兩個截面的剖面圖，所述兩個截面均垂直於安裝孔的深度方向，並沿安裝孔的深度方向間隔排列；

圖8是本發明的另一個實施例中圖5所示切換控制機構的基座沿一個截面的剖面圖，所述截面垂直於安裝孔的深度方向。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。

如圖3或圖4所示，本實施例的發動機包括：

汽缸蓋10，設有用於與供油系統40連通的主油道T3；

位於汽缸蓋10內的兩級可變氣門升程的配氣機構，圖中為了布局的方便將所述配氣機構置於汽缸蓋10外，所述配氣機構包括液壓間隙調節器11和一端支撐在液壓間隙調節器11上的搖臂12，搖臂12設有鎖銷14和控制油道13(虛線所示)，控制油道13與液壓間隙調節器11連通，液壓間隙調節器11與主油道T3連通，通過控制控制油道13內的油壓，鎖銷14能伸出使得配氣機構中的氣門60具有高升程、或者鎖銷14能退回使得氣門60具有低升程；

支撐在汽缸蓋10上的凸輪軸罩蓋20，設有與主油道T3連通的第一油道T2；

切換控制機構，用於控制鎖銷14伸出、退回，並包括：

支撐在凸輪軸罩蓋20上的基座30，設有相互連通的安裝孔31、洩油孔33、第二油道T1、第三油道34、以及調壓孔35(圖5所示)，洩油孔33用於與回油系統50連通，第二油道T1用於與供油系統40連通，在本實施例中，第二油道T1通過貫穿汽缸蓋10和凸輪軸罩蓋20的油道T4與供油系統40連通，在本實施例的變換例中，第二油道T1也可以通過其他方式與供油系統40連通，第三油道34與第一油道T2連通；

位於安裝孔31內的機油控制閥32，機油控制閥32能夠根據發動機的工況在打開、關閉狀態之間切換：所述發動機在高速工況下，機油控制閥32用於處於打開狀態(圖3所示)，使得機油控制閥32與第二油道T1、第三油道34、洩油孔33均連通；所述發動機在低速工況下，機油控制閥32用於處於關閉狀態(圖4所示)，使得機油控制閥32與第三油道34隔絕，與第二油道T1、洩油孔33均連通；

位於調壓孔35內的自適應調節機構38，自適應調節機構38能夠根據洩油孔33處的油壓大小自動調節洩油孔33的開度大小，所述油壓越大，所述開度越大。

如圖3所示，當機油控制閥32處於所述打開狀態時，供油系統40所供應的機油包括兩個部分，如圖中帶箭頭的直線所示，一部分機油直接流向主油道T3，另一部分機油依次流向第二油道T1、機油控制閥32、第三油道34、第一油道T2、主油道T3，這樣一來，相當於有兩部分機油流向主油道T3，流到主油道T3的兩部分機油均依次流向液壓間隙調節器11、搖臂12中的控制油道13。

如圖4所示，當機油控制閥32處於所述關閉狀態時，供油系統40所供應的機油包括兩個部分，如圖中帶箭頭的直線所示，一部分機油直接流向主油道T3，另一部分機油依次流向第二油道T1、機油控制閥32、洩油孔33，由於自適應調節機構38能夠根據洩油孔33處的油壓大小自動調節洩油孔33的開度大小，而洩油孔33處的油壓不為零，故洩油孔33的開度不為零，使得洩油孔33處的機油流向回油系統50。在本發明的技術方案中，所述開度為零是指洩油孔33被堵塞，機油在洩油孔33內無法流通。

比較可知，機油控制閥32在所述打開狀態下流到主油道T3的機油多於機油控制閥32在所述關閉狀態下流到主油道T3的機油，故機油控制閥32在所述打開狀態下主油道T3的油壓大於機油控制閥32在所述關閉狀態下主油道T3的油壓。而主油道T3的機油會流向搖臂12的控制油道13，故機油控制閥32在所述打開狀態下控制油道13的油壓大於機油控制閥32在所述關閉狀態下控制油道13的油壓。這樣一來，機油控制閥32在所述打開狀態下，搖臂12上的鎖銷14會高壓機油的作用下伸出使得氣門60具有高升程，以提高發動機的輸出功率和扭矩、增強動力性能，機油控制閥32在所述關閉下，搖臂12上的鎖銷14會低壓機油的作用下伸出使得氣門60具有低升程，以減小泵氣損失、節約燃油。

另外，機油控制閥32在所述打開狀態下，由於機油控制閥32與第二油道T1、第三油道34、洩油孔33均連通，故第二油道T1處的機油會分成兩部分，一部分機油流向第三油道34，另一部分機油流向洩油孔33。由於自適應調節機構38能夠根據洩油孔33處的油壓大小自動調節洩油孔33的開度大小，故當洩油孔33處的油壓越大時，洩油孔33的開度越大，使得第二油道T1處的機油有較多的部分經由洩油孔33流向回油系統50、有較少的部分經由第三油道34流向主油道T3，使得主油道T3處的油壓不會偏大，能夠保持在合適的值。反之，當洩油孔33處的油壓越小時，洩油孔33的開度越小，使得第二油道T1處的機油有較少的部分經由洩油孔33流向回油系統50、有較多的部分經由第三油道34流向主油道T3，使得主油道T3處的油壓不會偏小，能夠保持在合適的值。

需說明的是，在本發明的技術方案中，發動機的高速、低速是指：將發動機在所有工況下的速度劃分為兩個範圍，將速度較大的範圍稱之為高速，將速度較小的範圍稱之為低速。氣門的高升程與氣門的低升程是兩個相對概念，將偏小的升程稱之為低升程，將偏大的升程稱之為高升程。

另外，在本發明的技術方案中，搖臂12內設有控制油道13，並通過控制油道13內油壓的變化使鎖銷14在伸出、退回狀態之間切換，進而使氣門60在高低升程之間切換的兩級可變氣門升程的配氣機構是現有技術，故在實施例中對其結構就不作詳細介紹。在具體實施例中，該配氣機構為伊頓公司生 產的配氣機構。

結合圖5至圖7所示，在本實施例中，所述發動機為四缸發動機，對應發動機的每個缸均設置有配氣機構，安裝孔31、洩油孔33、第三油道34的數量均為兩個，調壓孔35的數量為一個，調壓孔35與兩個安裝孔31、洩油孔33、第三油道34均連通，相對應地，所述切換控制機構中第二油道T2、機油控制閥32的數量也為兩個。其中一個機油控制閥32、一個安裝孔31、一個洩油孔33、一個第三油道34用於控制發動機兩個缸中的所述配氣機構在高低升程之間切換，另一個機油控制閥32、另一個安裝孔31、另一個洩油孔33、另一個第三油道34用於控制發動機另外兩個缸中的所述配氣機構在高低升程之間切換。這樣一來，可以對不同缸的所述配氣機構的升程進行控制。

在其他實施例中，所述發動機也可以為四缸以外的多缸發動機，機油控制閥32、安裝孔31、洩油孔33、第三油道34也可以設置為大於三個的任意數量，只要能夠實現對不同缸的所述配氣機構的升程進行控制即可。當然，所述發動機也可以為單缸發動機，此時機油控制閥32、安裝孔31、洩油孔33、第三油道34、調壓孔35的數量均為一個。

在本實施例中，結合圖5至圖6所示，調壓孔35、安裝孔31、洩油孔33為圓柱孔，調壓孔35、安裝孔31、洩油孔33兩兩垂直設置，結合圖5和圖7所示，其中一個第三油道34為圓柱孔並與安裝孔31垂直並與洩油孔33平行，另一個第三油道34為L型並與安裝孔31垂直。需說明的是，在本發明的技術方案中，調壓孔35、安裝孔31、洩油孔33、第三油道34的形狀以及相對位置並不應受本實施例的限制，本領域技術人員可以對其作出其他變形。

結合圖5至圖6所示，在本實施例中，調壓孔35在深度方向上的一端貫穿基座30，其開口處用密封塞39堵住。在本實施例的另一實施例中，調壓孔35在深度方向上的一端也可以未貫穿基座30。

自適應調節機構38包括可移動地位於調壓孔35內的兩個調節塊36和兩個彈性件37，兩個調節塊36和密封塞39沿調壓孔35的深度方向間隔排列，其中一個彈性件37位於兩個調壓塊36之間，且兩端分別與兩個調壓塊36相抵，另一個彈性件37位於密封塞39和其中一個調壓塊36之間，且兩端分別 與密封塞39、調壓塊36相抵。兩個調壓塊36的一端分別伸入兩個洩油孔33內，當向洩油孔33內通入機油時，在洩油孔33處的機油油壓作用下，兩個調節塊36會沿壓縮彈性件37的方向移動，使得兩個洩油孔33的開度均相對初始狀態增大。當洩油孔33處的機油油壓越大時，調節塊36所受作用力越大，使得彈性件37被壓縮得越厲害，洩油孔33的開度越大。

在本實施例中，彈性件37為螺旋彈簧，調節塊36為鎖銷。在其他實施例中，彈性件37也可以為其他種類的彈簧或能發生彈性形變的部件，調節塊36也可以為其他構件，只要其能與彈性件37相抵即可。

如圖8所示，在本實施例的變換例中，調壓孔35內設置有一定位塊39a，定位塊39a在調壓孔35內固定不動，位於兩個調壓塊36之間的彈簧37的兩端分別抵靠在其中一個調壓塊和定位塊39a上。這樣一來，兩個洩油孔33的開度發生變化時不會受彼此的影響。

在本實施例的另一變換例中，調壓孔35的數量也可以設置為兩個，兩個調壓孔35不連通，其中一個調節塊36和一個彈性件37位於其中一個調壓孔35內，另一個調節塊36和另一個彈性件37位於另一個調壓孔35內。

繼續參考圖3所示，在本實施例中，所述發動機還包括電子控制單元70，其用於根據發動機的工況控制機油控制閥32處於所述打開或所述關閉狀態。電子控制單元70可以集成在發動機ECU中。

所述發動機還包括：具有凸輪15的凸輪軸，凸輪15與搖臂12相抵，並具有基圓16和凸桃17，凸輪軸罩蓋20蓋設在凸輪軸上方，圖中為了布局的方便將所述凸輪軸置於凸輪軸罩蓋20外；凸輪相位傳感器71，用於檢測凸輪15的相位；凸輪軸轉速傳感器72，用於檢測所述凸輪軸的轉速。

電子控制單元70根據凸輪軸轉速傳感器72的檢測結果判斷出發動機在高速工況，且根據凸輪相位傳感器71的檢測結果判斷出凸輪15處於基圓16與搖臂12相抵的相位時，控制機油控制閥32處於所述打開狀態。

電子控制單元70根據凸輪軸轉速傳感器72的檢測結果判斷出發動機在低速工況，且根據凸輪相位傳感器71的檢測結果判斷出凸輪15處於基圓16與搖臂12相抵的相位時，控制機油控制閥32處於所述關閉狀態。

根據前面所述可知，機油控制閥32在所述打開、關閉狀態之間切換時，氣門4會在高低升程之間切換。之所以在凸輪15處於基圓16與搖臂12相抵的相位時將機油控制閥32的狀態切換，而並非在凸輪15處於凸桃17與搖臂12相抵的相位時將機油控制閥32的狀態切換，是因為利用後者實現氣門4在高低升程之間切換時會有較大的抖動。

根據背景技術部分可知，兩級可變氣門升程的配氣機構是與具有兩個不同角度的凸輪的凸輪軸配合使用的，在本發明的技術方案中，凸輪15處於基圓16與搖臂12相抵的相位是指：所述兩個不同角度的凸輪中任意一個凸輪處於基圓與搖臂相抵的相位。

另外，本發明還提供了一種車輛，其包括上述發動機。

雖然本發明披露如上，但本發明並非限定於此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為準。