CN104005807B - 一种发动机正时轮系 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机正时轮系，包括机油泵带轮、排气正时带轮、进气可变气门正时装置的进气正时带轮和椭圆形的曲轴正时带轮，曲轴正时带轮通过正时皮带带动所述进气正时带轮、排气正时带轮和机油泵带轮转动；所述机油泵带轮与所述曲轴正时带轮具有相同的形状、尺寸及初始装配方位。本发明可以在曲轴正时带轮通过正时皮带驱动机油泵带轮转动时，保证机油泵带轮始终与曲轴正时带轮保持方位一致的同步转动，这可以使正时皮带的位于曲轴正时带轮与机油泵带轮之间的部分始终保持与初始装配时一样的拉紧状态，进而可延长正时皮带的使用寿命，并可提高整个发动机正时***的NVH性能。

Description

一种发动机正时轮系

技术领域

本发明涉及发动机正时***，尤其涉及一种发动机正时***的正时轮系。

背景技术

发动机正时轮系是发动机正时***的重要组成部分，起着将高速转动的曲轴运动按照严格的相位关系传递给进气凸轮轴和排气凸轮轴的作用，以准确地实现定时开启和关闭相应的进、排气门，保证发动机具有正常、良好的动力输出表现；同时，发动机正时轮系也可以用来驱动机油泵、水泵等附属装置。目前发动机正时轮系主要有皮带传动、链条传动和齿轮传动，而其中的皮带传动以其低噪音、低传动阻力和低传动惯性的优势被广泛运用在发动机正时轮系中。

图1示出了现有的一种采用皮带传动的发动机正时轮系结构，该发动机正时轮系包括安装于进气凸轮轴一端上的进气正时带轮1、安装于排气凸轮轴一端上的排气正时带轮2、安装于曲轴一端上的曲轴正时带轮5和安装于机油泵输入轴上的机油泵带轮4，在此，由于进气正时带轮1与曲轴正时带轮5之间，以及排气正时带轮2与机油泵带轮4之间的中心距较大，因此，为了解决因正时皮带7在上述两段处的跨距过大而导致的正时皮带抖动和共振的问题，通常在进气正时带轮1与曲轴正时带轮5之间设置机械张紧轮6，及在排气正时带轮2与机油泵带轮4之间设置惰轮3，该发动机正时轮系的工作方式为由曲轴正时带轮5通过正时皮带7带动相关轮系按如图2所示的顺时针方向转动。

为了提高发动机的燃烧效率，目前采用了可变气门正时(VariableValveTiming，VVT)技术，而且该可变气门正时技术主要应用在进气凸轮轴的控制上，也就是图1中的进气正时带轮1对应进气可变气门正时装置的进气正时带轮。

在设置进气可变气门正时装置的发动机正时***中，由于进气正时带轮1的存在造成了潜在的高激振和高动态性能，进而导致正时皮带7的跳动量较大以及机械张紧轮6的摆幅过大，造成机械张紧轮6失效，这通常会因出现跳齿现象而引发正时错误，最终导致发动机无法正常工作。为了解决上述问题，在设置进气可变气门正时装置的发动机正时***中，通常采用椭圆形的曲轴正时带轮5，如图2和图3所示，曲轴正时带轮5的长边a的直径和短边b的直径之差通常为2mm～5mm，利用椭圆形的曲轴正时带轮5，可以使正时皮带7在进气正时带轮1和曲轴正时带轮5之间的跳动量大幅减小，同时还可以使机械张紧轮6的摆幅大大降低。但采用该种结构的曲轴正时带轮5存在的技术问题是：在曲轴正时带轮5和机油泵带轮4之间的正时皮带节数(或者称皮带齿数)不变的情况下，当曲轴正时带轮5每转动1圈时，如图2和图3所示，会造成位于曲轴正时带轮5和机油泵带轮4之间的该部分正时皮带71(具体为正时皮带7的位于与曲轴正时带轮5相结合的结合点P1和与机油泵带轮4相分离的分离点P2之间的部分)的长度按照拉紧—松弛—拉紧—松弛不断地循环变化，这一方面会直接影响正时皮带的使用寿命，另一方面会造成正时皮带7在该处的抖动较大，而且由于该部分正时皮带71在曲轴正时带轮5和机油泵带轮4之间的跨距较小，将会增加该部分正时皮带71的抖动频率，该部分正时皮带71高频抖动会产生较大的噪声，影响整个发动机正时***的噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness，NVH)性能，进而影响了发动机及整车的驾驶舒适性，上述问题同样存在于采用链条传动的发动机正时轮系中及采用类椭圆形的曲轴正时带轮中。

发明内容

本发明实施例的目的是为了解决因采用椭圆形曲轴正时带轮所带来的上述问题，提供一种可以减少正时皮带高频抖动的发动机正时轮系。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种发动机正时轮系，包括机油泵带轮、排气正时带轮、进气可变气门正时装置的进气正时带轮和椭圆形的曲轴正时带轮，所述曲轴正时带轮通过正时皮带带动所述进气正时带轮、排气正时带轮和机油泵带轮转动；所述机油泵带轮与所述曲轴正时带轮具有相同的形状、尺寸及初始装配方位。

优选的是，所述发动机正时轮系在所述曲轴正时带轮上的第一正时标记设置在经过曲轴正时带轮中心的第一直线上，所述发动机正时轮系在所述机油泵带轮的与所述第一直线的位置相对位的第二直线上设置有第二正时标记；

所述发动机正时轮系在发动机缸体上设置有与所述第二正时标记相匹配的第四正时标记，所述第四正时标记与所述发动机缸体上的与所述第一正时标记相匹配的第三正时标记具有相同的方位。

优选的是，所述第一正时标记设置在所述曲轴正时带轮的短边或者长边上。

优选的是，所述第三正时标记和第四正时标记与竖直方向的夹角大于等于-5度，小于等于5度。

优选的是，所述发动机正时轮系还包括设置在所述进气正时带轮与所述曲轴正时带轮之间的机械张紧轮。

优选的是，所述发动机正时轮系还包括设置在所述排气正时带轮与所述机油泵带轮之间的惰轮。

本发明的有益效果为：本发明的发动机正时轮系由于使机油泵带轮具有与曲轴正时带轮完成相同的结构、尺寸及初始装配方位，因此，可以在曲轴正时带轮通过正时皮带驱动机油泵带轮转动时，保证机油泵带轮始终与曲轴正时带轮保持方位一致的同步转动，这可以使正时皮带的位于与曲轴正时带轮相结合的结合点和与机油泵带轮相分离的分离点之间的部分始终保持与初始装配时一样的拉紧状态，进而一方面可以延长正时皮带的使用寿命，另一方面可以降低该部分正时皮带的抖动频率及降低发动机正时***的噪声，提高整个发动机正时***的NVH性能。

附图说明

图1为现有发动机正时轮系的结构示意图；

图2示出了图1所示正时皮带在曲轴正时带轮转动至短边与曲轴正时带轮和机油泵带轮间的中心连线垂直时所处的最大拉紧状态；

图3中的实线示出了图1所示正时皮带在曲轴正时带轮转动至长边与中心连线垂直时所处的最大松弛状态，图3中的虚线示出了图2中正时皮带所处的最大拉紧状态；

图4示出了根据本发明所述发动机正时轮系的一种实施方式的结构示意图；

图5为示出图4中曲轴正时带轮和机油泵带轮部分的局部放大示意图。

附图标记说明：

1-进气正时带轮；2-排气正时带轮；

3-惰轮；4、4′-机油泵带轮；

5-曲轴正时带轮；6-机械张紧轮；

7-正时皮带；a、c-长边；

b、d-短边；T1-第一正时标记；

T2-第二正时标记；T3-第三正时标记；

T4-第四正时标记；71、71′-该部分正时皮带；

P1-结合点；P2-分离点。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明的发动机正时轮系包括如图1所示的现有发动机正时轮系的曲轴正时带轮5、机油泵带轮4、排气正时带轮2和进气可变气门正时装置的进气正时带轮1，该曲轴正时带轮5通过正时皮带7带动进气正时带轮1、排气正时带轮2和机油泵带轮4转动，为了解决发动机正时轮系因发动机正时***采用进气可变气门正时装置所带来的问题，该曲轴正时带轮5采用椭圆形带轮。为了解决发动机正时轮系因采用椭圆形的曲轴正时带轮5所存在的正时皮带7在位于与曲轴正时带轮5相结合的结合点和与机油泵带轮4相分离的分离点之间的部分呈现由拉紧到松弛，再由松弛到拉紧的周期性变化的问题，本发明的发动机正时轮系将上述常规圆形的机油泵带轮4更换为如图4所示的椭圆形的机油泵带轮4′，使其与曲轴正时带轮5具有相同的形状，并且机油泵带轮4′与曲轴正时带轮5还应具有相同的尺寸及初始装配方位，因此，曲轴正时带轮5的长轴a和短轴b分别与机油泵带轮4′的长轴c和短轴d相等，在此，若以曲轴正时带轮5的长轴a确定曲轴正时带轮5的初始装配方位，则要求曲轴正时带轮5的长轴a与竖直方向的夹角等于机油泵带轮4′的长轴c与竖直方向的夹角，这样，在曲轴正时带轮5通过正时皮带7驱动机油泵带轮4′转动时，可以保证机油泵带轮4′始终与曲轴正时带轮5保持方位一致的同步转动，在该种情况下，由于机油泵带轮4′与曲轴正时带轮5具有相同的尺寸，因此可以使正时皮带7的位于与曲轴正时带轮5相结合的结合点和与机油泵带轮4′相分离的分离点之间的部分(以下简称为该部分正时皮带71′)始终保持与初始装配时一样的拉紧状态，进而可以使该部分正时皮带71′具有最小的摆幅及振动频率。

如图5所示，由于曲轴正时带轮5在初始装配时，要求在曲轴正时带轮5上的第一正时标记T1与发动机缸体上的第三正时标记T3相对准，以保证发动机缸体的活塞在初始状态下处于压缩行程上止点的位置，为了便于保证曲轴正时带轮5与机油泵带轮4′具有相同的初始装配方位，如图5所示，若将发动机正时轮系在曲轴正时带轮5上的第一正时标记T1设置在曲轴正时带轮5的过曲轴正时带轮5中心的第一直线上，则本发明的发动机正时轮系还可在机油泵带轮4′的与上述第一直线相对位的第二直线上设置第二正时标记T2，其中，将正时标记设置在直线上包含使正时标记沿对应直线的方向设置的限定。由于曲轴正时带轮5和机油泵带轮4′均为椭圆形带轮，因此，为了便于确定相对位的第一直线和第二直线，可将第一正时标记T1设置在曲轴正时带轮5的长边a上，而将第二正时标记T2设置在机油泵带轮4′的长边c上；同理，第一正时标记T1和第二正时标记T2也可以分别设置在曲轴正时带轮5的短边b和机油泵带轮4′的短边d上。对应地，本发明的发动机正时轮系还应该在发动机缸体上设置用于与第二正时标记T2相匹配的第四正时标记T4，而且第四正时标记T4应该与第三正时标记T3具有相同的方位，以保证曲轴正时带轮5与机油泵带轮4′具有相同的初始装配方位。

为了使该部分正时皮带71′具有较佳的动态性能，如图5所示，上述第三正时标记T3和第四正时标记T4与竖直方向P的夹角优选为大于等于-5度，小于等于5度，其中，第三正时标记T3和第四正时标记T4相对竖直方向P沿逆时针方向偏转的角度为负角度，相对竖直方向P沿顺时针方向偏转的角度为正角度，上述第三正时标记T3和第四正时标记T4与竖直方向P的夹角特别是在大于等于-5度，小于等于0度之间选择。

与现有发动机正时轮系相同，如图4所示，本发明的发动机正时轮系也可包括设置在进气正时带轮1与曲轴正时带轮5之间的机械张紧轮6，及设置在排气正时带轮2与机油泵带轮4′之间的惰轮3。

另外，本发明的通过椭圆形机油泵带轮4′改善正时皮带7在位于与曲轴正时带轮5相结合的结合点和与机油泵带轮4相分离的分离点之间的部分呈现拉紧到松弛，再由松弛到拉紧的周期性变化的方案同样也适合采用链条传动的发动机正时轮系，二者应该被认为是等同技术方案，因此，如果仅将上述曲轴正时带轮5、机油泵带轮4′、排气正时带轮2、进气可变气门正时装置的进气正时带轮1、正时皮带7和该部分正时皮带71′对应替换为曲轴正时链轮、机油泵链轮、排气正时链轮、进气可变气门正时装置的进气正时链轮、正时链条和该部分正时链条，其中该部分正时链条与该部分正时皮带71′的定义相同，即为正时链条在位于与曲轴正时链轮相结合的结合点和与机油泵链轮相分离的分离点之间的部分，应该认为是在本发明的保护范围内。

再者，为了便于说明，本发明将曲轴正时带轮5限定为椭圆形，但是本发明的方案同样适用于曲轴正时带轮5为类椭圆形状的非圆形结构，只要机油泵带轮4′与曲轴正时带轮5具有相同的结构、形状及初始装配方位即可，例如，该曲轴正时带轮5可以是由两个半圆及位于两个半圆之间的两段劣弧组合而成的形状，其中的两段劣弧关于两个半圆中心的连线对称设置，因此，对于曲轴正时带轮5采用类椭圆形状的非圆形结构的技术方案应该认为是采用椭圆形结构的等同技术方案，应该认为是在本发明的保护范围内。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种发动机正时轮系，包括机油泵带轮、排气正时带轮、进气可变气门正时装置的进气正时带轮和椭圆形的曲轴正时带轮，所述曲轴正时带轮通过正时皮带带动所述进气正时带轮、排气正时带轮和机油泵带轮转动；其特征在于，所述机油泵带轮与所述曲轴正时带轮具有相同的形状、尺寸及初始装配方位。

2.根据权利要求1所述的发动机正时轮系，其特征在于，所述发动机正时轮系在所述曲轴正时带轮上的第一正时标记设置在经过曲轴正时带轮中心的第一直线上，所述发动机正时轮系在所述机油泵带轮的与所述第一直线的位置相对位的第二直线上设置有第二正时标记；

所述发动机正时轮系在发动机缸体上设置有与所述第二正时标记相匹配的第四正时标记，所述第四正时标记与所述发动机缸体上的与所述第一正时标记相匹配的第三正时标记具有相同的方位。

3.根据权利要求2所述的发动机正时轮系，其特征在于，所述第一正时标记设置在所述曲轴正时带轮的短边或者长边上。

4.根据权利要求2所述的发动机正时轮系，其特征在于，所述第三正时标记和第四正时标记与竖直方向的夹角大于等于-5度，小于等于5度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的发动机正时轮系，其特征在于，所述发动机正时轮系还包括设置在所述进气正时带轮与所述曲轴正时带轮之间的机械张紧轮。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的发动机正时轮系，其特征在于，所述发动机正时轮系还包括设置在所述排气正时带轮与所述机油泵带轮之间的惰轮。