CN109026252B - 发动机配气***及发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机配气***及发动机，配气***的正时主动齿包括正时主动齿轮本体和沿正时主动齿轮本体轴向延伸形成的轴套，且正时主动齿轮本体通过传动配合外套于曲轴的该轴套形成传动，且正时主动齿轮本体间隙外套于曲轴，本发明正时主动齿本体间隙配合于曲轴，通过轴套部分全部承担传动连接的过盈力，从而正时主动齿轮本体热变形不受约束或者说不受曲轴热膨胀的影响，能够尽量避免曲轴的热膨胀以及齿轮自身的热变形影响到齿轮的啮合传动性能，减少运行噪声并提高部件的使用周期，从而保证发动机的正常运行，由于间隙的存在，还具有一定的传动和啮合柔性，抵消由于自身热变形对啮合关系的影响，从而保证了配气***的传动的顺畅性，进一步保证发动机整体的低噪声、高效率运行。

Description

发动机配气***及发动机
技术领域
本发明涉及动力设备，特别涉及一种发动机配气***及发动机。
背景技术
发动机是常用的动力装置，由于发动机是典型的热机，通过燃料的燃烧产生动力，发动机缸体、缸头、曲轴以及配气***的各个部件会发生热变形。现有的发动机中，缸头较为普遍的采用铝合金材料，轻质且具有足够的强度。
但铝合金缸头与发动机其他部件的配合则会具有一系列问题，比如配气***，从正时主动齿轮到摇臂，均会在高温下发生变形，从而导致整个发动机的运行噪声加大，且热变形还会导致部件的配合关系发生变化，影响部件的使用寿命。现有技术中，配气气***中的正时主动齿轮与曲轴传动配合，曲轴热变形以及齿轮自身的热变形会导致正时主动齿轮的外形发生变化，与从动齿轮的啮合关系会发生变化呢，从而导致噪声以及使用寿命的下降，较大的噪声还会影响到发动机的环保性能。
基于上述问题，需要对配气***的正时主动齿轮的配合关系进行改进，能够尽量避免曲轴的热膨胀以及齿轮自身的热变形影响到齿轮的啮合传动性能，减少运行噪声并提高部件的使用周期，从而保证发动机的正常运行。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种发动机配气***及发动机，能够尽量避免曲轴的热膨胀以及齿轮自身的热变形影响到齿轮的啮合传动性能，减少运行噪声并提高部件的使用周期，从而保证发动机的正常运行。
本发明的发动机配气***，所述配气***的正时主动齿轮包括正时主动齿轮本体和沿正时主动齿轮本体轴向延伸形成的轴套(由正时主动齿轮侧面一体成型延伸出轴套，可以理解为轴肩结构)，且正时主动齿轮本体通过传动配合外套于曲轴的该轴套形成传动，且正时主动齿轮本体间隙外套于曲轴；现有设计中，正时齿轮直接传动(过盈)压装在曲轴上，由于过盈力以及冷热变形会使正时主动齿轮的齿形会发生变形，在啮合传动时会产生运行不畅等产生的噪音等不利后果，甚至会影响配气的正常进行，从而无法适应比如为了配合高压缩比等所进行的一系列改进；本发明中，正时主动齿轮通过轴套部分与曲轴配合传动，轴套部分将全部承担过传动连接的过盈力，从而正时主动齿轮本体热变形不受约束或者说不受曲轴热膨胀的影响，由于间隙的存在，还具有一定的传动和啮合柔性，抵消由于自身热变形对啮合关系的影响，从而保证了配气***的传动的顺畅性，进一步保证发动机整体的低噪声、高效率运行。
进一步，正时主动齿轮本体通过过盈传动配合外套于曲轴的所述轴套形成传动，保证了传动以及位置限定，结构简单而紧凑。
进一步，所述曲轴与正时主动齿轮本体对应处加工环形沉槽，该环形沉槽使得正时主动齿轮本体间隙外套于曲轴；当然，也可以将正时主动齿轮本体对应处内圆加工成直径稍大的结构(大于轴套处的配合内径)，同样可以实现发明目的。
进一步，所述配气***的摇臂支架安装于发动机缸头，发动机的缸头上嵌有钢制或铸铁嵌件Ⅰ，所述钢制或铸铁嵌件Ⅰ形成支撑所述配气***的摇臂组件安装的支撑部；钢制或铸铁嵌件Ⅰ与配气***零部件(比如摇臂等)都为钢质(铸铁)材料，热膨胀系数相近，当发动机温度升高后，配气***各零件的变形量相当，始终保证气门间隙冷热机之间不发生改变或者改变较小，因此可有效解决冷热机气门间隙引起的发动机声音变大问题。
进一步，发动机的缸头上嵌有钢制或铸铁嵌件Ⅱ，所述钢制或铸铁嵌件Ⅱ形成用于将缸头安装于缸体的固定部；发动机整个缸头和上摇臂部件能够牢固的安装，发动机工作时温度上升，而上摇臂的工作行程和相对位置不发生改变，避免因冷热机温度差异导致的上摇臂安装不牢固,从而导致配气***声音变大的问题。
进一步，所述钢制或铸铁嵌件Ⅰ与钢制或铸铁嵌件Ⅱ一体成型于一钢制或铸铁基础件，所述钢制或铸铁基础件嵌于缸头内；所述钢制或铸铁嵌件Ⅰ为五个，与摇臂支架的安装支撑点对应分布；所述钢制或铸铁嵌件Ⅱ为四个，对应分布于缸头和缸体的四个连接点；由此，缸头的安装固定部与前述支撑部相结合，形成整体的支架结构，使得摇臂支架的安装通过一体成型的钢制或铸铁结构传递安装到缸体，控制冷热机配气***的热膨胀量和固定上摇臂部件的安装，整体形成缸体、缸头(嵌件的刚性结构)到摇臂组件热膨胀系数尽量一致，从而控制冷热机气门间隙不发生变化，最终解决冷热机气门间隙引起的发动机声音变大问题。
进一步，所述钢制或铸铁基础件向缸头的四个所述固定部延伸形成第一连接臂、第二连接臂、第三连接臂和第四连接臂，四个钢制或铸铁嵌件Ⅱ分别为第一钢制或铸铁嵌件Ⅱ、第二钢制或铸铁嵌件Ⅱ、第三钢制或铸铁嵌件Ⅱ和第四钢制或铸铁嵌件Ⅱ且一一对应一体成型于四个连接臂；所述五个钢制或铸铁嵌件Ⅰ分别为第一钢制或铸铁嵌件Ⅰ、第二钢制或铸铁嵌件Ⅰ、第三钢制或铸铁嵌件Ⅰ、第四钢制或铸铁嵌件Ⅰ和第五钢制或铸铁嵌件Ⅰ；所述第五钢制或铸铁嵌件Ⅰ一体成型于于钢制或铸铁基础件，第一钢制或铸铁嵌件Ⅰ、第二钢制或铸铁嵌件Ⅰ、第三钢制或铸铁嵌件Ⅰ和第四钢制或铸铁嵌件Ⅰ以四点连接的方式一一对应一体成型于四个连接臂；本结构中，通过钢制或铸铁基础件形成的连接臂并将所有的钢制或铸铁嵌件Ⅰ和钢制或铸铁嵌件Ⅱ集成于一体，不但使得摇臂支架具有稳定的安装结构，还与缸体连接形成一体，保证了热变形的一致性，五点安装摇臂支架可形成两个三角形安装点，有效约束并固定摇臂支架，避免变形以及变形引起的气门运行问题；同时，一体成型的连接臂结构对于缸头来说还起到了骨架作用，具有较好的加强效果，可以减少缸头铝合金材料的使用并保证甚至超出预期强度。
进一步，所述第一钢制或铸铁嵌件Ⅰ、第二钢制或铸铁嵌件Ⅰ、第三钢制或铸铁嵌件Ⅰ、第四钢制或铸铁嵌件Ⅰ呈梯形分布，其中第一钢制或铸铁嵌件Ⅰ和第二钢制或铸铁嵌件Ⅰ位于上底边，第三钢制或铸铁嵌件Ⅰ和第四钢制或铸铁嵌件Ⅰ位于下底边，所述第五钢制或铸铁嵌件Ⅰ位于梯形内靠近下底边设置；上底边指的是短底边，下底边指的是长底边，梯形的四点分布可以满足摇臂支架的安装布局，在长底边内侧设置第五钢制或铸铁嵌件Ⅰ，保证了摇臂支架的进一步的安装稳定性，使得钢制或铸铁基础件与摇臂支架形成稳定的一体，起到互相加强的作用，进一步保证摇臂支架的安装强度，避免运行噪声的进一步加大。
进一步，所述钢制或铸铁嵌件Ⅱ相对于钢制或铸铁基础件向下延伸用于与发动机缸体抵紧安装，且所述钢制或铸铁嵌件Ⅰ相对于钢制或铸铁基础件向上延伸用于支撑安装摇臂支架，使得各个嵌件之间形成从缸体到摇臂支架的刚性连接，且这种刚性连接避免了铝合金缸头所带来的热膨胀系数不一致的问题。
本发明还公开了一种发动机，所述发动机安装有所述的配气***。
本发明的有益效果：本发明的发动机配气***及发动机，正时主动齿轮本体间隙配合于曲轴，通过轴套部分全部承担传动连接的过盈力，从而正时主动齿轮本体热变形不受约束或者说不受曲轴热膨胀的影响，能够尽量避免曲轴的热膨胀以及齿轮自身的热变形影响到齿轮的啮合传动性能，减少运行噪声并提高部件的使用周期，从而保证发动机的正常运行，由于间隙的存在，还具有一定的传动和啮合柔性，抵消由于自身热变形对啮合关系的影响，从而保证了配气***的传动的顺畅性，进一步保证发动机整体的低噪声、高效率运行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的发动机整体结构示意图；
图2为正时主动齿轮装配图；
图3为铸铁或钢制嵌件的结构图；
图4为图3沿A向视图；
图5为缸头俯视图。
具体实施方式
如图所示：本实施例的发动机配气***，所述配气***的正时主动齿轮包括正时主动齿轮本体7和沿正时主动齿轮本体7轴向延伸形成的轴套8(由正时主动齿轮侧面一体成型延伸出轴套，可以理解为轴肩结构)，且正时主动齿轮本体7通过传动配合外套于曲轴6的该轴套8形成传动，且正时主动齿轮本体间隙外套于曲轴6；现有设计中，正时齿轮直接传动(过盈)压装在曲轴上，由于过盈力以及冷热变形会使正时主动齿轮的齿形会发生变形，在啮合传动时会产生运行不畅等产生的噪音等不利后果，甚至会影响配气的正常进行，从而无法适应比如为了配合高压缩比等所进行的一系列改进；本发明中，正时主动齿轮通过轴套部分与曲轴配合传动，轴套部分将全部承担过传动连接的过盈力，从而正时主动齿轮本体热变形不受约束或者说不受曲轴热膨胀的影响，由于间隙的存在，还具有一定的传动和啮合柔性，抵消由于自身热变形对啮合关系的影响，从而保证了配气***的传动的顺畅性，进一步保证发动机整体的低噪声、高效率运行。
本实施例中，正时主动齿轮本体7通过过盈传动配合外套于曲轴6的所述轴套8形成传动，保证了传动以及位置限定，结构简单而紧凑。
本实施例中，所述曲轴6与正时主动齿轮本体7对应处加工环形沉槽61，该环形沉槽61使得正时主动齿轮本体间隙外套于曲轴；当然，也可以将正时主动齿轮本体对应处内圆加工成直径稍大的结构(大于轴套处的配合内径)，同样可以实现发明目的。
本实施例中，所述配气***的摇臂支架安装于发动机缸头，发动机的缸头1上嵌有钢制或铸铁嵌件Ⅰ，所述钢制或铸铁嵌件Ⅰ形成支撑所述配气***的摇臂组件安装的支撑部；钢制或铸铁嵌件Ⅰ与配气***零部件(比如摇臂等)都为钢质(铸铁)材料，热膨胀系数相近，当发动机温度升高后，配气***各零件的变形量相当，始终保证气门间隙冷热机之间不发生改变或者改变较小，因此可有效解决冷热机气门间隙引起的发动机声音变大问题。
本实施例中，发动机的缸头上嵌有钢制或铸铁嵌件Ⅱ，所述钢制或铸铁嵌件Ⅱ形成用于将缸头安装于缸体的固定部；发动机整个缸头和上摇臂部件能够牢固的安装，发动机工作时温度上升，而上摇臂的工作行程和相对位置不发生改变，避免因冷热机温度差异导致的上摇臂安装不牢固,从而导致配气***声音变大的问题。
本实施例中，所述钢制或铸铁嵌件Ⅰ与钢制或铸铁嵌件Ⅱ一体成型于一钢制或铸铁基础件a，比如钢制或铸铁嵌件Ⅰ与钢制或铸铁嵌件Ⅱ通过对应的连接臂(或者其他连接结构)一体成型于一钢制或铸铁基础件a，钢制或铸铁基础件a并不局限于一个，可以是一个钢制或铸铁嵌件Ⅰ与钢制或铸铁嵌件Ⅱ之间设置一个等结构，实现钢制或铸铁嵌件Ⅰ与钢制或铸铁嵌件Ⅱ之间的刚性连接即可；所述钢制或铸铁基础件a嵌于缸头内；所述钢制或铸铁嵌件Ⅰ为五个，与摇臂支架的安装支撑点对应分布；所述钢制或铸铁嵌件Ⅱ为四个，对应分布于缸头和缸体的四个连接点；使用时，钢制或铸铁基础件a嵌入铝合金缸头，并浇铸于铝合金缸头内，形成摇臂支架和缸头安装的整体刚性结构，由此，缸头的安装固定部与前述支撑部相结合，控制冷热机配气***的热膨胀量和固定上摇臂部件的安装，从而控制冷热机气门间隙不发生变化，最终解决冷热机气门间隙引起的发动机声音变大问题；当然，如图所示，由于安装方位的不同，钢制或铸铁嵌件Ⅰ相对于钢制或铸铁基础件a向上延伸用于安装摇臂支架，钢制或铸铁嵌件Ⅱ钢制或铸铁基础件a向下延伸用于安装安装缸头与缸体，当然，缸头上部需要预留安装孔。
所述钢制或铸铁基础件向缸头的四个所述固定部延伸形成第一连接臂b、第二连接臂c、第三连接臂d和第四连接臂e，本实施例中，所述嵌件的钢制或铸铁嵌件Ⅰ、钢制或铸铁嵌件Ⅱ、第一连接臂、第二连接臂、第三连接臂、第四连接臂和钢制或铸铁基础件浇铸嵌于缸头，成形简单方便，嵌入强度高；四个钢制或铸铁嵌件Ⅱ分别为第一钢制或铸铁嵌件Ⅱ14、第二钢制或铸铁嵌件Ⅱ16、第三钢制或铸铁嵌件Ⅱ13和第四钢制或铸铁嵌件Ⅱ15且一一对应一体成型于四个连接臂；所述五个钢制或铸铁嵌件Ⅰ分别为第一钢制或铸铁嵌件Ⅰ11、第二钢制或铸铁嵌件Ⅰ9、第三钢制或铸铁嵌件Ⅰ12、第四钢制或铸铁嵌件Ⅰ3和第五钢制或铸铁嵌件Ⅰ10；所述第五钢制或铸铁嵌件Ⅰ10一体成型于于钢制或铸铁基础件a，第一钢制或铸铁嵌件Ⅰ11、第二钢制或铸铁嵌件Ⅰ9、第三钢制或铸铁嵌件Ⅰ12和第四钢制或铸铁嵌件Ⅰ3以四点连接的方式一一对应一体成型于四个连接臂(第一连接臂b、第二连接臂c、第三连接臂d和第四连接臂e)；本结构中，通过钢制或铸铁基础件形成的连接臂并将所有的钢制或铸铁嵌件Ⅰ和钢制或铸铁嵌件Ⅱ集成于一体，不但使得摇臂支架具有稳定的安装结构，还与缸体连接形成一体，保证了热变形的一致性，五点安装摇臂支架可形成两个三角形安装点，有效约束并固定摇臂支架，避免变形以及变形引起的气门运行问题；同时，一体成型的连接臂结构对于缸头来说还起到了骨架作用，具有较好的加强效果，可以减少缸头铝合金材料的使用并保证甚至超出预期强度。
本实施例中，所述第一钢制或铸铁嵌件Ⅰ11、第二钢制或铸铁嵌件Ⅰ9、第三钢制或铸铁嵌件Ⅰ12和第四钢制或铸铁嵌件Ⅰ3之间呈梯形分布，其中第一钢制或铸铁嵌件Ⅰ和第二钢制或铸铁嵌件Ⅰ位于上底边，第三钢制或铸铁嵌件Ⅰ和第四钢制或铸铁嵌件Ⅰ位于下底边，所述第五钢制或铸铁嵌件Ⅰ位于梯形内靠近下底边设置；上底边指的是短底边，下底边指的是长底边，梯形的四点分布可以满足摇臂支架的安装布局，在长底边内侧设置第五钢制或铸铁嵌件Ⅰ，保证了摇臂支架的进一步的安装稳定性，使得钢制或铸铁基础件与摇臂支架形成稳定的一体，起到互相加强的作用，进一步保证摇臂支架的安装强度，避免运行噪声的进一步加大。
本实施例中，所述钢制或铸铁嵌件Ⅱ(第一钢制或铸铁嵌件Ⅱ14、第二钢制或铸铁嵌件Ⅱ16、第三钢制或铸铁嵌件Ⅱ13和第四钢制或铸铁嵌件Ⅱ15)相对于钢制或铸铁基础件向下延伸用于与发动机缸体抵紧安装，如图5所示，缸头上部预留有安装孔，用于从上部安装钢制或铸铁嵌件Ⅱ至缸体；且所述钢制或铸铁嵌件Ⅰ(第一钢制或铸铁嵌件Ⅰ11、第二钢制或铸铁嵌件Ⅰ9、第三钢制或铸铁嵌件Ⅰ12、第四钢制或铸铁嵌件Ⅰ3和第五钢制或铸铁嵌件Ⅰ10)相对于钢制或铸铁基础件向上延伸用于支撑安装摇臂支架，使得各个嵌件之间形成从缸体到摇臂支架的刚性连接，且这种刚性连接避免了铝合金缸头所带来的热膨胀系数不一致的问题。
通过钢制或铸铁嵌件浇铸于铝合金缸头内，采用与配气机构其余零部件均为热膨胀系数相近或一致的材料，当发动机温度升高后，配气机构各零件的膨胀量相当，始终保证气门间隙冷热机之间不发生或者少发生改变，因此可解决冷热机气门间隙引起的发动机声音变大问题；同时，嵌件设计有五个支撑上摇臂安装的支撑面，四个支撑缸头安装的固定面，且连成整体，形成缸头的骨架结构，使得发动机整个缸头和上摇臂部件能够牢固的安装，缸头强度高，发动机工作时温度上升时，上摇臂的工作行程和相对位置不发生或少发生改变，避免因冷热机温度差异导致的上摇臂安装不牢固,从而导致配气机构声音变大的问题；最终，嵌件控制冷热机配气***的热膨胀量和固定上摇臂部件的安装，从而保证冷热机气门间隙符合运行要求，最终解决冷热机气门间隙引起的发动机声音变大问题，同时还能保证缸头的整体强度，减少铝合金材料的使用，节约成本且保证发动机整体的低噪声、经济高效率运行。
本发明还公开了一种发动机，所述发动机安装有所述的配气***。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种发动机配气***，其特征在于：所述配气***的正时主动齿轮包括正时主动齿轮本体和沿正时主动齿轮本体轴向延伸形成的轴套，且正时主动齿轮本体通过传动配合外套于曲轴的该轴套形成传动，且正时主动齿轮本体间隙外套于曲轴，所述正时主动齿轮本体通过过盈传动配合外套于曲轴的所述轴套形成传动；所述配气***的摇臂支架安装于发动机缸头，发动机的缸头上嵌有钢制或铸铁嵌件Ⅰ，所述钢制或铸铁嵌件Ⅰ形成支撑所述配气***的摇臂支架安装的支撑部；
所述曲轴与正时主动齿轮本体对应处加工环形沉槽，该环形沉槽使得正时主动齿轮本体间隙外套于曲轴。
2.根据权利要求1所述的发动机配气***，其特征在于：发动机的缸头上嵌有钢制或铸铁嵌件Ⅱ，所述钢制或铸铁嵌件Ⅱ形成用于将缸头安装于缸体的固定部。
3.根据权利要求2所述的发动机配气***，其特征在于：所述钢制或铸铁嵌件Ⅰ与钢制或铸铁嵌件Ⅱ一体成型于一钢制或铸铁基础件，所述钢制或铸铁基础件嵌于缸头内。
4.根据权利要求3所述的发动机配气***，其特征在于：所述钢制或铸铁嵌件Ⅰ为五个，与摇臂支架的安装支撑点对应分布；所述钢制或铸铁嵌件Ⅱ为四个，对应分布于缸头和缸体的四个连接点；所述钢制或铸铁基础件向缸头的四个所述固定部延伸形成第一连接臂、第二连接臂、第三连接臂和第四连接臂，四个钢制或铸铁嵌件Ⅱ分别为第一钢制或铸铁嵌件Ⅱ、第二钢制或铸铁嵌件Ⅱ、第三钢制或铸铁嵌件Ⅱ和第四钢制或铸铁嵌件Ⅱ且一一对应一体成型于四个连接臂；五个所述钢制或铸铁嵌件Ⅰ分别为第一钢制或铸铁嵌件Ⅰ、第二钢制或铸铁嵌件Ⅰ、第三钢制或铸铁嵌件Ⅰ、第四钢制或铸铁嵌件Ⅰ和第五钢制或铸铁嵌件Ⅰ；所述第五钢制或铸铁嵌件Ⅰ一体成型于钢制或铸铁基础件，第一钢制或铸铁嵌件Ⅰ、第二钢制或铸铁嵌件Ⅰ、第三钢制或铸铁嵌件Ⅰ和第四钢制或铸铁嵌件Ⅰ以四点连接的方式一一对应一体成型于四个连接臂。
5.根据权利要求4所述的发动机配气***，其特征在于：所述第一钢制或铸铁嵌件Ⅰ、第二钢制或铸铁嵌件Ⅰ、第三钢制或铸铁嵌件Ⅰ、第四钢制或铸铁嵌件Ⅰ呈梯形分布，其中第一钢制或铸铁嵌件Ⅰ和第二钢制或铸铁嵌件Ⅰ位于上底边，第三钢制或铸铁嵌件Ⅰ和第四钢制或铸铁嵌件Ⅰ位于下底边，所述第五钢制或铸铁嵌件Ⅰ位于梯形内靠近下底边设置。
6.根据权利要求3所述的发动机配气***，其特征在于：所述钢制或铸铁嵌件Ⅱ相对于钢制或铸铁基础件向下延伸用于与发动机缸体抵紧安装，且所述钢制或铸铁嵌件Ⅰ相对于钢制或铸铁基础件向上延伸用于支撑安装摇臂支架。
7.一种发动机，其特征在于：所述发动机安装有权利要求1-6任一权利要求的配气***。
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