CN202280546U - 一种发动机总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种发动机总成，涉及一种高效低耗的小排量汽油发动机，其采用多种材料组合的结构方式，采用可变进气歧管，外部EGR***，分离式强制通风***，低张力活塞环等多种技术组合设计方案。降低发动机重量，降低发动机成本，增强发动机耐久可靠性；提高发动机高、低速工况进气效率，提高动力输出；降低发动机内部摩擦损失，提高动力性，提高燃油经济性；减小发动机排放，达到欧4标准，同时具备欧5潜力。

Description

一种发动机总成

技术领域

本实用新型涉及动力总成，尤其涉及一种发动机总成。 

背景技术

汽油发动机是一种依靠汽油与空气的可燃混合物在气缸内部燃烧释放化学能，再由曲柄连杆机构，将热能转化为机械能的一种火花点火式内燃机，主要由机体组及曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给***、润滑***、冷却***、点火***、起动***等组成。 

（1）现有1.5L以下排量汽油发动机一般采用单顶置凸轮轴、摇臂式驱动结构，采用一进一排的气门布置方式，限制了进排气门的流通截面，阻碍了换气过程的顺利进行。燃烧室形状过于简单，无法实现缸内强烈的气体流动，且压缩比较低，发动机的热效率不高。 

（2）现有传统汽油发动机多采用铸铁式，新型发动机多采用全铝式。后者结构虽然有效减轻了发动机的重量，但成本过高；前者则发动机过重，无法实现低成本高可靠性的目的。 

（3）现有自然吸气式汽油发动机，其进气歧管：①大多采用铸铝材料，由于铸造方式、铸造模具等因素的影响，很难控制内表面的光滑程度，且铸铝进气歧管大都与缸盖为一体式结构，不利于维修拆检保养；②进气歧管的进气口截面不可变化，无法在高速或低速时提供合适的进气量，以提高扭矩；③进气歧管气道不可变，进气无法同时满足高速与低速两种运转工况要求，无法完全发掘发动机的功率和扭矩潜力。 

（4）现有1.5L以下排量汽油发动机机升功率大多在30kW～45kW之间，且排放水平和燃油经济性都偏差，无法满足目前汽车的高动力、低油耗使用需要及中国严格的排放法规要求。 

实用新型内容

为了解决现有技术中问题，本实用新型提供了一种发动机总成。 

本实用新型提供了一种发动机总成，其包括调节进气歧管截面的变进气截面机构和调节进气歧管气道长度的变气道长度机构，所述变进气截面机构和变气道长度机构都包括蝶式阀门、控制***和发动机控制单元，所述控制***包括执行机构以及信号控制机构，所述信号控制机构与发动机控制单元相连，所述信号控制机构接收发动机控制单元的控制信号并控制执行机构动作，所述执行机构接受发动机控制单元控制指令，并将控制指令转化为控制蝶式阀门开闭的动作； 

其还包括缸盖总成，所述缸盖总成包括缸盖、进气凸轮轴、排气凸轮轴、挺柱、气门和气门弹簧组件,进气凸轮轴、排气凸轮轴、八个进气门和八个排气门和气门弹簧组件组装于缸盖上，每缸的两个进气门和两个排气门倾斜布置，进气门中心线和排气门中心线与气缸中心线向气缸内方向形成夹角，设置双顶置进排气凸轮轴结构5以及低惯性轻质气门组件，气门倾斜布置形成屋脊形燃烧室7，每缸四进气门四排气门；

还包括废气循环机构，其包括设置在排气管道中的排气口、设置在进气歧管上的进气口以及两者之间的连接管道，气缸盖设有废气再循环通道。

作为本实用新型的进一步改进，发动机进气歧管与每个气缸盖结合面均连接有两个进气道，变进气截面机构执行控制每个气道的开通或关闭。 

作为本实用新型的进一步改进，所述蝶式阀门为翻转式阀门，该蝶式阀门包括碟片，通过碟片中心的翻转轴，所述翻转轴通过两端的轴承套固定在翻转支架上，控制***驱动翻转轴转动。 

作为本实用新型的进一步改进，所述信号控制机构包括电磁阀及真空执行器，所述真空执行器连接进气歧管真空腔，发动机控制单元控制电磁阀通断，电磁阀连接真空执行器与进气歧管真空腔之间的真空通道。 

作为本实用新型的进一步改进，所述执行机构包括连接真空执行器的连接拉杆，该连接拉杆上铰接有数量与发动机气缸数相同的曲柄，该曲柄的另一端连接蝶式阀门的翻转轴，并控制蝶式阀门的碟片翻转动作，所述曲柄受连接拉杆控制绕与碟片连接端转动。 

作为本实用新型的进一步改进，进气门中心线与气缸中心线之间的夹角优选为15°；排气门中心线与气缸中心线之间的夹角优选为16.5°。 

本实用新型的有益效果是： 

本实用新型提供了小型轻量化，动力强劲，节能低耗，低排放的高效率汽油发动机总成。主要解决的技术问题如下：

（1）降低发动机重量，降低发动机成本，增强发动机耐久可靠性；

（2）提高发动机高、低速工况进气效率，提高动力输出；

（3）降低发动机内部摩擦损失，提高动力性，提高燃油经济性；

（4）减小发动机排放，达到欧4标准，同时具备欧5潜力。

本实用新型采用可变气道及可变截面为一体的进气歧管，电子控制模块通过检测发动机的工作工况来控制是否采用长/短进气歧管策略及小截面涡流/大截面高速进气歧管策略，提高进气效率，进而提高发动机动力性。 

附图说明

图1是本实用新型变截面及变气道长度进气歧管***结构示意图； 

图2是本实用新型变截面及变气道长度进气歧管***另一角度的结构示意图；

图3是本实用新型的进气歧管变气道长度调节阀结构示意图; 

图4是本实用新型缸盖总成示意图;

图5 为外部废气循环机构示意图。

图中各部件名称如下： 

1、塑料进气歧管；2、进气歧管气道；3、进气歧管变截面调节阀；4、进气歧管变气道长度调节阀、5、进/排气凸轮轴；6、气门弹簧组件；7、紧凑型屋脊燃烧室；8、外部废气循环机构。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型进一步说明。 

由图1至3可知，该高效低耗汽油发动机采用变截面和变气道长度进气歧管。所述变进气截面机构和变气道长度机构都包括蝶式阀门、驱动蝶式阀门动作的执行机构以及控制执行机构的信号控制机构，所述信号控制机构与发动机控制单元相连，进气歧管与每个气缸盖结合面均连接有两个进气道，变进气截面机构则执行控制每个气道的开通或关闭。另外，在进气歧管中部，变气道长度机构则执行切换气道长短的作用。变进气截面机构在某一低转速范围，可通过控制进气截面积，加大进气气体流动速度以达到提高充气效率，进而实现提高功率和扭矩的目的。变气道长度机构通过在中低速使用长气道，高速使用短气道，来实现进气最佳导向，提高进气效率，从而达到提高高速功率和提高中低速扭矩的目的。 

由图1至3可知，所述蝶式阀门为翻转式阀门，该蝶式阀门包括碟片，通过碟片中心的翻转轴，所述翻转轴通过两端的轴承套固定在翻转支架上，控制***驱动翻转轴转动。所述控制***包括执行机构以及信号控制机构，所述信号控制机构接收发动机控制单元的控制信号并控制执行机构动作，所述执行机构接受发动机控制单元控制指令，并将控制指令转化为控制蝶式阀门开闭的动作。所述信号控制机构包括电磁阀及真空执行器，所述真空执行器连接进气歧管的真空腔，发动机控制单元控制电磁阀通断，电磁阀连接真空执行器与进气歧管真空腔之间的真空通道。所述执行机构包括连接真空执行器的连接拉杆，该连接拉杆上铰接有数量与发动机气缸数相同的曲柄，该曲柄的另一端连接蝶式阀门的翻转轴，并控制蝶式阀门的碟片翻转动作，所述曲柄受连接拉杆控制绕与碟片连接端转动。采用的是塑料进气歧管1，每缸对应两个进气道2，使用变截面蝶式阀门3来控制进气道2的开闭，从而实现进气截面的可调，使用变气道长度蝶式阀门4来切换长短气道，实现气道长度的可调。 

由图4中可知，所述缸盖总成包括缸盖、进气凸轮轴、排气凸轮轴、挺柱、气门和气门弹簧组件。进气凸轮轴、排气凸轮轴、气门和气门弹簧组件组装于缸盖上，由十六个气门组成，其中八个进气门和八个排气门。借助筒状的挺柱和气门弹簧组件6，通过飞溅润滑方式，进气凸轮轴可控制八个进气门运转，排气凸轮轴控制八个排气门运转。每缸的两个进气门和两个排气门倾斜布置，进气门中心线和排气门中心线与气缸中心线向气缸内方向形成夹角。所述进气门中心线与气缸中心线之间的夹角优选为15°；所述排气门中心线与气缸中心线之间的夹角优选为16.5°。采用了双顶置进排气凸轮轴结构5以及低惯性轻质气门组件简化了布置，使得发动机体积小巧，实现轻量化设计。气门倾斜布置形成屋脊形燃烧室7，辅以每缸四进气门四排气门，再通过10.2的高压缩比设计，不仅使得发动机结构紧凑，而且提高了发动机的进气充量和废气扫气效率，进而提高了发动机的功率和扭矩。 

由图5可知，所述废气循环机构包括在排气管道中开的排气口、在进气歧管上开的进气口以及两者之间的连接管道。采用外部废气再循环技术，在气缸盖加工出废气再循环通道，将排气歧管中的部分废气引入进气歧管当中。采用电子控制方式，对发动机的运行工况进行全程控制与优化。让废气经过出水口支座，降低废气的温度，既保证进气充量的密度，同时降低燃烧的最高温度，有效降低有害废气的排放，确保了高标准的国四排放要求。 

本实用新型设计一种高效低耗的小排量汽油发动机，其采用多种材料组合的结构方式，采用可变进气歧管，外部EGR***，分离式强制通风***，低张力活塞环等多种技术组合设计方案。 

（1）采用铝合金缸盖，深裙部铸铁缸体，轻量化直驱式机械挺柱，铸铝油底壳，塑料缸盖罩以及塑料进气歧管等多种材料组合结构方式，实现整机轻量化，并提高发动机的耐久可靠性。 

（2）采用可变气道及可变截面为一体的进气歧管，电子控制模块通过检测发动机的工作工况来控制是否采用长/短进气歧管策略及小截面涡流/大截面高速进气歧管策略，提高进气效率，进而提高发动机动力性。 

（3）采用外部EGR***，分离式强制通风***，降低排放，减少对环境的污染。 

（4）采用低张力活塞环，减少发动机内部摩擦损失，实现了动力的提升，并提高燃油经济性。 

（5）采用了免维护的齿形静音链正时传动***，提高了正时的准确性，且维护简便，并改善了发动机的噪声、振动、驾驶舒适性等性能。 

（6）采用10.2的高压缩比、紧凑型屋脊燃烧室，保证良好的燃烧效率，提高发动机动力性及可靠性。 

通过运用上述技术方案，B15发动机性能完全达到了设计目标，并在该排量级别机型中表现出色： 

（1）发动机本体重量为110Kg，实现了小型轻量化；

（2）最大扭矩达到146N.m/（3800～4200）rpm，最大功率达到81KW/5800rpm，升功率为54.5KW/L，同时中低速扭矩有了很大提高，实现了动力强劲要求。

（3）全负荷最低燃油消耗率达到256g/KW.h，2000rpm,2Bar工况下比油耗小于362 g/KW.h，排放达到欧4标准，实现了低耗、低排放的节能环保性要求。 

B15发动机总成主要参数及性能指标见表1，其排量为1.485L，整机质量最大为110Kg，体现了结构排量的轻量化。其最大扭矩达到146N.M，最大功率81KW，全负荷最低燃油消耗率为256g/KW.h，2000rpm,2Bar工况下比油耗为362g/KW.h。B15发动机采用关键的可变截面和可变气道长度进气歧管技术，动力输出更加平顺强劲，确保更高承载的动力需求，并匹配独特的外部废气循环机构，通过废气再燃烧，提高发动机的燃油经济性，同时降低发动机的原始排放，整车匹配后可达欧4排放标准，兼备经济、环保优势。 

表1 B15发动机主要参数和性能指标

  

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种发动机总成，其特征在于： 

其包括调节进气歧管截面的变进气截面机构和调节进气歧管气道长度的变气道长度机构，所述变进气截面机构和变气道长度机构都包括蝶式阀门、控制***和发动机控制单元，所述控制***包括执行机构以及信号控制机构，所述信号控制机构与发动机控制单元相连，所述信号控制机构接收发动机控制单元的控制信号并控制执行机构动作，所述执行机构接受发动机控制单元控制指令，并将控制指令转化为控制蝶式阀门开闭的动作；

其还包括缸盖总成，所述缸盖总成包括缸盖、进气凸轮轴、排气凸轮轴、挺柱、气门和气门弹簧组件,进气凸轮轴、排气凸轮轴、八个进气门和八个排气门和气门弹簧组件组装于缸盖上，每缸的两个进气门和两个排气门倾斜布置，进气门中心线和排气门中心线与气缸中心线向气缸内方向形成夹角，设置双顶置进排气凸轮轴结构以及低惯性轻质气门组件，气门倾斜布置形成屋脊形燃烧室，每缸四进气门四排气门；

还包括废气循环机构，其包括设置在排气管道中的排气口、设置在进气歧管上的进气口以及两者之间的连接管道，气缸盖设有废气再循环通道。

2.根据权利要求1所述的一种发动机总成，其特征在于：发动机进气歧管与每个气缸盖结合面均连接有两个进气道，变进气截面机构执行控制每个气道的开通或关闭。

3.根据权利要求1或2所述的一种发动机总成，其特征在于：所述蝶式阀门为翻转式阀门，该蝶式阀门包括碟片，通过碟片中心的翻转轴，所述翻转轴通过两端的轴承套固定在翻转支架上，控制***驱动翻转轴转动。

4.根据权利要求3所述的一种发动机总成，其特征在于：所述信号控制机构包括电磁阀及真空执行器，所述真空执行器连接进气歧管真空腔，发动机控制单元控制电磁阀通断，电磁阀连接真空执行器与进气歧管真空腔之间的真空通道。

5.根据权利要求4所述的一种发动机总成，其特征在于：所述执行机构包括连接真空执行器的连接拉杆，该连接拉杆上铰接有数量与发动机气缸数相同的曲柄，该曲柄的另一端连接蝶式阀门的翻转轴，并控制蝶式阀门的碟片翻转动作，所述曲柄受连接拉杆控制绕与碟片连接端转动。

6.根据权利要求1所述的一种发动机总成，其特征在于：进气门中心线与气缸中心线之间的夹角优选为15°；排气门中心线与气缸中心线之间的夹角优选为16.5°。

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