一种车载直列四缸发动机平衡轴的制作方法
【专利摘要】一种车载直列四缸发动机平衡轴，用于解决直列四缸发动机振动恶化的问题，它包括布置在发动机曲轴两侧的第一平衡轴和第二平衡轴，所述第一平衡轴与第二平衡轴上设置结构相同的平衡块，第一平衡轴与第二平衡轴均由发动机曲轴驱动，它们的初始相位相同，旋转方向相反，其特别之处在于：所述第二平衡轴还可在液压缸驱动下上下移动。本实用新型对直列四缸发动机平衡轴进行了改进设计，使其既符合汽车发动机小型轻量化、低成本、低油耗的设计理念，又提高了汽车发动机的NVH性能。
【专利说明】一种车载直列四缸发动机平衡轴
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种发动机平衡轴，尤其是一种车载直列四缸发动机平衡轴，属于汽车发动机【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着汽车发动机增压技术的逐步成熟及广泛应用，汽车发动机的小型化进程得以实现。受排放法规、燃油经济性等影响，越来越多的车辆由搭载八缸或六缸发动机的大排量车型改为搭载四缸发动机车型，然而在发动机气缸数量减少的同时，发动机每一个工作循环内的点火次数也减少，导致发动机振动的恶化。另外，发动机升功率、升扭矩的提高，意味着爆发压力的增大，振动恶化现象尤其严重，使得直列四缸发动机的NVH性能下降明显，影响了其在高端车上的应用。
[0003]如附图1所示，直列四缸发动机运转时主要产生竖直方向上的往复惯性力F、燃烧压力P和绕曲轴旋转方向的倾覆力矩M。其中倾覆力矩M(M=NX)主要由发动机活塞组件7在往复运动过程中受到的气缸壁侧压力N形成的，由于发动机活塞组件7受到的气缸壁侧压力N是随着往复惯性力F与燃烧压力P的变化而变化的，因此倾覆力矩M的大小取决于往复惯性力F与燃烧压力P的合力。在发动机作功冲程，发动机活塞组件7前半行程是加速运动，往复惯性力F向上，与燃烧压力P的方向相反，当发动机转速较低时(如怠速工况)，往复惯性力F小于燃烧压力P,而在较高转速时往复惯性力F大于燃烧压力P,因此发动机的倾覆力矩会随着转速变化而改变，在附图2中的曲线显示了随着发动机转速(rpm)的提高倾覆力矩(M)的变化趋势。
[0004]针对直列四缸发动机振动恶化的问题，目前世界上各大汽车生产厂家的主流做法是在发动机曲轴两侧增设平衡轴，现有直列四缸发动机平衡轴布置有两种形式:一种是无高度差布置，此平衡轴可以平衡往复惯性力，但对于上述倾覆力矩的平衡无能为力?’另一种是有高度差布置，该平衡轴在平衡往复惯性力的同时还可以起到平衡倾覆力矩的作用，但由于高度差一般为固定值，高度差数值主要是根据发动机高速运转工况下倾覆力矩设定的，因此存在低转速时发动机振动加剧的现象，现有技术难以实现发动机不同运转工况下降低倾覆力矩的目的。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种通过对两根平衡轴高度差的调节，使其产生与发动机倾覆力矩反向的平衡力矩，既符合汽车发动机小型轻量化、低成本、低油耗的设计理念，又能提高汽车发动机NVH性能的车载直列四缸发动机平衡轴。
[0006]本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的:
[0007]—种车载直列四缸发动机平衡轴，它包括布置在发动机曲轴两侧的第一平衡轴和第二平衡轴，所述第一平衡轴与第二平衡轴上设置结构相同的平衡块，第一平衡轴与第二平衡轴均由发动机曲轴驱动，它们的初始相位相同，旋转方向相反，其特别之处在于:所述第二平衡轴还可在液压缸驱动下上下移动。
[0008]上述车载直列四缸发动机平衡轴，所述液压缸布置在发动机缸体上，其伸缩臂顶端设有与第二平衡轴配装的轴承套环。
[0009]上述车载直列四缸发动机平衡轴，所述液压缸的供油管路与发动机的润滑油路连通，在供油管路上设置液压控制阀。
[0010]上述车载直列四缸发动机平衡轴，所述液压控制阀由发动机ECU控制。
[0011]本实用新型在传统有高度差布置形式的平衡轴基础上，将第二平衡轴设计为可在液压缸驱动下上下移动的结构，使第一平衡轴与第二平衡轴的高度差发生变化，在第一平衡轴与第二平衡轴之间产生不断变化的平衡力矩，以抵销发动机不同工况下的倾覆力矩；本实用新型的液压缸伸缩臂顶端设置了与第二平衡轴配装的轴承套环，保证了第二平衡轴能在发动机曲轴驱动下与第一平衡轴反向运转；本实用新型在液压缸供油管路上设置了由发动机ECU控制的液压控制阀，当发动机运转工况发生变化时，ECU对此时发动机产生的倾覆力矩进行计算，然后向液压控制阀发出指令，通过对供油管路中液压油流向的控制，使液压缸伸缩臂产生相应动作，从而驱动第二平衡轴上下移动。总之，本实用新型对直列四缸发动机平衡轴进行了改进设计，使其既符合汽车发动机小型轻量化、低成本、低油耗的设计理念，又提高了汽车发动机的NVH性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0013]图1是发动机倾覆力矩的产生原理示意图；
[0014]图2是发动机倾覆力矩与发动机转速关系曲线图；
[0015]图3是本实用新型在发动机上装配示意图；
[0016]图4是图3中A-A剖面结构示意图；
[0017]图5是在发动机低速运行工况下本实用新型的工作状态示意图；
[0018]图6是在发动机高速运行工况下本实用新型的工作状态示意图。
[0019]图中各标号清单为:1、第一平衡轴，2、第二平衡轴，3、发动机缸体，3-1、第二平衡轴上下移动导向槽，4、液压缸，4-1、轴承套环，5、供油管路，6、液压控制阀，7、发动机活塞组件，8、发动机曲轴。
【具体实施方式】
[0020]参看图3、图4，本实用新型包括布置在发动机曲轴8两侧的第一平衡轴I和第二平衡轴2，所述第一平衡轴I与第二平衡轴2上设置结构相同的平衡块，第一平衡轴I与第二平衡轴2均由发动机曲轴8驱动，它们的初始相位相同，旋转方向相反，所述第二平衡轴2还可在液压缸4驱动下上下移动；所述液压缸4布置在发动机缸体3上，液压缸4的供油管路5与发动机的润滑油路连通，在供油管路5上设置液压控制阀6 ;所述液压控制阀6由发动机ECU控制。
[0021]参看图5，当发动机处于低速(或怠速)运转工况时，发动机E⑶对此时发动机产生的倾覆力矩进行计算，然后向液压控制阀6发出指令，供油管路中液压油由液压缸的下部油口进入液压缸4，推动液压缸伸缩臂伸出，从而驱动第二平衡轴2向上移动，在第一平衡轴I与第二平衡轴2之间产生用于抵销发动机低速运转(或怠速)工况下倾覆力矩的平衡力矩。
[0022]参看图6，当发动机处于高速运转工况时，发动机E⑶对此时发动机产生的倾覆力矩进行计算，然后向液压控制阀6发出指令，供油管路中液压油由液压缸的上部油口进入液压缸4，推动液压缸伸缩臂回缩，从而驱动第二平衡轴2向下移动，在第一平衡轴I与第二平衡轴2之间产生用于抵销发动机高速运转工况下倾覆力矩的平衡力矩。
[0023]参看图3?图6，本实用新型在液压缸伸缩臂顶端设有与第二平衡轴2配装的轴承套环4-1，与本实用新型相匹配的发动机缸体3上设置了第二平衡轴上下移动导向槽3-1，因此，保证了第二平衡轴2既能在发动机曲轴驱动下与第一平衡轴I反向运转，又使第二平衡轴2在上下移动过程中，始终保持与发动机缸体中心轴线的距离等于第一平衡轴I与发动机缸体中心轴线的距离，即L1=L2，达到了平衡往复惯性力和倾覆力矩的目的。
【权利要求】
1.一种车载直列四缸发动机平衡轴,它包括布置在发动机曲轴(8)两侧的第一平衡轴(I)和第二平衡轴(2 )，所述第一平衡轴(I)与第二平衡轴(2 )上设置结构相同的平衡块，第一平衡轴(I)与第二平衡轴(2)均由发动机曲轴(8)驱动，它们的初始相位相同，旋转方向相反，其特征是，所述第二平衡轴(2)还可在液压缸(4)驱动下上下移动。
2.根据权利要求1所述的一种车载直列四缸发动机平衡轴，其特征是，所述液压缸(4)布置在发动机缸体(3)上，其伸缩臂顶端设有与第二平衡轴(2)配装的轴承套环(4-1)。
3.根据权利要求1或2所述的一种车载直列四缸发动机平衡轴，其特征是，所述液压缸(4)的供油管路(5)与发动机的润滑油路连通，在供油管路(5)上设置液压控制阀(6)。
4.根据权利要求3所述的一种车载直列四缸发动机平衡轴，其特征是，所述液压控制阀(6)由发动机E⑶控制。
【文档编号】F16F15/26GK203939922SQ201420281943
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】李明建, 陈之内真, 杨景玲, 王振芳, 秦永舜, 张燕, 赵飞, 王辉 申请人:长城汽车股份有限公司