四沖程單缸柴油機(jī)用凸輪軸改裝為六沖程用凸輪軸的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種四沖程單缸柴油機(jī)用凸輪軸改裝為六沖程用凸輪軸的方法，通過改裝正時(shí)齒輪，增加水泵凸輪，確定進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪的位置，改裝進(jìn)氣凸輪的進(jìn)氣凸緣，改裝排氣凸輪的第一排氣凸緣，改裝排氣凸輪的第二排氣凸緣，確定第一排氣凸緣與第二排氣凸緣的相對(duì)相位角，最終得到改裝后的六沖程單缸柴油機(jī)凸輪軸。本發(fā)明促進(jìn)了六沖程工作原理向生產(chǎn)實(shí)踐的轉(zhuǎn)化，在沒有增加軸的前提下，設(shè)計(jì)了關(guān)鍵的兩凸點(diǎn)排氣凸輪，實(shí)現(xiàn)了六沖程第一次部分排氣與第二次完全排氣兩次排氣過程，基于豐滿度優(yōu)化了凸輪型線，根據(jù)剩余廢氣質(zhì)量與凸輪型線設(shè)計(jì)第一排氣凸輪的最大升程，為凸輪軸從四沖程向六沖程的改裝提供了一整套改裝方法。
【專利說明】四沖程單缸柴油機(jī)用凸輪軸改裝為六沖程用凸輪軸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，涉及六沖程單缸柴油機(jī)，具體涉及一種四沖程單缸柴油機(jī)用凸輪軸改裝為六沖程用凸輪軸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，世界各國(guó)都致力于研發(fā)提高能源利用率和減少排放的技術(shù)。隨著全球汽車保有量的持續(xù)增加，汽車已成為能源消耗和環(huán)境污染的主要承擔(dān)者之一。內(nèi)燃機(jī)的熱效率最高也只在40%左右，近2/3的熱量被冷卻系統(tǒng)和廢氣帶走。因此，充分利用冷卻系統(tǒng)和廢氣熱量是提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的發(fā)展方向。
[0003]四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是:(I)曲軸與凸輪軸轉(zhuǎn)速比為2:1 ; (2)—個(gè)工作循環(huán)噴油、進(jìn)氣、排氣各一次。與四沖程相比，六沖程柴油機(jī)在三個(gè)方面對(duì)提高有效熱效率有積極的作用:①回收了部分冷卻水的熱量；②吸收了大量的廢氣內(nèi)能；③第六沖程排氣后缸內(nèi)溫度低，有利于充氣效率的提高，進(jìn)而有利于提高燃燒效率。但是，其在四個(gè)方面存在著降低有效熱效率的可能:①水泵系統(tǒng)需要驅(qū)動(dòng)，能量必需由發(fā)柴油動(dòng)機(jī)提供；②一個(gè)工作循環(huán)多了兩個(gè)沖程，柴油機(jī)內(nèi)部摩擦損失必然增加第四個(gè)沖程部分排氣與二次壓縮中的二次壓縮負(fù)功需要消耗能量；④增加了一次部分排氣過程，泵氣損失增加。
[0004]目前一些文獻(xiàn)公開了六沖程單缸柴油機(jī)的工作原理。由于一個(gè)工作循環(huán)有六個(gè)沖程，噴油和噴水各一次，進(jìn)氣一次，因此在一根凸輪軸的前提下，曲軸和凸輪軸的轉(zhuǎn)速為3:1。但是六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)包含了兩次排氣過程(第一次為部分排氣)，因此，實(shí)現(xiàn)六沖程工作原理的關(guān)鍵技術(shù)在于凸輪軸的結(jié)構(gòu)，尤其是排氣凸輪的結(jié)構(gòu)。而目前這些文獻(xiàn)全集中于六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理，沒有針對(duì)凸輪軸的結(jié)構(gòu)、部分排氣的排氣門關(guān)閉角(直接影響剩余廢氣質(zhì)量，進(jìn)而影響廢氣所含的內(nèi)能)作具體說明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種四沖程單缸柴油機(jī)用凸輪軸改裝為六沖程用凸輪軸的方法，為六沖程單缸柴油機(jī)提供一種凸輪軸，解決六沖程單缸柴油機(jī)進(jìn)排氣凸輪及正時(shí)齒輪的關(guān)鍵技術(shù)問題，在曲軸與凸輪軸轉(zhuǎn)速比為3:1的前提下實(shí)現(xiàn)六沖程單缸柴油機(jī)工作過程，充分回收廢氣的熱量，提高柴油機(jī)的熱效率。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0007]—種四沖程單缸柴油機(jī)用凸輪軸改裝為六沖程用凸輪軸的方法，由四沖程單缸柴油機(jī)用凸輪軸改裝的六沖程用凸輪軸包括凸輪軸主軸，在凸輪軸主軸上固定裝配有正時(shí)齒輪，正時(shí)齒輪將凸輪軸主軸分為動(dòng)力段和配氣段，動(dòng)力段設(shè)置有油泵凸輪，配氣段設(shè)置有進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪；
[0008]所述的正時(shí)齒輪與單缸柴油機(jī)的曲軸之間的的轉(zhuǎn)速比為1:3 ;
[0009]所述的動(dòng)力段還設(shè)置有水泵凸輪；
[0010]所述的進(jìn)氣凸輪上設(shè)置有一個(gè)進(jìn)氣凸緣，所述的排氣凸輪上設(shè)置有第一排氣凸緣和第二排氣凸緣，所述的進(jìn)氣凸緣、第一排氣凸緣和第二排氣凸緣均為軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)；
[0011]所述的改裝方法包括以下步驟:
[0012]步驟S1:改裝正時(shí)齒輪
[0013]以四沖程單缸柴油機(jī)凸輪軸為基礎(chǔ)，將正時(shí)齒輪與單缸柴油機(jī)的曲軸的轉(zhuǎn)速比確定為1:3 ;
[0014]步驟S2:增加水泵凸輪
[0015]在凸輪軸主軸的動(dòng)力段設(shè)置一個(gè)結(jié)構(gòu)與油泵凸輪結(jié)構(gòu)相同的水泵凸輪；
[0016]步驟S3:確定進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪的位置
[0017]在凸輪軸主軸的配氣段與四沖程單缸柴油機(jī)凸輪軸上相同的位置處安裝有進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪；
[0018]步驟S4:改裝進(jìn)氣凸輪的進(jìn)氣凸緣
[0019]六沖程單缸柴油機(jī)的進(jìn)氣門的進(jìn)氣提前角和進(jìn)氣遲閉角與四沖程單缸柴油機(jī)的進(jìn)氣門的進(jìn)氣提前角和進(jìn)氣遲閉角相同，得到進(jìn)氣持續(xù)角=進(jìn)氣提前角+進(jìn)氣遲閉角+180°，確定六沖程單缸柴油機(jī)凸輪軸的進(jìn)氣凸緣的全包角，進(jìn)氣凸緣的全包角=1/3進(jìn)氣持續(xù)角；
[0020]六沖程單缸柴油機(jī)的進(jìn)氣凸緣的最大升程與四沖程單缸柴油機(jī)的進(jìn)氣凸緣的最大升程相同；·
[0021]步驟S5:改裝排氣凸輪的第一排氣凸緣
[0022]根據(jù)六沖程單缸柴油機(jī)的部分排氣及二次壓縮沖程，該沖程部分排氣無排氣提前角，也無排氣遲閉角，得到六沖程單缸柴油機(jī)凸輪軸的第一排氣凸緣的開啟角為540°，確定六沖程單缸柴油機(jī)凸輪軸的第一排氣凸緣的全包角，第一排氣凸緣的全包角=1/3部分排氣持續(xù)角，部分排氣持續(xù)角的具體設(shè)計(jì)過程如下所述:
[0023]步驟S5-1:確定凸輪型線
[0024]根據(jù)凸輪的可靠性，從動(dòng)件正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律的加速度曲線沒有突變，在連續(xù)運(yùn)動(dòng)中不會(huì)產(chǎn)生沖擊，能夠應(yīng)用于高速場(chǎng)合，因此采用正弦加速度運(yùn)動(dòng)曲線作為凸輪型線，凸輪型線對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)方程為:
【權(quán)利要求】
1.一種四沖程單缸柴油機(jī)用凸輪軸改裝為六沖程用凸輪軸的方法，由四沖程單缸柴油機(jī)用凸輪軸改裝的六沖程用凸輪軸包括凸輪軸主軸(1)，在凸輪軸主軸(I)上固定裝配有正時(shí)齒輪(2)，正時(shí)齒輪(2)將凸輪軸主軸(I)分為動(dòng)力段(3)和配氣段(4)，動(dòng)力段(3)設(shè)置有油泵凸輪(5)，配氣段(4)設(shè)置有進(jìn)氣凸輪(7)和排氣凸輪(8)，其特征在于: 所述的正時(shí)齒輪(2)與單缸柴油機(jī)的曲軸之間的的轉(zhuǎn)速比為1:3 ； 所述的動(dòng)力段(3 )還設(shè)置有水泵凸輪(6 ); 所述的進(jìn)氣凸輪(7)上設(shè)置有一個(gè)進(jìn)氣凸緣(9)，所述的排氣凸輪(8)上設(shè)置有第一排氣凸緣(10)和第二排氣凸緣(11)，所述的進(jìn)氣凸緣(9)、第一排氣凸緣(10)和第二排氣凸緣(11)均為軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)； 所述的改裝方法包括以下步驟: 步驟S1:改裝正時(shí)齒輪(2) 以四沖程單缸柴油機(jī)凸輪軸為基礎(chǔ)，將正時(shí)齒輪(2)與單缸柴油機(jī)的曲軸的轉(zhuǎn)速比確定為1:3 ; 步驟S2:增加水泵凸輪(6) 在凸輪軸主軸(I)的動(dòng)力段(3)設(shè)置一個(gè)結(jié)構(gòu)與油泵凸輪(5)結(jié)構(gòu)相同的水泵凸輪(6)； 步驟S3:確定進(jìn)氣凸輪(7)和排氣凸輪(8)的位置 在凸輪軸主軸(I)的配氣段(4)與四沖程單缸柴油機(jī)凸輪軸上相同的位置處安裝有進(jìn)氣凸輪(7)和排氣凸輪(8)； 步驟S4:改裝進(jìn)氣凸輪(7)的進(jìn)氣凸緣(9) 六沖程單缸柴油機(jī)的進(jìn)氣門的進(jìn)氣提前角和進(jìn)氣遲閉角與四沖程單缸柴油機(jī)的進(jìn)氣門的進(jìn)氣提前角和進(jìn)氣遲閉角相同，得到進(jìn)氣持續(xù)角=進(jìn)氣提前角+進(jìn)氣遲閉角+180°，確定六沖程單缸柴油機(jī)凸輪軸的進(jìn)氣凸緣(9)的全包角，進(jìn)氣凸緣(9)的全包角=1/3進(jìn)氣持續(xù)角； 六沖程單缸柴油機(jī)的進(jìn)氣凸緣(9)的最大升程與四沖程單缸柴油機(jī)的進(jìn)氣凸緣(9)的最大升程相同； 步驟S5:改裝排氣凸輪(8)的第一排氣凸緣(10) 根據(jù)六沖程單缸柴油機(jī)的部分排氣及二次壓縮沖程，該沖程部分排氣無排氣提前角，也無排氣遲閉角，得到六沖程單缸柴油機(jī)凸輪軸的第一排氣凸緣(10)的開啟角為540°，確定六沖程單缸柴油機(jī)凸輪軸的第一排氣凸緣(10)的全包角，第一排氣凸緣(10)的全包角=1/3部分排氣持續(xù)角，部分排氣持續(xù)角的具體設(shè)計(jì)過程如下所述: 步驟S5-1:確定凸輪型線 根據(jù)凸輪的可靠性，從動(dòng)件正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律的加速度曲線沒有突變，在連續(xù)運(yùn)動(dòng)中不會(huì)產(chǎn)生沖擊，能夠應(yīng)用于高速場(chǎng)合，因此采用正弦加速度運(yùn)動(dòng)曲線作為凸輪型線，凸輪型線對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)方程為:
【文檔編號(hào)】F01L1/08GK103590868SQ201310500554
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】陳昊, 楊璐, 張朋輝, 趙福磊, 宋俊良, 張全長(zhǎng), 王冀白, 李江, 趙旭毅, 徐孟龍 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)