一種自然吸氣汽油發(fā)動機(jī)的排氣凸輪的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種自然吸氣汽油發(fā)動機(jī)的排氣凸輪，包括基圓段和凸輪桃，凸輪桃分為氣門開啟緩沖段、氣門開啟工作段、氣門關(guān)閉工作段以及氣門關(guān)閉緩沖段，基圓段的一端與凸輪桃的氣門開啟緩沖段相切，切點(diǎn)為氣門開啟緩沖起點(diǎn)，基圓段的另一端與凸輪桃的氣門關(guān)閉緩沖段相切，切點(diǎn)為氣門關(guān)閉緩沖終點(diǎn)，氣門開啟緩沖段與氣門開啟工作段之間的分界點(diǎn)為完全消除氣門間隙點(diǎn)，氣門開啟工作段與氣門關(guān)閉工作段之間的分界點(diǎn)為氣門最大升程點(diǎn)，氣門關(guān)閉工作段與氣門關(guān)閉緩沖段之間的分界點(diǎn)為氣門關(guān)閉點(diǎn)；基圓的半徑R為18mm；氣門最大升程為8.0mm；排氣門開啟1mm持續(xù)期為190.5°±0.5°曲軸轉(zhuǎn)角。其能夠提升發(fā)動機(jī)的低端扭矩，解決低轉(zhuǎn)速下汽車加速無力的問題。
【專利說明】一種自然吸氣汽油發(fā)動機(jī)的排氣凸輪

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及汽車發(fā)動機(jī)凸輪，具體涉及一種自然吸氣汽油發(fā)動機(jī)的排氣凸輪。

【背景技術(shù)】
[0002]凸輪設(shè)計關(guān)鍵包括氣門開啟階段和氣門關(guān)閉階段，而發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性則取決于凸輪驅(qū)動氣門形成的氣門開啟持續(xù)期、氣門開啟最大升程以及氣門開啟和關(guān)閉的緩沖段高度等。
[0003]發(fā)動機(jī)凸輪設(shè)計需兼顧油耗、功率及低端扭矩等性能指標(biāo)，而以往的自然吸氣汽油發(fā)動機(jī)一般在設(shè)計凸輪時為了兼顧功率和油耗，選擇可以使氣門升程持續(xù)期較長、氣門升程大的進(jìn)氣或者排氣凸輪，但這樣很難兼顧低端扭矩，而在整車匹配中，發(fā)動機(jī)低端扭矩直接影響到了整車的低端加速動力性，特別是在發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速下，客戶駕駛時會有明顯的加速無力感。因此，需要優(yōu)化排氣凸輪來提升發(fā)動機(jī)低端扭矩，解決發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速下加速無力的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種自然吸氣汽油發(fā)動機(jī)的排氣凸輪，能夠提升發(fā)動機(jī)的低端扭矩，解決發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速下汽車加速無力的問題。
[0005]本實(shí)用新型所述自然吸氣汽油發(fā)動機(jī)的排氣凸輪，其型線包括基圓段和凸輪桃，所述凸輪桃沿逆時針分為氣門開啟緩沖段、氣門開啟工作段、氣門關(guān)閉工作段以及氣門關(guān)閉緩沖段，所述基圓段的圓心與所述凸輪桃的徑向中心重合于凸輪中心，所述基圓段的一端與凸輪桃的氣門開啟緩沖段相切，切點(diǎn)為氣門開啟緩沖起點(diǎn)，基圓段的另一端與凸輪桃的氣門關(guān)閉緩沖段相切，切點(diǎn)為氣門關(guān)閉緩沖終點(diǎn)，所述氣門開啟緩沖段與氣門開啟工作段之間的分界點(diǎn)為完全消除氣門間隙點(diǎn)，所述氣門開啟工作段與氣門關(guān)閉工作段之間的分界點(diǎn)為氣門最大升程點(diǎn)，所述氣門關(guān)閉工作段與氣門關(guān)閉緩沖段之間的分界點(diǎn)為氣門關(guān)閉點(diǎn)；其特征在于:所述基圓的半徑R為18mm;氣門最大升程點(diǎn)所對應(yīng)的氣門升程為
8.0mm;排氣門開啟Imm持續(xù)期為190.5° ±0.5°曲軸轉(zhuǎn)角。
[0006]進(jìn)一步，所述氣門開啟緩沖段的包角β為10。，其對應(yīng)的氣門升程從Omm逐漸增大至0.09mm;氣門開啟工作段的包角、為59°，其對應(yīng)的氣門升程從0.09mm逐漸增大至
8.0mm;氣門關(guān)閉工作段的包角ε為61°，其對應(yīng)的氣門升程從8.0mm逐漸減小至0.14mm ;氣門關(guān)閉緩沖段的包角λ為13.75°，其對應(yīng)的氣門升程從0.14_逐漸減小至0mm。
[0007]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0008](I)針對低端加速動力性需求，本實(shí)用新型著重設(shè)計了排氣凸輪驅(qū)動排氣門所對應(yīng)的最大氣門升程和排氣門開啟持續(xù)期，通過縮小氣門開啟工作段和氣門關(guān)閉工作段的包角，從而優(yōu)化氣門開啟工作段和氣門關(guān)閉工作段的氣門加速度，提高了氣門升程的豐滿度；通過縮短排氣門開啟持續(xù)期，減少了高溫廢氣的回流，降低了換氣損失，提高新鮮空氣的充量，從而達(dá)到提升低端扭矩的效果，進(jìn)而解決了客戶駕駛時發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速下加速無力的問題。
[0009](2)在動力性方面，本實(shí)用新型在實(shí)際發(fā)動機(jī)臺架測試中，可使某發(fā)動機(jī)1500rpm(轉(zhuǎn)/分鐘)外特性扭矩提升3%，2000rpm (轉(zhuǎn)/分鐘)外特性扭矩提升8%，2500rpm (轉(zhuǎn)/分鐘)外特性扭矩提升4%，3000rpm (轉(zhuǎn)/分鐘)外特性扭矩提升4%。整車低速加速能力提升平均約6%。
[0010](3)本實(shí)用新型在配合⑶I技術(shù)以及高壓縮比的技術(shù)方案基礎(chǔ)上，整車油耗可下降4%，整車低速加速能力提升平均約12%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型所述排氣凸輪的型線示意圖。
[0012]圖2為本實(shí)用新型的排氣門升程參數(shù)圖(橫坐標(biāo)為曲軸轉(zhuǎn)角，縱坐標(biāo)為氣門升程)。
[0013]圖中:A_基圓段，B-凸輪桃，O-凸輪中心，L-凸輪最大升程；1-氣門開啟緩沖起點(diǎn)，2-完全消除氣門間隙點(diǎn)，3-氣門最大升程點(diǎn)，4-氣門關(guān)閉點(diǎn)，5-氣門關(guān)閉緩沖終點(diǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0015]如圖1所示，一種自然吸氣汽油發(fā)動機(jī)的排氣凸輪，其型線包括基圓段A和凸輪桃B，所述凸輪桃B沿逆時針分為氣門開啟緩沖段、氣門開啟工作段、氣門關(guān)閉工作段以及氣門關(guān)閉緩沖段，所述基圓段A的圓心與所述凸輪桃B的徑向中心重合于凸輪中心0，所述基圓段A的一端與凸輪桃的氣門開啟緩沖段相切，切點(diǎn)為氣門開啟緩沖起點(diǎn)1，基圓段A的另一端與凸輪桃的氣門關(guān)閉緩沖段相切，切點(diǎn)為氣門關(guān)閉緩沖終點(diǎn)5，所述氣門開啟緩沖段與氣門開啟工作段之間的分界點(diǎn)為完全消除氣門間隙點(diǎn)2，所述氣門開啟工作段與氣門關(guān)閉工作段之間的分界點(diǎn)為氣門最大升程點(diǎn)3，所述氣門關(guān)閉工作段與氣門關(guān)閉緩沖段之間的分界點(diǎn)為氣門關(guān)閉點(diǎn)4。
[0016]綜合考慮凸輪軸的布置、氣門升程以及排氣門開啟持續(xù)期等因素，所述基圓A的半徑R設(shè)計為18mm，角度為216.25°。
[0017]如圖2中的c點(diǎn)所示，氣門最大升程點(diǎn)3所對應(yīng)的氣門升程為8.0mm,同時也決定了凸輪最大升程L為3.979mm (參見圖1)。
[0018]為了消除氣門間隙，控制氣門初速度，所述氣門開啟緩沖段的包角β設(shè)計為10 °，其對應(yīng)的氣門升程從Omm增大至0.09mm,對應(yīng)地，氣門的速度由O增加至0.84mm/
rado
[0019]氣門開啟工作段的包角Y為59°，其對應(yīng)的氣門升程從0.09mm增大至8.0mm;氣門開啟開啟工作段的氣門速度最大達(dá)到13.47mm/rad,氣門加速度最大達(dá)到47.43mm/rad2。
[0020]氣門關(guān)閉工作段的包角ε為61°，其對應(yīng)的氣門升程從8.0mm減小至0.14mm。
[0021]氣門關(guān)閉緩沖段的包角λ為13.75°，其作用是為了控制氣門的落座速度，不致發(fā)生較大的落座力甚至導(dǎo)致氣門反跳，其對應(yīng)的氣門升程從0.14mm減小至Omm ;氣門關(guān)閉緩沖段對應(yīng)的氣門速度由0.84mm/rad逐漸減小到0，使排氣門平穩(wěn)地關(guān)閉。
[0022]如圖1所示，由氣門開啟緩沖起點(diǎn)I至氣門關(guān)閉緩沖終點(diǎn)5之間，排氣門開啟Omm持續(xù)期為143.75°凸輪轉(zhuǎn)角，即287.5°曲軸轉(zhuǎn)角(四沖程發(fā)動機(jī)的凸輪軸與曲軸之間的轉(zhuǎn)速比為1:2)(參見圖2中的a段)。采用該排氣凸輪的排氣門，其氣門升程由1.0mm逐漸開始增大至8.0mm,然后逐漸減小至1.0mm,排氣門開啟Imm持續(xù)期為190.5° ±0.5°曲軸轉(zhuǎn)角(參見圖2中的b段)。
[0023]氣門的相位參數(shù):排氣門升程關(guān)閉Omm的位置為385.5±0.5°曲軸轉(zhuǎn)角。
[0024]排氣相位調(diào)節(jié)最大范圍為50±5°曲軸轉(zhuǎn)角，參見圖2中的d。
[0025]凡通過調(diào)整凸輪型線或者搖臂比的方式，達(dá)到與氣門最大升程為8.0mm±0.1mm、排氣門開啟Imm持續(xù)期為190.5±0.5°曲軸轉(zhuǎn)角的排氣門升程參數(shù)相同效果的設(shè)計，均屬于本實(shí)用新型保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種自然吸氣汽油發(fā)動機(jī)的排氣凸輪，該排氣凸輪的型線包括基圓段(A)和凸輪桃(B)，所述凸輪桃(B)沿逆時針分為氣門開啟緩沖段、氣門開啟工作段、氣門關(guān)閉工作段以及氣門關(guān)閉緩沖段，所述基圓段(A)的圓心與所述凸輪桃(B)的徑向中心重合于凸輪中心(0)，所述基圓段(A)的一端與凸輪桃的氣門開啟緩沖段相切，切點(diǎn)為氣門開啟緩沖起點(diǎn)(1)，基圓段(A)的另一端與凸輪桃的氣門關(guān)閉緩沖段相切，切點(diǎn)為氣門關(guān)閉緩沖終點(diǎn)(5)，所述氣門開啟緩沖段與氣門開啟工作段之間的分界點(diǎn)為完全消除氣門間隙點(diǎn)(2)，所述氣門開啟工作段與氣門關(guān)閉工作段之間的分界點(diǎn)為氣門最大升程點(diǎn)(3)，所述氣門關(guān)閉工作段與氣門關(guān)閉緩沖段之間的分界點(diǎn)為氣門關(guān)閉點(diǎn)(4);其特征在于:所述基圓(A)的半徑R為18mm ;氣門最大升程點(diǎn)(3)所對應(yīng)的氣門升程為8.0mm ;排氣門開啟Imm持續(xù)期為.190.5° ±0.5°曲軸轉(zhuǎn)角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然吸氣汽油發(fā)動機(jī)的排氣凸輪，其特征在于:所述氣門開啟緩沖段的包角β為10°，其對應(yīng)的氣門升程從Omm逐漸增大至0.09mm;氣門開啟工作段的包角Y為59°，其對應(yīng)的氣門升程從0.09mm逐漸增大至8.0mm;氣門關(guān)閉工作段的包角ε為61°，其對應(yīng)的氣門升程從8.0mm逐漸減小至0.14mm;氣門關(guān)閉緩沖段的包角λ為.13.75°，其對應(yīng)的氣門升程從0.14mm逐漸減小至0mm。
【文檔編號】F01L1/08GK203925637SQ201420372912
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】余莉, 唐宇航, 潘濤, 李小勇, 張小燕 申請人:重慶長安汽車股份有限公司