一種Atkinson循環(huán)增程器發(fā)動機進氣凸輪軸的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種Atkinson循環(huán)增程器發(fā)動機進氣凸輪軸，針對進氣凸輪型線進行特殊設計，進氣持續(xù)期包角α為280CA，較之現(xiàn)有技術中原機Otto循環(huán)的進氣凸輪的進氣持續(xù)期包角增大了50CA，通過增加進氣回流量改變發(fā)動機有效壓縮比，以分離壓縮比與膨脹比，實現(xiàn)增程式電動車增程器發(fā)動機Atkinson循環(huán)。進氣凸輪工作段、緩沖段采用非對稱設計，工作段采用分段加速度函數(shù)，緩沖段采用等加速等速函數(shù)。在滿足運動學和動力學基礎上對相關參數(shù)進行優(yōu)化，使其相對于原機，在進氣沖程中更加暢通、運行更加平穩(wěn)，在保證氣門與活塞沒有干涉的條件下，配合壓縮比增大，顯著降低增程式電動車Atkinson循環(huán)增程式發(fā)動機比油耗。
【專利說明】
一種Atk i nson循環(huán)増程器發(fā)動機進氣凸輪軸
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種增程式電動汽車的增程器發(fā)動機進氣凸輪軸，具體涉及一種Atkinson循環(huán)增程器發(fā)動機進氣凸輪軸。
【背景技術】
[0002]日趨嚴格的油耗法規(guī)要求車輛具有更高的經(jīng)濟性，從不同技術路線方案上來看，混合動力電動車是克服當前動力電池缺陷、向純電動汽車過渡，實現(xiàn)交通領域節(jié)能環(huán)保的最佳技術方案。目前汽車發(fā)動機上大多數(shù)熱力循環(huán)使用的是奧拓循環(huán)。這種循環(huán)以其動力性滿足了大多數(shù)行駛條件，因而廣泛應用于大多數(shù)車用發(fā)動機上。
[0003]奧拓循環(huán)的短板在于其熱效率。典型的奧拓循環(huán)發(fā)動機由于其曲軸和氣門正時的設計，固定其壓縮等于比膨脹比。在奧拓循環(huán)概念發(fā)明之后，James Atkinson發(fā)明了一種非對稱曲軸結構允許膨脹比大于壓縮比，命名為“Atkinson循環(huán)”。但是由于Atkinson循環(huán)相比奧拓循環(huán)動力輸出不足，所以在車用內燃機上很長時間被忽略。然而油電混合動力車的推廣，使Atkinson循環(huán)被重新重視起來，利用電動機補償動力輸出的不足。因此Atkinson循環(huán)在內燃機上的應用被重視起來。
[0004]由于Atkinson循環(huán)犧牲動力性換取了較高的熱效率，使Atkinson循環(huán)特別適合在增程器發(fā)動機上的應用，在固定的ISG電機需求功率工作點上，可以快速實現(xiàn)增程式電動汽車超低油耗和排放的目標。而在不同的機構實現(xiàn)Atkinson循環(huán)的布置方案中，改變配氣相位是在原機奧拓循環(huán)基礎上分離壓縮比和膨脹比，實現(xiàn)Atkinson循環(huán)成本最低的技術方案。

【發(fā)明內容】

[0005]本實用新型為了克服原機配氣機構和曲柄連桿機構無法實現(xiàn)膨脹比大于壓縮比的固有限制，提供一種Atkinson循環(huán)增程器發(fā)動機進氣凸輪軸，通過新的進氣相位增加壓縮沖程開始階段的進氣回流量，改變原機有效壓縮比，使膨脹比大于有效壓縮比來降低增程器發(fā)動機油耗。
[0006]為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0007]—種Atkinson循環(huán)增程器發(fā)動機進氣凸輪軸，包括軸體、軸頸及進氣凸輪，所述進氣凸輪的進氣持續(xù)期包角為280CA，進氣凸輪軸直接驅動進氣門由Omm開啟升程至最大升程所對應的凸輪轉角為140CA，由最大升程到距離Omm關閉升程的凸輪轉角為140CA。
[0008]進一步地，所述進氣凸輪基圓直徑為37mm，凸輪型線最大升程為8.5_。
[0009]進一步地，所述進氣凸輪在VVT機油控制閥不工作的基準位置時，進氣早開角為3CA BTDC，進氣晚關角為97CA ABDC。
[0010]進一步地，所述Atkinson循環(huán)增程器發(fā)動機進氣凸輪軸安裝在增程式電動汽車的增程器發(fā)動機上。
[0011]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0012]較原機現(xiàn)有技術中的Otto循環(huán)，本實用新型通過具有大進氣持續(xù)期包角的進氣凸輪配合較晚的進氣晚關角相位，增大壓縮沖程進氣回流量，分離壓縮比與膨脹比，增大膨脹比，使更多的熱能轉化為機械能以提高熱效率。優(yōu)化凸輪設計參數(shù)，保證發(fā)動機進氣沖程中，具有較好的氣門運動規(guī)律，進氣更加暢通，運行更加平穩(wěn)、有效地提高凸輪軸使用壽命，降低氣門落座速度，將氣門噪音進一步降低。
[0013]本實用新型將Atkinson循環(huán)應用于增程器發(fā)動機上，在滿足ISG電機需求功率的情況下，顯著降低發(fā)動機比油耗以提高發(fā)動機燃油經(jīng)濟性，快速實現(xiàn)增程式電動汽車超低油耗和排放的目標。
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。
[0015]圖1是本實用新型Atkinson循環(huán)增程器發(fā)動機進氣凸輪軸的結構示意圖；
[0016]圖2是圖1中A-A方向進氣凸輪剖視圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結合附圖詳細介紹本實用新型的技術方案:
[0018]如圖1所示，一種Atkinson循環(huán)增程器發(fā)動機進氣凸輪軸，其適合安裝在增程式電動汽車的增程器發(fā)動機上。進氣凸輪軸包括軸體、軸頸及若干進氣凸輪。顯示了進氣凸輪的型線結構，其進氣持續(xù)期包角α為280CA，較之現(xiàn)有技術中原機Otto循環(huán)的進氣凸輪的進氣持續(xù)期包角增大了50CA。其中，進氣凸輪軸驅動進氣門由Omm開啟升程至最大升程所對應的凸輪轉角為140CA，由最大升程到距離Omm關閉升程的凸輪轉角為140CA。進氣凸輪基圓直徑為37_，凸輪型線最大升程為8.5_。進氣凸輪在VVT機油控制閥不工作的基準位置時，進氣早開角為3CA BTDC，進氣晚關角為97CA ABDC。
[0019]所述進氣凸輪的設計包括凸輪升程曲線和配氣相位設計:
[0020]1.進氣凸輪型線設計:
[0021]所述進氣凸輪的進氣持續(xù)期包角為280CA。工作段、緩沖段非對稱設計，工作段采用分段加速度函數(shù)設計，緩沖段采用等加速等速函數(shù)設計。凸輪基圓直徑為37mm，最大升程為8.5mmο
[0022]并對上述凸輪型線進行動力學和運動學校核，并在滿足動力學和運動學的基礎上對相關參數(shù)進行優(yōu)化。
[0023]校核參數(shù)包括:氣門運動規(guī)律、進氣凸輪和挺柱之間的潤滑系數(shù)、進氣凸輪與挺柱之間的接觸應力、開啟側和關閉側的豐滿系數(shù)、最小曲率半徑、K系數(shù)等。
[0024]在加工工藝上需保證:進氣凸輪的最大升程偏差在凸輪桃尖左右為土0.03mm，在其余升程部分為± 0.02mm。凸輪型線還需滿足上述設計的角度與升程關系。
[0025]較大的豐滿系數(shù):開啟側和關閉側均為:0.57;
[0026]合理的氣門運動規(guī)律:最大氣門運動速度開啟側小于11.47m/s、關閉側小于
11.51m/s；
[0027]良好的潤滑條件:潤滑系數(shù):0.39;
[0028]合理的K系數(shù):開啟側:4.44、關閉側:4.48;
[0029]較小的接觸應力:最大接觸應力為331.9Ν/_2;
[0030]保證發(fā)動機進氣沖程中，具有較好的氣門運動規(guī)律，進氣更加暢通，運行更加平穩(wěn)、有效地提高凸輪軸使用壽命，降低氣門落座速度，將氣門噪音進一步降低。
[0031]2.進氣相位設計:
[0032]以最大限度降低進氣回流過程中的栗氣損失為前提，選擇進氣晚關角。計算原機有效壓縮比，在原機的幾何壓縮比(10.5)基礎上，留有適當余量，保證不發(fā)生爆震。確定VVT基準位置的有效壓縮比對應的Imm升程處的晚關角，計算凸輪型線工作段Omm到Imm升程，確定Omm升程處對應的晚關角及早開角，從而得到Omm升程下的進氣相位:在VVT機油控制閥不工作的基準位置時，進氣早開角為3CA BTDC，進氣晚關角為97CA ABDC。
[0033]通過大進氣持續(xù)期包角的進氣凸輪，配合較晚的進氣晚關角相位，增大壓縮沖程進氣回流量，分離壓縮比與膨脹比，增大膨脹比，使更多的熱能轉化為機械能以提高熱效率。
[0034]本實用新型利用Atkinson循環(huán)在增程器發(fā)動機上的應用，在滿足ISG電機需求功率的情況下，顯著降低發(fā)動機比油耗以提高發(fā)動機燃油經(jīng)濟性，快速實現(xiàn)增程式電動汽車超低油耗和排放的目標。
【主權項】
1.一種Atkinson循環(huán)增程器發(fā)動機進氣凸輪軸，包括軸體、軸頸及進氣凸輪，其特征在于，所述進氣凸輪的進氣持續(xù)期包角為280CA，進氣凸輪軸直接驅動進氣門由Omm開啟升程至最大升程所對應的凸輪轉角為140CA，由最大升程到Omm關閉升程的凸輪轉角為140CA。2.如權利要求1所述的一種Atkinson循環(huán)增程器發(fā)動機進氣凸輪軸，其特征在于，所述進氣凸輪基圓直徑為37mm，凸輪型線最大升程為8.5_。3.如權利要求1所述的一種Atkinson循環(huán)增程器發(fā)動機進氣凸輪軸，其特征在于，所述進氣凸輪在VVT機油控制閥不工作的基準位置時，進氣早開角為3CA BTDC，進氣晚關角為97CA ABDC。4.如權利要求1所述的一種Atkinson循環(huán)增程器發(fā)動機進氣凸輪軸，其特征在于，所述Atkinson循環(huán)增程器發(fā)動機進氣凸輪軸安裝在增程式電動汽車的增程器發(fā)動機上。
【文檔編號】F01L1/047GK205669418SQ201620473590
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】高瑩, 徐英健, 劉洪岐, 麻斌, 王亞娣
【申請人】吉林大學