CN101943037A - 双峰排气凸轮轴 - Google Patents

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高文志
边强
韦慧勇
张晶
陈毅
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Abstract

本发明公开了一种带有双峰排气凸轮的凸轮轴，用于内部废气再循环。凸轮轴包括一个进气凸轮和两个排气凸轮，两个排气凸轮包括排气凸轮和EGR凸轮。排气凸轮和EGR凸轮共用一个基圆，进气、排气凸轮最大升程为5.5-9.5mm；EGR凸轮最大升程为h为0.5-2.5mm。进气凸轮与排气凸轮中心线之间的夹角为90°-140°，排气凸轮与EGR凸轮两中心线之间的夹角α为90°-150°。排气凸轮行程与EGR凸轮行程两个结束点之间夹角β为0°-50°。当活塞吸气将达到进气下止点时，EGR凸轮使排气门再次开启，靠缸内的真空度使部分废气吸回气缸，实现废气再循环。本发明可有效降低NOx排放，同时可避免气门产生磨损。

Description

双峰排气凸轮轴
技术领域
本发明属于内燃机部件，具体涉及一种带有双峰排气凸轮的凸轮轴，用于内部废气再循环，降低内燃机NOx排放。
背景技术
目前对于满足欧Ⅲ排放法规的柴油机，通常利用废气再循环来降低NOx排放。废气再循环（Exhaust Gas Recirculation），简称EGR，是降低内燃机NOx排放的有效措施之一。目前废气再循环有外部与内部两种方式。外部EGR是将发动机的部分排气从排气管引入进气管，通过改变进气气体的成分，达到降低NOx的目的。外部EGR需要有外部废气再循环管道及控制阀。内部EGR是利用进排气门配气相位的变化，使发动机气缸内的残余废气量增加，达到降低最高燃烧温度和减小NOx排放的目的。内部EGR在结构上无外部连接管和EGR阀等附件，结构简单。但这种内部EGR方式对降低NOx排放的效果有限，尤其是对于转速不高的柴油机。还有一种内部EGR方式是，在排气行程进气门二次开启时，将缸内废气吸入进气管后再随进气门进入气缸，该种方法虽然可以明显降低NOx排放，但会使功率降低很大，并会加快进气门磨损，影响进气门的使用寿命。 
本发明提出的一种方式属于内部EGR方式，它可以有效降低NOx排放。
发明内容
本发明的目的是，提供一种具有双峰排气凸轮的凸轮轴，当发动机活塞接近吸气行程下止点时，凸轮使排气门略微开启，利用缸内较大的真空度将排气管中的废气吸入气缸，从而实现内部EGR，降低NOx排放。 
以下结合附图对本发明的技术原理进行说明。双峰排气凸轮轴包括进气凸轮和排气凸轮，而本发明双峰排气凸轮轴包括一个进气凸轮和两个排气凸轮，进气凸轮为单峰凸轮结构（图1）。两个排气凸轮包括排气凸轮和EGR凸轮（图2）。排气凸轮升程较大，用于发动机的排气；而EGR凸轮升程相对较小，用于实现内部废气再循环。如图2所示：在发动机排气行程阶段，排气门在排气凸轮作用下第一次开启，将缸内废气排出。在排气行程后期，进气门在进气凸轮作用下开启，开始进气行程。在上止点附件出现进、排气门重叠开启现象。当活塞将达到进气下止点时，发动机气缸内产生较大真空度，这时EGR凸轮使排气门再次开启较小开度，靠气缸内的真空度使排气管中的废气吸回气缸，达到废气再循环的目的，流回气缸的废气中含有大量的二氧化碳，吸收发动机燃烧产生的热量降低最高燃烧温度，从而降低NOx的生成量。再次吸入的废气不会对进、排气门产生磨损。克服了外部EGR及由双峰进气凸轮实现的EGR产生的进气门磨损弊端。
本发明的特点以及有益效果是，与目前内部EGR结构相比较双峰排气凸轮轴，结构简单，可以有效降低发动机的NOx排放，适合于满足欧Ⅲ排放法规的发动机使用，而且可以避免气门产生磨损现象。 
附图说明
图1为本发明进气凸轮结构示意图。
图2为本发明排气凸轮结构示意图。
图3为排气凸轮轴下的进气门和排气门升程曲线。
附图标记为：1— 进气凸轮中心线；2— 排气凸轮中心线；3— 排气凸轮行程开始点；4— EGR凸轮行程结束点；5— EGR凸轮中心线；α— 排气凸轮与EGR凸轮中心线之间夹角；β—排气凸轮行程结束点与EGR凸轮行程结束点之间的夹角。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的技术原理做进一步的说明。如图1和图2所示：双峰排气凸轮轴，包括进气凸轮和排气凸轮，双峰排气凸轮轴包括一个进气凸轮Ⅰ和两个排气凸轮。两个排气凸轮包括排气凸轮Ⅱ和EGR凸轮Ⅲ，排气凸轮Ⅱ和EGR凸轮Ⅲ共用一个基圆，排气凸轮与EGR凸轮圆滑过渡，保证工艺性。进气凸轮Ⅰ和排气凸轮Ⅱ的最大升程为5.5mm-9.5mm， EGR凸轮Ⅲ最大升程为0.5mm-2.5mm，进气凸轮Ⅰ与排气凸轮Ⅱ中心线之间的夹角为90°-140°凸轮转角（凸轮转角为夹角的单位），排气凸轮中心线2至EGR凸轮Ⅲ中心线5之间的夹角α为90°-150°凸轮转角。排气凸轮Ⅱ行程结束点3与EGR凸轮Ⅲ行程结束点4之间的夹角β为0°-50°凸轮转角。h为EGR凸轮Ⅲ的最大升程，大小为0.5mm-2.5mm。
EGR凸轮Ⅲ的最大升程、工作段包角及EGR凸轮与排气凸轮的位置关系通过模拟计算或试验严格选取。以某四缸柴油机为实施例。发动机的进气凸轮与排气凸轮最大升程为6.25mm，进气门开启角度为上止点前8°曲轴转角，关闭角度为下止点后38°曲轴转角，排气门开启角度为下止点前50°曲轴转角，关闭角度为上止点后6°曲轴转角。EGR凸轮最大升程为h=1.8mm，工作段包角为60°曲轴转角，排气主凸轮与EGR凸轮中心线之间的夹角α=140°凸轮转角。排气凸轮行程结束点与EGR凸轮行程结束点之间夹角β=21°凸轮转角。采用这种具有双峰排气凸轮的凸轮轴，在标定工况2200 r/min时NOx浓度可下降18.2%；在最大扭矩1320 r/min时NOx浓度下降44.7%（如图3）。

Claims (1)

1.双峰排气凸轮轴，包括进气凸轮和排气凸轮，其特征是双峰排气凸轮轴包括一个进气凸轮（Ⅰ）和两个排气凸轮，两个排气凸轮包括排气凸轮（Ⅱ）和EGR凸轮（Ⅲ），排气凸轮（Ⅱ）和EGR凸轮（Ⅲ）共用一个基圆，进气凸轮（Ⅰ）和排气凸轮（Ⅱ）的最大升程为5.5mm-9.5mm， EGR凸轮（Ⅲ）最大升程为0.5mm-2.5mm，进气凸轮（Ⅰ）与排气凸轮（Ⅱ）中心线之间的夹角为90°-140°凸轮转角，排气凸轮中心线2与EGR凸轮中心线5之间的夹角α为90°-150°凸轮转角。排气凸轮Ⅱ行程结束点（3）与EGR凸轮Ⅲ行程结束点（4）之间夹角β为0°-50°凸轮转角。h为EGR凸轮Ⅲ的最大升程，大小为0.5mm-2.5mm。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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