CN102486103B - 一种小型汽油发动机的进气凸轮 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种小型汽油发动机的进气凸轮，其型线中的基圆半径为16～18mm，使得凸轮型线可以平稳过渡，在发动机耐久性试验中，完全达到了设计要求；凸轮最大升程为8～9mm，充分利用进气惯性、提高充气效率；凸轮缓冲段升程为0.1～0.3mm，兼顾了发动机的高速性能，因而可以实现发动机不同转速下性能的优化；凸轮型线开启段和关闭段的非对称设计使该型发动机的最大扭矩点由原来的4400rpm降低到了3600rpm，最高转速时的扭矩达到了最大扭矩的88％，改善了发动机性能；进气凸轮飞脱速度达到7150rpm，大于发动机最高转速6000rpm，消除了飞脱现象；凸轮-挺柱在使用过程中没有异常磨损现象；实现了高升功率、高压缩比、低油耗、低转速高扭矩等效果，大大改善了整机的性能。

Description

一种小型汽油发动机的进气凸轮
【技术领域】
本发明涉及发动机设计领域，尤其涉及一种小型汽油发动机的进气凸轮。
【背景技术】
凸轮型线的设计对发动机的性能起着巨大的影响。设计凸轮型线即是设计合理的凸轮运动曲线，来控制气门的开闭以配合曲轴-活塞运动进气或排气，良好的凸轮型线能充分利用进气惯性、提高充气效率，从而改善发动机的性能。不良的凸轮型线设计会导致发动机充气效率低，功率、扭矩低，凸轮-挺柱间润滑不良，零件异常磨损，严重者甚至会导致配气机构出现飞脱和气门落座反跳现象。
现有的小型汽油发动机上使用的凸轮型线设计没有进行合理的优化，发动机升功率低、油耗高、压缩比小、性能不佳，且凸轮型线均采用开启段和关闭段对称式的设计方式，无法兼顾到发动机对于低转速和高转速不同性能的要求。
【发明内容】
为了解决现有技术中小型汽油发动机上使用的凸轮型线设计不够优化而导致的发动机升功率低、油耗高、压缩比小等问题，本发明提供了一种小型汽油发动机的进气凸轮，该凸轮具有更优化的型线设计。
本发明中的小型汽油发动机的进气凸轮，该凸轮的型线包括基圆和凸轮桃，基圆的圆心与凸轮桃的径向中心重合于凸轮中心，而且基圆的两个端点分别与凸轮桃的两个端点重合，凸轮桃的两个端点分别是开启端点和关闭端点；凸轮桃上还包括缓冲段开始点、完全消除气门间隙点、气门最大升程点、气门关闭点、以及关闭缓冲段结束点；基圆的半径为16～18mm；凸轮最大升程为8～9mm；凸轮缓冲段升程为0.1～0.3mm。
本发明的进一步改进为：基圆的半径为17mm；开启端点至缓冲段开始点之间的开始角度为9°；缓冲段开始点至完全消除气门间隙点之间的开启缓冲段角度为19°；完全消除气门间隙点至气门最大升程点之间的气门开启段角度为62°；气门最大升程点至气门关闭点之间的气门关闭段角度为62°；气门关闭点至关闭缓冲段结束点之间的关闭缓冲段角度为25°；关闭缓冲结束点至关闭端点之间的结束角度为3°；气门最大升程点到凸轮中心的距离为25.35mm；凸轮最大升程为8.35mm；凸轮缓冲段升程为0.29mm。
相于现有技术，本发明中的小型汽油发动机的进气凸轮，凸轮型线中的基圆半径设计范围为16～18mm，使得凸轮型线可以平稳过渡，在实际的发动机耐久性试验中，基圆半径的设计值超出16～18mm范围时，凸轮过渡段的磨损量在50μm～60μm间，而基圆半径选择在16～18mm范围时凸轮过渡段的磨损量小于50μm，完全达到了发动机的设计要求；凸轮最大升程设计范围为8～9mm，充分利用进气惯性、提高充气效率；凸轮缓冲段升程设计范围为0.1～0.3mm，可以兼顾到发动机的高、低速性能，因而可以实现发动机不同转速下性能的优化；通过凸轮型线开启段和关闭段的非对称设计，该型发动机的最大扭矩点由原来的4400rpm降低到了3600rpm、下降了800rpm，最高转速时的扭矩达到了最大扭矩的88％，改善了发动机性能；进气凸轮飞脱速度达到了7150rpm，大于发动机最高转速6000rpm，消除了飞脱现象；凸轮-挺柱在实际使用过程中没有异常磨损现象；因而发动机实现了高升功率、高压缩比、低油耗、低转速高扭矩等效果，大大改善了整机的性能。
【附图说明】
图1是本发明小型汽油发动机的进气凸轮的型线示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明中的小型汽油发动机的进气凸轮，其包括基圆1和凸轮桃2，基圆1的圆心与凸轮桃2的径向中心重合于凸轮中心14，而且基圆1的两个端点分别与凸轮桃2的两个端点重合，凸轮桃的两个端点分别是开启端点2a和关闭端点2b；凸轮桃2上还包括缓冲段开始点4、完全消除气门间隙点6(即缓冲段结束点)、气门最大升程点8、气门关闭点10、以及关闭缓冲段结束点12；基圆1的半径为16～18mm；凸轮最大升程为8～9mm；凸轮缓冲段升程为0.1～0.3mm。
本发明中基圆1的半径设计为16～18mm，相对于传统中的基圆半径选范围15～17mm，更有利于保证凸轮型线的平稳过渡、更有利于凸轮结构优化；传统中的凸轮最大升程为7mm左右，该升程明显造成进气不足，影响了燃烧的性能，而本发明中的凸轮最大升程设计为8～9mm，进一步地提高了进气量，从而提高了发动机的充气效率；凸轮缓冲升程设计为0.1～0.3m，可以兼顾到发动机的高、低速性能，因而可以实现发动机不同转速下性能的优化。
本发明优选的方案为：基圆的半径为17mm，17mm是实现本凸轮型线平稳过渡的最佳数值，在实际的发动机耐久性试验中，凸轮过渡段的磨损量小于50μm，完全达到了发动机的设计要求；开启端点至缓冲段开始点之间的开始角度为9°；缓冲段开始点至完全消除气门间隙点之间的开启缓冲段角度为19°，较小的开启缓冲段角度设计，有利于提高发动机低转速的充气效率，提高发动机的低速性能；完全消除气门间隙点至气门最大升程点之间的气门开启段角度为62°；气门最大升程点至气门关闭点之间的气门关闭段角度为62°；气门关闭点至关闭缓冲段结束点之间的关闭缓冲段角度为25°，相对较大的关闭缓冲段角度设计，可以兼顾到发动机的高速性能；关闭缓冲结束点至关闭端点之间的结束角度为3°；气门最大升程点到凸轮中心的距离为25.35mm；凸轮最大升程为8.35mm；凸轮缓冲段升程为0.29mm。凸轮型线开启段和关闭段的非对称设计，使得该型发动机的最大扭矩点由原来的4400rpm降低到了3600rpm、下降了800rpm，最高转速时的扭矩达到了最大扭矩的88％，改善了发动机性能；进气凸轮飞脱速度达到了7150rpm，大于发动机最高转速6000rpm，消除了飞脱现象；凸轮-挺柱在实际使用过程中没有异常磨损现象；因而发动机实现了高升功率、高压缩比、低油耗、低转速高扭矩等效果，大大改善了整机的性能。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种小型汽油发动机的进气凸轮，该凸轮的型线包括基圆（1）和凸轮桃（2），所述基圆（1）的圆心与所述凸轮桃（2）的径向中心重合于凸轮中心（14），而且所述基圆的两个端点分别与所述凸轮桃的两个端点重合，所述凸轮桃的两个端点分别是开启端点（2a）和关闭端点（2b）；所述凸轮桃（2）上还包括缓冲段开始点（4）、完全消除气门间隙点（6）、气门最大升程点（8）、气门关闭点（10）、以及关闭缓冲段结束点（12）；其特征在于：所述基圆（1）的半径为18mm；凸轮最大升程为8～9mm；凸轮缓冲段升程为0.1～0.3mm，所述开启端点（2a）至所述缓冲段开始点（4）之间的开始角度（3）为9°；所述缓冲段开始点（4）至所述完全消除气门间隙点（6）之间的开启缓冲段角度（5）为19°；所述完全消除气门间隙点（6）至所述气门最大升程点（8）之间的气门开启段角度（7）为62°；所述气门最大升程点（8）至所述气门关闭点（10）之间的气门关闭段角度（9）为62°；所述气门关闭点（10）至所述关闭缓冲段结束点（12）之间的关闭缓冲段角度（11）为25°；所述关闭缓冲结束点（12）至所述关闭端点（2b）之间的结束角度（13）为3°；所述气门最大升程点（8）到所述凸轮中心（14）的距离为25.35mm；所述凸轮最大升程为8.35mm；所述凸轮缓冲段升程为0.29mm。
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