CN103195531A - 一种发动机凸轮轴及有该发动机凸轮轴的发动机工作方法 - Google Patents

一种发动机凸轮轴及有该发动机凸轮轴的发动机工作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103195531A
CN103195531A CN2013101264888A CN201310126488A CN103195531A CN 103195531 A CN103195531 A CN 103195531A CN 2013101264888 A CN2013101264888 A CN 2013101264888A CN 201310126488 A CN201310126488 A CN 201310126488A CN 103195531 A CN103195531 A CN 103195531A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cam
stroke
engine
exhaust
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2013101264888A
Other languages
English (en)
Inventor
龙敏贤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongguan City Zhenbo Energy-Saving Environmental Protection Science & Technology Co Ltd
Original Assignee
Dongguan City Zhenbo Energy-Saving Environmental Protection Science & Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongguan City Zhenbo Energy-Saving Environmental Protection Science & Technology Co Ltd filed Critical Dongguan City Zhenbo Energy-Saving Environmental Protection Science & Technology Co Ltd
Priority to CN2013101264888A priority Critical patent/CN103195531A/zh
Publication of CN103195531A publication Critical patent/CN103195531A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

本发明公开了一种发动机凸轮轴及有该发动机凸轮轴的发动机工作方法，属于发动机领域，排气凸轮的排气行程段和进气凸轮的进气行程的重叠角度等于或小于90度曲轴转角，对于相应的二冲程发动机，加大了二冲程发动机的扫气/换气行程，增加进气量，减少了压缩行程，从而减少燃烧室的空间体积，可燃混合气体积压缩得越小，使膨胀行程是压缩行程的2倍，提高了发动机的热效率，提高发动机做功效率，从而降低发动机的油耗。

Description

一种发动机凸轮轴及有该发动机凸轮轴的发动机工作方法
技术领域
本发明涉及发动机领域，特别是涉及一种发动机凸轮轴及有该发动机凸轮轴的发动机工作方法。
背景技术
二冲程发动机的工作原理包括两个行程：压缩行程：进、排气阀门同时被关闭后，活塞自下止点向上移动，进入汽缸的混合气被压缩；膨胀冲程：活塞压缩到上止点附近时，火花塞点燃可燃混合气，燃气膨胀推动活塞下移作功。这时进气阀门依然关闭，当活塞接近下止点时排气阀门开启，废气冲出；随后排气阀门开启扫过曲轴转角90度后，受预压的新鲜可燃混合气进入汽缸，驱除废气，进行换气过程。现有的二冲程发动机的压缩行程和膨胀行程的活塞位移的距离都一样，发动机整体做功效率不高并未充分利用燃气放热的热能，导致发动机油耗过高；而且当今能源供给紧张，油价不断上涨，利用创新技术促使发动机的油耗下降是必须解决的问题。
发明内容
    针对发动机做功效率不高的问题，本发明提供了一种高热效率的发动机凸轮轴及有该发动机凸轮轴的发动机工作方法。
本发明所采取的技术方案是：一种发动机凸轮轴，包括凸轮轴主体、控制进气阀的进气凸轮和控制排气阀的排气凸轮，排气凸轮和进气凸轮设置在凸轮轴主体上；排气凸轮的排气行程段和进气凸轮的进气行程段相对设置一定的重叠角度，排气凸轮的排气行程段和进气凸轮的进气行程的重叠角度等于或小于90度曲轴转角，致使发动机的实际压缩行程短于实际膨胀行程，改变了发动机的基本热力循环，因而大幅度提高发动机的热效率，从而大幅度降低发动机的耗油率。
在上述结构中，凸轮轴主体、排气凸轮和进气凸轮一体成型，保证排气凸轮和进气凸轮转动保持一致性。
在上述结构中，排气凸轮和进气凸轮的形状构造符合多项式：y=ax5+bx4+cx+k，x为曲轴转角，y为凸轮升程，a、b、c和k为根据缸径、冲程长短、曲轴转速和燃烧系统不同而设定的常数。
有该发动机凸轮轴的发动机工作方法，其步骤包括：
扫气/换气过程：在活塞在下止点上升过程中，凸轮轴转动将进气门阀和排气门阀打开将空气和汽油或柴油进入发动机的汽缸且在汽缸内混合成可燃混合气，与此同时进行扫气和换气，扫气/换气时间的重叠角度小于或等于90度。
压缩冲程：凸轮轴转动将进气门阀和排气门阀同时关闭，并停止扫气/换气行程，活塞继续上升将汽缸内的可燃混合气压缩至燃烧室内，直至活塞上升到上止点，之后是膨胀行程。
膨胀行程：当活塞接近上止点时，由火花塞点燃燃烧室内的可燃混合气，高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲轴对外输出机械能，而且膨胀行程是压缩行程的2倍，之后再重新进行扫气/换气过程。
在上述方法中，曲轴和凸轮轴的转速比是1:1，这样才能保证活塞、进气门阀和排气门阀工作协调。
在上述方法中，发动机为柴油发动机时，燃烧室的空间体积与实际压缩行程经过的空间体积之比为1:15~22；发动机为汽油发动机时，燃烧室的空间体积与实际压缩行程经过的空间体积之比为1:6~11；实际压缩行程经过的空间体积越小，燃烧室的空间体积越小，可燃混合气体积压缩得越小，保证燃烧正常、完善，提高燃烧效率。
本发明的有益效果是：上述技术方案的一种发动机凸轮轴及有该发动机凸轮轴的发动机工作方法，增强了二冲程发动机的扫气/换气效果，增加进气量，使燃气得到充分膨胀，并改变其基本循环过程，使膨胀的行程是压缩的行程的2倍，使得该发动机的对外作功冲程延长，提高发动机做功效果，提高了发动机的热效率，从而降低发动机的油耗。
附图说明
图1是本发明的一种发动机凸轮轴结构示意图；
图2是本发明的一种发动机凸轮轴行程原理示意图；
图3是本发明的具有该发动机凸轮轴的发动机结构示意图。
图中，1、凸轮轴；11、凸轮轴主体；12、排气凸轮；13、进气凸轮；A、排气行程段；B、进气行程段；2、排气门阀；3、进气门阀；4、曲轴；5、活塞；6、汽缸；7、燃烧室；8、火花塞。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
图1至图3示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的一种发动机凸轮轴及有该发动机凸轮轴的发动机工作方法。
一种发动机凸轮轴1，包括凸轮轴主体11、控制进气阀的排气凸轮12和控制进气阀的进气凸轮13，排气凸轮12和进气凸轮13设置在凸轮轴主体11上；排气凸轮12的排气行程段A和进气凸轮13的进气行程段A相对作具有同时打开气阀的重叠曲轴转角的设置，排气凸轮12的排气行程段A和进气凸轮13的进气行程段B的重叠角度等于或小于90度曲轴转角，其相位配置将使致发动机的实际压缩行程短于实际膨胀行程，改变了发动机的基本热力循环，因而大幅度提高发动机的热效率，从而大幅度降低发动机的耗油率。
上述的结构中，凸轮轴主体11、排气凸轮12和进气凸轮13一体成型，保证排气凸轮12和进气凸轮13转动保持一致。
上述的结构中，排气凸轮12和进气凸轮13的形状构造符合多项式：y=ax5+bx4+cx+k，x为曲轴转角，y为凸轮升程，a、b、c和k为根据缸径、冲程长短、曲轴4转速和燃烧系统不同而设定的常数。
具有该发动机凸轮轴1的发动机，凸轮轴1控制汽缸6的进气阀门3和排气阀门2，曲轴4和凸轮轴1通过齿轮或链条相连同步传动，曲轴4与活塞5相连传动，活塞5话套于汽缸6内且能与汽缸相对滑动，活塞5顶部设有燃烧室7，汽缸盖底部设有火花塞8。
有该发动机凸轮轴1的发动机工作方法过程为：
扫气/换气行程：在活塞5在下止点上升过程中，凸轮轴1转动将进气门阀3和排气门阀2打开将空气和汽油或柴油进入发动机的汽缸6且在汽缸6内混合成可燃混合气，与此同时进行扫气和换气，扫气/换气时间的重叠角度小于或等于90度曲轴4转角。
压缩行程：凸轮轴1转动将进气门阀3和排气门阀2同时关闭，并停止扫气/换气行程，活塞5继续上升将汽缸6内的可燃混合气压缩至燃烧室7内，直至活塞5上升到上止点，之后是膨胀行程。
膨胀行程：当活塞5接近上止点时，由火花塞8点燃燃烧室7内的可燃混合气，高温高压的燃气推动活塞5从上止点向下止点运动，并通过曲轴4对外输出机械能，而且膨胀行程是压缩行程的2倍，之后再重新进行扫气/换气过程。
上述的，曲轴4和凸轮轴1的转速比是1:1，这样才能保证活塞5、进气门阀3和排气门阀2工作协调。
上述的，有该发动机凸轮轴1的发动机为柴油发动机时，燃烧室7的空间体积与实际压缩行程经过的空间体积之比为1:15~22；具有该发动机凸轮轴1的发动机为汽油发动机时，燃烧室7的空间体积与实际压缩行程经过的空间体积之比为1:6~11；不论是汽油机还是柴油机，都要遵从以下原则：实际压缩行程扫过的空间体积越小，燃烧室7的空间体积越小，可燃混合气体积压缩得应该越小，以保证燃烧正常、完善，提高燃烧效率。
如果有该发动机凸轮轴1的发动机为柴油发动机，在活塞5由下止点上升过程中，则该凸轮轴1的进气凸轮13和排气凸轮12将进气门阀和排气门阀2同时打开，空气被扫入发动机的汽缸6内且将在汽缸6内的废气经排气阀扫出外界，活塞5上升到冲程一半行程时，进气门阀和排气门阀2同时关闭、活塞5继续上升到上达点附近，柴油机的燃油系统向汽缸6内高压喷出柴油，与空气混合成可燃混合气，同时进行膨胀冲程；期间的进行扫气和换气的重叠角度等于或小于90度曲轴转角。
如果有该发动机凸轮轴1的发动机为汽油发动机，在活塞5由下止点上升过程中，则该凸轮轴1的进气凸轮13和排气凸轮12将进气阀门和排气阀门在不同时间分别打开，排气阀门提前曲轴转角10度的时间在下止点前打开，部分废气经排气阀扫出外界，活塞5上升到冲程3/4行程时，进气阀门打开，排气阀门保持打开，进气阀门和排气阀门同时打开的曲轴转角的重叠角度约为30度曲轴转角。此时，进气门阀和排气门阀2同时打开，可燃混合气被扫入发动机的汽缸6内且将在汽缸6内的剩余部分废气扫出外界，完成了扫气/换气过程。活塞5上升到冲程一半行程时，进气阀门和排气阀门同时关闭，活塞5继续上升到上达点附近，汽油机的燃油点火系统启动点火程序，将可燃混合气点燃，同时进行膨胀冲程。
以上的实施例子只是在于说明而不是限制本发明，故凡依本发明专利申请范围所述的方法所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (8)

1.一种发动机凸轮轴，包括凸轮轴主体、控制进气阀的排气凸轮和控制进气阀的进气凸轮，排气凸轮和进气凸轮设在凸轮轴主体上；其特征在于，排气凸轮的排气行程段和进气凸轮的进气行程段相对设置一定的重叠角度，排气凸轮的排气行程段和进气凸轮的进气行程段的所述重叠角度小于或等于90度。
2.根据权利要求1所述的一种发动机凸轮轴，其特征在于：凸轮轴主体、排气凸轮和进气凸轮一体成型。
3.根据权利要求1所述的一种发动机凸轮轴，其特征在于：排气凸轮和进气凸轮的形状构造符合多项式：y=ax5+bx4+cx+k，x为曲轴转角，y为凸轮升程，a、b、c和k为根据缸径、冲程长短、曲轴转速和燃烧系统不同而设定的常数。
4.具有权利要求1所述的一种发动机凸轮轴的发动机工作方法，其过程包括：
扫气/换气行程：在活塞在下止点上升过程中，凸轮轴转动将进气门阀和排气门阀打开将空气和汽油或柴油进入发动机的汽缸且在汽缸内混合成可燃混合气，与此同时进行扫气和换气，扫气/换气时间的重叠角度小于或等于90度曲轴转角；
压缩行程：凸轮轴转动将进气门阀和排气门阀关闭，停止扫气/换气行程，活塞继续上升将汽缸内的可燃混合气压缩至燃烧室内，直至活塞上升到上止点；
膨胀行程：当活塞接近上止点时，由火花塞点燃燃烧室内的可燃混合气，高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲轴对外输出机械能，而且膨胀行程是压缩行程的2倍，之后再重新进行扫气/换气行程。
5.根据权利要求4所述的具有权利要求1所述的一种发动机凸轮轴的发动机工作方法，其特征在于：曲轴和凸轮轴的转速比是1:1。
6.根据权利要求4所述的具有权利要求1所述的一种发动机凸轮轴的发动机工作方法，其特征在于：发动机为柴油发动机时，燃烧室的空间体积与实际压缩行程经过的空间体积之比为1:15~22；发动机为汽油发动机时，燃烧室的空间体积与实际压缩行程经过的空间体积之比为1:6~11。
7.根据权利要求4所述的具有权利要求1所述的一种发动机凸轮轴的发动机工作方法，其特征在于：具有该发动机凸轮轴的发动机为柴油发动机；在活塞由下止点上升过程中，则该凸轮轴的进气凸轮和排气凸轮将进气门阀和排气门阀同时打开，空气被扫入发动机的汽缸内且将在汽缸内的废气经排气阀扫出外界；活塞上升到冲程一半行程时，进气门阀和排气门阀同时关闭；活塞继续上升到上达点附近，柴油机的燃油系统向汽缸内高压喷出柴油，与空气混合成可燃混合气，同时进行膨胀冲程；期间的进行扫气和换气的重叠角度等于或小于90度曲轴转角。
8.根据权利要求4所述的具有权利要求1所述的一种发动机凸轮轴的发动机工作方法，其特征在于：具有该发动机凸轮轴的发动机为汽油发动机；在活塞由下止点上升过程中，则该凸轮轴的进气凸轮和排气凸轮将进气阀门和排气阀门在不同时间分别打开，排气阀门提前10度曲轴转角的时间在下止点前打开，部分废气经排气阀扫出外界；活塞上升到冲程3/4行程时，进气阀门打开，排气阀门保持打开，进气阀门和排气阀门同时打开的曲轴转角的重叠角度为30度曲轴转角；此时，进气门阀和排气门阀同时打开，可燃混合气被扫入发动机的汽缸内且将在汽缸内的剩余部分废气扫出外界，完成了扫气/换气过程；活塞上升到冲程一半行程时，进气阀门和排气阀门同时关闭，活塞继续上升到上达点附近，汽油机的燃油点火系统启动点火程序，将可燃混合气点燃，同时进行膨胀冲程。
CN2013101264888A 2013-04-12 2013-04-12 一种发动机凸轮轴及有该发动机凸轮轴的发动机工作方法 Pending CN103195531A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013101264888A CN103195531A (zh) 2013-04-12 2013-04-12 一种发动机凸轮轴及有该发动机凸轮轴的发动机工作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013101264888A CN103195531A (zh) 2013-04-12 2013-04-12 一种发动机凸轮轴及有该发动机凸轮轴的发动机工作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103195531A true CN103195531A (zh) 2013-07-10

Family

ID=48718303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2013101264888A Pending CN103195531A (zh) 2013-04-12 2013-04-12 一种发动机凸轮轴及有该发动机凸轮轴的发动机工作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103195531A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107849949A (zh) * 2015-08-19 2018-03-27 大众汽车有限公司 预测凸轮轴的相位
CN112112698A (zh) * 2020-09-22 2020-12-22 东风汽车集团有限公司 一种凸轮轴驱动结构及燃油发动机

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1861990A (zh) * 2005-05-15 2006-11-15 晏家全 高性能内燃机
AU2007100307A4 (en) * 2006-04-21 2007-05-17 Robert John Hadaway Improvements for two-stroke engines
CN101000000A (zh) * 2006-12-30 2007-07-18 重庆隆鑫工业（集团）有限公司 摩托车发动机凸轮轴的凸轮
JP2007239553A (ja) * 2006-03-07 2007-09-20 Nissan Motor Co Ltd ２ストロークエンジン
CN200978687Y (zh) * 2006-11-15 2007-11-21 浙江钱江摩托股份有限公司 一种发动机气门驱动机构的凸轮结构
WO2010036094A1 (en) * 2008-09-24 2010-04-01 Petroliam Nasional Berhad Exhaust valve opening timing and lift strategy
CN201896637U (zh) * 2010-10-13 2011-07-13 段家忠 一种新型内燃机凸轮轴
KR20120059333A (ko) * 2010-11-30 2012-06-08 김철수 2행정외연열기관의 흡/배기밸브 구동링크 구조
CN203189070U (zh) * 2013-04-12 2013-09-11 东莞市振博节能环保科技有限公司 一种发动机凸轮轴

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1861990A (zh) * 2005-05-15 2006-11-15 晏家全 高性能内燃机
JP2007239553A (ja) * 2006-03-07 2007-09-20 Nissan Motor Co Ltd ２ストロークエンジン
AU2007100307A4 (en) * 2006-04-21 2007-05-17 Robert John Hadaway Improvements for two-stroke engines
CN200978687Y (zh) * 2006-11-15 2007-11-21 浙江钱江摩托股份有限公司 一种发动机气门驱动机构的凸轮结构
CN101000000A (zh) * 2006-12-30 2007-07-18 重庆隆鑫工业（集团）有限公司 摩托车发动机凸轮轴的凸轮
WO2010036094A1 (en) * 2008-09-24 2010-04-01 Petroliam Nasional Berhad Exhaust valve opening timing and lift strategy
CN201896637U (zh) * 2010-10-13 2011-07-13 段家忠 一种新型内燃机凸轮轴
KR20120059333A (ko) * 2010-11-30 2012-06-08 김철수 2행정외연열기관의 흡/배기밸브 구동링크 구조
CN203189070U (zh) * 2013-04-12 2013-09-11 东莞市振博节能环保科技有限公司 一种发动机凸轮轴

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘永长: "《内燃机原理》", 31 July 1992, 华中理工大学出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107849949A (zh) * 2015-08-19 2018-03-27 大众汽车有限公司 预测凸轮轴的相位
US10605177B2 (en) 2015-08-19 2020-03-31 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for predicting a phase position of a camshaft
CN107849949B (zh) * 2015-08-19 2020-09-11 大众汽车有限公司 预测凸轮轴的相位
CN112112698A (zh) * 2020-09-22 2020-12-22 东风汽车集团有限公司 一种凸轮轴驱动结构及燃油发动机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103321744B (zh) 一种无缸盖双燃烧室卧式四冲程内燃机
CN204827655U (zh) 行星轮系发动机传动机构
CN106884710A (zh) 一种滑块配合凸轮转子内燃发动机动力系统
CN105888840A (zh) 省力发动机
CN100400863C (zh) 一种车用活塞式气压发动机
CN103195531A (zh) 一种发动机凸轮轴及有该发动机凸轮轴的发动机工作方法
WO2016000400A1 (zh) 一种高效热能动力设备及其做功方法
CN203189070U (zh) 一种发动机凸轮轴
CN104405498A (zh) 一种变压缩比增容循环活塞式内燃机
CN103748336A (zh) 具有内部废气能量回收装置的往复活塞式内燃机的工作方法及往复活塞式内燃机
CN105257392B (zh) 活塞式内燃机压缩气体捂燃增压技术
CN108868943A (zh) 应用电磁全可变气门的发动机二四冲程切换方法
CN201125752Y (zh) 一种车用活塞式气压发动机
CN201865767U (zh) 曲滑道发动机
CN106870123B (zh) 一种内腔凸轮转子内燃发动机动力系统
CN202718753U (zh) 一种发动机
CN105927379A (zh) 季差绝热式活塞内燃机技术及所制造的内燃机
CN203756332U (zh) 一种双活塞内燃机
CN208380694U (zh) 一种榄心转子发动机
CN201884136U (zh) 基于两次进、排气的高压缩比内燃机
CN103321743B (zh) 内燃发动机
CN201496142U (zh) 内冷活塞式内燃蒸汽机
Jangalwa et al. Scuderi Split Cycle Engine: A Review
RU2435975C2 (ru) Двигатель внутреннего сгорания меньшова
US10393011B1 (en) Method of operating an internal combustion engine utilizing heat in engine cycles

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20130710