CN104343480A - 一种车用发动机对称进气凸轮 - Google Patents

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李晓君
王钊
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
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Abstract

本申请公开了一种车用发动机对称进气凸轮，其凸轮型线包括基圆和凸轮桃，所述凸轮桃上的气门打开侧工作段的包角等于气门关闭侧工作段的包角，且气门打开侧的凸轮型线和气门关闭侧的凸轮型线的丰满系数均大于等于0.57，且所述基圆和所述凸轮桃相交于所述基圆的一条直径线的两端点，分别是气门开启端点a和气门关闭端点b，且所述基圆的圆心与所述凸轮桃的径向中心重合于凸轮中心点。本发明提供的车用发动机对称进气凸轮中，可以使凸轮转过半个基圆之后便可以进行气门的开启，气门进气的时间增大，从而提高了充气效率，使燃油充分燃烧，降低了油耗，提高了发动机的升功率，提高了发动机的性能。

Description

一种车用发动机对称进气凸轮
技术领域
本发明涉及发动机凸轮技术领域，特别涉及一种车用发动机对称进气凸轮。
背景技术
配气机构是发动机的核心部分，而配气凸轮的型线设计是配气机构优化设计的重要途径之一，其设计合理与否直接关系到内燃机的动力性、经济性和可靠性。良好的凸轮型线设计能充分利用进气惯性来提高充气效率，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，凸轮与挺柱间的润滑不良，导致零件磨损异常，严重者还会导致气门落座反跳和配气机构出现飞脱现象。
现有的小型车用发动机上使用的凸轮型线设计没有进行合理的优化，发动机升功率偏低，油耗高，性能不佳。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种车用发动机对称进气凸轮，以提高发动机的升功率，降低油耗，提高发动机的性能。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种车用发动机对称进气凸轮，其凸轮型线包括基圆和凸轮桃，所述凸轮桃上的气门打开侧工作段的包角等于气门关闭侧工作段的包角，且气门打开侧的凸轮型线和气门关闭侧的凸轮型线的丰满系数均大于等于0.57，且所述基圆和所述凸轮桃相交于所述基圆的一条直径线的两端点，分别是气门开启端点a和气门关闭端点b，且所述基圆的圆心与所述凸轮桃的径向中心重合于凸轮中心点。
优选的，在上述的车用发动机对称进气凸轮中，所述气门打开侧工作段的包角和所述气门关闭侧工作段的包角均为59.5°～60.5°。
优选的，在上述的车用发动机对称进气凸轮中，所述基圆的半径为16mm～17mm，凸轮最大升程为7.95mm～8.05mm，凸轮缓冲段升程为0.2mm～0.3mm。
优选的，在上述的车用发动机对称进气凸轮中，所述凸轮型线的加速度为58mm/rad2～62mm/rad2。
优选的，在上述的车用发动机对称进气凸轮中，气门打开侧的凸轮型线和气门关闭侧的凸轮型线的丰满系数均大于等于0.5717。
优选的，在上述的车用发动机对称进气凸轮中，所述凸轮桃上设置有缓冲段开始点、完全消除气门间隙点、气门最大升程点、气门关闭点和缓冲段结束点；所述气门开启端点a与所述缓冲段开始点之间的开始角度为12.5°～13.5°；所述缓冲段开始点与所述完全消除气门间隙点之间的开启缓冲段角度为16.5°～17.5°；所述完全消除气门间隙点与所述气门最大升程点之间的气门开启段角度为59.5°～60.5°；所述气门最大升程点与所述气门关闭点之间的气门关闭段角度为59.5°～60.5°；所述气门关闭点与所述缓冲段结束点之间的关闭缓冲段角度为16.5°～17.5°；所述关闭缓冲结束点与所述气门关闭端点b之间的结束角度为12.5°～13.5°。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的车用发动机对称进气凸轮中，凸轮桃上的气门打开侧工作段的包角等于气门关闭侧工作段的包角，基圆和所述凸轮桃相交于基圆的一条直径线的两端点，分别是气门开启端点a和气门关闭端点b，且基圆的圆心与凸轮桃的径向中心重合于凸轮中心点。这样设计，可以使凸轮转过半个基圆之后便可以进行气门的开启，气门进气的时间增大，从而提高了充气效率，使燃油充分燃烧，降低了油耗，提高了发动机的升功率，提高了发动机的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种车用发动机对称进气凸轮的凸轮型线的结构示意图。
在图1中，1为基圆、2为凸轮桃、3为凸轮中心点、4为缓冲段开始点、5为完全消除气门间隙点、6为气门最大升程点、7为气门关闭点、8为缓冲段结束点、9为开始角度、10为开启缓冲段角度、11为气门开启段角度、12为气门关闭段角度、13为关闭缓冲段角度、14为结束角度、a为气门开启端点、b为气门关闭端点。
具体实施方式
本发明的核心是提供了一种车用发动机对称进气凸轮，提高了发动机的升功率，降低了油耗，提高了发动机的性能。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，本发明实施例提供了一种车用发动机对称进气凸轮，以下简称进气凸轮，该车用发动机为自然吸气发动机，其凸轮型线采用ISAC(多项动力学)设计方法进行设计，包括基圆1和凸轮桃2，其中，凸轮桃2总体分为气门打开侧缓冲段、气门关闭侧缓冲段和工作段，工作段被凸轮中心线分为气门打开侧工作段和气门关闭侧工作段，本实施例中，气门打开侧工作段的包角等于气门关闭侧工作段的包角，且基圆1和凸轮桃2相交于基圆1的一条直径线的两端点，分别是气门开启端点a和气门关闭端点b，且基圆1的圆心与凸轮桃2的径向中心重合于凸轮中心点3。
上述进气凸轮由于气门打开侧工作段的包角等于气门关闭侧工作段的包角，基圆和凸轮桃各自占用一般的区域，增加了凸轮工作段的区域，使得气门打开的时间延长，能够充分进气，提高了充气效率，使燃油充分燃烧，降低了油耗，提高了发动机的升功率，提高了发动机的性能。
作为优化，本实施例中的气门打开侧工作段的包角和气门关闭侧工作段的包角均为59.5°～60.5°，更优选为60°，能够使充气效率达到最优，当然，只要能够使气门打开侧工作段的包角等于气门关闭侧工作段的包角即可。并不局限于本实施例所列举的数值和范围。
进一步地，在本实施例中，基圆1的半径为16mm～17mm，凸轮的最大升程为7.95mm～8.05mm，优选为8mm，凸轮缓冲段升程为0.2mm～0.3mm。如此设置可以进一步提高凸轮的充气效率。
在本实施例中，凸轮型线的加速度设计为58mm/rad2～62mm/rad2，更优选为60mm/rad2。
在本实施例中，气门打开侧的凸轮型线和气门关闭侧的凸轮型线的丰满系数均大于等于0.5717，丰满系数越大则充气效率越高，进一步提高了凸轮的配气性能。
在本实施例中，对凸轮桃2的组成进行描述，凸轮桃2上沿一个方向依次设置有缓冲段开始点4、完全消除气门间隙点5、气门最大升程点6、气门关闭点7和缓冲段结束点8；其中，气门开启端点a与缓冲段开始点4之间的开始角度9为12.5°～13.5°，更优选为13°；缓冲段开始点4与完全消除气门间隙点5之间的开启缓冲段角度10为16.5°～17.5°，更优选为17°，此段为气门打开侧缓冲段；完全消除气门间隙点5与气门最大升程点6之间的气门开启段角度11为59.5°～60.5°，更优选为60°，此段为气门打开侧工作段；气门最大升程点6与气门关闭点7之间的气门关闭段角度12同样为59.5°～60.5°，更优选为60°，此段为气门关闭侧工作段；气门关闭点7与缓冲段结束点8之间的关闭缓冲段角度13为16.5°～17.5°，更优选为17°，此段为气门关闭侧缓冲段；缓冲段结束点8与气门关闭端点b之间的结束角度14为12.5°～13.5°，更优选为13°，此段为正加速度与负加速度过渡段，此处的加速度为0，目的是为了提高凸轮型线的丰满系数，从而保证了配气机构在大升程下的充气效率。
本发明一实施例提供了一种具体的凸轮型线的升程表，其中，凸轮型线打开侧升程表如表1所示：
表1 是凸轮型线打开侧升程表
气门关闭侧的升程表如表2所示：
表2 为凸轮型线关闭侧升程表
上述凸轮型线升程表只是一种实施例方式，并不局限于以上表格所列举的数值。
该车用自然吸气发动机拥有升扭矩97.8N.m/L、升功率56Kw/L的性能指标，同时具有105.5N.m/2000r/min、118N.m/3200r/min、(114～118)N.m/(3200～4800)r/min和67.5Kw/6000r/min的性能水平，对于车用自然吸气发动机而言，要达到该性能水平是极不容易的。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种车用发动机对称进气凸轮，其凸轮型线包括基圆(1)和凸轮桃(2)，其特征在于，所述凸轮桃(2)上的气门打开侧工作段的包角等于气门关闭侧工作段的包角，且所述基圆(1)和所述凸轮桃(2)相交于所述基圆(1)的一条直径线的两端点，分别是气门开启端点a和气门关闭端点b，且所述基圆(1)的圆心与所述凸轮桃(2)的径向中心重合于凸轮中心点(3)。
2.根据权利要求1所述的车用发动机对称进气凸轮，其特征在于，所述气门打开侧工作段的包角和所述气门关闭侧工作段的包角均为59.5°～60.5°。
3.根据权利要求2所述的车用发动机对称进气凸轮，其特征在于，所述基圆(1)的半径为16mm～17mm，凸轮最大升程为7.95mm～8.05mm，凸轮缓冲段升程为0.2mm～0.3mm。
4.根据权利要求3所述的车用发动机对称进气凸轮，其特征在于，所述凸轮型线的加速度为58mm/rad2～62mm/rad2。
5.根据权利要求4所述的车用发动机对称进气凸轮，其特征在于，气门打开侧的凸轮型线和气门关闭侧的凸轮型线的丰满系数均大于等于0.5717。
6.根据权利要求5所述的车用发动机对称进气凸轮，其特征在于，所述凸轮桃(1)上设置有缓冲段开始点(4)、完全消除气门间隙点(5)、气门最大升程点(6)、气门关闭点(7)和缓冲段结束点(8)；所述气门开启端点a与所述缓冲段开始点(4)之间的开始角度(9)为12.5°～13.5°；所述缓冲段开始点(4)与所述完全消除气门间隙点(5)之间的开启缓冲段角度(10)为16.5°～17.5°；所述完全消除气门间隙点(5)与所述气门最大升程点(6)之间的气门开启段角度(11)为59.5°～60.5°；所述气门最大升程点(6)与所述气门关闭点(7)之间的气门关闭段角度(12)为59.5°～60.5°；所述气门关闭点(7)与所述缓冲段结束点(8)之间的关闭缓冲段角度(13)为16.5°～17.5°；所述关闭缓冲结束点(8)与所述气门关闭端点b之间的结束角度(14)为12.5°～13.5°。
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