CN104405464A - 一种增压直喷汽油机的排气凸轮 - Google Patents

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李晓君
赵升洲
阎强
王坤
唐素芳
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • 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
    • F01L1/08—Shape of cams

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Abstract

本申请公开了一种增压直喷汽油机的排气凸轮，所述排气凸轮的凸轮型线包括气门打开侧缓冲段、气门关闭侧缓冲段、工作段和基圆段；所述工作段的包角在240°～250°范围内；所述气门打开侧缓冲段的夹角为25°～30°，缓冲段高度在0.15mm以上；所述凸轮型线的最大升程H在5mm～5.5mm内。本排气凸轮经过试验得到，该排气凸轮可以使发动机在1500～4500r/min的转速范围内，保持350N.m扭矩的输出，同时保证发动机在额定转速5500r/min下，达到输出功率155Kw的设计目标，可见即使在低速运行下，发动机也能够提供较高的扭矩和功率，减小了迟滞的程度，改善了发动机的低速性能。

Description

一种增压直喷汽油机的排气凸轮
技术领域
本发明涉及发动机凸轮技术领域，特别涉及一种增压直喷汽油机的排气凸轮
背景技术
目前增压直喷汽油发动机所采用的排气凸轮，在低转速运行时，存在响应迟滞性较大的问题，导致发动机低速无力、低速加速性差，影响发动机的低速性能。
因此，如何减小排气凸轮在低速时的响应迟滞，改善低速性能，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种增压直喷汽油机的排气凸轮，以减小排气凸轮在低速时的响应迟滞，改善发动机低速性能。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种增压直喷汽油机的排气凸轮，所述排气凸轮的凸轮型线包括气门打开侧缓冲段、气门关闭侧缓冲段、工作段和基圆段；
所述工作段的包角在240°～250°范围内；
所述气门打开侧缓冲段的夹角为25°～30°，缓冲段高度在0.15mm以上；
所述凸轮型线的最大升程H在5mm～5.5mm内。
优选的，在上述的排气凸轮中，所述基圆段的半径在15mm～17mm内。
优选的，在上述的排气凸轮中，所述凸轮型线的最大正加速度为40mm/rad2～60mm/rad2，正加速度宽度范围为50°～60°；所述凸轮型线的最大负加速度为20mm/rad2～40mm/rad2，负加速度宽度范围为60°～70°。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的增压直喷汽油机的排气凸轮中，通过将凸轮型线的工作段的包角控制在240°～250°范围内，气门打开侧缓冲段的夹角控制在25°～30°范围内，缓冲段高度在0.15mm以上，凸轮型线的最大升程H在5mm～5.5mm范围内，经过试验得到，该排气凸轮可以使发动机在1500～4500r/min的转速范围内，保持350N.m扭矩的输出，同时保证发动机在额定转速5500r/min下，达到输出功率155Kw的设计目标，可见即使在低速运行下，发动机也能够提供较高的扭矩和功率，减小了迟滞的程度，改善了发动机的低速性能。
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增压直喷汽油机的排气凸轮的凸轮型线的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种增压直喷汽油机的排气凸轮的凸轮型线的极坐标表示示意图；
图3为本发明实施例提供的一种增压直喷汽油机的排气凸轮的气门侧凸轮特性曲线；
图4为本发明实施例提供的一种增压直喷汽油机的排气凸轮的凸轮副特性曲线。
在上述图1-图4中，1为气门打开侧缓冲段、2为工作段、3为气门关闭侧缓冲段、4为基圆段。
具体实施方式
本发明的核心是提供了一种增压直喷汽油机的排气凸轮，减小了排气凸轮在低速时的响应迟滞，改善了发动机低速性能。
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和图2，本发明实施例提供了一种增压直喷汽油机的排气凸轮，排气凸轮的凸轮型线包括气门打开侧缓冲段1、气门关闭侧缓冲段3、工作段2和基圆段4；其中，凸轮型线采用了配气机构与排气系统非定常因素的匹配计算理论，使工作段2(即图1中的b1～b2段)的包角控制在240°～250°范围内，有效利用压力波的动态效应来降低排气背压；气门打开侧缓冲段1(即图1中的a1～b1段)的夹角为25°～30°，缓冲段高度在0.15mm以上，凸轮型线在缓冲段区域采用负曲率半径的设计，保证发动机的性能与油耗的输出；凸轮型线的最大升程H在5mm～5.5mm内，使气门升程与排气道流量系数相匹配，更好地兼顾发动机的低速扭矩和高速功率，以及发动机的油耗水平。
上述排气凸轮通过试验得到，该排气凸轮可以使发动机在1500～4500r/min的转速范围内，保持350N.m扭矩的输出，同时保证发动机在额定转速5500r/min下，达到输出功率155Kw的设计目标，可见即使在低速运行下，发动机也能够提供较高的扭矩和功率，减小了迟滞的程度，改善了发动机的低速性能。
在本实施例中，凸轮型线利用分析软件将基圆段4的半径控制在15～17mm范围内，保证了凸轮轴的使用寿命，同时也将凸轮轴摩擦副的摩擦力矩控制在最小范围。当然，以上基圆半径只是最优选择，根据实际需要，基圆半径还可以取其它数值，并不局限于上述范围。
在本实施例中，凸轮型线的最大正加速度为40mm/rad2～60mm/rad2，正加速度宽度范围为50°～60°；所述凸轮型线的最大负加速度为20mm/rad2～40mm/rad2，负加速度宽度范围为60°～70°，如此设计可兼顾凸轮轴的强化程度和较大的充气效率。相关的凸轮特性如图3和图4所示，在图3中，曲线A代表Valve Lift(气门升程)曲线，曲线B代表Spring Force(弹性力)曲线，曲线C代表Inertia Force(惯性力)曲线，曲线D代表Valve Acceleration(气门启闭加速度)曲线，曲线E代表Valve Velocity(气门启闭速度)曲线；在图4中，曲线W代表Radius Of Cam Contour(凸轮型线的曲率半径)曲线，曲线X代表Cam-Follower Contact Stress R(凸轮从动件接触应力)曲线，曲线Y代表Cam-Follower Contact Stress O(凸轮从动件接触应力)曲线，曲线Z代表Cam-Follower lift(凸轮从动件升程)曲线。
本实施例中提供了一种具体的排气凸轮的凸轮型线升程表，其中，气门打开侧的升程表如表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。
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 (3)

1.一种增压直喷汽油机的排气凸轮，所述排气凸轮的凸轮型线包括气门打开侧缓冲段(1)、气门关闭侧缓冲段(3)、工作段(2)和基圆段(4)；
其特征在于，所述工作段(2)的包角在240°～250°范围内；
所述气门打开侧缓冲段(1)的夹角为25°～30°，缓冲段高度在0.15mm以上；
所述凸轮型线的最大升程H在5mm～5.5mm内。
2.根据权利要求1所述的排气凸轮，其特征在于，所述基圆段(4)的半径在15mm～17mm内。
3.根据权利要求1所述的排气凸轮，其特征在于，所述凸轮型线的最大正加速度为40mm/rad2～60mm/rad2，正加速度宽度范围为50°～60°；所述凸轮型线的最大负加速度为20mm/rad2～40mm/rad2，负加速度宽度范围为60°～70°。
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