CN105275520A - 短持续时间凸轮及其制造方法、以及可变气门升程装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种短持续时间凸轮及其制造方法、以及可变气门升程装置。可变气门升程装置的短持续时间凸轮的凸轮升程加速具有第一峰值和第二峰值，该第一峰值形成在凸轮升程加速的中心之前，该第二峰值形成在凸轮升程加速的中心之后，并且所述第一峰值与所述第二峰值的较小值与较大值的相对比值为0.8或者更大。

Description

短持续时间凸轮及其制造方法、以及可变气门升程装置
对相关申请的引用
本申请要求2014年6月3日向韩国知识产权局提交的，韩国专利申请第10-2014-0067628号的优先权，在此，该申请的全部内容作为参考被引入本文。
技术领域
本申请涉及一种用于制造短持续时间凸轮的方法、短持续时间凸轮、包括该短持续时间凸轮的可变气门升程装置、以及用于制造凸轮的方法，以用于相对增加气门升程值。
背景技术
研究人员一直以来积极研究发动机小型化技术，尤其是汽油发动机领域中的汽油缸内直喷(GDI)发动机和涡轮增压汽油缸内直喷(T-GDI)发动机的小型化技术，以降低燃油消耗并减少环境问题。
在此介绍一种用于提高压缩比，并提前进气气门的关闭正时以改善小型化发动机的燃油消耗的米勒循环发动机。
与常规的内燃机相比，米勒循环发动机具有相对低的压缩比，不存在爆震问题，还具有较高的膨胀比，由此提高发动机效率。
图1为曲线图，其示出了常规的气门曲线，图2(a)和图2(b)为曲线图，其示出了常规凸轮的升程曲线。
例如，在米勒循环中，需要调整进气气门的开启和关闭时间，或者缩短进气气门的气门开启持续时间。如图1所示，通过简单地缩短凸轮C1(其具有常规凸轮轮廓)的气门开启持续时间而形成的凸轮C2的气门升程被减少为：例如从8.5mm减少至6.5mm。
如图2(a)所示，常规的凸轮以这样一种方式设计，即气门升程加速的左右两部分几乎基于其中心互相对称，而凸轮升程加速由气门升程加速而被计算出。
在图2(b)中，由于气门机构的结构特征，计算得出的凸轮升程加速的左右两部分并不互相对称。在此图中，左侧的峰值B1大于右侧的峰值B2，这将对凸轮的形状产生影响。
在图2(a)和图2(b)中，横轴代表凸轮顶开气门持续时间角度，纵轴代表凸轮升程。
也就是说，如图5中的凹入部分的曲率半径r1被减小。当该曲率半径r1被减小时，便很难与用于形成该凹入形状的磨轮匹配，因此，需要增加该曲率半径r1。
然而，为了增加该曲率半径，最大凸轮加速值需要被减小。因此，最大凸轮升程量减小，从而，最大气门升程量也减小。
也就是说，如图1所示，当气门开启持续时间减小时，气门升程的最大打开量相应地减小，例如，从8.5mm减小至6.5mm。
公开于该背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本申请的背景技术的理解，并且，其可以包含已经为本领域技术人员获知的并不形成现有技术的信息。
发明内容
本申请的目的在于提供一种短持续时间凸轮，以及具有该短持续时间凸轮的可变气门升程装置。
根据本发明构思的示例性实施方案，提供用于制造可变气门升程装置的短持续时间凸轮的方法，其包括，将所述短持续时间凸轮的凸轮升程加速设置为，第一峰值形成在凸轮升程加速的中心之前并且第二峰值形成在凸轮升程加速的中心之后。基于所设置的凸轮升程，将所述短持续时间凸轮的凹入部分的曲率半径设置为，所述第一峰值与所述第二峰值的较小值与较大值的相对比值为0.8或者更大。
所述短持续时间凸轮在包括短持续时间凸轮的斜坡的气门的开启和关闭之间可以具有100度至120度的持续时间角度。
所述短持续时间凸轮具有的气门升程曲线可以为基于短持续时间凸轮的最大气门升程呈非对称状。
根据本发明构思的示例性实施方案的短持续时间凸轮可以应用为应用至可变气门升程装置的短持续时间凸轮。
根据本发明构思的另一示例性实施方案，提供一种可变气门升程装置的短持续时间凸轮，其中，短持续时间凸轮的凸轮升程加速具有第一峰值和第二峰值，该第一峰值形成在凸轮升程加速的中心之前，该第二峰值形成在凸轮升程加速的中心之后，并且所述第一峰值与所述第二峰值的较小值与较大值的相对比值为0.8或者更大。
所述短持续时间凸轮在包括短持续时间凸轮的斜坡的气门的开启和关闭之间可以具有100度至120度的持续时间角度。
所述短持续时间凸轮具有的气门升程曲线为基于短持续时间凸轮的最大气门升程呈非对称状。
根据本发明构思的示例性实施方案的一种可变气门升程装置，其包括上述短持续时间凸轮和长持续时间凸轮。
在达到下止点之前所述短持续时间凸轮可以为关闭的。
根据本发明构思的又一示例性实施方案，提供一种用于制造凸轮的方法，其包括将所述凸轮的凸轮升程加速设置为，第一峰值形成在凸轮升程加速的中心之前并且第二峰值形成在凸轮升程加速的中心之后。基于所设置的凸轮升程，将所述凸轮的凹入部分的曲率半径设置为，所述第一峰值与所述第二峰值的较小值与较大值的相对比值为0.8或者更大。
所述凸轮可以在包括凸轮的斜坡的气门的开启和关闭之间具有100度至120度的持续时间角度。
所述凸轮具有的气门升程曲线可以为基于凸轮的最大气门升程呈非对称状。
根据本发明构思的示例性实施方案的一种用于制造短持续时间凸轮的方法、一种短持续时间凸轮、一种包括所述短持续时间凸轮的可变气门升程装置和一种用于制造凸轮的方法，气门升程值可以相对增加，从而提高进气效率。
根据本发明构思的示例性实施方案的一种用于制造短持续时间凸轮的方法、一种短持续时间凸轮、一种包括所述短持续时间凸轮的可变气门升程装置和一种用于制造凸轮的方法，气门升程值可以相对增加，并且从而所述凸轮可以应用于米勒循环发动机。
附图说明
图1为示出了常规的气门曲线的曲线图。
图2(a)和图2(b)为示出了常规凸轮的升程曲线的一组曲线图。
图3为根据本发明构思的示例性实施方案的可变气门升程装置的立体图。
图4(a)和图4(b)为示出了根据本发明构思的示例性实施方案的可变气门升程装置的短持续时间凸轮的升程曲线的一组曲线图。
图5为常规凸轮和根据本发明构思的示例性实施方案的可变气门升程装置的短持续时间凸轮的示意图。
图6为示出了常规凸轮和根据本发明构思的示例性实施方案的可变气门升程装置的短持续时间凸轮的气门曲线的曲线图。
具体实施方式
在以下详细描述中，仅通过图示的方式对根据本发明构思的某些示例性实施方案进行示出和描述。
本领域技术人员应该了解，所描述的各实施方案可以以多种不同的方式进行修改，其全部不脱离本申请的精神和范围。
在整个说明书中，在附图中的等同的附图标记指代等同的部件。
在整个说明书中，除非明确地相反描述，术语“包括(comprise)”和变化形式例如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”将被理解为暗示包含所述元件但是不排除任何其它元件。
参考所附的附图，本发明构思的示例性实施方案在下文中将被详细描述。
图3为根据本发明构思的示例性实施方案中的可变气门升程装置的立体图，图4(a)和图4(b)为一组示意图，示出了根据本发明构思的示例性实施方案的可变气门升程装置的短持续时间凸轮的升程曲线。
根据本发明构思的示例性实施方案的短持续时间凸轮可以应用于可变气门升程装置。然而，本申请并不限于此，该短持续时间凸轮还可以应用为用于减少气门开启持续时间的凸轮。
如图3所示，可变气门升程装置1使气门升程变化，并且，长持续时间凸轮10和短持续时间凸轮20选择性地接触摇臂30的摇臂滚轮32，从而根据车辆的运行状态打开和关闭气门40。
如图1所示，对于常规的短持续时间凸轮20，当其持续时间减少时，气门升程曲线(即气门升程峰值)减小。因此，进气量相对较小，尤其地，当利用可变气门升程装置1实施米勒循环时，进气流量可能不足。
参考图4(a)，在根据本发明构思的示例性实施方案的短持续时间凸轮20中，凸轮升程加速设置得与在常规凸轮中不同。
也就是说，在根据本发明构思的示例性实施方案的短持续时间凸轮20中，短持续时间凸轮20可以以下述方式设计：第一峰值P1形成在凸轮升程加速的中心C之前，第二峰值P2形成在凸轮升程加速的中心C之后。第一峰值P1与第二峰值P2的较小值与较大值的相对比值可以为0.8或者更大。
也就是说，根据本发明构思的示例性实施方案的短持续时间凸轮20以下述的方式确定：即在凸轮升程加速的中心C之前和之后的凸轮升程加速的各部分几乎互相对称。
如图4(a)所示，根据本发明构思的示例性实施方案的短持续时间凸轮20的凸轮升程加速包括：在凸轮升程加速的中心C之前的陡峭的倾斜部分F和缓和的倾斜部分G、第一峰值P1、以及缓和的并且大致对称的抛物线形状H和I,并且进一步包括：第二峰值P2、缓和的倾斜部分J和陡峭的倾斜部分K，上述三个部分分别与第一峰值P1、缓和的倾斜部分G和陡峭的倾斜部分F对应。
如图2(a)所示，由于常规凸轮的凸轮升程加速按照下述的方式设计：即气门升程加速的左部分和右部分几乎基于气门升程加速的中心A相互对称。图2(b)示出，凸轮升程加速具有非对称的形状，其中在凸轮升程加速的中心B左侧的加速最大值B1相对大于在凸轮升程加速的中心B的右侧的最大值B2。例如，基于标绘线(plot)中心B的左右两侧的峰值B1和B2的较小的值B2与较大的值B1的比值等于0.7或者更小。也就是说，常规凸轮Cam1的凹入形状(参考图5中的r1)的曲率半径减小，从而很难形成这种凹入形状。相应地，最大气门升程减小。
然而，根据本发明构思的示例性实施方案的短持续时间凸轮20以下述的方式确定：即凸轮升程加速的中心C之前和之后的凸轮升程加速的各部分几乎互相对称，以获得如图4(b)所示的气门升程加速标绘线。
图5是一个示意图，其示出了常规凸轮和根据本发明构思的示例性实施方案的可变气门升程装置的短持续时间凸轮；图6是一个曲线图，其示出了常规凸轮和根据本发明构思的示例性实施方案的可变气门升程装置的短持续时间凸轮的气门曲线。在图5中，Cam1代表常规凸轮，Cam2代表所述短持续时间凸轮。
图4(b)示出根据本发明构思的示例性实施方案的短持续时间凸轮20在气门升程加速标绘线的中心D之后具有最小值Min，从而这不利于降低动力特性，但是图5中的凸轮的凹入部分的曲率半径r2可以相对增大，从而增大气门升程的峰值。
参考图6，当常规凸轮的气门曲线C1的气门开启持续时间减少时，气门升程最大值也减小，比如，像图6中的C2一样，从8.5mm减小至6.5mm。然而，在根据本发明构思的示例性实施方案的短持续时间凸轮中，虽然减少气门开启持续时间，但是气门升程最大值可以相对增加，例如，从8.5mm增加至9mm。
根据本发明构思的示例性实施方案的短持续时间凸轮在包括短持续时间凸轮的斜坡的气门的开启和闭合之间可以具有100度至120度的持续时间角度，并且即使该凸轮具有相对较小的气门开启持续时间，但气门升程的最大值却相对较大，从而该凸轮可以应用至使用米勒循环的发动机。
在根据本申请的短持续时间凸轮中，气门升程曲线可以关于该短持续时间凸轮的最大气门升程呈非对称状。
也就是说，参考图6，常规凸轮的气门曲线的的峰值位置大约在气门开启持续时间的中心CP1和CP2，而根据本发明构思的示例性实施方案的短持续时间凸轮形成为，气门升程峰值点CP3较所述中心相对错后。
当将根据本发明构思的示例性实施方案的短持续时间凸轮应用于可变气门升程装置时，动力特性降低，但是在相对低转速区域可以实现相对高的气门曲线，因而，在相对低转速时，比如4000rpm或更低时，使用短持续时间凸轮，而在4000rpm或更高的转速时，使用具有常规形状的长持续时间凸轮，从而可以改进燃油消耗。
也就是说，在该短持续时间凸轮以及根据本发明构思的示例性实施方案的具有该短持续时间凸轮的可变气门升程装置中，气门升程值可以相对增加，从而提高进气效率。
尽管可变气门升程装置的短持续时间凸轮已经被描述，但是本申请并不限于此，并且所述短持续时间凸轮可以应用于米勒循环发动机。
当根据本发明构思的示例性实施方案的短持续时间凸轮应用于米勒循环(即米勒循环发动机)时，在到达下止点之前，其进气气门被关闭，尽管气门开启持续时间可能相对较少，有效压缩比可能相对较低，但是不会发生爆震问题，并且有效膨胀比可以增大，从而提高发动机效率。
尽管本发明构思是在结合现阶段被认为是可实践的示例性实施方案下予以描述，但是应当理解，本发明构思并不限于所公开的各实施方案。相反地，本发明旨在覆盖包括在所附的权利要求的精神和范围之内的各种变形和等同布置。

Claims (11)

1.一种用于制造可变气门升程装置的短持续时间凸轮的方法，所述方法包括以下步骤：
将所述短持续时间凸轮的凸轮升程加速设置为，第一峰值形成在凸轮升程加速的中心之前并且第二峰值形成在凸轮升程加速的中心之后；
基于所设置的凸轮升程，将所述短持续时间凸轮的凹入部分的曲率半径设置为，所述第一峰值与所述第二峰值的较小值与较大值的相对比值为0.8或者更大。
2.如权利要求1所述的用于制造可变气门升程装置的短持续时间凸轮的方法，其中，所述短持续时间凸轮在包括短持续时间凸轮的斜坡的气门的开启和关闭之间具有100度至120度的持续时间角度。
3.如权利要求1所述的用于制造可变气门升程装置的短持续时间凸轮的方法，其中，所述短持续时间凸轮具有的气门升程曲线为基于短持续时间凸轮的最大气门升程呈非对称状。
4.一种可变气门升程装置的短持续时间凸轮，其中，短持续时间凸轮的凸轮升程加速具有第一峰值和第二峰值，该第一峰值形成在凸轮升程加速的中心之前，该第二峰值形成在凸轮升程加速的中心之后，并且所述第一峰值与所述第二峰值的较小值与较大值的相对比值为0.8或者更大。
5.如权利要求4所述的可变气门升程装置的短持续时间凸轮，其中，所述短持续时间凸轮在包括短持续时间凸轮的斜坡的气门的开启和关闭之间具有100度至120度的持续时间角度。
6.如权利要求4所述的可变气门升程装置的短持续时间凸轮，其中，所述短持续时间凸轮具有的气门升程曲线为基于短持续时间凸轮的最大气门升程呈非对称状。
7.一种可变气门升程装置，其包括：如权利要求4所述的短持续时间凸轮，以及长持续时间凸轮。
8.如权利要求7所述的可变气门升程装置，其中，在达到下止点之前所述短持续时间凸轮为关闭的。
9.一种用于制造凸轮的方法，其特征在于，其包括：
将所述凸轮的凸轮升程加速设置为，第一峰值形成在凸轮升程加速的中心之前并且第二峰值形成在凸轮升程加速的中心之后；
基于所设置的凸轮升程，将所述凸轮的凹入部分的曲率半径设置为，所述第一峰值与所述第二峰值的较小值与较大值的相对比值为0.8或者更大。
10.如权利要求9所述的用于制造凸轮的方法，其中，所述凸轮在包括凸轮的斜坡的气门的开启和关闭之间具有100度至120度的持续时间角度。
11.如权利要求9所述的用于制造凸轮的方法，其特征在于，所述凸轮具有的气门升程曲线为基于凸轮的最大气门升程呈非对称状。
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