CN110566303A - 发动机凸轮轴和发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机凸轮轴和发动机，其中发动机凸轮轴包括：凸轮轴本体和多个型线不同的型线凸轮。多个所述型线凸轮均设置在所述凸轮轴本体上且可随凸轮轴本体的转动而转动；其中，多个所述型线凸轮可沿所述凸轮轴本体的轴向移动，从而在多个所述型线凸轮之间切换用于驱动气门动作的型线凸轮，以改变所述气门的气门升程。该发动机凸轮轴通过在凸轮轴本体上设置多个具有不同凸轮型线的型线凸轮并使多个型线凸轮能够沿轴向切换以分别在发动机不同工况下对应气门以改变气门的气门升程，以满足发动机不同转速和工况时的动力性和经济性需求，并且可改善发动机燃油经济性以及改善排放效果。

Description

发动机凸轮轴和发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体而言，涉及一种发动机凸轮轴和发动机。

背景技术

传统发动机凸轮轴上只具有单一固定的型线凸轮，以使发动机的每个气门只对应固定的一种型线凸轮，即气门只能形成固定的气门升程，导致发动机为只具有固定气门升程的发动机，但对于发动机在不同的工况条件下，不能满足发动机和整车的油耗和动力需求，进而无法兼顾动力性和燃油经济性，存在改进空间。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种发动机凸轮轴，该发动机凸轮轴能够满足发动机和整车的油耗和动力需求，进而能够兼顾动力性和燃油经济性。

本发明还提出了一种具有上述发动机凸轮轴的发动机。

根据本发明的实施例的发动机凸轮轴，包括：凸轮轴本体；多个型线不同的型线凸轮，多个所述型线凸轮均设置在所述凸轮轴本体上且可随凸轮轴本体的转动而转动；其中，多个所述型线凸轮可沿所述凸轮轴本体的轴向移动，从而在多个所述型线凸轮之间切换用于驱动气门动作的型线凸轮，以改变所述气门的气门升程。

根据本发明的实施例的发动机凸轮轴，该发动机凸轮轴通过在凸轮轴本体上设置多个具有不同凸轮型线的型线凸轮并使多个型线凸轮能够沿轴向切换以分别在发动机不同工况下对应气门以改变气门的气门升程，以满足发动机不同转速和工况时的动力性和经济性需求，并且可改善发动机燃油经济性以及改善排放效果。

另外，根据发明实施例的发动机凸轮轴，还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一些实施例，多个所述型线凸轮固定在所述凸轮轴本体上，且所述凸轮轴本体可轴向移动。

根据本发明的一些实施例，多个所述型线凸轮可在所述凸轮轴本体上轴向滑动。

根据本发明的一些实施例，所述型线凸轮包括：第一型线凸轮和第二型线凸轮，所述第一型线凸轮包括：零升程型线凸轮，所述第二型线凸轮包括：工作型线凸轮。

根据本发明的一些实施例，所述第一型线凸轮套设在所述凸轮轴本体上，所述第二型线凸轮形成在所述第一型线凸轮上且向外凸出，所述第一型线凸轮的宽度大于所述第二型线凸轮的宽度。

根据本发明的一些实施例，所述第一型线凸轮和所述第二型线凸轮分别套设在所述凸轮轴本体上。

根据本发明的一些实施例，所述第二型线凸轮的开启段包角为α，70°≤α≤72°，所述第二型线凸轮的关闭段包角为β，61°≤β≤63°。

根据本发明的一些实施例，所述第二型线凸轮的丰满系数为c，0.57≤c≤0.59，所述第二型线凸轮的正加速宽度为θ，45°≤θ≤50°。

根据本发明的一些实施例，所述第二型线凸轮的最大正加速度值为a，50mm/rad2≤a≤60mm/rad2，所述第二型线凸轮的最大跃度为b，b≤800mm/rad3，所述第二型线凸轮的负曲率半径为d，d≥-300mm。

根据本发明另一方面的发动机，包括上述的发动机凸轮轴。

附图说明

图1是根据本发明实施例的发动机凸轮轴的局部结构示意图。

附图标记：

发动机凸轮轴100，凸轮轴本体1，第一型线凸轮2，第二型线凸轮3。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参考图1描述根据本发明实施例的发动机凸轮轴100。

根据本发明实施例的发动机凸轮轴100可以包括：凸轮轴本体1和多个型线不同的型线凸轮。

如图1所示，多个型线凸轮具有不同的凸轮型线，且多个型线凸轮均设置在凸轮轴本体1上且可随凸轮轴本体1的转动而转动，以控制发动机气门的开闭状态。其中，不同的型线凸轮对应控制气门的开闭角度不同。

其中，多个型线凸轮可沿凸轮轴本体1的轴向移动，从而在多个型线凸轮之间切换用于驱动气门动作的型线凸轮，以改变气门的气门升程。具体地，在发动机运行过程中，通过使型线凸轮沿轴向移动而使不同的型线凸轮能够分别对应气门，进而通过不同型线凸轮在工作过程中的切换，用以满足发动机不同转速和工况的需求。例如，通过设置零升程型线凸轮以及正常工作型线凸轮，并通过切换型线凸轮可在满足发动机中低速、高速性能的同时，通过增加闭缸技术，以减小与第四阶段冲程油耗的差距，可改善发动机和整机的燃油经济性，同时可有效改善排放。

由此，通过设置不同的型线凸轮以及切换型线凸轮以使不同的型线凸轮在发动机的不同工况下对应驱动气门，以使发动机具有多变的气门升程，进而满足发动机不同转速和工况时的动力性和燃油经济性需求，以使发动机的运行状态更好。

根据本发明实施例的发动机凸轮轴100，该发动机凸轮轴100通过在凸轮轴本体1上设置多个具有不同凸轮型线的型线凸轮并使多个型线凸轮能够沿轴向切换以分别在发动机不同工况下对应气门以改变气门的气门升程，以满足发动机不同转速和工况时的动力性和燃油经济性需求，并且可改善发动机燃油经济性以及改善排放效果。

根据本发明的一些实施例，多个型线凸轮固定在凸轮轴本体1上，且凸轮轴本体1可轴向移动。由此，通过移动凸轮轴本体1以带动凸轮轴本体1上的多个型线凸轮沿轴向移动，进而使多个型线凸轮的位置能够进行切换，以在发动机不同工况下使不同的型线凸轮分别对应气门，以驱动气门动作，进而改变气门的气门升程，以使发动机凸轮能够满足发动机和整车的油耗和动力需求，进而能够兼顾动力性和燃油经济性。

根据本发明的另一些实施例，多个型线凸轮可在凸轮轴本体1上轴向滑动。由此，通过在凸轮轴本体1上移动多个型线凸轮，进而使多个型线凸轮的位置能够进行切换，以在发动机不同工况下使不同的型线凸轮分别对应气门，以驱动气门动作，进而改变气门的气门升程，以使发动机凸轮能够满足发动机和整车的油耗和动力需求，进而能够兼顾动力性和燃油经济性。

如图1所示，型线凸轮包括：第一型线凸轮2和第二型线凸轮3，其中，第一型线凸轮2包括：零升程型线凸轮，零升程型线凸轮即为闭缸凸轮，换言之，不会使气门产生气门升程，气门一直保持关闭状态，以便于配合闭缸技术，其中，零升程型线凸轮采用一个与基圆直径大小相同的圆，以确保工作过程中气门处于关闭状态，在发动机怠速或部分负荷工况时，可根据使用工况选择该型线凸轮工作，进一步降低整车的使用油耗，可有效提升发动机以及整车的燃油经济性，同时也能够改善怠速等小负荷工况的排放水平。

进一步，第二型线凸轮3包括：工作型线凸轮。工作型线凸轮可驱动气门正常升程，可满足发动机不同转速和工况下的动力性和经济性需求，可确保发动机在1500rpm达到380牛米的扭矩和180千瓦的性能目标，全工况最低比油耗不高于230g/Kw.h的油耗目标。

参照图1，第一型线凸轮2套设在凸轮轴本体1上，第二型线凸轮3形成在第一型线凸轮2上且向外凸出，即第一型线凸轮2和第二型线凸轮3形成为一个具有双凸轮型线的型线凸轮，以使发动机凸轮轴100的整体结构更紧凑，其中，第一型线凸轮2的宽度大于第二型线凸轮3的宽度。由此，只需使第一型线凸轮2沿轴线向移动较小的距离即可完成气门对应的型线凸轮的切换。

根据本发明的一些实施例，第一型线凸轮2和第二型线凸轮3分别套设在在凸轮轴本体1上。即第一型线凸轮2和第二型线凸轮3互不影响，只需要分别移动第一型线凸轮2和第二型线凸轮3，以使二者中的一个与气门对应即可实现型线凸轮的切换。

根据本发明的一些实施例，第二型线凸轮3的开启段包角为α，70°≤α≤72°，即第二型线凸轮3的开启段包角控制在70°到72°之间。优选的，α＝71°，即第二型线凸轮3的开启段包角为71°。第二型线凸轮3的关闭段包角为β，61°≤β≤63°，即第二型线凸轮3的关闭段包角控制在61°到63°之间。优选的，β＝62°，即第二型线凸轮3的关闭段包角为62°。且第二型线凸轮3的丰满系数为c，0.57≤c≤0.59，即第二型线凸轮3的丰满系数控制在0.57到0.59之间。优选的，c＝0.58，即第二型线凸轮3的丰满系数为0.58。由此，可提升第二型线凸轮3以及气门的运动性，以使发动机的运行状态更好。

其中，第二型线凸轮3为非对称设计。

进一步，第二型线凸轮3的正加速宽度为θ，45°≤θ≤50°，即第二型线凸轮3的正加速宽度控制在45°到50°之间。且第二型线凸轮3的最大正加速度值为a，50mm/rad²≤a≤60mm/rad²，即第二型线凸轮3的最大正加速度值控制在50mm/rad²到60mm/rad²之间，第二型线凸轮3的最大跃度为b，b≤800mm/rad³，即第二型线凸轮3的最大跃度不大于800mm/rad³。由此，可提升第二型线凸轮3以及气门的运动性，以使发动机的运行状态更好。

再进一步，第二型线凸轮3的负曲率半径为d，d≥-300mm，即第二型线凸轮3的负曲率半径不小于-300mm。由此，可有效节约第二型线凸轮3的加工成本，进而有效降低发动机的整体造价。

根据本发明另一方面实施例的发动机，包括上述实施例中描述的发动机凸轮轴100。对于发动机的其它构造例如曲轴箱等均已为现有技术且为本领域的技术人员所熟知，因此这里对于发动机的其它构造不做详细说明。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种发动机凸轮轴，其特征在于，包括：

凸轮轴本体；

多个型线不同的型线凸轮，多个所述型线凸轮均设置在所述凸轮轴本体上且可随凸轮轴本体的转动而转动；

其中，多个所述型线凸轮可沿所述凸轮轴本体的轴向移动，从而在多个所述型线凸轮之间切换用于驱动气门动作的型线凸轮，以改变所述气门的气门升程。

2.根据权利要求1所述的发动机凸轮轴，其特征在于，多个所述型线凸轮固定在所述凸轮轴本体上，且所述凸轮轴本体可轴向移动。

3.根据权利要求1所述的发动机凸轮轴，其特征在于，多个所述型线凸轮可在所述凸轮轴本体上轴向滑动。

4.根据权利要求1所述的发动机凸轮轴，其特征在于，所述型线凸轮包括：第一型线凸轮和第二型线凸轮，所述第一型线凸轮包括：零升程型线凸轮，所述第二型线凸轮包括：工作型线凸轮。

5.根据权利要求4所述的发动机凸轮轴，其特征在于，所述第一型线凸轮套设在所述凸轮轴本体上，所述第二型线凸轮形成在所述第一型线凸轮上且向外凸出，所述第一型线凸轮的宽度大于所述第二型线凸轮的宽度。

6.根据权利要求4所述的发动机凸轮轴，其特征在于，所述第一型线凸轮和所述第二型线凸轮分别套设在所述凸轮轴本体上。

7.根据权利要求4所述的发动机凸轮轴，其特征在于，所述第二型线凸轮的开启段包角为α，70°≤α≤72°，所述第二型线凸轮的关闭段包角为β，61°≤β≤63°。

8.根据权利要求4所述的发动机凸轮轴，其特征在于，所述第二型线凸轮的丰满系数为c，0.57≤c≤0.59，所述第二型线凸轮的正加速宽度为θ，45°≤θ≤50°。

9.根据权利要求4所述的发动机凸轮轴，其特征在于，所述第二型线凸轮的最大正加速度值为a，50mm/rad²≤a≤60mm/rad²，所述第二型线凸轮的最大跃度为b，b≤800mm/rad³，所述第二型线凸轮的负曲率半径为d，d≥-300mm。

10.一种发动机，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的发动机凸轮轴。