CN115234334A - 排气二次开启的排气凸轮 - Google Patents

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Chongqing Weichai Engine Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种排气二次开启的排气凸轮，包括：基圆；主峰，用于驱动排气门正常开启，主峰的最大的升程为H1；次峰，用于驱动排气门二次开启，次峰的最大升程为H2，1/4H1≤H2≤2/5H1，主峰的中心线和次峰的中心线之间的夹角为a，150°≤a≤160°，次峰包括二次开启上升缓冲段、二次开启上升工作段、二次开启下降工作段和二次开启下降缓冲段。由于在原来的排气凸轮上增加了一个次峰，次峰用于驱动排气门二次开启，当次峰驱动排气门二次开启时，放掉气缸里的一部分进气，有效降低柴油机大负荷下实际压缩比，防止爆压超限；同时由于进气放气膨胀作用，降低了压缩和最高燃烧温度，改善了氮氧化合物排放。

Description

排气二次开启的排气凸轮
技术领域
本发明涉及柴油机技术领域，具体的说，涉及一种排气二次开启的排气凸轮。
背景技术
随着柴油机功率不断增加，强化程度不断提高，排放指标要求越来越高，为保证排放和爆压不超限，通常采用较强米勒配气(下止点前进气关闭)方案，导致进气时面值不断减小，对增压器压比需求越来越高，有些还采用两级增压方案，导致增压器排气系统设计和配试难度越来越大，同时低速进气不足和实际压缩比太小，导致低速燃烧变差，性能恶化。随着增压器比压增高，中冷后温度也不断增高，整个进、排气系统的设计难度和成本也不断增加。
发明内容
针对上述不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种排气二次开启的排气凸轮，该排气凸轮能够让排气门二次开启，降低柴油机实际压缩比，。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种排气二次开启的排气凸轮，排气凸轮包括：
基圆；
主峰，用于驱动排气门正常开启，主峰的最大的升程为H1；
次峰，用于驱动所述排气门二次开启，所述次峰的最大升程为H2，1/4H1≤H2≤2/5H1，所述主峰的中心线和所述次峰的中心线之间的夹角为a，150°≤a≤160°，所述次峰包括二次开启上升缓冲段、二次开启上升工作段、二次开启下降工作段和二次开启下降缓冲段。
优选地，H2＝1/3H1。
优选地，在所述基圆上，所述二次开启上升缓冲段对应的圆心角为b，4°≤b≤6°，所述二次开启上升工作段对应的圆心角为c，9°≤c≤11°，所述二次开启下降工作段对应的圆心角为d，9°≤d≤11°，所述二次开启下降缓冲段对应的圆心角为e，4°≤e≤6°。
优选地，所述主峰驱动所述排气门第一次开启在下止点前的凸轮转角为θ1，15°≤θ1≤22.5°。
优选地，所述主峰驱动所述排气门第一次关闭在上止点后的凸轮转角为θ2，12.5°≤θ2≤22.5°。
优选地，所述排气凸轮应用于船用发动机，所述次峰驱动所述排气门二次开启在下止点前的凸轮转角为θ3，2°≤θ3≤3°。
优选地，所述次峰驱动所述排气门二次开启在下止点后的凸轮转角为θ4，2°≤θ4≤3°。
优选地，所述次峰驱动所述排气门二次关闭在下止点后的凸轮转角为θ6，10°≤θ6≤20°。
优选地，所述排气凸轮应用于船用发动机，θ6＝20°。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
由于在原来的排气凸轮上增加了一个次峰，次峰用于驱动排气门二次开启，当次峰驱动排气门二次开启时，放掉气缸里的一部分进气，有效降低柴油机大负荷下实际压缩比，防止爆压超限；同时由于进气放气膨胀作用，降低了压缩和最高燃烧温度，改善了氮氧化合物排放。而小负荷时，由于相对增压压力较低，排气二次开启时面值对进气影响不大，同时一部分进气进入排气系统，排气系统压力提高，增压器转速增加，进气压力和进气量提高，低速性能与传统配气相位相当，柴油机低速性能影响不大。
附图说明
图1是本发明排气二次开启的排气凸轮驱动排气门一次开启和二次开启时的配气相位图；
图2是本发明排气二次开启的排气凸轮实施例中次峰的结构示意图；
图3是气阀升程-曲轴转角的关系对比图；
图中：1、基圆；2、主峰；3、次峰。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，且不用于限定本发明。
如图1和图2共同所示，一种排气二次开启的排气凸轮，包括：
基圆1；
主峰2，用于驱动排气门正常开启，主峰2的最大的升程为H1；
次峰3，用于驱动排气门二次开启，次峰3的最大升程为H2，1/4H1≤H2≤2/5H1，本实施例中，H2＝1/3H1，主峰2的中心线和次峰3的中心线之间的夹角为a，150°≤a≤160°，次峰3包括二次开启上升缓冲段、二次开启上升工作段、二次开启下降工作段和二次开启下降缓冲段。
在进气门关闭结束的时候，排气门二次开启，放掉气缸里的一部分进气。高负荷时，由于相对增压压力较高，极小的排气二次开启时面值，就能放掉较多的进气，有效降低柴油机大负荷下实际压缩比，防止爆压超限；同时由于进气放气膨胀作用，降低了压缩和最高燃烧温度，改善了氮氧化合物排放。而小负荷时，由于相对增压压力较低，排气二次开启时面值对进气影响不大，同时一部分进气进入排气系统，排气系统压力提高，增压器转速增加，进气压力和进气量提高，低速性能与传统配气相位相当，柴油机低速性能影响不大。
排气二次开启配气相位，通过摇臂比的作用，对应的气门升程如图3所示，进气时面值未改变，较通常的较强米勒进气方案(时面值较小)，增压器的比压可以大幅降低，普通比压的增压器即可满足，增压的选型、排气系统和中冷系统设计要求大幅降低，系统配试、开发难度和产品成本也大幅降低。排气二次开启放掉的进气可以适当降低排气门、阀座和排气管温度，降低气门、阀座和排气系统热负荷，提升其可靠性。
在基圆1上，二次开启上升缓冲段对应的圆心角为b，4°≤b≤6°，优选地，b＝5°。二次开启上升工作段对应的圆心角为c，9°≤c≤11°，优选地，c＝10°，二次开启下降工作段对应的圆心角为d，9°≤d≤11°，优选地，d＝10°，二次开启下降缓冲段对应的圆心角为e，4°≤e≤6°，优选地，e＝5°。
主峰1驱动排气门第一次开启在下止点前的凸轮转角为θ1，15°≤θ1≤22.5°，有利于作功冲程获得较多的膨胀功，以便获得较好的中低速性能。同时尤其作为船用主机时，能有效避免8缸机脉冲系统同一总管相邻缸排气波干扰进气，严重时倒灌进气的问题，以便获得较好的合排和加速性能。
主峰1驱动排气门第一次关闭在上止点后的凸轮转角为θ2，12.5°≤θ2≤22.5°，以便扫气，获得较好的中低速性能。同时尤其作为船用主机时，θ2角度不宜过大，防止扫气过渡，牺牲中低速性能。
排气凸轮应用于船用发动机时，次峰2驱动排气门二次开启在下止点前的凸轮转角为θ3，2°≤θ3≤3°，优选地，θ3＝2.5°，改善中低速性能。次峰2驱动排气门二次开启在下止点后的凸轮转角为θ4，2°≤θ4≤3°。
次峰3驱动排气门二次关闭在下止点后的凸轮转角为θ6，10°≤θ6≤20°。排气凸轮应用于船用发动机，θ6＝20°，改善中低速性能。
排气第二次开启气门最大升程H3控制在1/3H1(进气最大升程)，开启时面值控制在8％左右的进气时面值。
为获得较好的排气和进行性能，排气第一次开启最大升程H1和进气升程H3均不宜过小，两则接近即可；最终结合气阀阀盘直径和气道喉孔确定，气门最大开启流通面积与气道吼口面积接近即可。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.排气二次开启的排气凸轮，其特征在于，排气凸轮包括：
基圆；
主峰，用于驱动排气门正常开启，主峰的最大的升程为H1；
次峰，用于驱动所述排气门二次开启，所述次峰的最大升程为H2，1/4H1≤H2≤2/5H1，所述主峰的中心线和所述次峰的中心线之间的夹角为a，150°≤a≤160°，所述次峰包括二次开启上升缓冲段、二次开启上升工作段、二次开启下降工作段和二次开启下降缓冲段。
2.如权利要求1所述的排气二次开启的排气凸轮，其特征在于，H2＝1/3H1。
3.如权利要求1所述的排气二次开启的排气凸轮，其特征在于，在所述基圆上，所述二次开启上升缓冲段对应的圆心角为b，4°≤b≤6°，所述二次开启上升工作段对应的圆心角为c，9°≤c≤11°，所述二次开启下降工作段对应的圆心角为d，9°≤d≤11°，所述二次开启下降缓冲段对应的圆心角为e，4°≤e≤6°。
4.如权利要求1所述的排气二次开启的排气凸轮，其特征在于，所述主峰驱动所述排气门第一次开启在下止点前的凸轮转角为θ1，15°≤θ1≤22.5°。
5.如权利要求1所述的排气二次开启的排气凸轮，其特征在于，所述主峰驱动所述排气门第一次关闭在上止点后的凸轮转角为θ2，12.5°≤θ2≤22.5°。
6.如权利要求1所述的排气二次开启的排气凸轮，其特征在于，所述排气凸轮应用于船用发动机，所述次峰驱动所述排气门二次开启在下止点前的凸轮转角为θ3，2°≤θ3≤3°。
7.如权利要求1所述的排气二次开启的排气凸轮，其特征在于，所述次峰驱动所述排气门二次开启在下止点后的凸轮转角为θ4，2°≤θ4≤3°。
8.如权利要求1所述的排气二次开启的排气凸轮，其特征在于，所述次峰驱动所述排气门二次关闭在下止点后的凸轮转角为θ6，10°≤θ6≤20°。
9.如权利要求8所述的排气二次开启的排气凸轮，其特征在于，所述排气凸轮应用于船用发动机，θ6＝20°。
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