CN201225183Y - 凸轮轴及其所应用的发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车发动机的凸轮轴，其进气凸轮上升段、下降段的工作角度分别为63.75度、59.31；其排气凸轮上升段、下降段的工作角度分别为65.36度、60.78度；所述进气凸轮与所述排气凸轮中心线的夹角为104.5度。据此，进气门早开角θ1为12.62°，进气门迟闭角θ2为53.5°；排气门早开角θ3为42.56°，排气门迟闭角θ4为29.72°。本实用新型还公开了一种使用上述凸轮轴的汽车发动机。由于中低速时发动机的充气效率得到了提高，所以，本实用新型所提供的汽车发动机的凸轮轴有利于提高发动机的中低速扭矩特性、降低燃油消耗。

Description

凸轮轴及其所应用的发动机

技术领域

本实用新型涉及一种发动机的凸轮轴，并涉及一种应用上述凸轮轴的发动机。

背景技术

凸轮轴是发动机配气机构的重要组成部分。

配气机构是发动机进、排气过程的控制机构，它按照气缸的工作顺序和工作过程的要求，定时地开闭进气门、排气门，向气缸供给可燃混合气(汽油机)或新鲜空气(柴油机)并及时排出废气，使换气过程得以顺利进行。本实用新型涉及的是汽油机。

为满足发动机的工作需要，进气门、排气门应分别在进气、排气过程中所规定的起止点开启和关闭。

在发动机的实际工作过程中，由于发动机工作转速很高，换气过程(由排气冲程和进气冲程组成)持续时间非常短暂(当转速为5600r/min时一个行程只有0.0054s)，而气门的开启和关闭又是一个渐变过程。因此，发动机进气、排气过程难以实现理想的要求。

为了使发动机进、排气过程尽可能逼近最佳状态，除了从结构上进行改进(如增大进、排气管道)外，还可以延长气门有效开启时间，优化进气门、排气门的早开迟闭角度，以提高换气效率和整机性能。

早期发动机，特别是化油器发动机，由于当时技术条件所限，加大早开迟闭角曾一度作为提高发动机转速的主要强化措施而被广泛采用。但早开迟闭角增大后，虽高速性能有所改善，但低速性能有所下降。

在低速时，由于换气时间相对比较充裕，压缩开始时缸内气压已比较高，很容易造成刚刚吸入的新鲜混合气重新压回进气道，导致充气效率下降。而且由于热损失增大，不仅油耗增加，排放状况也有所恶化。因此，随着对尾气排放的控制日趋严格，电子控制技术和可变技术的广泛应用，提高换气效率的途径手段比过去增多，为了减少环境污染、改善中低速扭矩特性、降低燃油消耗，必须对配气相位进行进一步改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种汽车发动机的凸轮轴，有利于提高使用该凸轮轴的发动机的中低速扭矩特性、降低燃油消耗。本实用新型的另一目的是提供一种汽车发动机。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种汽车发动机的凸轮轴，包括进气凸轮和排气凸轮，所述进气凸轮上升段、下降段的工作角度分别为63.75度、59.31；所述排气凸轮上升段、下降段的工作角度分别为65.36度、60.78度；所述进气凸轮与所述排气凸轮中心线的夹角为104.5度。

优选地，所述进气凸轮的最大升程为6.475毫米，所述排气凸轮的最大升程为6.587毫米。

本实用新型还提供一种汽车发动机，包括上述任一项所述的汽车发动机的凸轮轴。

相对上述背景技术，本实用新型所提供的汽车发动机用凸轮轴，其进气迟闭角减小至53.5°左右，其排气门早开角为42.56°左右，在中低速状态下发动机的充气效率得到了提高。因此，本发明所提供的汽车发动机的凸轮轴有利于提高发动机的中低速扭矩特性、降低燃油消耗。

附图说明

图1为本实用新型所提供的汽车发动机的凸轮轴一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型所提供进气凸轮的结构示意图；

图3为本实用新型所提供排气凸轮的结构示意图；

图4为属于同一气缸的进气凸轮与排气凸轮的相对位置关系示意图；

图5为本实用新型所确定的进、排气相位图。

具体实施方式

本实用新型核心是提供一种汽车发动机的凸轮轴，有利于提高发动机的中低速扭矩特性、降低燃油消耗。本实用新型的另一核心是提供一种使用该凸轮轴的汽车发动机。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本实用新型所提供的汽车发动机的凸轮轴一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的汽车发动机的凸轮轴包括轮轴1，轮轴1可以随发动机曲轴转动，其角速度为发动机曲轴角速度的一半。

轮轴1设有进气凸轮2和排气凸轮3。每一进气凸轮2和排气凸轮3分别对应一进气门以及一排气门，因此，进气凸轮2和排气凸轮3的数目分别与进气门、排气门的数目相同，两者的排列次序也与进气门、排气门的排列次序相同。

轮轴1还设有轴颈4(本具体实施方式中设置四处)以及分电器驱动齿轮5。

请同时参考图2，图2为本实用新型所提供进气凸轮的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的进气凸轮2包括基圆22以及与基圆22成一体的凸起部21(俗称“桃尖”)。进气凸轮2随着轮轴的转动而一起转动，其外周面可以推动发动机的挺柱，进而由所述挺柱推动气门杆，实现进气门的开启和关闭。

显然，凸起部21的位置以及形状决定着进气门的启闭状态。具体地说，决定进气门启闭状态的结构因素主要有：进气凸轮上升段的工作角度α1、进气凸轮下降段的工作角度β1，以及进气凸轮上升、下降过程中各工作角度下凸轮的升程。图2中的直线L1表示进气凸轮中心线。

本实用新型所提供的进气凸轮2，其上升段的工作角度α1为63.75°；其下降段的工作角度β1为59.31°。

当上述进气凸轮2上升段的工作角度α1为63.75°、下降段的工作角度β1为59.31°时，计算可知发动机进气门早开角为12.62°，进气门迟闭角为53.5°。

请同时参考图3，图3为本实用新型所提供排气凸轮的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的排气凸轮3包括基圆32以及与基圆32成一体的凸起部31(俗称“桃尖”)。排气凸轮3随着轮轴的转动而一起转动，其外周面可以推动发动机的挺柱，进而由所述挺柱推动气门杆，实现排气门的开启和关闭。

显然，凸起部31的位置以及形状决定着进气门的启闭状态。具体地说，决定排气门启闭状态的结构因素主要有：排气凸轮上升段的工作角度α2、排气凸轮下降段的工作角度β2，以及排气凸轮上升、下降过程中各工作角度下凸轮的升程。图3中的直线L2表示排气凸轮中心线。

本实用新型所提供的排气凸轮3，其上升段的工作角度α2为65.36°；其下降段的工作角度β2为60.78°。

当上述排气凸轮3上升段的工作角度α2为65.36°、下降段的工作角度β2为60.78°时，计算可知发动机排气门早开角为42.56°；排气门迟闭角为29.72°。

请参考图4，图4为属于同一气缸的进气凸轮与排气凸轮的相对位置关系示意图。

同一气缸的进气凸轮2与排气凸轮3的相对位置直接关系到配气相位角。

本实用新型所提供的凸轮轴，其进气凸轮2中心线L1与排气凸轮3中心线L2的夹角γ为104.5°。

请参考图5，图5为本实用新型所确定的进、排气相位图。

当上述进气凸轮2上升段的工作角度α1为63.75°、下降段的工作角度β1为59.31°，上述排气凸轮3上升段的工作角度α2为65.36°、下降段的工作角度β2为60.78°，以及进气凸轮2中心线L1与排气凸轮3中心线L2的夹角γ为104.5°时，本实用新型所提供的进、排气相位如图5所示。图中标记T.D.C表示上止点，标记B.D.C表示下止点。

此时，进气门早开角θ1为12.62°，进气门迟闭角θ2为53.5°；排气门早开角θ3为42.56°，排气门迟闭角θ4为29.72°。

此外，如前所述，各工作角度下进气凸轮2、排气凸轮3的升程直接决定了进、排气门的开闭状态。本实用新型所提供的汽车发动机的凸轮轴，其进气凸轮2的最大升程H1为6.475mm，其排气凸轮3的最大升程H2为6.587mm。

依照本实用新型，发动机的扭矩特性有了较大的改善，尤其是中低速扭矩特性。具体可见表1数据。

表1

从上表可以看出，依照本实用新型改进后的发动机的中低速扭矩特性得到显著提高，其燃油消耗也将显著减小。

本实用新型所提供的汽车发动机包括上述凸轮轴，其他结构不再赘述。

以上对本实用新型所提供的一种汽车发动机用凸轮轴的原理、结构以及使用该凸轮轴的发动机性能进行了详细介绍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进，这些改进也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1、一种汽车发动机的凸轮轴，包括进气凸轮和排气凸轮，其特征在于，所述进气凸轮上升段、下降段的工作角度分别为63.75度、59.31；所述排气凸轮上升段、下降段的工作角度分别为65.36度、60.78度；所述进气凸轮与所述排气凸轮中心线的夹角为104.5度。

2、如权利要求1所述的汽车发动机的凸轮轴，其特征在于，所述进气凸轮的最大升程为6.475毫米，所述排气凸轮的最大升程为6.587毫米。

3、一种汽车发动机，其特征在于，包括如权利要求1或者2所述的凸轮轴。

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