CN202202909U - 涡轮增压汽油发动机及其凸轮轴和进气凸轮 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种涡轮增压汽油发动机进气凸轮，以及具有该进气凸轮的凸轮轴，还提供一种具有所述凸轮轴的涡轮增压汽油发动机。该进气凸轮包括基圆部分和凸轮桃部分，基圆部分的中心与凸轮桃部分的径向中心重合，其中，凸轮桃部分的型线依次包括凸轮开启缓冲段(4)、凸轮主升程段(5)、凸轮主关闭段(7)和凸轮关闭缓冲段(8)，其中，基圆部分的直径(2)为40mm-44mm，凸轮型线的最大升程(10)为7.3mm-8.8mm，且凸轮桃部分的包角(11)为118°-146°。本实用新型解决了采用涡轮增压技术提高发动机性能对进气气流形状要求的难题，使发动机的升功率、升扭矩极大的提高，同时还降低了发动机的比油耗，极大地提高了发动机的市场竞争力。
Description
技术领域
本实用新型涉及发动机技术领域，尤其涉及一种涡轮增压汽油发动机进气凸轮，以及具有该进气凸轮的凸轮轴，还涉及具有所述凸轮轴的涡轮增压汽油发动机。
背景技术
通过凸轮型线来控制气门正时的发动机，气门正时和气门升程是发动机动力性、燃油经济性的“命脉”，因此不同的发动机需要不同的气门正时，也就是需要不同的凸轮型线。在发动机开发过程中，通过热力学计算确定凸轮的包角和凸轮升程，再结合发动机配气机构的运动学与动力学设计凸轮型线。为了满足市场对汽车动力性、经济性、可靠性日益提高的要求，随着国家节能减排政策的执行，提高发动机的性能是唯一的出路。
涡轮增压发动机顾名思义就是增加进气密度，提高进气效率、增加进气充量。涡轮增压发动机对气流进入发动机汽缸的形状有很严格的要求，在缸盖气道一定的情况下，通过凸轮型线来实现进气气流形状的控制。因此涡轮增压汽油发动机的凸轮型线对发动机的性能有着非常重要的作用。
实用新型内容
本实用新型的方面和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本实用新型而学习。
为了满足涡轮增压汽油发动机进气的形状，气门正时，保证发动机的燃烧需求，本实用新型设计了一种涡轮增压汽油发动机的进气凸轮型线，提供一种涡轮增压汽油发动机进气凸轮，以及具有该进气凸轮的凸轮轴、具有所述凸轮轴的涡轮增压汽油发动机，从而解决了采用涡轮增压技术提高发动机性能对进气气流形状要求的难题，使发动机的升功率、升扭矩极大的提高，同时还降低了发动机的比油耗，极大地提高了发动机的市场竞争力。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本实用新型的一个方面，提供一种涡轮增压汽油发动机进气凸轮，包括基圆部分和凸轮桃部分，基圆部分的中心与凸轮桃部分的径向中心重合，其中，凸轮桃部分的型线依次包括凸轮开启缓冲段、凸轮主升程段、凸轮主关闭段和凸轮关闭缓冲段，其中，基圆部分的直径为40mm-44mm，凸轮型线的最大升程为7.3mm-8.8mm，且凸轮桃部分的包角为118°-146°。优选地，基圆部分的直径为42mm，凸轮型线的最大升程为8.51mm，且凸轮桃部分的包角为134°。
根据本实用新型的一个实施例，凸轮开启缓冲段的包角为14°-20°，凸轮主升程段的包角为45°-53°，凸轮主关闭段的包角为45°-53°，且凸轮关闭缓冲段的包角为14°-20°。优选地，凸轮开启缓冲段的包角为14.5°，凸轮主升程段的包角为51.5°，凸轮主关闭段的包角为52°，且凸轮关闭缓冲段的包角为16°。
根据本实用新型的一个实施例，凸轮桃部分的桃尖曲率半径为4.2mm-4.7mm。优选地，凸轮桃部分的桃尖曲率半径为4.52mm。
根据本实用新型的另一方面，提供一种涡轮增压汽油发动机凸轮轴，其具有如上所述的进气凸轮。
根据本实用新型的又一方面，提供一种涡轮增压汽油发动机，其具有如上所述的凸轮轴。
根据本实用新型的一个实施例，凸轮的开启角为355°-375°曲轴转角，且凸轮的关闭角为585°-605°曲轴转角。优选地，凸轮的开启角为371°曲轴转角，且凸轮的关闭角为599.5°曲轴转角。
利用本实用新型，提供了一种涡轮增压汽油发动机进气凸轮型线，解决了增压汽油发动机进气的需求，通过合理设计凸轮型线的包角、凸轮型线的开启角、凸轮型线的关闭角、凸轮型线的升程等参数，来满足增压发动机对进气气流形状滚流的需求。实践证明本实用新型涡轮增压汽油发动机凸轮型线能满足涡轮增压汽油发动机的进气形状的要求，解决了通过涡轮增压技术来提高发动机性能的关键难题。
本实用新型在没有增加新工艺、新技术的基础上，通过合理设计凸轮型线的参数来满足涡轮增压发动机的进气需求。用简单的设计、解决了复杂的问题，制造成本没有增加，对批量生产有很强的成本优势、工艺优势，本实用新型设计的凸轮型线解决了涡轮增压发动机对进气气流形状需求的技术难题。
通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些实施例和其它实施例的特征和方面。
附图说明
下面通过参考附图并结合实例具体地描述本实用新型，本实用新型的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本实用新型的解释说明，而不构成对本实用新型的任何意义上的限制，在附图中：
图1为本实用新型的涡轮增压汽油发动机进气凸轮型线示意图。
标号列表：
1 进气凸轮型线
2 基圆直径
3 凸轮的开启角
4 凸轮开启缓冲段
5 凸轮主升程段
6 凸轮桃尖曲率半径
7 凸轮主关闭段
8 凸轮关闭缓冲段
9 凸轮的关闭角
10 凸轮型线的最大升程
11 凸轮桃部分的包角
具体实施方式
本实用新型提供了一种汽油发动机的进气凸轮型线，这种凸轮型线适用于涡轮增压汽油发动机。其特征有：凸轮型线的基圆、凸轮型线的开启缓冲段、主升程段、凸轮桃尖、主关闭段、关闭缓冲段，这种凸轮型线包含热力学需求的参数，包括进气凸轮型线的开启角、关闭角、进气凸轮型线的包角、基圆直径，这种凸轮型线还同时包含气门机构的运动学、动力学需求的参数，包括进气凸轮型线的最大落座速度、进气凸轮型线最大加速度、最大速度、桃尖处的曲率半径。这种进气凸轮型线通过发动机热力学计算确定发动机凸轮型线的包角和气门升程为输入，再结合配气机构的运动学和动力学，设计一款发动机的进气凸轮型线，利用这种凸轮型线来满足增压发动机的进气形状的要求，主要是满足进气气流进入发动机汽缸的涡流与滚流之比，保证发动机性能的进气需求，使发动机缸内燃烧更加充分，提高发动机的性能和燃油经济性，怠速稳定性。具体是在一款普通自然吸发动机气升级到涡轮增压发动机上实现，通过热力学和配气机构的运动学、动力学计算，设计一款满足涡轮增压发动机的进气凸轮型线，满足涡轮增压发动机的进气需求。本实用新型通过计算，设计的凸轮型线满足涡轮增压发动机的进气需求，同时也满足该发动机配气机构运动学、动力学的需求。解决了增压发动机进气的需求，为提高发动机的性能奠定了关键的基础。
涡轮增压汽油发动机在低速(1500r/min-1700r/min)时要求发动机输出峰值的扭矩，此时涡轮器发挥不够，增压比未达到额定比值，但是需要进气流以滚流的形状进入汽缸来满足燃烧，使发动机输出更大的扭矩；在发动机高速运转时，需要发动机输出更高的功率，此时涡轮器正常发挥，增压比达到额定比值，也需要发动机有合适的进气气流形状(滚流)来满足燃烧的需求，使发动机输出更高的功率。不同工况下发动机需要的进气气流形状不同，解决的办法是通过合理的设计进气凸轮型线的包角、进气凸轮型线的开启角、进气凸轮型线的关闭角、进气凸轮型线的升程等参数来实现，同时再结合配气机构的运动学与动力学的计算，设计满足涡轮增压汽油发动机的进气凸轮型线，利用合理的设计解决复杂的问题，本实用新型设计的进气凸轮型线加工容易、工艺性很好，使凸轮轴批量生产有很强的成本优势、技术优势。
以下结合附图，对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，在一个示例性的实施例中，提供一种涡轮增压汽油发动机进气凸轮，其具有进气凸轮型线1，进气凸轮包括基圆部分和凸轮桃部分，基圆部分的中心与凸轮桃部分的径向中心重合，其中，凸轮桃部分的型线依次包括凸轮开启缓冲段4、凸轮主升程段5、凸轮主关闭段7和凸轮关闭缓冲段8，其中，基圆部分的直径2为40mm-44mm，优选地为42mm；凸轮型线的最大升程10为7.3mm-8.8mm，优选地为8.51mm，且凸轮桃部分的包角11为118°-146°，优选地为134°。
根据本实用新型的优选实施例，凸轮开启缓冲段4的包角为14°-20°，优选地为14.5°；凸轮主升程段5的包角为45°-53°，优选地为51.5°；凸轮主关闭段7的包角为45°-53°，优选地为52°；且凸轮关闭缓冲段8的包角为14°-20°，优选地为16°。
本实用新型的凸轮桃部分的桃尖曲率半径6为4.2mm-4.7mm，优选地为4.52mm。
本实用新型还提供一种涡轮增压汽油发动机凸轮轴，其具有如上所述的进气凸轮。而且，本实用新型还提供一种涡轮增压汽油发动机，其具有如上所述的凸轮轴。在涡轮增压汽油发动机中，凸轮的开启角3优选地为355°-375°曲轴转角，更优选地为371°曲轴转角；且凸轮的关闭角9优选地为585°-605°曲轴转角，更优选地为599.5°曲轴转角。
本实用新型通过合理设计凸轮型线的参数来满足涡轮增压发动机的进气需求，同时解决了用涡轮增压技术来提高发动机性能对进气气流形状要求的难题。
通过采用上述参数，设计凸轮型线的包角、凸轮型线的开启角、凸轮型线的关闭角、凸轮型线的升程等参数，同时再结合配气机构的运动学与动力学的计算，设计满足涡轮增压汽油发动机的进气凸轮型线，解决了采用涡轮增压技术提高发动机性能对进气气流形状要求的难题，使发动机的升功率、升扭矩极大的提高，同时还降低了发动机的比油耗，极大地提高了发动机的市场竞争力。
以上参照附图说明了本实用新型的优选实施例，本领域技术人员不脱离本实用新型的范围和实质，可以有多种变型方案实现本实用新型。以上仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。
Claims (10)
1.一种涡轮增压汽油发动机进气凸轮，包括基圆部分和凸轮桃部分，所述基圆部分的中心与所述凸轮桃部分的径向中心重合，其特征在于，所述凸轮桃部分的型线依次包括凸轮开启缓冲段(4)、凸轮主升程段(5)、凸轮主关闭段(7)和凸轮关闭缓冲段(8)，其中，所述基圆部分的直径(2)为40mm-44mm，凸轮型线的最大升程(10)为7.3mm-8.8mm，且所述凸轮桃部分的包角(11)为118°-146°。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压汽油发动机进气凸轮，其特征在于，所述基圆部分的直径为42mm，所述凸轮型线的最大升程为8.51mm，且所述凸轮桃部分的包角为134°。
3.根据权利要求1所述的涡轮增压汽油发动机进气凸轮，其特征在于，所述凸轮开启缓冲段(4)的包角为14°-20°，所述凸轮主升程段(5)的包角为45°-53°，所述凸轮主关闭段(7)的包角为45°-53°，且所述凸轮关闭缓冲段(8)的包角为14°-20°。
4.根据权利要求3所述的涡轮增压汽油发动机进气凸轮，其特征在于，所述凸轮开启缓冲段(4)的包角为14.5°，所述凸轮主升程段(5)的包角为51.5°，所述凸轮主关闭段(7)的包角为52°，且所述凸轮关闭缓冲段(8)的包角为16°。
5.根据权利要求1所述的涡轮增压汽油发动机进气凸轮，其特征在于，所述凸轮桃部分的桃尖曲率半径(6)为4.2mm-4.7mm。
6.根据权利要求5所述的涡轮增压汽油发动机进气凸轮，其特征在于，所述凸轮桃部分的桃尖曲率半径(6)为4.52mm。
7.一种涡轮增压汽油发动机凸轮轴，其特征在于，具有如上述权利要求中任一项所述的进气凸轮。
8.一种涡轮增压汽油发动机，其特征在于，具有如权利要求7所述的凸轮轴。
9.根据权利要求8所述的涡轮增压汽油发动机，其特征在于，所述凸轮的开启角(3)为355°-375°曲轴转角，且所述凸轮的关闭角(9)为585°-605°。
10.根据权利要求9所述的涡轮增压汽油发动机，其特征在于，所述凸轮的开启角(3)为371°曲轴转角，且所述凸轮的关闭角(9)为599.5°曲轴转角。
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