CN203925637U - 一种自然吸气汽油发动机的排气凸轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自然吸气汽油发动机的排气凸轮，包括基圆段和凸轮桃，凸轮桃分为气门开启缓冲段、气门开启工作段、气门关闭工作段以及气门关闭缓冲段，基圆段的一端与凸轮桃的气门开启缓冲段相切，切点为气门开启缓冲起点，基圆段的另一端与凸轮桃的气门关闭缓冲段相切，切点为气门关闭缓冲终点，气门开启缓冲段与气门开启工作段之间的分界点为完全消除气门间隙点，气门开启工作段与气门关闭工作段之间的分界点为气门最大升程点，气门关闭工作段与气门关闭缓冲段之间的分界点为气门关闭点；基圆的半径R为18mm；气门最大升程为8.0mm；排气门开启1mm持续期为190.5°±0.5°曲轴转角。其能够提升发动机的低端扭矩，解决低转速下汽车加速无力的问题。

Description

一种自然吸气汽油发动机的排气凸轮

技术领域

本实用新型涉及汽车发动机凸轮，具体涉及一种自然吸气汽油发动机的排气凸轮。

背景技术

凸轮设计关键包括气门开启阶段和气门关闭阶段，而发动机的动力性、经济性则取决于凸轮驱动气门形成的气门开启持续期、气门开启最大升程以及气门开启和关闭的缓冲段高度等。

发动机凸轮设计需兼顾油耗、功率及低端扭矩等性能指标，而以往的自然吸气汽油发动机一般在设计凸轮时为了兼顾功率和油耗，选择可以使气门升程持续期较长、气门升程大的进气或者排气凸轮，但这样很难兼顾低端扭矩，而在整车匹配中，发动机低端扭矩直接影响到了整车的低端加速动力性，特别是在发动机低转速下，客户驾驶时会有明显的加速无力感。因此，需要优化排气凸轮来提升发动机低端扭矩，解决发动机低转速下加速无力的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种自然吸气汽油发动机的排气凸轮，能够提升发动机的低端扭矩，解决发动机低转速下汽车加速无力的问题。

本实用新型所述自然吸气汽油发动机的排气凸轮，其型线包括基圆段 和凸轮桃，所述凸轮桃沿逆时针分为气门开启缓冲段、气门开启工作段、气门关闭工作段以及气门关闭缓冲段，所述基圆段 的圆心与所述凸轮桃 的径向中心重合于凸轮中心，所述基圆段的一端与凸轮桃的气门开启缓冲段相切，切点为气门开启缓冲起点，基圆段的另一端与凸轮桃的气门关闭缓冲段相切，切点为气门关闭缓冲终点，所述气门开启缓冲段与气门开启工作段之间的分界点为完全消除气门间隙点，所述气门开启工作段与气门关闭工作段之间的分界点为气门最大升程点，所述气门关闭工作段与气门关闭缓冲段之间的分界点为气门关闭点；其特征在于：所述基圆 的半径R为18mm；气门最大升程点所对应的气门升程为8.0mm；排气门开启1mm持续期为190.5°±0.5°曲轴转角。

进一步，所述气门开启缓冲段的包角β为10°，其对应的气门升程从0mm逐渐增大至0.09mm；气门开启工作段的包角γ为59°，其对应的气门升程从0.09mm逐渐增大至8.0mm；气门关闭工作段的包角ε为61°，其对应的气门升程从8.0mm逐渐减小至0.14mm；气门关闭缓冲段的包角λ为13.75°，其对应的气门升程从0.14mm逐渐减小至0mm。

本实用新型具有以下优点：

（1）针对低端加速动力性需求，本实用新型着重设计了排气凸轮驱动排气门所对应的最大气门升程和排气门开启持续期，通过缩小气门开启工作段和气门关闭工作段的包角，从而优化气门开启工作段和气门关闭工作段的气门加速度，提高了气门升程的丰满度；通过缩短排气门开启持续期，减少了高温废气的回流，降低了换气损失，提高新鲜空气的充量，从而达到提升低端扭矩的效果，进而解决了客户驾驶时发动机低转速下加速无力的问题。

（2）在动力性方面，本实用新型在实际发动机台架测试中，可使某发动机1500rpm（转/分钟）外特性扭矩提升3%，2000rpm（转/分钟）外特性扭矩提升8%，2500rpm（转/分钟）外特性扭矩提升4%，3000rpm（转/分钟）外特性扭矩提升4%。整车低速加速能力提升平均约6%。

（3）本实用新型在配合GDI技术以及高压缩比的技术方案基础上，整车油耗可下降4%，整车低速加速能力提升平均约12%。

附图说明

图1为本实用新型所述排气凸轮的型线示意图。

图2为本实用新型的排气门升程参数图（横坐标为曲轴转角，纵坐标为气门升程）。

图中：A-基圆段，B-凸轮桃，O-凸轮中心，L-凸轮最大升程；1-气门开启缓冲起点，2-完全消除气门间隙点，3-气门最大升程点，4-气门关闭点，5-气门关闭缓冲终点。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，一种自然吸气汽油发动机的排气凸轮，其型线包括基圆段A 和凸轮桃B，所述凸轮桃B沿逆时针分为气门开启缓冲段、气门开启工作段、气门关闭工作段以及气门关闭缓冲段，所述基圆段A 的圆心与所述凸轮桃B 的径向中心重合于凸轮中心O，所述基圆段A的一端与凸轮桃的气门开启缓冲段相切，切点为气门开启缓冲起点1，基圆段A的另一端与凸轮桃的气门关闭缓冲段相切，切点为气门关闭缓冲终点5，所述气门开启缓冲段与气门开启工作段之间的分界点为完全消除气门间隙点2，所述气门开启工作段与气门关闭工作段之间的分界点为气门最大升程点3，所述气门关闭工作段与气门关闭缓冲段之间的分界点为气门关闭点4。

综合考虑凸轮轴的布置、气门升程以及排气门开启持续期等因素，所述基圆A 的半径R设计为18mm，角度为216.25°。

如图2中的c点所示，气门最大升程点3所对应的气门升程为8.0mm，同时也决定了凸轮最大升程L为3.979mm（参见图1）。

为了消除气门间隙，控制气门初速度，所述气门开启缓冲段的包角β设计为10°，其对应的气门升程从0mm增大至0.09mm，对应地，气门的速度由0增加至0.84mm/rad。

气门开启工作段的包角γ为59°，其对应的气门升程从0.09mm增大至8.0mm；气门开启开启工作段的气门速度最大达到13.47mm/rad，气门加速度最大达到47.43mm/rad²。

气门关闭工作段的包角ε为61°，其对应的气门升程从8.0mm减小至0.14mm。

气门关闭缓冲段的包角λ为13.75°，其作用是为了控制气门的落座速度，不致发生较大的落座力甚至导致气门反跳，其对应的气门升程从0.14mm减小至0mm；气门关闭缓冲段对应的气门速度由0.84mm/rad逐渐减小到0，使排气门平稳地关闭。

如图1所示，由气门开启缓冲起点1至气门关闭缓冲终点5之间，排气门开启0mm持续期为143.75°凸轮转角，即287.5°曲轴转角（四冲程发动机的凸轮轴与曲轴之间的转速比为1:2）（参见图2中的a段）。采用该排气凸轮的排气门，其气门升程由1.0mm逐渐开始增大至8.0mm，然后逐渐减小至1.0mm，排气门开启1mm持续期为190.5°±0.5°曲轴转角（参见图2中的b段）。

气门的相位参数：排气门升程关闭0mm的位置为385.5±0.5°曲轴转角。

排气相位调节最大范围为50±5°曲轴转角，参见图2中的d。

凡通过调整凸轮型线或者摇臂比的方式，达到与气门最大升程为8.0mm±0.1mm、排气门开启1mm持续期为190.5±0.5°曲轴转角的排气门升程参数相同效果的设计，均属于本实用新型保护范围。

Claims (2)

1.一种自然吸气汽油发动机的排气凸轮，该排气凸轮的型线包括基圆段（A） 和凸轮桃（B），所述凸轮桃（B）沿逆时针分为气门开启缓冲段、气门开启工作段、气门关闭工作段以及气门关闭缓冲段，所述基圆段（A） 的圆心与所述凸轮桃（B） 的径向中心重合于凸轮中心（O），所述基圆段（A）的一端与凸轮桃的气门开启缓冲段相切，切点为气门开启缓冲起点（1），基圆段（A）的另一端与凸轮桃的气门关闭缓冲段相切，切点为气门关闭缓冲终点（5），所述气门开启缓冲段与气门开启工作段之间的分界点为完全消除气门间隙点（2），所述气门开启工作段与气门关闭工作段之间的分界点为气门最大升程点（3），所述气门关闭工作段与气门关闭缓冲段之间的分界点为气门关闭点（4）；其特征在于：所述基圆（A） 的半径R为18mm；气门最大升程点（3）所对应的气门升程为8.0mm；排气门开启1mm持续期为190.5°±0.5°曲轴转角。

2.根据权利要求1所述的自然吸气汽油发动机的排气凸轮，其特征在于：所述气门开启缓冲段的包角β为10°，其对应的气门升程从0mm逐渐增大至0.09mm；气门开启工作段的包角γ为59°，其对应的气门升程从0.09mm逐渐增大至8.0mm；气门关闭工作段的包角ε为61°，其对应的气门升程从8.0mm逐渐减小至0.14mm；气门关闭缓冲段的包角λ为13.75°，其对应的气门升程从0.14mm逐渐减小至0mm。