[发明专利]对称外形型线凸轮

说明书

技术领域

本发明属于内燃机零部件，具体涉及到柴油发动机内的凸轮外形型线的改进。

背景技术

柴油机工作过程中，气门的开闭运动是靠凸轮轴来传动的，凸轮外形线的合理设计关系到柴油机的性能参数。所以凸轮不但决定气门时间-截面值的大小，而且决定配气系统各个零部件运动的承载情况和工作状况，因此凸轮外形的设计不仅要保证尽可能大的时间-截面值，而且还应使配气机构工作平稳可靠。所以圆弧凸轮的四个主要参数(凸轮的工作段、过渡段、圆弧段的半径以及凸轮轮廓全高)即可决定发动机的性能。目前某型柴油机凸轮轴安装在自然吸气式发动机上，装在增压柴油机上存在一定的缺陷，主要是排放性能不能很好地满足要求，并且噪音大，排气温度高等。本发明的提出有效改善了目前凸轮轴的工作状态，解决了噪音大、排气温度高等问题。

发明内容

本发明的目的是为增压柴油机提供更加合理的凸轮轴凸轮外形型线，以达到改善柴油机整机工作性能和节约能耗的目的。

以下结合附图对本发明的技术方案予以说明：如背景技术所述，内燃机凸轮无论是进气凸轮或排气凸轮，决定凸轮外形的参数有四个，即凸轮的工作段、过渡段、圆弧段的半径以及凸轮轮廓全高。本发明提出的对称外形型线凸轮，因为升程曲线表是加工凸轮的根据，所以其对称是指凸轮升程曲线表数据是按曲轴转角对称分布的。据此进气凸轮的四个外形型线参数为：进气凸轮工作段为54.2°；进气凸轮过渡段为25°；进气凸轮圆弧段的半径为20.6±0.0625mm；进气凸轮轮廓全高为48.09±0.05mm。排气凸轮工作段为60.5°；排气凸轮过渡段为29°；排气凸轮圆弧段的半径为20±0.0625mm；排气凸轮轮廓全高为47.916±0.05mm。本发明设计的凸轮轮廓全高尺寸既保证了气门的最大开度又保证了排气彻底，圆弧段(也称为基圆半径)的半径保证了凸轮轴具有足够的刚度，过渡段(也称为缓冲段)角度的确定大幅降低了配气系统的噪声。通过改变进排气门重叠角(重叠角是指在柴油机工作过程中进、排气门同时打开的曲轴转角)，目的是增加进入汽缸的新鲜空气量，保证进气充分，排气彻底。这样可以改善柴油机的性能，提高功率，降低油耗。

附图说明

附图1为第一缸进气凸轮的外形型线结构参数示意图。

附图2为第一缸排气凸轮的外形型线结构参数示意图。

具体实施方式

以下结合附图并通过实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明。对称外形型线凸轮包括进气凸轮和排气凸轮，两个凸轮的具体参数为：进气凸轮工作段1-1为54.2°，进气凸轮过渡段1-2为25°，进气凸轮圆弧段1-3的半径为20.6±0.0625mm，进气凸轮轮廓全高1-4为48.09±0.05mm，进气凸轮轴键槽中心线1-5为3.5°。排气凸轮工作段2-1为60.5°，排气凸轮过渡段2-2为29°，排气凸轮圆弧段2-3的半径为20±0.0625mm，排气凸轮轮廓全高2-4为47.916±0.05mm，排气凸轮轴键槽中心线2-5为107.5°。第一缸进气凸桃与第二、三、四缸进气凸桃相隔角分别为90°、180°、270°。第一缸排气凸桃与第二、三、四排气凸桃相隔角分别为90°、180°、270°。

以进气门开启至键槽中心线1-5的上止点之间的夹角为进气门提前角，排气门关闭至上止点即键槽中心线2-5之间的夹角为排气滞后角，排气门开启至排气门关闭之间夹角为排气延续角，进气门关闭至键槽中心线1-5之间的夹角为进气滞后角，进气门开启至进气门关闭之间夹角为进气延续角。进、排气的凸轮宽为20mm，过渡圆角为R3mm，进、排气凸轮的圆轴径为φ34mm。凸轮型线决定柴油机性能主要是通过配气相位实现的。本实施例加工进、排气凸轮所用的加工技术参数为：进气凸桃与排气凸桃对称中心线夹角104°(凸桃是凸轮的工作段部分)，进气滞后角为26°，上止点进气提前角为14°，进气延续角为220°。排气滞后角为16°，排气提前角为48°，排气延续角为244°。凸轮在加工过程中，以基圆升程为起点，凸轮最大升程为：进气6.8899mm；排气7.9164mm，理论上进气门升程启点值：0.3867mm；排气门升程启点值：0.4584mm。

本发明的特点及产生的有益效果在于，通过改进凸轮外形型线，使柴油机的各项性能指标得到提高。实施例已在朝阳柴油机厂CY4102EZLQ四缸柴油机实际使用，达到了提高功率、降低油耗的目的。实验柴油机标定功率103Kw/2800r/min，在相同转速的情况下功率由88Kw提高到103Kw，最大扭矩达到395N.m/1600-1800r/min，在相同转速的情况下扭矩由343N.m提高到395N.m，标定功率燃油消耗率基本不变≤245g/(Kw.h)，排气烟度(FSN)≤2.0，排气温度≤700℃，噪声限值dB(A)≤113，因此本发明所设计的对称外形型线凸轮使柴油机的性能得到明显提高。