[发明专利]一种发动机凸轮轴及有该发动机凸轮轴的发动机工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及发动机领域，特别是涉及一种发动机凸轮轴及有该发动机凸轮轴的发动机工作方法。

背景技术

二冲程发动机的工作原理包括两个行程：压缩行程：进、排气阀门同时被关闭后，活塞自下止点向上移动，进入汽缸的混合气被压缩；膨胀冲程：活塞压缩到上止点附近时，火花塞点燃可燃混合气，燃气膨胀推动活塞下移作功。这时进气阀门依然关闭，当活塞接近下止点时排气阀门开启，废气冲出；随后排气阀门开启扫过曲轴转角90度后，受预压的新鲜可燃混合气进入汽缸，驱除废气，进行换气过程。现有的二冲程发动机的压缩行程和膨胀行程的活塞位移的距离都一样，发动机整体做功效率不高并未充分利用燃气放热的热能，导致发动机油耗过高；而且当今能源供给紧张，油价不断上涨，利用创新技术促使发动机的油耗下降是必须解决的问题。

发明内容

    针对发动机做功效率不高的问题，本发明提供了一种高热效率的发动机凸轮轴及有该发动机凸轮轴的发动机工作方法。

本发明所采取的技术方案是：一种发动机凸轮轴，包括凸轮轴主体、控制进气阀的进气凸轮和控制排气阀的排气凸轮，排气凸轮和进气凸轮设置在凸轮轴主体上；排气凸轮的排气行程段和进气凸轮的进气行程段相对设置一定的重叠角度，排气凸轮的排气行程段和进气凸轮的进气行程的重叠角度等于或小于90度曲轴转角，致使发动机的实际压缩行程短于实际膨胀行程，改变了发动机的基本热力循环，因而大幅度提高发动机的热效率，从而大幅度降低发动机的耗油率。

在上述结构中，凸轮轴主体、排气凸轮和进气凸轮一体成型，保证排气凸轮和进气凸轮转动保持一致性。

在上述结构中，排气凸轮和进气凸轮的形状构造符合多项式：y=ax⁵+bx⁴+cx+k，x为曲轴转角，y为凸轮升程，a、b、c和k为根据缸径、冲程长短、曲轴转速和燃烧系统不同而设定的常数。

有该发动机凸轮轴的发动机工作方法，其步骤包括：

扫气/换气过程：在活塞在下止点上升过程中，凸轮轴转动将进气门阀和排气门阀打开将空气和汽油或柴油进入发动机的汽缸且在汽缸内混合成可燃混合气，与此同时进行扫气和换气，扫气/换气时间的重叠角度小于或等于90度。

压缩冲程：凸轮轴转动将进气门阀和排气门阀同时关闭，并停止扫气/换气行程，活塞继续上升将汽缸内的可燃混合气压缩至燃烧室内，直至活塞上升到上止点，之后是膨胀行程。

膨胀行程：当活塞接近上止点时，由火花塞点燃燃烧室内的可燃混合气，高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲轴对外输出机械能，而且膨胀行程是压缩行程的2倍，之后再重新进行扫气/换气过程。

在上述方法中，曲轴和凸轮轴的转速比是1:1，这样才能保证活塞、进气门阀和排气门阀工作协调。

在上述方法中，发动机为柴油发动机时，燃烧室的空间体积与实际压缩行程经过的空间体积之比为1:15~22；发动机为汽油发动机时，燃烧室的空间体积与实际压缩行程经过的空间体积之比为1:6~11；实际压缩行程经过的空间体积越小，燃烧室的空间体积越小，可燃混合气体积压缩得越小，保证燃烧正常、完善，提高燃烧效率。

本发明的有益效果是：上述技术方案的一种发动机凸轮轴及有该发动机凸轮轴的发动机工作方法，增强了二冲程发动机的扫气/换气效果，增加进气量，使燃气得到充分膨胀，并改变其基本循环过程，使膨胀的行程是压缩的行程的2倍，使得该发动机的对外作功冲程延长，提高发动机做功效果，提高了发动机的热效率，从而降低发动机的油耗。

附图说明

图1是本发明的一种发动机凸轮轴结构示意图；

图2是本发明的一种发动机凸轮轴行程原理示意图；

图3是本发明的具有该发动机凸轮轴的发动机结构示意图。

图中，1、凸轮轴；11、凸轮轴主体；12、排气凸轮；13、进气凸轮；A、排气行程段；B、进气行程段；2、排气门阀；3、进气门阀；4、曲轴；5、活塞；6、汽缸；7、燃烧室；8、火花塞。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1至图3示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的一种发动机凸轮轴及有该发动机凸轮轴的发动机工作方法。