一種1.5L增壓直噴汽油機的排氣凸輪的製作方法

2023-05-24 08:03:31 1

本發明涉及發動機凸輪
技術領域：
，特別涉及一種1.5L增壓直噴汽油機的排氣凸輪。
背景技術：
：目前增壓直噴汽油發動機所採用的進氣凸輪存在兩種設計難題：(1)低速扭矩較小，導致出現渦輪響應遲滯現象；當前市場1.5L增壓汽油機低速扭矩大多在207～252Nm；(2)當低速扭矩設計值進行優化增大時，很難同時在高速取得較大功率(市場1.5L增壓汽油機功率大多低於133kW)；如何實現高低速性能的同時優化，克服以上兩個難題，使汽油機大功率小型化，以配合整車達到節能減排的總目標，成為本領域技術人員共同的難題。技術實現要素：有鑑於此，本發明的目的在於提供一種減小排氣凸輪在低速時的響應遲滯，改善發動機低速性能的1.5L增壓直噴汽油機的排氣凸輪。為達到上述目的，本發明提供以下技術方案；一種1.5L增壓直噴汽油機的排氣凸輪，所述排氣凸輪的凸輪型線包括氣門打開側緩衝段、氣門關閉側緩衝段、工作段和基圓段；所述工作段的包角在230°～240°範圍內；所述氣門打開側緩衝段的夾角為25°～30°，緩衝段高度在0.15mm以上；所述凸輪型線的最大升程H在7mm～8.5mm內。優選的，在上述的排氣凸輪中，所述的基圓段的半徑在15mm～17mm內。優選的，在上述排氣凸輪中，所述緩衝段的負曲率半徑的範圍為30mm～40mm。優選的，在上述排氣凸輪中，所述凸輪型線的最大正加速度為50mm/rad2～60mm/rad2，正加速度範圍為40°～50°；所述凸輪型線的最大負加速度為20mm/rad2～40mm/rad2，負加速度寬度範圍為50°～60°。與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明提供的增壓直噴汽油機的排氣凸輪中，通過將凸輪型線的工作段的包角控制在230°～240°範圍內，氣門打開側緩衝段的夾角控制在25°～30°範圍內，緩衝段高度在0.15mm以上，凸輪型線的最大升程H在7mm～8.5mm範圍內，經過試驗得到，該排氣凸輪可以使發動機在1450～4500r/min的轉速範圍內，保持280N.M扭矩的輸出，同時保證發動機在額定轉速5500r/min下，達到輸出功率150Kw的設計目標，可見即使在低速運行下，發動機也能提供較高的扭矩和功率，減小了遲滯的程度，改善了發動機的低速性能。附圖說明圖1為本發明的結構示意圖。圖2為本發明的凸輪型線的極坐標表示示意圖。圖3為本發明的氣門側凸輪特性曲線。圖4為本發明的凸輪副特性曲線。附圖中，1、氣門打開側緩衝段，2、工作段，3、氣門關閉側緩衝段，4、基圓段。具體實施方式下面將接合本發明中的附圖。對本發明的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的僅僅是本發明的一部分，而不是全部的。本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的其他實施例，都屬於本發明保護範圍。請參考圖1和圖2，本發明的核心是提供了一種1.5L增壓直噴汽油機的排氣凸輪，減小了排氣凸輪在低速時的響應遲滯，改善了發動機低速性能。排氣凸輪的凸輪型線包括氣門打開側緩衝段1、氣門關閉側緩衝段3、工作段2和基圓段4；其中，凸輪型線採用了配氣機構與排氣系統非定常因素的匹配計算理論，使工作段2(即圖1中的b1～b2段)的包角控制在230°～240°範圍內，有效利用壓力波的動態效應來降低排氣背壓；氣門打開側緩衝段1(即圖1中的a1～b1段)的夾角為25°～30°，緩衝段高度在0.15mm以上，凸輪型線在緩衝段區域採用負曲率半徑的範圍優選為30mm～40mm，負曲率太小，則影響發動機的運行平穩性，因此，在提高豐滿係數的同時，保證發動機的餓性能與油耗的輸出，將負曲率優選的設置為上述範圍：凸輪型線的最大升程在7mm～8.5mm內，使氣門升程與排氣道流量係數相匹配，更好的兼顧發動機的低速扭矩和高速功率，以及發動機的油耗水平。上述排氣凸輪通過試驗得到，該排氣凸輪可以使發動機在1450～4500r/min的轉速範圍內，保持280N.M扭矩的輸出，同時保證發動機在額定150Kw的設計目標，可見即使在低速運行下，發動機也能夠提供較高的扭矩和功率，減小了遲滯的程度，改善了發動機的低速性能。本實施例中，凸輪型線利用分析軟體將基圓段4的半徑控制在15～17mm範圍內，保證了凸輪軸的使用壽命，同時也將凸輪軸摩擦副的摩擦力矩控制在最小範圍。當然，以上是基圓半徑只是最優選擇，根據實際需要，基圓半徑還可以取其他數值，並不局限上述方位。在本實施例中，凸輪新型最大正加速度為50mm/rad2～60mm/rad2，正加速度寬度範圍為40°～50°；所述凸輪型線的最大負加速度為20mm/rad2～40mm/rad2，負加速度寬度範圍為50°～60°，如此設計可兼顧凸輪軸的強化程度和較大的充氣效率。相關的凸輪特性如圖3和圖4所示，在圖3中，曲線A代表ValveLift(氣門升程)曲線，曲線B代表SpringForce(彈性力)曲線，曲線C代表InertiaForce(慣性力)曲線，曲線D代表ValveVelocity(氣門啟閉速度)曲線；在圖4中，曲線W代表RadiusOfCamContour(凸輪型線的曲率半徑)曲線，曲線X代表Cam-FollowerContactStressR(凸輪從動件接觸應力曲線)，曲線Y代表Cam-FollowerContactStress0(凸輪從動件接觸應力)曲線，曲線Z代表Cam-Fllowerlift(凸輪從動件升程)曲線。本實施例中提供了一種具體的排氣凸輪的凸輪型線升程表，其中氣門打開側的升程表如表1所示：表1是凸輪型線打開側升程表凸輪角度凸輪升程凸輪角度凸輪升程凸輪角度凸輪升程凸輪角度凸輪升程930.00001170.36741411.70291656.2731940.00101180.38561421.8180165.56.3990950.00441190.40391431.9389166.56.6441960.01021200.42211442.06571676.7611970.01851210.44181452.19851686.9803980.02921220.46431462.3375168.57.0825990.04231230.49021472.4827169.57.27241000.05791240.51981482.63451707.36031010.07571250.55331492.79291717.52221020.09391260.59071502.9580171.57.59641030.11211270.63241513.1301172.57.73141040.13041280.67821523.30931737.79231050.14861290.72841533.49571747.90111060.16681300.78311543.6894174.57.94911070.18511310.84221553.8906175.58.03231080.20331320.90601564.09931768.06761090.22151330.97451574.31561778.12561100.23981341.04781584.5395177.58.14831110.25801351.12591594.7708178.58.18141120.27621361.20911605.00931798.19171130.29451371.29731615.25451808.20001140.31271381.39061625.50551150.33091391.48931635.76091160.34921401.59331646.0178氣門關閉側升程表如表2所示：表2為凸輪型線關閉側升程表凸輪角度凸輪升程凸輪角度凸輪升程凸輪角度凸輪升程凸輪角度凸輪升程1808.20002044.09932280.90602520.20331818.19172053.89062290.8422252.50.19421828.16702063.68942300.7831253.50.17591838.12562073.49572310.72842540.16681848.06762083.30932320.67822550.14861857.99282093.13012330.6324255.50.13951867.90112102.95802340.5907256.50.12121877.79232112.79292350.55332570.11211887.66612122.63452360.51982580.09391897.52222132.48272370.4902258.50.08481907.36032142.33752380.4643259.50.06651917.17982152.19852390.44182600.05791926.98032162.06572400.42212610.04231936.76112171.93892410.4039261.50.03541946.52302181.81802420.3856262.50.02351956.27312191.70292430.36742630.01851966.01782201.59332440.34922640.01021975.76092211.48932450.3309264.50.00701985.50552221.39062460.3127265.50.00241995.25452231.29732470.29452660.00102005.00932241.20912480.27622670.00002014.77082251.12592490.25802024.53952261.04782500.23982034.31562270.97452510.2215上述凸輪型線升程表只是一種實施例方式，並不局限於以上表格所列舉的數值。本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都送與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對於本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要負荷與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp