一种微米勒循环进气凸轮的制作方法

1.本技术涉及到汽车技术领域，尤其涉及到一种微米勒循环进气凸轮。


背景技术：

2.四冲程汽油机有进气、压缩、做功和排气四个行程。凸轮轴是驱动气门开启关闭的重要零部件，进气凸轮升程决定了进气门开启、关闭时刻以及最大进气门升程。对于凸轮轴顶置式汽油机，为降低气门机构运动质量，通常一个凸轮驱动一个气门。为满足日益严苛的排放与油耗法规，越来越多主机厂开发米勒循环发动机，通过小包角实现进气门早关，提升发动机几何压缩比，提升发动机热效率。相比传统的奥拓循环，米勒循环在热效率、燃油经济型有巨大优势，只需改变凸轮型线即可实现，不影响发动机硬件成本。但现有的凸轮无法使进气门开启迅速，同时无法降低进气门关闭时与进气门座圈的噪声冲击。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种微米勒循环进气凸轮，用以改善整机nvh表现。
4.第一方面，提供了一种微米勒循环进气凸轮，该微米勒循环进气凸轮包括开启段以及关闭段；其中，
5.所述开启段包括：沿顺时针方向依次连接的开启负加速段、开启正加速段及开启缓冲段；其中，所述开启负加速段的加速度曲线为正弦函数；所述正加速段的加速度曲线为4阶多项式函数；所述开启缓冲段的加速度曲线为正弦函数；
6.所述关闭段包括：沿顺时针方向依次连接的关闭缓冲段、关闭正加速段及关闭负加速段；所述关闭负加速段的加速度曲线为正弦函数所述关闭正加速段的加速度曲线为4阶多项式函数；所述关闭缓冲段(的加速度曲线为正弦函数；
7.所述开启负加速段与所述关闭负加速段连接。
8.在上述技术方案中，通过开启段和关闭段采用正弦函数和4阶多项式函数涉及不同的开启段以及关闭段，从而实现进气门早关，使得发动机膨胀比大于压缩比，实现发动机几何压缩比增大，提升发动机热效率，降低泵气损失，降低燃油消耗量。
9.在一个而具体的可实施方案中，所述微米勒循环进气凸轮的基圆直径32mm，所述微米勒循环进气凸轮的最小负曲率-137mm；所述微米勒循环进气凸轮最大升程5.251mm。
10.在一个而具体的可实施方案中，所述开启负加速段对应的进气凸轮升程从5.251mm变化到2.2542mm；
11.所述开启正加速段对应的进气凸轮升程从2.2542mm变化到0.0504mm；
12.所述开启缓冲段对应的进气凸轮升程从0.0504mm变化到0；
13.所述关闭负加速段对应的进气凸轮升程从5.251mm变化到2.5332mm；
14.所述关闭正加速段对应的进气凸轮升程从2.5332mm变化到0.0747mm；
15.所述关闭缓冲段(β3)对应的进气凸轮升程从0.0747mm变化到0。
16.在一个而具体的可实施方案中，所述开启段以及关闭段角度共135
°
，
17.其中，所述开启段的角度为64
°
，所述关闭段的角度为71
°
。
18.在一个而具体的可实施方案中，所述开启负加速段的角度范围为0-31
°
；
19.所述开启正加速段的角度范围为31
°‑
54.5
°
；
20.所述开启缓冲段的角度范围介于54.5
°‑
64
°
；
21.所述关闭负加速段的角度范围为0-31
°
；
22.所述关闭正加速段的角度范围为31
°‑
58
°
；
23.所述关闭缓冲段的角度范围为58
°‑
71
°
。
24.在一个而具体的可实施方案中，所述开启负加速段与关闭负加速段范围相同，且所述开启负加速段与关闭负加速段之间通过圆弧过渡。
附图说明
25.图1为本技术实施例提供的微米勒循环进气凸轮的结构示意图。
具体实施方式
26.下面通过附图和实施例对本技术进一步详细说明。通过这些说明，本技术的特点和优点将变得更为清楚明确。
27.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
28.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
29.为方便理解本技术实施例提供的微米勒循环进气凸轮，该进气凸轮用于控制发动机的进气以及出气，是影响发动机效率的重要结构。当前的凸轮无法使进气门开启迅速，同时无法降低进气门关闭时与进气门座圈的噪声冲击。为此本技术实施例提供了一种微米勒循环进气凸轮，以改善发动机的效果。下面结合附图以及具体的实施例对其进行详细的说明。
30.参考图1，本技术实施例提供了一种微米勒循环进气凸轮，该微米勒循环进气凸轮包括：开启段以及关闭段；其中，开启段包括：沿顺时针方向依次连接的开启负加速段α1、开启正加速段α2及开启缓冲段α3；关闭段包括：沿顺时针方向依次连接的关闭缓冲段β3、关闭正加速段β2及关闭负加速段β1。并且在设置时，开启负加速段α1与关闭负加速段β1连接。
31.应理解，上述开启段以及关闭段设置在基圆上。其中，微米勒循环进气凸轮的基圆直径32mm，微米勒循环进气凸轮的最小负曲率-137mm；微米勒循环进气凸轮最大升程5.251mm，可实现最大10mm进气门升程。
32.在具体设置时，开启负加速段α1的加速度曲线为正弦函数；正加速段的加速度曲线为4阶多项式函数；开启缓冲段α3的加速度曲线为正弦函数；
33.关闭负加速段β1的加速度曲线为正弦函数；关闭正加速段β2的加速度曲线为4阶多项式函数；关闭缓冲段β3的加速度曲线为正弦函数；
34.在本技术实施例中，对于正弦函数，基本公式为y＝h0*(1-sin(π/2-π(x-a1)/2a))+h1；其中，h0为升程变化量，h1为初始升程，a为角度变化量(a2-a1)，x为凸轮角度范围(a1
≤x≤a2)，y为凸轮升程。
35.以0-31
°
为开启负加速段α1为例，加速度曲线为正弦函数，进气凸轮升程从5.251mm变化到2.2542mm，为例。h0＝2.2542-5.251mm；h1＝5.251mm；a＝(31
°‑
0)*π/180
°
；a1＝0；a2＝31
°
。
36.对于4阶多项式函数，基本公式为y＝c0*h0(1+c1*((x-a1)/a)2+c2*((x-a1)/a)4)+h1；其中，h0为升程变化量，c0为升程变化系数，取值范围在0-1之间，h1为初始升程，a为角度变化量(a2-a1)，c1为二阶系数取值范围在0.1-0.4之间，c2为四阶系数取值范围在0.1-0.4之间，x为凸轮角度范围(a1≤x≤a2)，y为凸轮升程。
37.以31
°‑
54.5
°
为开启正加速段α2为例，加速度曲线为4阶多项式函数，进气凸轮升程从2.2542mm变化到0.0504mm，为例。h0＝0.0504-2.2542mm；h1＝2.2542mm。
38.在具体设置时，开启段以及关闭段角度共135
°
，也即进气凸轮升程段共135
°
。其中，开启段的角度为64
°
，关闭段的角度为71
°
。
39.示例性的，开启负加速段α1的角度范围为0-31
°
；开启正加速段α2的角度范围为31
°‑
54.5
°
；开启缓冲段α3的角度范围介于54.5
°‑
64
°
；关闭负加速段β1的角度范围为0-31
°
；关闭正加速段的角度范围为31
°‑
58
°
；关闭缓冲段β3的角度范围为58
°‑
71
°
。
40.在一个而具体的可实施方案中，开启负加速段α1与关闭负加速段β1范围相同，且开启负加速段α1与关闭负加速段β1之间通过圆弧过渡。
41.在采用上述方式时：
42.开启负加速段α1对应的进气凸轮升程从5.251mm变化到2.2542mm；
43.开启正加速段α2对应的进气凸轮升程从2.2542mm变化到0.0504mm；
44.开启缓冲段α3对应的进气凸轮升程从0.0504mm变化到0；
45.关闭负加速段β1对应的进气凸轮升程从5.251mm变化到2.5332mm；
46.关闭正加速段β2对应的进气凸轮升程从2.5332mm变化到0.0747mm；
47.关闭缓冲段β3对应的进气凸轮升程从0.0747mm变化到0。
48.为方便理解本技术实施例提供的萎靡了循环进气凸轮，下面详细介绍凸轮的升程过程。本新型的进气凸轮升程如下：
49.开启段进气凸轮升程：
50.0-31
°
为开启负加速段α1，加速度曲线为正弦函数，进气凸轮升程从5.251mm变化到2.2542mm。
51.31
°‑
54.5
°
为开启正加速段α2，加速度曲线为4阶多项式函数，进气凸轮升程从2.2542mm变化到0.0504mm。
52.54.5
°‑
64
°
为开启缓冲段α2，加速度曲线为正弦函数，进气凸轮升程从0.0504mm变化到0，开启缓冲段9.5
°
，设计较小使进气开启迅速，新鲜空气可以快速进入缸内。
53.关闭段凸轮升程：
54.0-31
°
为关闭负加速段β1，加速度曲线为正弦函数，进气凸轮升程从5.251mm变化到2.5332mm。开启负加速段与关闭负加速段范围相同都是31
°
，实现平滑连接过渡。
55.31
°‑
58
°
为关闭正加速段β2，加速度曲线为4阶多项式函数，进气凸轮升程从2.5332mm变化到0.0747mm。
56.58
°‑
71
°
为关闭缓冲段β3，加速度曲线为正弦函数，进气凸轮升程从0.0747mm变化
到0。关闭缓冲段长度13
°
，降低进气门关闭速度，改善整机nvh。
57.在上述方案中，进气凸轮最大升程5.251mm，可实现最大10mm进气门升程，进气凸轮升程段共135
°
，开启缓冲段9.5
°
，新鲜空气可快速进入缸内。关闭缓冲段长度13
°
，进气门关闭速度小，改善整机nvh，实测1000-6000rpm进气门落座速度＜0.5m/s。
58.另外，进气凸轮基圆直径32mm，进气凸轮最小负曲率-137mm，可使用直径137mm以下的砂轮磨削，常规砂轮直径可适用。
59.为理解本技术实施例提供的微米勒循环进气凸轮，参考表1，表1示出了完整进气凸轮升程。
60.表1.进气凸轮升程表(测头滚轮半径r10.5)
61.62.[0063][0064]
通过上述表格可看出，本技术实施例提供的微米勒循环进气凸轮，实现进气门早关，使得发动机膨胀比大于压缩比，实现发动机几何压缩比增大，提升发动机热效率，降低泵气损失，降低燃油消耗量。本进气凸轮升程分为开启段和关闭段两大部分。开启段具体分为：开启缓冲段，开启正加速段，开启负加速段三部分。关闭段具体分为：关闭缓冲段，关闭正加速段，关闭负加速段三部分。开启段负加速段末端与关闭段正加速段首端相连接，实现进气凸轮升程平滑过渡。合理设计每段的角度、升程可以使进气凸轮在驱动进气门的过程中，不会发生飞脱、反跳，保证发动机的可靠运转。
[0065]
另外，设计合理的进气凸轮基圆直径可以降低进气凸轮最小负曲率，进气凸轮负曲率过小需要小直径凸轮磨削砂轮，凸轮砂轮直径过小影响砂轮使用寿命，增加凸轮加工成本。
[0066]
本新型设计的进气凸轮升程，实现了米勒循环气门升程，气门落座速度小整机nvh好，最小负曲率合理，凸轮磨削成本低。
[0067]
在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于本技术工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0068]
在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0069]
以上结合了优选的实施方式对本技术进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本技术进行多种替换和改进，这些均落入本技术的保护范围内。

技术特征：
1.一种微米勒循环进气凸轮，其特征在于，包括开启段以及关闭段；其中，所述开启段包括：沿顺时针方向依次连接的开启负加速段、开启正加速段及开启缓冲段；其中，所述开启负加速段的加速度曲线为正弦函数；所述正加速段的加速度曲线为4阶多项式函数；所述开启缓冲段的加速度曲线为正弦函数；所述关闭段包括：沿顺时针方向依次连接的关闭缓冲段、关闭正加速段及关闭负加速段；所述关闭负加速段的加速度曲线为正弦函数所述关闭正加速段的加速度曲线为4阶多项式函数；所述关闭缓冲段的加速度曲线为正弦函数；所述开启负加速段与所述关闭负加速段连接。2.根据权利要求1所述的微米勒循环进气凸轮，其特征在于，所述微米勒循环进气凸轮的基圆直径32mm，所述微米勒循环进气凸轮的最小负曲率-137mm；所述微米勒循环进气凸轮最大升程5.251mm。3.根据权利要求2所述的微米勒循环进气凸轮，其特征在于，所述开启负加速段对应的进气凸轮升程从5.251mm变化到2.2542mm；所述开启正加速段对应的进气凸轮升程从2.2542mm变化到0.0504mm；所述开启缓冲段对应的进气凸轮升程从0.0504mm变化到0；所述关闭负加速段对应的进气凸轮升程从5.251mm变化到2.5332mm；所述关闭正加速段对应的进气凸轮升程从2.5332mm变化到0.0747mm；所述关闭缓冲段(β3)对应的进气凸轮升程从0.0747mm变化到0。4.根据权利要求3所述的微米勒循环进气凸轮，其特征在于，所述开启段以及关闭段角度共135
°
，其中，所述开启段的角度为64
°
，所述关闭段的角度为71
°
。5.根据权利要求4所述的微米勒循环进气凸轮，其特征在于，所述开启负加速段的角度范围为0-31
°
；所述开启正加速段的角度范围为31
°‑
54.5
°
；所述开启缓冲段的角度范围介于54.5
°‑
64
°
；所述关闭负加速段的角度范围为0-31
°
；所述关闭正加速段的角度范围为31
°‑
58
°
；所述关闭缓冲段的角度范围为58
°‑
71
°
。6.根据权利要求5所述的微米勒循环进气凸轮，其特征在于，所述开启负加速段与关闭负加速段范围相同，且所述开启负加速段与关闭负加速段之间通过圆弧过渡。

技术总结
本申请提供了一种微米勒循环进气凸轮，该进气凸轮包括：开启段以及关闭段；开启段的开启负加速段及开启缓冲段的加速度曲线为正弦函数；正加速段的加速度曲线为4阶多项式函数；关闭段包括的关闭负加速段及关闭缓冲段的加速度曲线为正弦函数；关闭正加速段的加速度曲线为4阶多项式函数；开启负加速段与关闭负加速段连接。在上述技术方案中，通过开启段和关闭段采用正弦函数和4阶多项式函数涉及不同的开启段以及关闭段，从而实现进气门早关，使得发动机膨胀比大于压缩比，实现发动机几何压缩比增大，提升发动机热效率，降低泵气损失，降低燃油消耗量。燃油消耗量。燃油消耗量。


技术研发人员：常兴宇 周超宇 孙旭东 史鹏礼 郭学敏 李军
受保护的技术使用者：中国第一汽车股份有限公司
技术研发日：2022.12.06
技术公布日：2023/7/28