专利名称：双峰排气凸轮轴的制作方法
专利说明本发明属于内燃机部件，具体涉及一种带有双峰排气凸轮的凸轮轴，用于内部废 气再循环，降低内燃机NOx排放。
背景技术：
目前对于满足欧III排放法规的柴油机，通常利用废气再循环来降低NOx排放。废 气再循环(Exhaust Gas Recirculation)，简称EGR，是降低内燃机NOx排放的有效措施之 一。目前废气再循环有外部与内部两种方式。外部EGR是将发动机的部分排气从排气管引 入进气管，通过改变进气气体的成分，达到降低NOx的目的。外部EGR需要有外部废气再循 环管道及控制阀。内部EGR是利用进排气门配气相位的变化，使发动机气缸内的残余废气 量增加，达到降低最高燃烧温度和减小NOx排放的目的。内部EGR在结构上无外部连接管 和EGR阀等附件，结构简单。但这种内部EGR方式对降低NOx排放的效果有限，尤其是对于 转速不高的柴油机。还有一种内部EGR方式是，在排气行程进气门二次开启时，将缸内废气 吸入进气管后再随进气门进入气缸，该种方法虽然可以明显降低NOx排放，但会使功率降 低很大，并会加快进气门磨损，影响进气门的使用寿命。本发明提出的一种方式属于内部EGR方式，它可以有效降低NOx排放。
发明内容
本发明的目的是，提供一种具有双峰排气凸轮的凸轮轴，当发动机活塞接近吸气 行程下止点时，凸轮使排气门略微开启，利用缸内较大的真空度将排气管中的废气吸入气 缸，从而实现内部EGR，降低NOx排放。以下结合附图对本发明的技术原理进行说明。双峰排气凸轮轴包括进气凸轮和排 气凸轮，而本发明双峰排气凸轮轴包括一个进气凸轮和两个排气凸轮，进气凸轮为单峰凸 轮结构(图1)。两个排气凸轮包括排气凸轮和EGR凸轮(图2)。排气凸轮升程较大，用于发 动机的排气；而EGR凸轮升程相对较小，用于实现内部废气再循环。如图2所示在发动机 排气行程阶段，排气门在排气凸轮作用下第一次开启，将缸内废气排出。在排气行程后期， 进气门在进气凸轮作用下开启，开始进气行程。在上止点附件出现进、排气门重叠开启现 象。当活塞将达到进气下止点时，发动机气缸内产生较大真空度，这时EGR凸轮使排气门再 次开启较小开度，靠气缸内的真空度使排气管中的废气吸回气缸，达到废气再循环的目的， 流回气缸的废气中含有大量的二氧化碳，吸收发动机燃烧产生的热量降低最高燃烧温度， 从而降低NOx的生成量。再次吸入的废气不会对进、排气门产生磨损。克服了外部EGR及 由双峰进气凸轮实现的EGR产生的进气门磨损弊端。本发明的特点以及有益效果是，与目前内部EGR结构相比较双峰排气凸轮轴，结 构简单，可以有效降低发动机的NOx排放，适合于满足欧III排放法规的发动机使用，而且可 以避免气门产生磨损现象。
图1为本发明进气凸轮结构示意图。图2为本发明排气凸轮结构示意图。
图3为排气凸轮轴下的进气门和排气门升程曲线。附图标记为1 一进气凸轮中心线；2 —排气凸轮中心线；3 —排气凸轮行程开 始点；4一 EGR凸轮行程结束点；5 — EGR凸轮中心线；α—排气凸轮与EGR凸轮中心线之 间夹角；β—排气凸轮行程结束点与EGR凸轮行程结束点之间的夹角。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明的技术原理做进一步的说明。如图1和图2 所示双峰排气凸轮轴，包括进气凸轮和排气凸轮，双峰排气凸轮轴包括一个进气凸轮I和 两个排气凸轮。两个排气凸轮包括排气凸轮II和EGR凸轮III，排气凸轮II和EGR凸轮III共 用一个基圆，排气凸轮与EGR凸轮圆滑过渡，保证工艺性。进气凸轮I和排气凸轮II的最大 升程为5. 5mm-9. 5mm, EGR凸轮III最大升程为0. 5mm_2. 5mm，进气凸轮I与排气凸轮II中心 线之间的夹角为90° -140°凸轮转角(凸轮转角为夹角的单位)，排气凸轮中心线2至EGR 凸轮III中心线5之间的夹角α为90° -150°凸轮转角。排气凸轮II行程结束点3与EGR 凸轮III行程结束点4之间的夹角β为0° -50°凸轮转角。h为EGR凸轮III的最大升程，大 小为 0. 5mm-2. 5mm。EGR凸轮III的最大升程、工作段包角及EGR凸轮与排气凸轮的位置关系通过模拟 计算或试验严格选取。以某四缸柴油机为实施例。发动机的进气凸轮与排气凸轮最大升程 为6. 25mm，进气门开启角度为上止点前8°曲轴转角，关闭角度为下止点后38°曲轴转角， 排气门开启角度为下止点前50°曲轴转角，关闭角度为上止点后6°曲轴转角。EGR凸轮 最大升程为h=l. 8mm，工作段包角为60°曲轴转角，排气主凸轮与EGR凸轮中心线之间的夹 角α =140°凸轮转角。排气凸轮行程结束点与EGR凸轮行程结束点之间夹角β =21°凸轮 转角。采用这种具有双峰排气凸轮的凸轮轴，在标定工况2200 r/min时NOx浓度可下降 18. 2% ；在最大扭矩1320 r/min时NOx浓度下降44. 7% (如图3)
权利要求
双峰排气凸轮轴，包括进气凸轮和排气凸轮，其特征是双峰排气凸轮轴包括一个进气凸轮(Ⅰ)和两个排气凸轮，两个排气凸轮包括排气凸轮(Ⅱ)和EGR凸轮(Ⅲ)，排气凸轮(Ⅱ)和EGR凸轮(Ⅲ)共用一个基圆，进气凸轮(Ⅰ)和排气凸轮(Ⅱ)的最大升程为5.5mm 9.5mm， EGR凸轮(Ⅲ)最大升程为0.5mm 2.5mm，进气凸轮(Ⅰ)与排气凸轮(Ⅱ)中心线之间的夹角为90° 140°凸轮转角，排气凸轮中心线2与EGR凸轮中心线5之间的夹角α为90° 150°凸轮转角。排气凸轮Ⅱ行程结束点(3)与EGR凸轮Ⅲ行程结束点(4)之间夹角β为0° 50°凸轮转角。h为EGR凸轮Ⅲ的最大升程，大小为0.5mm 2.5mm。
全文摘要
本发明公开了一种带有双峰排气凸轮的凸轮轴，用于内部废气再循环。凸轮轴包括一个进气凸轮和两个排气凸轮，两个排气凸轮包括排气凸轮和EGR凸轮。排气凸轮和EGR凸轮共用一个基圆，进气、排气凸轮最大升程为5.5-9.5mm；EGR凸轮最大升程为h为0.5-2.5mm。进气凸轮与排气凸轮中心线之间的夹角为90°-140°，排气凸轮与EGR凸轮两中心线之间的夹角α为90°-150°。排气凸轮行程与EGR凸轮行程两个结束点之间夹角β为0°-50°。当活塞吸气将达到进气下止点时，EGR凸轮使排气门再次开启，靠缸内的真空度使部分废气吸回气缸，实现废气再循环。本发明可有效降低NOx排放，同时可避免气门产生磨损。
文档编号F01L1/08GK101943037SQ20101028423
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者张晶, 边强, 陈毅, 韦慧勇, 高文志 申请人:天津大学