一种1.5L增压直喷汽油机的排气凸轮的制作方法

本发明涉及发动机凸轮
技术领域：
，特别涉及一种1.5L增压直喷汽油机的排气凸轮。
背景技术：
：目前增压直喷汽油发动机所采用的进气凸轮存在两种设计难题：(1)低速扭矩较小，导致出现涡轮响应迟滞现象；当前市场1.5L增压汽油机低速扭矩大多在207～252Nm；(2)当低速扭矩设计值进行优化增大时，很难同时在高速取得较大功率(市场1.5L增压汽油机功率大多低于133kW)；如何实现高低速性能的同时优化，克服以上两个难题，使汽油机大功率小型化，以配合整车达到节能减排的总目标，成为本领域技术人员共同的难题。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供一种减小排气凸轮在低速时的响应迟滞，改善发动机低速性能的1.5L增压直喷汽油机的排气凸轮。为达到上述目的，本发明提供以下技术方案；一种1.5L增压直喷汽油机的排气凸轮，所述排气凸轮的凸轮型线包括气门打开侧缓冲段、气门关闭侧缓冲段、工作段和基圆段；所述工作段的包角在230°～240°范围内；所述气门打开侧缓冲段的夹角为25°～30°，缓冲段高度在0.15mm以上；所述凸轮型线的最大升程H在7mm～8.5mm内。优选的，在上述的排气凸轮中，所述的基圆段的半径在15mm～17mm内。优选的，在上述排气凸轮中，所述缓冲段的负曲率半径的范围为30mm～40mm。优选的，在上述排气凸轮中，所述凸轮型线的最大正加速度为50mm/rad2～60mm/rad2，正加速度范围为40°～50°；所述凸轮型线的最大负加速度为20mm/rad2～40mm/rad2，负加速度宽度范围为50°～60°。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的增压直喷汽油机的排气凸轮中，通过将凸轮型线的工作段的包角控制在230°～240°范围内，气门打开侧缓冲段的夹角控制在25°～30°范围内，缓冲段高度在0.15mm以上，凸轮型线的最大升程H在7mm～8.5mm范围内，经过试验得到，该排气凸轮可以使发动机在1450～4500r/min的转速范围内，保持280N.M扭矩的输出，同时保证发动机在额定转速5500r/min下，达到输出功率150Kw的设计目标，可见即使在低速运行下，发动机也能提供较高的扭矩和功率，减小了迟滞的程度，改善了发动机的低速性能。附图说明图1为本发明的结构示意图。图2为本发明的凸轮型线的极坐标表示示意图。图3为本发明的气门侧凸轮特性曲线。图4为本发明的凸轮副特性曲线。附图中，1、气门打开侧缓冲段，2、工作段，3、气门关闭侧缓冲段，4、基圆段。具体实施方式下面将接合本发明中的附图。对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的仅仅是本发明的一部分，而不是全部的。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护范围。请参考图1和图2，本发明的核心是提供了一种1.5L增压直喷汽油机的排气凸轮，减小了排气凸轮在低速时的响应迟滞，改善了发动机低速性能。排气凸轮的凸轮型线包括气门打开侧缓冲段1、气门关闭侧缓冲段3、工作段2和基圆段4；其中，凸轮型线采用了配气机构与排气系统非定常因素的匹配计算理论，使工作段2(即图1中的b1～b2段)的包角控制在230°～240°范围内，有效利用压力波的动态效应来降低排气背压；气门打开侧缓冲段1(即图1中的a1～b1段)的夹角为25°～30°，缓冲段高度在0.15mm以上，凸轮型线在缓冲段区域采用负曲率半径的范围优选为30mm～40mm，负曲率太小，则影响发动机的运行平稳性，因此，在提高丰满系数的同时，保证发动机的饿性能与油耗的输出，将负曲率优选的设置为上述范围：凸轮型线的最大升程在7mm～8.5mm内，使气门升程与排气道流量系数相匹配，更好的兼顾发动机的低速扭矩和高速功率，以及发动机的油耗水平。上述排气凸轮通过试验得到，该排气凸轮可以使发动机在1450～4500r/min的转速范围内，保持280N.M扭矩的输出，同时保证发动机在额定150Kw的设计目标，可见即使在低速运行下，发动机也能够提供较高的扭矩和功率，减小了迟滞的程度，改善了发动机的低速性能。本实施例中，凸轮型线利用分析软件将基圆段4的半径控制在15～17mm范围内，保证了凸轮轴的使用寿命，同时也将凸轮轴摩擦副的摩擦力矩控制在最小范围。当然，以上是基圆半径只是最优选择，根据实际需要，基圆半径还可以取其他数值，并不局限上述方位。在本实施例中，凸轮新型最大正加速度为50mm/rad2～60mm/rad2，正加速度宽度范围为40°～50°；所述凸轮型线的最大负加速度为20mm/rad2～40mm/rad2，负加速度宽度范围为50°～60°，如此设计可兼顾凸轮轴的强化程度和较大的充气效率。相关的凸轮特性如图3和图4所示，在图3中，曲线A代表ValveLift(气门升程)曲线，曲线B代表SpringForce(弹性力)曲线，曲线C代表InertiaForce(惯性力)曲线，曲线D代表ValveVelocity(气门启闭速度)曲线；在图4中，曲线W代表RadiusOfCamContour(凸轮型线的曲率半径)曲线，曲线X代表Cam-FollowerContactStressR(凸轮从动件接触应力曲线)，曲线Y代表Cam-FollowerContactStress0(凸轮从动件接触应力)曲线，曲线Z代表Cam-Fllowerlift(凸轮从动件升程)曲线。本实施例中提供了一种具体的排气凸轮的凸轮型线升程表，其中气门打开侧的升程表如表1所示：表1是凸轮型线打开侧升程表凸轮角度凸轮升程凸轮角度凸轮升程凸轮角度凸轮升程凸轮角度凸轮升程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气门关闭侧升程表如表2所示：表2为凸轮型线关闭侧升程表凸轮角度凸轮升程凸轮角度凸轮升程凸轮角度凸轮升程凸轮角度凸轮升程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上述凸轮型线升程表只是一种实施例方式，并不局限于以上表格所列举的数值。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都送与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对于本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要负荷与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页1 2 3