凸轮轴专利检索-凸轮驱动系统专利检索查询-专利查询网

凸轮轴

阅读：270发布：2020-05-14

专利汇可以提供凸轮轴专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种用于多汽缸四冲程内燃机（10）排气侧的凸轮轴（32）。凸轮轴（32）包含沿凸轮轴（32）的纵向轴线间隔开的多个排气瓣（341、342、343、344），排气瓣（341、342、343、344）使发动机（10）的每个汽缸（121、122、123、124）与至少一个排气瓣（341、342、343、344）关联。每个排气瓣（341、342、343、344）在凸轮轴（32）旋转时操纵其关联汽缸（121、122、123、124）的排气门（22）。第一排气瓣（341、342、343、344）的峰值升程相对于第二排气瓣（341、342、343、344）的峰值升程角移位一个凸轮旋转角度，该角度大于由凸轮轴（32）的整个旋转角度除以发动机（10）的汽缸数所定义的角度。其中第二排气瓣与后继于第一排气瓣所关联的汽缸进行点火的汽缸相关联，并且第二排气瓣所关联的后继点火汽缸是与第一排气瓣所关联的汽缸物理上相邻的汽缸。，下面是凸轮轴专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于多汽缸四冲程内燃机的凸轮轴，其特征在于，该凸轮轴包含：
沿凸轮轴纵向轴线间隔开的多个排气瓣，其中，排气瓣设置成使多汽缸发动机的每个汽缸与至少一个排气瓣关联；
其中，每个排气瓣设置成在凸轮轴旋转时操纵其关联汽缸的排气门；并且其中，第一排气瓣的峰值升程相对于第二排气瓣的峰值升程角移位一个凸轮旋转角度，该凸轮旋转角度大于由凸轮轴的整个旋转角度除以多汽缸发动机的汽缸数所定义的角度；其中第二排气瓣与第一排气瓣所关联的汽缸的后继点火汽缸相关联，第二排气瓣所关联的汽缸继第一排气瓣所关联的汽缸后紧接着点火，并且其中第二排气瓣所关联的后继点火汽缸是与第一排气瓣所关联的汽缸物理上直接相邻的汽缸。
2.如权利要求1所述的凸轮轴，其特征在于，排气瓣的峰值升程围绕凸轮轴的轴线非对称地周向间隔开。
3.如权利要求1所述的凸轮轴，其特征在于，排气瓣的峰值升程相对于凸轮轴的轴线以非均匀角度间隔周向间隔开。
4.如权利要求2所述的凸轮轴，其特征在于，排气瓣的峰值升程相对于凸轮轴的轴线以非均匀角度间隔周向间隔开。
5.如权利要求1-4中任一项所述的凸轮轴，其特征在于，凸轮轴适用于直列式四汽缸发动机，其中该发动机包含第一汽缸、第二汽缸、第三汽缸和第四汽缸；并且其中排气瓣的峰值升程以非相互垂直的角度分布。
6.如权利要求5所述的凸轮轴，其特征在于，与至少两个汽缸关联的排气瓣中的每一个设置成使第一排气门的峰值升程相对于第二排气瓣的峰值升程角移位大于九十度。
7.如权利要求3或4所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十六度。
8.如权利要求5所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十六度。
9.如权利要求3或4所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十三度到九十九度之间。
10.如权利要求5所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十三度到九十九度之间。
11.如权利要求3或4所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十四度。
12.如权利要求5所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十四度。
13.如权利要求9所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十四度。
14.如权利要求10所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十四度。
15.如权利要求3或4所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十五度。
16.如权利要求5所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十五度。
17.如权利要求9所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十五度。
18.如权利要求10所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十五度。
19.如权利要求3或4所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十六度。
20.如权利要求5所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十六度。
21.如权利要求9所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十六度。
22.如权利要求10所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十六度。
23.如权利要求3或4所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十七度。
24.如权利要求5所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十七度。
25.如权利要求9所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十七度。
26.如权利要求10所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十七度。
27.如权利要求3或4所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十八度。
28.如权利要求5所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十八度。
29.如权利要求9所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十八度。
30.如权利要求10所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十八度。
31.如权利要求3或4所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十九度。
32.如权利要求5所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十九度。
33.如权利要求9所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十九度。
34.如权利要求10所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位九十九度。
35.如权利要求3或4所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位一百度。
36.如权利要求5所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位一百度。
37.如权利要求3或4所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位一百零一度。
38.如权利要求5所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位一百零一度。
39.如权利要求3或4所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位一百零二度。
40.如权利要求5所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气瓣的峰值升程角移位一百零二度。
41.如权利要求3或4所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气门的峰值升程移位六度的凸轮旋转和十二度的曲柄旋转。
42.如权利要求5所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气门的峰值升程移位六度的凸轮旋转和十二度的曲柄旋转。
43.如权利要求9所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气门的峰值升程移位六度的凸轮旋转和十二度的曲柄旋转。
44.如权利要求10所述的凸轮轴，其特征在于，第一排气瓣的峰值升程从第二排气门的峰值升程移位六度的凸轮旋转和十二度的曲柄旋转。
45.如权利要求1-4中任意一项所述的凸轮轴，其特征在于，一个或多个排气瓣包含非对称剖面。
46.如权利要求5所述的凸轮轴，其特征在于，一个或多个排气瓣包含非对称剖面。
47.如权利要求6所述的凸轮轴，其特征在于，一个或多个排气瓣包含非对称剖面。
48.如权利要求7所述的凸轮轴，其特征在于，一个或多个排气瓣包含非对称剖面。
49.如权利要求9所述的凸轮轴，其特征在于，一个或多个排气瓣包含非对称剖面。
50.如权利要求11所述的凸轮轴，其特征在于，一个或多个排气瓣包含非对称剖面。
51.如权利要求15所述的凸轮轴，其特征在于，一个或多个排气瓣包含非对称剖面。
52.如权利要求19所述的凸轮轴，其特征在于，一个或多个排气瓣包含非对称剖面。
53.如权利要求23所述的凸轮轴，其特征在于，一个或多个排气瓣包含非对称剖面。
54.如权利要求27所述的凸轮轴，其特征在于，一个或多个排气瓣包含非对称剖面。
55.如权利要求31所述的凸轮轴，其特征在于，一个或多个排气瓣包含非对称剖面。
56.如权利要求35所述的凸轮轴，其特征在于，一个或多个排气瓣包含非对称剖面。
57.如权利要求37所述的凸轮轴，其特征在于，一个或多个排气瓣包含非对称剖面。
58.如权利要求39所述的凸轮轴，其特征在于，一个或多个排气瓣包含非对称剖面。
59.如权利要求41所述的凸轮轴，其特征在于，一个或多个排气瓣包含非对称剖面。
60.一种多汽缸发动机，其特征在于，其包含根据前述权利要求中任意一项所述的凸轮轴，该凸轮轴包含：
沿凸轮轴纵向轴线间隔开的多个排气瓣，排气瓣设置成使多汽缸发动机的每个汽缸与至少一个排气瓣关联；
其中，每个排气瓣设置成在凸轮轴旋转时操纵其关联汽缸的排气门；并且其中，第一排气瓣的峰值升程相对于第二排气瓣的峰值升程角移位一个凸轮旋转角度，该凸轮旋转角度大于由凸轮轴的整个旋转角度除以多汽缸发动机的汽缸数所定义的角度；其中第二排气瓣与第一排气瓣所关联的汽缸的后继点火汽缸相关联，第二排气瓣所关联的汽缸继第一排气瓣所关联的汽缸后紧接着点火，并且其中第二排气瓣所关联的后继点火汽缸是与第一排气瓣所关联的汽缸物理上直接相邻的汽缸。

说明书全文

凸轮轴

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于多汽缸四冲程内燃机的凸轮轴。具体地，本发明涉及一种用于四汽缸直列式内燃机的凸轮轴。

背景技术

[0002] 多汽缸发动机的汽缸设置为依次进行其动力冲程。每个汽缸进行其动力冲程的次序在本领域中称为点火次序。发动机的点火次序主要由汽缸的定位以及曲轴的曲柄所决定，其中曲轴的旋转对于汽缸内的活塞的操作/工作是重要的。

[0003] 对于四汽缸四冲程发动机，动力冲程以曲轴旋转一百八十度的间隔出现，并且活塞成对地在汽缸内运动，例如，第一和第四汽缸内的活塞成对运动，第二和第三汽缸内的活塞成对运动。例如，在具有1-3-4-2的点火次序的四汽缸发动机中，当第一活塞开始其做功冲程时，第四汽缸内的活塞将开始其进气冲程，第二活塞将开始其排气冲程，第三活塞将开始其压缩冲程。

[0004] 在排气冲程中，废气通过排气门从汽缸中排入排气歧管。排气歧管收集来自每个汽缸的废气，并且将废气导向排气管或者涡轮增压器。简而言之，排气歧管包含与相应汽缸的汽缸盖连接并且从其延伸出来的若干分支。排气歧管包含多个入口和通常连接到排气管的出口，排气管帮助废气经处理后排放到大气中。

[0005] 排气歧管通常铸成或制成与发动机汽缸盖独立的部分，或者可以制成汽缸盖铸件的构成部分。在集成式排气歧管的情况中，排气歧管端口流道长度或分支非常短，以容许盖的铸造，并且也节省盖的材料成本。

[0006] 一个与排气歧管、尤其是集成式排气歧管的布局相关的问题是汽缸之间的干扰，其中，如果存在任何排气门重合，来自一个汽缸的废气可以排入到另一个汽缸。在歧管中来自相邻汽缸的排气分支（例如来自第三和第四汽缸的排气分支）相对较短并且凸轮持续期（cam duration period）特别长的情况下，例如对于四汽缸发动机来说大于一百八十度的曲柄旋转（crank rotation），这尤其是一个问题。如果凸轮持续期大于180度的曲柄旋转，两个汽缸的排气口非常有可能同时开启，其中，一个口刚闭合的同时另一个口开启。

[0007] 可以理解，上述问题会导致来自高压力汽缸（刚开始其排气冲程的汽缸）的废气流进排气口即将关闭并因此处于较低汽缸压力的相邻汽缸。废气在汽缸间流动的结果是，在发动机循环的下一个进气阶段内，汽缸内的燃料将因废气的存在而被污染，并且因此将影响燃烧效率。

[0008] 目前已经做出了克服废气由一个汽缸排入另一个或者阻断排放的尝试，其涉及排气歧管布局的重新设计。在集成式排气歧管的情况下，由于保持集成式排气管所具有的紧凑配置的需要，排气分支的修改范围受到限制。

[0009] 需要使废气从一个汽缸排入另一个的可能性最小化。

[0010] 还需要防止来自一个汽缸的排放阻断来自另一个汽缸的排放。

[0011] 还需要使异常燃烧、也称为爆震的可能性最小化，其因燃料吸入之后废气与燃料在汽缸中混合所导致。

发明内容

[0012] 本发明的第一方面提供一种用于多汽缸四冲程内燃机的凸轮轴，该凸轮轴包含：

[0013] 沿凸轮轴纵向轴线间隔开的多个排气瓣，其中，排气瓣设置成使多汽缸发动机的每个汽缸与至少一个排气瓣相关联；

[0014] 其中，每个排气瓣设置成在凸轮轴旋转时操纵其关联汽缸的排气门；并且[0015] 其中，第一排气瓣的峰值升程（peak lift）相对于第二排气瓣的峰值升程角移位一个凸轮旋转角度，该凸轮旋转角度大于由凸轮轴的整个旋转角度（revolution）除以多汽缸发动机的汽缸数所定义的角度；其中第二排气瓣与第一排气瓣所关联的汽缸的后继点火汽缸相关联，并且其中第二排气瓣所关联的后继点火汽缸是与第一排气瓣所关联的汽缸物理上相邻的汽缸。

[0016] 有益地，通过增大物理上相邻且相继点火的汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程之间的角度，较早点火汽缸的排气口将早于常规的对称配置而开始关闭，并且后继点火汽缸排气口的开启可以被推迟。这样，可以降低两个排气口开启的交叉或重叠期。

[0017] 因此，降低了可以发生废气由一个汽缸传递到另一个的凸轮轴旋转期。

[0018] 例如，在直列式四汽缸四冲程发动机中，其中由曲轴角度数决定排气门开启时的凸轮轴在时间意义上的持续期：凸轮轴的九十度开启期相当于一百八十度的曲轴旋转。

[0019] 对于具有1-3-4-2的点火次序的直列式四汽缸发动机，第四汽缸后继于第三汽缸点火，第一汽缸后继于第二汽缸点火。根据本发明，这种发动机的排气凸轮轴上的排气瓣可以设置成使第三汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程从第四汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程角移位一个大于九十度的凸轮轴旋转角度。类似地，第二汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程可以从第一汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程角移位大于九十度。

[0020] 术语“物理上相邻”应被理解为涉及相对于所关联汽缸的物理布局/位置的排气瓣配置。在四汽缸发动机的情况下，汽缸从1到4顺序编号。因此，第一汽缸与第二汽缸物理上相邻，第二汽缸与第三汽缸物理上相邻，并且第三汽缸与第四汽缸物理上相邻。这样，可以认为第一汽缸（汽缸1）所关联的排气瓣与第二汽缸（汽缸2）所关联的排气瓣物理上相邻，第二汽缸（汽缸2）所关联的排气瓣与第三汽缸（汽缸3）所关联的排气瓣物理上相邻，第三汽缸（汽缸3）所关联的排气瓣与第四汽缸（汽缸4）所关联的排气瓣物理上相邻。

[0021] 有利地，相邻排气瓣的大于由凸轮轴的整个旋转角度除以汽缸数所定义的角度的凸轮轴旋转角度的角位移调节物理上相邻并且相继点火的汽缸的排气口开启和关闭之间的时间。

[0022] 通过将后继点火且物理上相邻的汽缸所关联的排气瓣移位一个大于由凸轮轴整个旋转角度除以汽缸数所定义的角度，减少两个排气门同时移动并且两个排气口同时开启的时间段。

[0023] 应当理解，排气瓣可以分布为尖端或峰值升程以非均匀角度间隔围绕凸轮轴。

[0024] 在四汽缸发动机的情况下，凸轮轴开启期（camshafts opening period）通常是九十度的凸轮轴旋转以及一百八十度的曲柄旋转。因此，通过改变排气瓣的相对角度位置，改变了相对于一百八十度的曲柄旋转的凸轮轴旋转量，并且因此，减少了两个排气口开启的交叉或重叠。这样，使废气从一个汽缸排入另一个的发生率减到最小。

[0025] 根据本发明一实施例的凸轮轴适合用于直列式四汽缸发动机，其中，发动机包含第一汽缸、第二汽缸、第三汽缸、和第四汽缸，并且其中凸轮轴可以包含至少四个在凸轮轴上间隔开的排气瓣，以使发动机的每个汽缸与至少一个排气瓣相关联。排气瓣的尖端或者峰值升程可以以非对称角度间隔围绕凸轮轴分布，其中排气瓣设置为非相互垂直的角度。

[0026] 在本发明的一实施例中，凸轮轴包含四汽缸发动机排气侧的排气瓣，其中，与至少两个汽缸关联的排气瓣中的每一个可以设置成使尖端或其峰值升程点相对于后继点火且相邻的汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程点角移位大于九十度。

[0027] 汽缸的设置可以是以第一和第二对的方式运转，并且因此，第一对中的汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程可以相对于第二对中的汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程角移位。

[0028] 至少一个排气瓣可以设置成使其尖端或峰值升程相对于后继点火且相邻的汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程角移位大约九十六度。根据本发明的第一方面，第一排气瓣的尖端或峰值升程可以从第二排气瓣的尖端或峰值移位九十六度。

[0029] 例如，在具有1-3-4-2点火次序的直列式四汽缸发动机的示例中，第三汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程可以与第四汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程成九十六度的角度。类似地，第二汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程可以相对于第一汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程移位九十六度。

[0030] 与至少一个汽缸关联的排气瓣可以设置成使其尖端或峰值升程从后继点火且物理上相邻的汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程角移位九十三度到九十九度之间。

[0031] 与至少一个汽缸关联的排气瓣可以设置成使其尖端或峰值升程从后继点火且物理上相邻的汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程角移位九十四度。

[0032] 与至少一个汽缸关联的排气瓣可以设置成使其尖端或峰值升程从后继点火且物理上相邻的汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程角移位九十五度。

[0033] 与至少一个汽缸关联的排气瓣可以设置成使其尖端或峰值升程从后继点火且物理上相邻的汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程角移位九十七度。

[0034] 与至少一个汽缸关联的排气瓣可以设置成使其尖端或峰值升程从后继点火且物理上相邻的汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程角移位九十八度。

[0035] 与至少一个汽缸关联的排气瓣可以设置成使其尖端或峰值升程从后继点火且物理上相邻的汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程角移位九十九度。

[0036] 与至少一个汽缸关联的排气瓣可以设置成使其尖端或峰值升程从后继点火且物理上相邻的汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程角移位一百度。

[0037] 与至少一个汽缸关联的排气瓣可以设置成使其尖端或峰值升程从后继点火且物理上相邻的汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程角移位一百零一度。

[0038] 与至少一个汽缸关联的排气瓣可以设置成使其尖端或峰值升程从后继点火且物理上相邻的汽缸所关联的排气瓣的尖端或峰值升程角移位一百零二度。

[0039] 从四汽缸发动机的第一汽缸起依次排列的每一个汽缸所关联的排气瓣可以设置为具有零度、八十四度、一百八十度、以及两百六十四度定向的尖端或峰值升程。因此第二排气瓣和第三排气瓣相对于常规的正交配置移位了六度的凸轮旋转和十二度的曲柄旋转，常规的正交配置中每个排气瓣相对于后继操作的排气门间隔九十度。

[0040] 应当理解，排气口的几何形状、端口长度以及进入闭合汽缸的回流量可能影响到排气瓣位置相对于后继点火且物理上相邻的汽缸所关联的排气瓣的角位移量。

[0041] 一个或多个排气瓣可以包含不对称剖面。不对称剖面可以影响瓣与凸轮从动件的交接面，从而可以根据不对称量影响阀门控制。

[0042] 本发明的第二方面提供一种包含根据本发明的第一方面的凸轮轴的多汽缸发动机，其中凸轮轴包含：

[0043] 沿凸轮轴的纵向轴线间隔开的多个排气瓣，排气瓣设置成使至少一个排气瓣与多汽缸发动机中的每个缸相关联；

[0044] 其中，每个排气瓣设置成在凸轮轴旋转时操纵其关联汽缸的排气门；并且[0045] 其中，第一排气瓣的峰值升程相对于第二排气瓣的峰值升程角移位一个凸轮旋转角度，该凸轮旋转角度大于由凸轮轴的整个旋转角度除以多汽缸发动机的汽缸数所定义的角度；其中第二排气瓣与第一排气瓣所关联的汽缸的后继点火汽缸相关联，并且其中第二排气瓣所关联的后继点火汽缸是与第一排气瓣所关联的汽缸的物理上相邻的汽缸。附图说明

[0046] 现在将参照附图仅以示例的方式描述本发明的实施例，其中：

[0047] 图1示出了直列式四汽缸四冲程发动机的透视图；

[0048] 图2a示出了用于直列式四汽缸四冲程发动机的结合了常规排气瓣配置的凸轮轴；

[0049] 图2b示出了用于直列式四汽缸四冲程发动机的凸轮轴的透视示意图；

[0050] 图2c示出了对称排气瓣的示意图；

[0051] 图3示出了包含如图2a到2c中所示的凸轮轴的直列式四汽缸四冲程发动机的排气门升程的图形化表示；

[0052] 图4示出了结合了根据本发明一实施例的排气瓣配置的凸轮轴；以及[0053] 图5示出了包含如图4中所示的凸轮轴的直列式四汽缸四冲程发动机的排气门升程的图形化表示。

具体实施方式

[0054] 参照图1，示出了直列式四汽缸四冲程发动机类型的发动机10。示出的发动机10包含四个汽缸。通常以数字表示汽缸，例如直列式四汽缸四冲程发动机包含被称为汽缸1、2、3和4的四个汽缸。在以下部分，汽缸将被称为第一汽缸121、第二汽缸122、第三汽缸123和第四汽缸124。

[0055] 图1所示限于直列式四汽缸四冲程发动机。然而，本领域技术人员应当理解，本发明可以用于包含多于三个汽缸的发动机，或者用于除直列式/直线式以外的结构。

[0056] 在从活塞位于上止点（TDC）开始的四冲程循环中，由于曲轴16旋转，活塞14往复运动四次以定义四个冲程，每个冲程引起不同的动作。

[0057] 在活塞14从TDC向下止点（BDC）移动的第一冲程，活塞14在汽缸12内向下移动，通过进气门20的动作，进入汽缸121、122、123、124的入口或进气口开启，以容许空气及燃料（汽油发动机）或者空气（柴油/直喷式汽油发动机）进入汽缸12。此第一冲程通常称为进气。在第一冲程结束，进气口20关闭并将燃料/空气混合物或空气的装料留在闭合的汽缸内。

[0058] 活塞14第二冲程包括通过活塞14向TDC的移动对汽缸121、122、123、124的内容物进行压缩。当活塞移动时，燃料/空气或空气的装料被压缩并且压入汽缸121、122、123、124顶端的燃烧室（未示出）。在活塞14的压缩动作（第二冲程）发生的同时，进气口和出口或排气口关闭。第二冲程被称为压缩冲程。

[0059] 四冲程循环的第三冲程发生在压缩冲程结束，并且，由于燃料/空气或空气在汽缸121、122、123、124内被压缩时，高度压缩的装料开始变热，因此第三冲程通常称为做功冲程。

[0060] 在汽油发动机的情况下，火花塞或点火系统（未示出）帮助热的燃料/空气混合物点火。

[0061] 在柴油发动机的情况下，燃料被喷入热的压缩空气中，以产生燃料/空气的可燃混合物。压缩空气中的热量点燃燃料/空气混合物。

[0062] 在两种情况下，燃料/空气混合物燃烧以进一步增加空气温度，从而也增加了闭合汽缸121、122、123、124内的空气压力。因此，压缩空气推动活塞14沿汽缸121、122、123、124向下，来自燃烧后燃料的废气留在汽缸121、122、123、124内。

[0063] 在四冲程循环的最末冲程，曲轴16的继续旋转使活塞14再次向TDC移动。这次活塞14的向上冲程与提升排气门22和因此的开启排气口同时发生，这样，活塞14的向上运动起到将废气压出汽缸12并进入到排气歧管（未示出）的作用，排气歧管帮助废气从发动机10最终排出。

[0064] 每个汽缸包含至少一个进气门20和一个排气门22。通常每个汽缸有两个进气门20和两个排气门22。通过凸轮轴30、32的活动控制进气门20和排气门22的操作以开启和关闭进气口和排气口，凸轮轴30、32设置为曲轴16每转一周旋转两次。

[0065] 发动机进气侧的凸轮轴30和排气侧的凸轮轴32每个包含凸轮轴30、32 上的瓣/凸轮34。

[0066] 每个凸轮轴包含多个瓣/凸轮34，其沿凸轮轴30、32的长度方向间隔开，并且成角度地间隔开，使得瓣34可操作以提升关联的进气门20和排气门22，以在四冲程过程中的适当时间开启进气口和排气口。

[0067] 本发明的实施例尤其涉及位于发动机排气侧的凸轮轴32。

[0068] 每隔180度的曲轴16旋转发生做功冲程，并且活塞14成对移动。如以上在第四冲程中所述，排气冲程结束四冲程循环。在具有1-3-4-2点火次序的发动机中，在排气冲程中，汽缸121、122、123、124的排气口状态为当第四汽缸124的排气口开启时第三汽缸123的排气口关闭。类似地，当第一汽缸121的排气口开启时第二汽缸122的排气口关闭。

[0069] 参照图2a和2b，其示出了排气瓣34在凸轮轴32上的常规配置的透视图和剖视图。图2c示出了对称的瓣；表示瓣34具有关于中心线的对称形状。瓣34的尖端35定义实现关联排气口开启的最大/峰值升程点。

[0070] 图2b表示具有1-3-4-2点火次序的常规四冲程四汽缸发动机的排气瓣341、342、343、344的方向和间距。第一汽缸121所关联的排气瓣341的尖端或峰值升程帮助提升排气门22，并因此开启安置在零度（如图2b中所示的垂直的）的排气口。排气瓣341的尖端或峰值升程的位置提供了分别与第二、第三、第四汽缸122、123、124关联的排气瓣342、343、344的尖端位置的参考点。排气瓣342的尖端或峰值升程设置为二百七十度。排气瓣343的尖端设置为九十度，排气瓣344的尖端设置为一百八十度。

[0071] 如以上所述，每个排气瓣341、342、343、344的尖端或峰值升程是提供最大升程并因此帮助排气门22充分运动以开启排气口的瓣34的一部分。如图2b中所述，第一排气瓣341和第四排气瓣344的尖端和峰值升程径向相对（分隔开一百八十度）。类似地，第二排气瓣342和第三排气瓣343的尖端和峰值升程分隔开一百八十度。

[0072] 图3中的曲线示出了相对于曲轴角旋转（x轴）的门升程（y轴），并且示出了当相关排气瓣的尖端提升排气门以开启排气口时的最大/峰值升程的点（门开启）。曲线表示包含点火次序为1-3-4-2的四个汽缸的发动机中的排气门操作。

[0073] 使用与每个发动机汽缸相关的附图标记来标识曲线。因此，表示第一汽缸的曲线标识为121，表示第二汽缸的曲线标识为122，表示第三汽缸的曲线标识为123，表示第四汽缸的曲线标识为124。

[0074] 曲线下方的阴影区40示出了两个排气门同时提升并因此两个排气口同时开启的交叉期，并且因此指示两个汽缸同时排出废气的时间段。阴影区40代表一个排气门关闭且另一排气门开启的曲柄旋转期。

[0075] 参照图3，阴影区40在所有曲线之间是相同的。由于第三和第四汽缸物理上相邻并且第一和第二汽缸汽缸物理上相邻，并且因此，从每对中的每个或至少一个汽缸到排气歧管（未示出）的排气通路可能很短，所以第三汽缸123与第四汽缸124之间以及第二汽缸122与第一汽缸121之间的交叉期极其重要。因为每个汽缸的排气口都开启并且歧管的排气通路或端口长度很短，因此在交叉或重叠期40，由于汽缸邻近，来自一个汽缸、例如第一汽缸121的废气可能进入第二汽缸、例如第二汽缸122。在这种情况下，当排气口关闭且汽缸准备下一个进气冲程时，一定量的废气将残留在一个汽缸内。

[0076] 参照图4，其中示出了根据本发明的一实施例的改进的排气凸轮轴32，其中，排气瓣34具有如针对图2a到2c中示出凸轮轴配置所描述的凸轮轴对称剖面。然而，与图2b中示出的配置相比，排气瓣34的尖端或峰值升程的相对角位移已经改变。

[0077] 由于所示凸轮轴34也用于具有1-3-4-2点火顺序的直列式四冲程四汽缸发动机，所以使用了同样的附图标记。

[0078] 如以上所述，尖端或峰值升程是每个排气瓣的一部分，该部分提供最大升程并因此帮助排气门22充分运动以开启排气口。

[0079] 与图2a中示出的示例类似，图4表示，与第一汽缸121关联的排气瓣341为其余三个排气瓣342、343、344的角位移提供了参考点。在图4示出的该示例中，与第二汽缸关联的排气瓣342的尖端或峰值升程设置在从第一汽缸121所关联的排气瓣341起顺时针两百六十四度，或者在从第一汽缸121 所关联的排气瓣341起逆时针九十六度。与第三汽缸123关联的排气瓣343的尖端或峰值升程设置在从第一汽缸121所关联的排气瓣341起八十四度，与第四汽缸124关联的排气瓣344的尖端或峰值升程设置在从第一汽缸121所关联的排气瓣341起一百八十度。

[0080] 与图2b中所示出的配置类似，第一排气瓣341和第四排气瓣344的尖端和峰值升程径向相对（分隔开一百八十度）。同样，第二排气瓣342和第三排气瓣343也分隔开一百八十度。

[0081] 在示出的实施例中，第二排气瓣342的尖端或峰值升程以及第三排气瓣343的尖端或峰值升程分别相对于第一排气瓣341以及第四排气瓣344从常规的正交配置（见图2a）偏移六度。一个排气瓣相对于后继点火且物理上相邻的汽缸所关联的排气瓣的相对角位移为九十六度。

[0082] 图5中示出的曲线示出了相对于曲轴角旋转（x轴）的门升程（y轴），并且示出了当相关排气瓣的尖端提升排气门以开启排气口时的峰值升程的点（门开启）。曲线表示包含点火次序为1-3-4-2的四个汽缸的发动机中的排气门操作。

[0083] 使用与每个发动机汽缸相关的附图标记来标识曲线。因此，表示第一汽缸的曲线标识为121，表示第二汽缸的曲线标识为122，表示第三汽缸的曲线标识为123，表示第四汽缸的曲线标识为124。

[0084] 曲线下方的阴影区42、44示出了两个门同时提升（开启）交叉期，并且因此代表两个汽缸同时排出废气的时间段。阴影区42、44代表一个排气口关闭且另一排气口开启的曲轴旋转期。

[0085] 参照图5中的曲线，阴影区42表明第一汽缸121与第三汽缸123之间的交叉期以及第二汽缸122与第四汽缸124之间的交叉期增加。与图2a和3中示出的配置相比，阴影区44代表第三汽缸123与第四汽缸124之间减小的交叉期以及第一汽缸121与第二汽缸122之间减小的交叉期。

[0086] 通过减小第三汽缸123与第四汽缸124之间的交叉期以及减小第二汽缸122与第一汽缸121之间的交叉期，缩减了两个排气口同时开启的阶段。因此，在从汽缸到排气歧管的排气通路仍然可以较短的同时，减小了废气从一个汽缸排入另一个的可能性。

[0087] 修改排气侧凸轮轴32上相邻排气瓣的角位移在进气和压缩时在汽缸中产生干净的燃料/空气混合物，这意味着燃烧更有效率并且不大可能遭受异常爆燃，如爆震。因此可以改善发动机性能。

[0088] 通过改变相邻排气瓣的角位移，改变了排气门提升的时间。因此，可以减少或者实质上消除多于一个汽缸所关联的排气门同时提升并且关联的排气口同时开启的发生。

[0089] 根据本发明的实施例，当沿凸轮轴的长度方向观察时（见图4），相邻排气瓣的角位移为非对称。

[0090] 参照图4和5阐述的根据本发明的实施例的凸轮轴和排气瓣配置具有作为示例的四汽缸四冲程直列式发动机的特定角间距关系。应当理解，排气瓣的相同角分布不适用于包含三个汽缸、五个汽缸、六个汽缸等等的发动机。然而，还应当理解，改变具有超过四个汽缸的多汽缸发动机中相邻排气瓣的角位移也将有效减少相邻汽缸之间的交叉，并且因此，对于具有多于四个汽缸的发动机，可以实现减少或消除废气在汽缸之间排放的所需结果。

[0091] 尽管以上已经阐明了本发明的具体实施例，应当理解，对所述的实施例的变更仍然可以属于本发明的保护范围。

标题	发布/更新时间	阅读量
凸轮轴销孔胀紧测量销	2020-05-12	853
制造凸轮轴的方法	2020-05-12	51
凸轮型线转换方法	2020-05-12	611
凸轮型线平滑优化设计方法	2020-05-13	497
一种凸轮轴密封圈压装机	2020-05-13	950
凸轮轴碗型塞上料装置	2020-05-11	348
高速凸轮磨用水嘴	2020-05-11	179
用于加工凸轮轴VCT孔的打孔机	2020-05-13	834
用于凸轮轴的凸轮凸角	2020-05-12	72
凸轮轴	2020-05-11	817

凸轮轴

凸轮轴

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：