四沖程單缸柴油機用凸輪軸改裝為六沖程用凸輪軸的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種四沖程單缸柴油機用凸輪軸改裝為六沖程用凸輪軸的方法，通過改裝正時齒輪，增加水泵凸輪，確定進氣凸輪和排氣凸輪的位置，改裝進氣凸輪的進氣凸緣，改裝排氣凸輪的第一排氣凸緣，改裝排氣凸輪的第二排氣凸緣，確定第一排氣凸緣與第二排氣凸緣的相對相位角，最終得到改裝后的六沖程單缸柴油機凸輪軸。本發(fā)明促進了六沖程工作原理向生產(chǎn)實踐的轉(zhuǎn)化，在沒有增加軸的前提下，設(shè)計了關(guān)鍵的兩凸點排氣凸輪，實現(xiàn)了六沖程第一次部分排氣與第二次完全排氣兩次排氣過程，基于豐滿度優(yōu)化了凸輪型線，根據(jù)剩余廢氣質(zhì)量與凸輪型線設(shè)計第一排氣凸輪的最大升程，為凸輪軸從四沖程向六沖程的改裝提供了一整套改裝方法。
【專利說明】四沖程單缸柴油機用凸輪軸改裝為六沖程用凸輪軸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于內(nèi)燃機領(lǐng)域，涉及六沖程單缸柴油機，具體涉及一種四沖程單缸柴油機用凸輪軸改裝為六沖程用凸輪軸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源危機和環(huán)境污染問題的日益嚴重，世界各國都致力于研發(fā)提高能源利用率和減少排放的技術(shù)。隨著全球汽車保有量的持續(xù)增加，汽車已成為能源消耗和環(huán)境污染的主要承擔(dān)者之一。內(nèi)燃機的熱效率最高也只在40%左右，近2/3的熱量被冷卻系統(tǒng)和廢氣帶走。因此，充分利用冷卻系統(tǒng)和廢氣熱量是提高發(fā)動機熱效率的發(fā)展方向。
[0003]四沖程發(fā)動機的特點是:(I)曲軸與凸輪軸轉(zhuǎn)速比為2:1 ; (2)—個工作循環(huán)噴油、進氣、排氣各一次。與四沖程相比，六沖程柴油機在三個方面對提高有效熱效率有積極的作用:①回收了部分冷卻水的熱量；②吸收了大量的廢氣內(nèi)能；③第六沖程排氣后缸內(nèi)溫度低，有利于充氣效率的提高，進而有利于提高燃燒效率。但是，其在四個方面存在著降低有效熱效率的可能:①水泵系統(tǒng)需要驅(qū)動，能量必需由發(fā)柴油動機提供；②一個工作循環(huán)多了兩個沖程，柴油機內(nèi)部摩擦損失必然增加第四個沖程部分排氣與二次壓縮中的二次壓縮負功需要消耗能量；④增加了一次部分排氣過程，泵氣損失增加。
[0004]目前一些文獻公開了六沖程單缸柴油機的工作原理。由于一個工作循環(huán)有六個沖程，噴油和噴水各一次，進氣一次，因此在一根凸輪軸的前提下，曲軸和凸輪軸的轉(zhuǎn)速為3:1。但是六沖程發(fā)動機包含了兩次排氣過程(第一次為部分排氣)，因此，實現(xiàn)六沖程工作原理的關(guān)鍵技術(shù)在于凸輪軸的結(jié)構(gòu)，尤其是排氣凸輪的結(jié)構(gòu)。而目前這些文獻全集中于六沖程發(fā)動機的工作原理，沒有針對凸輪軸的結(jié)構(gòu)、部分排氣的排氣門關(guān)閉角(直接影響剩余廢氣質(zhì)量，進而影響廢氣所含的內(nèi)能)作具體說明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種四沖程單缸柴油機用凸輪軸改裝為六沖程用凸輪軸的方法，為六沖程單缸柴油機提供一種凸輪軸，解決六沖程單缸柴油機進排氣凸輪及正時齒輪的關(guān)鍵技術(shù)問題，在曲軸與凸輪軸轉(zhuǎn)速比為3:1的前提下實現(xiàn)六沖程單缸柴油機工作過程，充分回收廢氣的熱量，提高柴油機的熱效率。
[0006]為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0007]—種四沖程單缸柴油機用凸輪軸改裝為六沖程用凸輪軸的方法，由四沖程單缸柴油機用凸輪軸改裝的六沖程用凸輪軸包括凸輪軸主軸，在凸輪軸主軸上固定裝配有正時齒輪，正時齒輪將凸輪軸主軸分為動力段和配氣段，動力段設(shè)置有油泵凸輪，配氣段設(shè)置有進氣凸輪和排氣凸輪；
[0008]所述的正時齒輪與單缸柴油機的曲軸之間的的轉(zhuǎn)速比為1:3 ;
[0009]所述的動力段還設(shè)置有水泵凸輪；
[0010]所述的進氣凸輪上設(shè)置有一個進氣凸緣，所述的排氣凸輪上設(shè)置有第一排氣凸緣和第二排氣凸緣，所述的進氣凸緣、第一排氣凸緣和第二排氣凸緣均為軸對稱結(jié)構(gòu)；
[0011]所述的改裝方法包括以下步驟:
[0012]步驟S1:改裝正時齒輪
[0013]以四沖程單缸柴油機凸輪軸為基礎(chǔ)，將正時齒輪與單缸柴油機的曲軸的轉(zhuǎn)速比確定為1:3 ;
[0014]步驟S2:增加水泵凸輪
[0015]在凸輪軸主軸的動力段設(shè)置一個結(jié)構(gòu)與油泵凸輪結(jié)構(gòu)相同的水泵凸輪；
[0016]步驟S3:確定進氣凸輪和排氣凸輪的位置
[0017]在凸輪軸主軸的配氣段與四沖程單缸柴油機凸輪軸上相同的位置處安裝有進氣凸輪和排氣凸輪；
[0018]步驟S4:改裝進氣凸輪的進氣凸緣
[0019]六沖程單缸柴油機的進氣門的進氣提前角和進氣遲閉角與四沖程單缸柴油機的進氣門的進氣提前角和進氣遲閉角相同，得到進氣持續(xù)角=進氣提前角+進氣遲閉角+180°，確定六沖程單缸柴油機凸輪軸的進氣凸緣的全包角，進氣凸緣的全包角=1/3進氣持續(xù)角；
[0020]六沖程單缸柴油機的進氣凸緣的最大升程與四沖程單缸柴油機的進氣凸緣的最大升程相同；·
[0021]步驟S5:改裝排氣凸輪的第一排氣凸緣
[0022]根據(jù)六沖程單缸柴油機的部分排氣及二次壓縮沖程，該沖程部分排氣無排氣提前角，也無排氣遲閉角，得到六沖程單缸柴油機凸輪軸的第一排氣凸緣的開啟角為540°，確定六沖程單缸柴油機凸輪軸的第一排氣凸緣的全包角，第一排氣凸緣的全包角=1/3部分排氣持續(xù)角，部分排氣持續(xù)角的具體設(shè)計過程如下所述:
[0023]步驟S5-1:確定凸輪型線
[0024]根據(jù)凸輪的可靠性，從動件正弦加速度運動規(guī)律的加速度曲線沒有突變，在連續(xù)運動中不會產(chǎn)生沖擊，能夠應(yīng)用于高速場合，因此采用正弦加速度運動曲線作為凸輪型線，凸輪型線對應(yīng)的運動方程為:
【權(quán)利要求】
1.一種四沖程單缸柴油機用凸輪軸改裝為六沖程用凸輪軸的方法，由四沖程單缸柴油機用凸輪軸改裝的六沖程用凸輪軸包括凸輪軸主軸(1)，在凸輪軸主軸(I)上固定裝配有正時齒輪(2)，正時齒輪(2)將凸輪軸主軸(I)分為動力段(3)和配氣段(4)，動力段(3)設(shè)置有油泵凸輪(5)，配氣段(4)設(shè)置有進氣凸輪(7)和排氣凸輪(8)，其特征在于: 所述的正時齒輪(2)與單缸柴油機的曲軸之間的的轉(zhuǎn)速比為1:3 ； 所述的動力段(3 )還設(shè)置有水泵凸輪(6 ); 所述的進氣凸輪(7)上設(shè)置有一個進氣凸緣(9)，所述的排氣凸輪(8)上設(shè)置有第一排氣凸緣(10)和第二排氣凸緣(11)，所述的進氣凸緣(9)、第一排氣凸緣(10)和第二排氣凸緣(11)均為軸對稱結(jié)構(gòu)； 所述的改裝方法包括以下步驟: 步驟S1:改裝正時齒輪(2) 以四沖程單缸柴油機凸輪軸為基礎(chǔ)，將正時齒輪(2)與單缸柴油機的曲軸的轉(zhuǎn)速比確定為1:3 ; 步驟S2:增加水泵凸輪(6) 在凸輪軸主軸(I)的動力段(3)設(shè)置一個結(jié)構(gòu)與油泵凸輪(5)結(jié)構(gòu)相同的水泵凸輪(6)； 步驟S3:確定進氣凸輪(7)和排氣凸輪(8)的位置 在凸輪軸主軸(I)的配氣段(4)與四沖程單缸柴油機凸輪軸上相同的位置處安裝有進氣凸輪(7)和排氣凸輪(8)； 步驟S4:改裝進氣凸輪(7)的進氣凸緣(9) 六沖程單缸柴油機的進氣門的進氣提前角和進氣遲閉角與四沖程單缸柴油機的進氣門的進氣提前角和進氣遲閉角相同，得到進氣持續(xù)角=進氣提前角+進氣遲閉角+180°，確定六沖程單缸柴油機凸輪軸的進氣凸緣(9)的全包角，進氣凸緣(9)的全包角=1/3進氣持續(xù)角； 六沖程單缸柴油機的進氣凸緣(9)的最大升程與四沖程單缸柴油機的進氣凸緣(9)的最大升程相同； 步驟S5:改裝排氣凸輪(8)的第一排氣凸緣(10) 根據(jù)六沖程單缸柴油機的部分排氣及二次壓縮沖程，該沖程部分排氣無排氣提前角，也無排氣遲閉角，得到六沖程單缸柴油機凸輪軸的第一排氣凸緣(10)的開啟角為540°，確定六沖程單缸柴油機凸輪軸的第一排氣凸緣(10)的全包角，第一排氣凸緣(10)的全包角=1/3部分排氣持續(xù)角，部分排氣持續(xù)角的具體設(shè)計過程如下所述: 步驟S5-1:確定凸輪型線 根據(jù)凸輪的可靠性，從動件正弦加速度運動規(guī)律的加速度曲線沒有突變，在連續(xù)運動中不會產(chǎn)生沖擊，能夠應(yīng)用于高速場合，因此采用正弦加速度運動曲線作為凸輪型線，凸輪型線對應(yīng)的運動方程為:
【文檔編號】F01L1/08GK103590868SQ201310500554
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】陳昊, 楊璐, 張朋輝, 趙福磊, 宋俊良, 張全長, 王冀白, 李江, 趙旭毅, 徐孟龍 申請人:長安大學(xué)