專利名稱：用于柴油機缸內廢氣再循環(huán)的凸輪軸的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于柴油機缸內廢氣再循環(huán)的凸輪軸，屬于柴油機排放控制 技術領域。
背景技術：
由于柴油機的燃燒特點，其排放污染主要問題為氮氧化物(NOx)和顆粒(PM)。顆 粒排放的降低，主要通過強化燃燒，降低機油耗來解決。而在控制NOx排放方面，國內外汽 車廠商和研究機構在這方面已做了大量研究工作，并提出了多種控制措施，如推遲噴油提 前角、使用多次噴射及后處理等措施。但是由于這些控制技術在降低NOx排放的同時，要么 如推遲噴油提前角使發(fā)動機熱效率降低，燃油消耗率增加，燃油經濟性下降，要么提高制造 成本，因此在降低NOx排放時受到限制。而廢氣再循環(huán)技術(Exhaust Gas Recirculation), 簡稱EGR，在成本增加較少的情況下，可以有效抑制NOx的生成，故而受到了廣泛重視。它被 認為是柴油機達到歐III上排放標準不可缺少的一項重要技術。按照廢氣的循環(huán)方式，廢氣再循環(huán)主要分為內部廢氣再循環(huán)技術和外部廢氣再循 環(huán)技術兩種模式1、內部廢氣再循環(huán)。如《內燃機學報》第23卷(2005)第5期石磊、鄧康耀、崔毅、 劉宇所著“不同EGR方法對柴油燃料HCCI燃燒影響的探討”，通過排氣門在排氣行程上止點 前關閉，能使部分廢氣殘留在氣缸內，當進氣門開啟后，與充入氣缸內的新鮮空氣混合，參 與下一個循環(huán)的燃燒，這種結構雖然能達到結構簡單的目的，且氣流只在一個方向上流動， 但廢氣再循環(huán)率不穩(wěn)定，廢氣再循環(huán)率不是很高，特別是在低轉速下，無法滿足高廢氣再循 環(huán)率的要求，而在全負荷時廢氣再循環(huán)率又過高，同樣不能滿足發(fā)動時實際工作時在滿負 荷情況下EGR稍低的需求。對于帶渦輪增壓的大功率發(fā)動機，會造成渦輪增壓效率較低。2、外部廢氣再循環(huán)的廢氣來自排氣管，廢氣經過冷卻器和進氣管重新進入氣缸， 通過調節(jié)排氣背壓和廢氣再循環(huán)閥可以調節(jié)進入氣缸的廢氣再循環(huán)量。但外部廢氣再循環(huán) 存著在結構復雜，制造成本高。
發(fā)明內容本實用新型的目的是提供了一種開發(fā)成本低，結構簡單的，以形成內0部廢氣再 循環(huán)，提高廢氣再循環(huán)率的用于柴油機缸內廢氣再循環(huán)的凸輪軸。本實用新型為達到上述目的的技術方案是一種用于柴油機缸內廢氣再循環(huán)的凸 輪軸，其特征在于所述沿進氣凸輪的工作旋轉方向，在進氣門開啟凸輪一側還具有進氣門 預開啟凸輪，且進氣門預開啟凸輪的最大預進氣凸輪升程與進氣門開啟凸輪的最大進氣門 凸輪升程之間的夾角θ在80° 145°凸輪軸轉角之間，進氣門預開啟凸輪的預進氣凸輪 升程h2在0. 6mm 2. Omm之間。所述進氣門預開啟凸輪的包角λ在42° 75°凸輪軸轉角之間。本實用新型通過凸輪軸上的進氣凸輪進行改進，在原正常開啟凸輪基礎上，在其一側還具有預開啟凸輪，通過進氣凸輪上的兩個不同作用的凸輪，使配氣機構在做功沖程 和排氣沖程中還能預開啟進氣門，使曲軸上具有一個進氣門預開啟曲軸轉角，將部分廢氣 進入進氣道和進氣管內，而這部分廢氣與新鮮空氣一起吸入氣缸內，參與油氣混合和燃燒， 不僅結構簡單，對原有柴油機改動很小，開發(fā)成本低，且由于排氣壓力在做功行程下止點時 依然很高，使廢氣再循環(huán)率較好，雖然廢氣再循環(huán)率隨負荷的增大而減小，使全負荷時廢氣 再循環(huán)率稍低，因此整個過程均滿足發(fā)動機工作時的實際需求。本實用新型在柴油機的各 個工況下，均能對降低NOx排放的作用都很明顯，又可以有效解決通過推遲噴油以降低NOx 排放帶來的燃油耗增加及冷起動難的問題，同時達到節(jié)能與環(huán)保的綜合目的。以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步的描述。
圖1是下置凸輪軸的頂置氣門式配氣機構圖。圖2是本實用新型進氣凸輪的結構示意圖。圖3是本實用新型預進氣凸輪升程對NOx及PM排放影響的曲線圖。其中1_凸輪軸，1-1-進氣凸輪，1-11-進氣門開啟凸輪，1-12-進氣門預開啟凸 輪，2-挺柱，3-推桿，4-搖臂軸，5-搖臂，6-氣門彈簧座，7-氣門彈簧，8-氣門導管，9-進氣 門，10-進氣門座。
具體實施方式
見
圖1、2所示，本實用新型用于柴油機缸內廢氣再循環(huán)的凸輪軸，當安裝在常規(guī) 柴油機下置凸輪軸的頂置氣門式的配氣機構時，各挺柱2與凸輪軸1上各自的進氣凸輪 1-1、排氣凸輪對應，而推桿3分別與搖臂5和挺柱2對應，搖臂5鉸接在搖臂軸4上，安裝 在氣缸蓋上的進氣門9和排氣門分別與各自的進氣門座9和排氣門座對應，而套在氣門 導管8上的氣門彈簧7分別頂在氣門彈簧座6和氣缸蓋上，進氣門9和排氣門分別設置在 各自的氣門導管8內能軸向移動。在柴油機工作時，曲軸通過定時齒輪驅動凸輪軸1旋轉， 由于凸輪軸1上配置與各氣缸的進、排氣凸輪，通過進氣凸輪1-1和排氣凸輪控制氣門的運 動并使其按一定的工作次序和時間關閉。見
圖1、2所示，當進氣凸輪1-1轉到進氣門開啟 凸輪1-11時頂起挺柱2，通過推桿3使搖臂5繞搖臂軸4擺動，壓縮氣門彈簧7，使進氣門 9離開進氣門座10，即進氣門開啟。而當進氣凸輪1-1的進氣門開啟凸輪1-11離開挺柱2 后，進氣門9便在氣門彈簧力7的作用下而落在進氣門座10，即進氣門關閉。見圖2所示， 本實用新型進氣凸輪1-1上的進氣凸輪基圓直徑Φ在30mm 35mm，為常規(guī)尺寸，而進氣凸 輪1-1上的進氣門開啟凸輪1-11具有正常的進氣門凸輪升程hl，該進氣門凸輪升程hi在 5mm 8mm之間，通過該進氣門開啟凸輪1-11控制進氣門9的開啟，而凸輪軸1沿進氣凸 輪1-1的工作旋轉方向，本實用新型在進氣門開啟凸輪1-11 一側還具有進氣門預開啟凸輪 1-12，且進氣門預開啟凸輪1-12的最大預進氣凸輪升程與進氣門開啟凸輪1-11的最大進 氣門凸輪升程之間的夾角θ在80° 145°凸輪軸轉角之間，該角度θ在95° 125°凸 輪軸轉角之間，且進氣門預開啟凸輪1-12的最大預進氣凸輪升程與進氣門開啟凸輪1-11 的最大進氣門凸輪升程之間的夾角θ可選85°、90°、95° UOO0、105°、110°、115°、 120°、125°、130°、135°或140°凸輪軸轉角等，而進氣門預開啟凸輪1_12的預進氣凸 輪升程h2在0. 6mm 2mm之間，該預進氣凸輪升程h2在0. 8mm 1. 5mm之間，預進氣凸 輪升禾呈 h2 可控制在 0. 6mm、0. 7mm、0. 8mm、0. 9mm、1. Omm> 1. 1mm、1. 2mm、1. 3mm、1. 4mm、1. 5mm、1. 6謹、1. 7謹、1. 8謹、1. 9謹、2. 0謹等，且進氣門預開啟凸輪的包角λ在42° 75°凸輪軸 轉角之間，包角λ在50° 65°凸輪軸轉角之間，如控制在43°、45°、50°、55°、60°、 65°、70°等，而該進氣門預開啟凸輪的包角λ對應的曲軸轉角在85° 150°曲軸轉角 之間，進氣門預開啟凸輪的包角λ對應的曲軸轉角在100° 130°曲軸轉角之間，如控制 在 86° 、90° 、95° ,100° ,105° 、110° 、115° 、120° ,125° ,130° ,135° ,140° ,145° 等，本實用新型通過進氣凸輪1-1上的兩級凸輪線型，使柴油機在做功沖程和排氣沖程中 還能預開啟進氣門，使部分廢氣進入進氣道和進氣管內，與下一循環(huán)的新鮮空氣一起進入 氣缸內，參與油氣混合和燃燒。 按GB 20891-2007:《非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法 (中國I、II階段)》，對用本實用新型制作的單缸柴油機進行檢測，該單缸柴油機的排量 0. 996L，見圖3是所示，八工況預進氣凸輪升程對NOx及PM排放的影響，在柴油機的各個工 況下，均能降低NOx排放。
權利要求一種用于柴油機缸內廢氣再循環(huán)的凸輪軸，其特征在于所述沿進氣凸輪的工作旋轉方向，在進氣門開啟凸輪一側還具有進氣門預開啟凸輪，且進氣門預開啟凸輪的最大預進氣凸輪升程與進氣門開啟凸輪的最大進氣門凸輪升程之間的夾角θ在80°～145°凸輪軸轉角之間，進氣門預開啟凸輪的預進氣凸輪升程h2在0.6mm～2.0mm之間，進氣門預開啟凸輪的包角λ在42°～75°凸輪軸轉角之間。
2.根據權利要求1所述的用于柴油機缸內廢氣再循環(huán)的凸輪軸，其特征在于所述 進氣門預開啟凸輪的最大預進氣凸輪升程與進氣門開啟凸輪的最大進氣門凸輪升程之間 的角度θ在95° 125°凸輪軸轉角之間，進氣門預開啟凸輪的預進氣凸輪升程112在 0. 8mm 1. mm 之間。
3.根據權利要求1所述的用于柴油機缸內廢氣再循環(huán)的凸輪軸，其特征在于所述進 氣門預開啟凸輪的包角λ在50° 65°凸輪軸轉角之間。
專利摘要本實用新型涉及一種用于柴油機缸內廢氣再循環(huán)的凸輪軸，凸輪軸上設有進氣凸輪和排氣凸輪，所述沿進氣凸輪的工作旋轉方向，在進氣門開啟凸輪一側還具有進氣門預開啟凸輪，且進氣門預開啟凸輪的最大預進氣凸輪升程與進氣門開啟凸輪的最大進氣門凸輪升程之間的夾角θ在80°～145°凸輪軸轉角之間，進氣門預開啟凸輪的預進氣凸輪升程h2在0.6mm～2.0mm之間。通過進氣門預開啟凸輪，使曲軸具有一個進氣門預開啟曲軸轉角，使部分廢氣進入進氣道和進氣管內，參與油氣混合和燃燒，降低燃燒的速率與溫度，以抑制氮氧化物NOx的生成，具有開發(fā)成本低，結構簡單，廢氣再循環(huán)率較好的優(yōu)點，能有效的降低柴油機的排放。
文檔編號F02M25/07GK201723260SQ201020223860
公開日2011年1月26日 申請日期2010年6月12日 優(yōu)先權日2010年6月12日
發(fā)明者何建光, 尹必峰, 徐毅, 王偉峰, 黃晨春 申請人:常柴股份有限公司;江蘇大學