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1、10申请公布号CN102022147A43申请公布日20110420CN102022147ACN102022147A21申请号200910093453222申请日20090921F01L1/04200601F01L1/047200601F01L1/34200601F02D13/00200601F01L1/1420060171申请人北汽福田汽车股份有限公司地址102206北京市昌平区沙河镇沙阳路72发明人陆子平武凤荣胡国锐刘永亮苏方旭74专利代理机构北京润平知识产权代理有限公司11283代理人陈小莲王凤桐54发明名称一种凸轮以及包括该凸轮的内燃机配气机构57摘要公开了一种凸轮，该凸轮的廓型线包括。
2、属于基圆的弧以及连接该弧的两个端点的行程曲线，该行程曲线包括升程部分和回程部分，升程部分对应的升程角小于回程部分对应的回程角。还公开了一种内燃机配气机构，包括凸轮轴和气门杆组件，气门杆组件包括气门杆和弹性装置，该弹性装置与气门杆连接并对气门杆施加将该气门杆压紧于凸轮轴的弹性力，凸轮轴包括凸轮轴主体和安装在该凸轮轴主体上的凸轮，凸轮轴通过该凸轮驱动所述气门杆做线性移动，凸轮轴的凸轮为本发明所提供的上述凸轮。按照本发明所提供的技术方案，能够延迟气门落座，因此即便采用可变正时技术而提前气门杆的落座时刻，也能够避免对爆震传感器的干扰。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要。
3、求书1页说明书6页附图4页CN102022161A1/1页21一种凸轮，该凸轮的廓型线包括属于基圆的弧CAC以及连接该弧CAC的两个端点的行程曲线CAC，该行程曲线CAC包括升程部分CBA和回程部分ABC，其特征在于，所述升程部分CBA对应的升程角COA小于所述回程部分ABC对应的回程角AOC。2根据权利要求1所述的凸轮，其中，所述升程部分CBA对应的升程角COA为80度至100度。3根据权利要求2所述的凸轮，其中，所述回程部分ABC对应的回程角AOC为100度至120度。4根据权利要求3所述的凸轮，其特征在于，所述升程部分CBA对应的升程角COA比所述回程部分ABC对应的回程角AOC小20度。
4、至30度。5根据权利要求3所述的凸轮，其中，所述升程部分CBA对应的升程角COA为90度，所述回程部分ABC对应的回程角AOC为110度。6根据权利要求14中任意一项所述的凸轮，其中，所述升程部分CBA包括第一曲线CB和第二曲线BA，所述回程部分ABC包括第三曲线AB和第四曲线BC，所述第一曲线CB、第二曲线BA、第三曲线AB和第四曲线BC依次连接，在所述行程曲线CAC的任意点与所述基圆的圆心O的距离中，至少所述第二曲线BA与所述第三曲线AB的连接点A与所述基圆的圆心O的距离最远，所述第二曲线BA与第三曲线AB相对于所述圆心O和连接点A的连线彼此对称且所述第二曲线BA对应的升程与第三曲线AB对。
5、应的回程相等。7根据权利要求6所述的凸轮，其中，所述第一曲线CB对应的所述基圆的中心角为20度至40度。8根据权利要求7所述的凸轮，其中，所述第四曲线BC对应的所述基圆的中心角为50度至70度。9根据权利要求8所述的凸轮，其中，所述第一曲线CB对应的所述基圆的中心角为30度，所述第四曲线BC对应的所述基圆的中心角为60度。10一种内燃机的配气机构，该配气机构包括凸轮轴100和气门杆组件200，所述气门杆组件200包括气门杆201和弹性装置，该弹性装置与所述气门杆201连接并对所述气门杆201施加将该气门杆201压紧于所述凸轮轴100的弹性力，所述凸轮轴100包括凸轮轴主体和安装在该凸轮轴主体上。
6、的凸轮101，所述凸轮轴100通过该凸轮驱动所述气门杆201做线性移动，其特征在于，所述凸轮轴100的凸轮101为权利要求19中任意一项所述的凸轮。权利要求书CN102022147ACN102022161A1/6页3一种凸轮以及包括该凸轮的内燃机配气机构技术领域0001本发明涉及一种凸轮以及包括该凸轮的内燃机配气机构。背景技术0002众所周知，在内燃机领域中，点火角过于提前是造成爆震的主要原因之一。这是因为，为了使活塞在压缩上止点结束后，一进入动力冲程能立即获得动力，通常都会在活塞达到上止点前提前点火，而过于提早的点火会使得活塞还在压缩行程时，大部分油气已经燃烧，此时未燃烧的油气会承受极大的压。
7、力自燃，而造成爆震。0003因此，为了及时监控内燃机运行过程中发生爆震的情况，通常在发动机的缸体上设置有爆震传感器，通过采集缸体的振动信号，来确定内燃机是否出现爆震现象。该爆震传感器与ECU电连接，将采集的电信号传递给ECU，从而通过ECU控制火花塞的点火，以对过大的点火提前角进行调整，从而防止爆震的发生。爆震传感器采集振动信号的时间区域通常在做功冲程中。0004图1表示发动机中一个气缸如3缸的进气门的气门杆随凸轮轴旋转的位移的示意图。在图1所示的坐标系中，横坐标表示凸轮轴的旋转角度，纵坐标表示进气门的气门杆的位移S，其中，凸轮轴的旋转角度为0度时，进气门的气门杆位移S最大即，进气门完全打开，。
8、该气缸处于进气冲程中。曲线D表示由传统凸轮轴驱动的进气门的气门杆的位移的变化过程。0005对于该气缸来说，当完成进气冲程后，进气门需要关闭，以进行压缩冲程。如图1所示，直线L表示气门杆落座时的位移为S0，此时气门杆与气门座之间的距离为气门间隙。直线L与曲线D虚线表示的交点G表示在该交点G处气门杆移动到行程为S0的位置即气门杆在点G落座。0006与此同时，由于发动机通常具有多缸，在其中一个气缸如3缸进行进气冲程时，另一气缸如1缸，发动机的点火顺序为1342很有可能会处于做功冲程中。为了准确地获取爆震的信号，爆震传感器通常分别在各个气缸进行做功冲程过程中对气缸体的震动信号进行采集。例如，如图1所示。
9、，在对处于做功冲程中的1缸进行爆震探测的区域为区域F此时1缸在进行做功冲程，在该区域F中，3缸正在进行进气冲程。0007在图1中可以清楚地看出，通常情况下，设计人员将气门杆落座的点设计为对于一个气缸如3缸中，出现的气门杆落座的点G不落入爆震传感器对另一气缸如1缸的探测区域F中。这是为了防止一个气缸如3缸中气门杆的落座所产生的震动影响爆震传感器对另一气缸如1缸的探测准确性。0008然而，随着技术的进步，为了根据工作情况使发动机对进气门及时进行调整，以获得理想的功率和扭矩，目前发动机中越来越多地采用了可变气门正时技术。通过改变进气门关闭的时刻调整发动机的工作状态。具体来说，可以延迟进气门的关闭，从。
10、而在高转速时增加充气效率，以有利于最大功率的提高，但对低速和中速性能则不利；还可以提前进气门的关闭，从而能防止气体被推回进气管，有利于提高最大扭矩，但降低说明书CN102022147ACN102022161A2/6页4了最大功率。0009因此，在某些工况下，进气门会提前关闭。如图1所示，曲线E虚线表示表示进气门提前关闭情况下气门杆的位移的示意图。在该情况下，发动机的一个气缸如3缸提前关闭进气门，即在曲线E和直线L的交点H处进气门落座。但是，爆震传感器对另一气缸如1缸的探测区域通常保持不变。因而会产生这样的问题发动机的一个气缸如3缸中气门杆的落座时如图1中所示的点H落入爆震传感器对另一气缸如1缸。
11、的探测区域如图1中所示的区域F内，从而爆震传感器会受到落座产生的震动的干扰，造成爆震传感器不能准确地对发动机的爆震情况进行探测，进而影响发动机的正常工作，甚至引发剧烈的爆震。0010因此，对于采用可变正时技术的发动机来说，需要一种能够避免对爆震传感器造成干扰的技术措施。发明内容0011本发明的目的在于克服传统发动机中可能对爆震传感器造成干扰的缺陷，而提供一种能够避免传统发动机中对爆震传感器造成干扰的凸轮以及包括该凸轮的内燃机配气机构。0012根据本发明的一个方面，提供了一种凸轮，该凸轮的廓型线包括属于基圆的弧以及连接该弧的两个端点的行程曲线，该行程曲线包括升程部分和回程部分，其中，所述升程部分。
12、对应的升程角小于所述回程部分对应的回程角。0013根据本发明的另一个方面，还提供了一种内燃机配气机构，该配气机构包括凸轮轴和气门杆组件，所述气门杆组件包括气门杆和弹性装置，该弹性装置与所述气门杆连接并对所述气门杆施加将该气门杆压紧于所述凸轮轴的弹性力，所述凸轮轴包括凸轮轴主体和安装在该凸轮轴主体上的凸轮，所述凸轮轴通过该凸轮驱动所述气门杆做线性移动，所述凸轮轴的凸轮为本发明所提供的上述凸轮。0014本发明的发明人发现，用于现有发动机的配气机构的凸轮大都具有对称的廓型线，从而使升程过程的时间与回程过程的时间是相等的。当采用可变正时技术时，某些工况下如上所述会使气门杆落座的时刻提前进行，而使发动机。
13、中一个气缸的气门杆落座的时刻落入爆震发动机对另一气缸的探测区域F内，从而造成对爆震传感器的干扰。0015按照本发明所提供的凸轮以及包括该凸轮的内燃机配气机构，由于凸轮廓型线中回程角大于升程角，而升程过程是气门杆远离基圆圆心而打开气门如进气门或排气门的过程，回程过程是气门杆接近基圆圆心而关闭气门的过程，因此通过使升程角小于回程角，能够使气门从完全关闭到完全打开的时间小于气门从完全打开又返回到完全关闭的时间。因此，与传统的配气机构相比，由于使气门从完全打开到完全关闭的时间得以延长，即便采用可变正时技术而提前气门杆的落座时刻，也能够使发动机的一个气缸如3缸中气门杆落座的时刻避开爆震传感器对另一气缸如。
14、1缸的探测区域F。因而，利用本发明所提供的凸轮以及包括该凸轮的内燃机配气机构，能够避免对爆震传感器的干扰。附图说明0016图1为表示发动机中一个气缸的进气门的气门杆随凸轮轴旋转的位移的示意说明书CN102022147ACN102022161A3/6页5图，还表示了爆震传感器对另一气缸的探测区域F与气门杆的位移之间的相对关系；0017图2为根据本发明的一种优选实施方式的凸轮的廓型线的平面图；0018图3为根据本发明的一种实施例的凸轮的从动件的位移的示意图；以及0019图4为根据本发明的一种实施方式的内燃机配气机构的结构示意图。具体实施方式0020下面参考附图对本发明进行详细地描述。0021本发明。
15、所提供的凸轮的廓型线包括属于基圆的弧CAC以及连接该弧CAC的两个端点的行程曲线CAC，该行程曲线CAC包括升程部分CBA和回程部分ABC，其中，所述升程部分CBA对应的升程角COA小于所述回程部分ABC对应的回程角AOC。0022如图2所示，本发明所提供的凸轮的廓型线包括弧CAC和与该弧CAC的两个端点C和C连接的行程曲线CAC。弧CAC属于基圆在图2中以虚线表示，为该基圆的一部分圆弧。当从动件如推杆，或者配气机构中那个的气门杆等与弧CAC接触时，该从动件不会随着凸轮的旋转而线性移动，该从动件处于近休。当从动件与凸轮的行程曲线CAC接触时，随着凸轮的旋转，从动件会在该凸轮的驱动下做线性移动，。
16、至少要完成升程过程和回程过程。0023行程曲线CAC包括升程部分CBA和回程部分ABC，其中，所述升程部分CBA对应的升程角COA小于所述回程部分ABC对应的回程角AOC。0024也就是说，当从动件与升程部分CBA接触时，从动件会随着凸轮的旋转而进行升程过程也可称为推程，在升程过程中，从动件距离基圆圆心点O的距离越来越远。当从动件完成升程过程后，从动件距离基圆的圆心点O的距离最远。当从动件与回程部分ABC接触时，从动件会随着凸轮的旋转而进行回程过程，在回程过程中，从动件距离基圆圆心点O的距离原来越近，直到从动件与弧CAC接触进入近休。0025虽然图2中表示升程部分CBA与回程部分ABC通过点A。
17、连接，但该点A也可以由一圆弧代替，该圆弧以基圆的圆心O为圆心，因此，在从动件与该圆弧接触的情况下，当凸轮旋转时，该从动件保持不动，即处于远休。0026本发明所提供的凸轮的廓型线相对于用于发动机的传统凸轮的改进主要在于升程部分CBA对应的升程角COA小于回程部分ABC对应的回程角AOC。因此，当将该凸轮应用于控制发动机的气门时，可以使气门从完全关闭到完全打开的时间不同于气门从完全打开又恢复到完全关闭的时间。因而，能够使气门从完全打开到完全关闭的时间得以延长，即便采用可变正时技术而提前气门杆的落座时刻，也能够使发动机的一个气缸如3缸中气门杆落座的时刻避开爆震传感器对另一气缸如1缸的探测区域F。00。
18、27优选地，升程部分CBA对应的升程角COA为80度至100度，有利于减少气门叠开时即进气门和排气门同时处于开启状态时的废气回流，从而提高发动机的性能。优选地，回程部分ABC对应的回程角AOC为100度至120度，通过采用较大的回程角可以避开气门落座时产生的振动对其他缸的爆震判断造成不利影响，保证在采用可变正时技术而使进气门落座提前时也不会出现爆震干扰的情况，从而可以有效说明书CN102022147ACN102022161A4/6页6地判断爆震，以采取较大的点火提前角提高发动机效率。0028优选地，所述升程部分CBA对应的升程角COA比所述回程部分ABC对应的回程角AOC小20度至30度。00。
19、29进一步优选地，所述升程部分CBA对应的升程角COA为90度，所述回程部分ABC对应的回程角AOC为110度。因此，当气门杆作为从动件时，该气门杆在升程过程中从完全关闭到完全打开所需要的时间比气门杆在回程过程中从完全打开又恢复到完全关闭所需要的时间要短，从而在采用可变正时技术的发动机中，使发动机的一个气缸如3缸中气门杆落座的时刻避开爆震传感器对另一气缸如1缸的探测区域F。0030优选地，如图2所示，升程部分CBA包括第一曲线CB和第二曲线BA，回程部分ABC包括第三曲线AB和第四曲线BC，所述第一曲线CB、第二曲线BA、第三曲线AB和第四曲线BC依次连接，在所述行程曲线CAC的任意点与所述基。
20、圆的圆心O的距离中，至少第二曲线BA与第三曲线AB的连接点A与基圆的圆心O的距离最远在允许从动件存在远休状态的情况下，第二曲线BA可以通过一段与基圆同心的圆弧而连接在一起，在该情况下，连接点A为该圆弧中的一点，第二曲线BA与第三曲线AB相对于所述圆心O和连接点A的连线彼此对称且第二曲线BA对应的升程与第三曲线AB对应的回程相等。在该廓型线中，由于第二曲线BA与第三曲线AB相对于所述圆心O和连接点A的连线彼此对称，使行程曲线CAC中的一部分为对称的，从而便于凸轮的加工制造。0031而且，由于第二曲线BA与第三曲线AB彼此对称且第二曲线BA对应的升程与第三曲线AB对应的回程相等，因此，当该凸轮应用。
21、于内燃机进气机构时，作为从动件的气门杆从完全打开的位置能够及时返回，确保气门如进气门的开度处于合适的程度，以免影响后续冲程如压缩冲程的进行。0032另外，为了满足本发明凸轮中回程角大于升程角的要求，优选地，第一曲线CB对应的所述基圆的中心角小于第四曲线BC对应的所述基圆的中心角。如图2所示，第一曲线CB具有第一端点C和第二端点B，第四曲线BC具有第三端点B和第四端点C，这里所说的第一曲线CB对应的所述基圆的中心角是指直线OC与直线OB的夹角，即COB；第四曲线BC对应的所述基圆的中心角是指直线OC与直线OB的夹角，即BOC。0033也就是说，通过使第一曲线CB对应的所述基圆的中心角小于第四曲线。
22、BC对应的所述基圆的中心角而实现回程角大于升程角的要求。具体可参考图2，在图2中，回程角AOCAOB；升程角COAAOB。由于第二曲线BA与第三曲线AB相对于所述圆心O和连接点A的连线彼此对称，因此AOBAOB。因此，通过使，即可满足回程角AOCCOA的条件。0034优选地，第一曲线CB对应的所述基圆的中心角为20度至40度。优选地，第四曲线BC对应的所述基圆的中心角为50度至70度。0035进一步优选地，第一曲线CB对应的所述基圆的中心角为30度，第四曲线BC对应的所述基圆的中心角为60度。0036图3所示为根据本发明的一个实施例的凸轮的从动件的位移的示意图，其中，说明书CN10202214。
23、7ACN102022161A5/6页7以凸轮廓型线的A点与从动件如气门杆接触时此时，凸轮的从动件的行程最大为凸轮旋转角度的0度。由该图3可以看出，凸轮廓型线的参数为从动件的升程为20MM，升程角为90度，回程角为110度本发明并不限于此具体的参数，从动件的升程、升程角、回程角都可以根据具体的工况而加以设计选择，这里仅示例性地加以说明。通过该图3可以明显地看出，回程角比升程角大20度，因此，从动件进行升程过程所需的时间小于进行回程过程所需的时间。0037当将本发明所提供的凸轮应用于内燃机的配气系统时，作为该凸轮从动件的气门杆的落座的时刻得以延迟，具体如图1所示。在图1所示的坐标系中，横坐标表示凸。
24、轮轴的旋转角度，纵坐标表示进气门的气门杆的行程S，其中，凸轮轴的旋转角度为0度时此时，气门杆与凸轮廓型线中的A点接触，进气门的气门杆的位移S最大即，进气门完全打开。曲线D表示由具有本发明所提供的凸轮的凸轮轴驱动的进气门的气门杆的位移的变化过程。0038如上所述，曲线D表示由传统凸轮轴驱动的进气门的气门杆的位移的变化过程。在图1中曲线D可以清楚看出，对于由传统凸轮轴驱动的气门杆来说，气门杆从气门杆具有最大位移的位置凸轮轴旋转角度为0度到达位移为零的位置凸轮轴旋转角度为90度需要旋转过90度即回程角为90度。而参考曲线D可知，对于由具有本发明提供的凸轮的凸轮轴驱动的气门杆来说，由于气门杆从气门杆具。
25、有最大位移的位置凸轮轴旋转角度为0度到达位移为零的位置凸轮轴旋转角度为110度需要旋转过110度即回程角为110度。0039显然，通过改变凸轮的廓型线，从而使从动件的回程角得以延长，使作为从动件的气门杆从完全打开的状态到又恢复完全关闭的状态的时间更长了。0040因此，当采用可变正时技术时，使气门如进气门的关闭提前，如曲线E所示，该曲线E表示进气门提前关闭情况下，采用本发明的凸轮的凸轮轴的气门杆的位移示意图。在该情况下，发动机的一个气缸如3缸提前关闭进气门，即在曲线E和直线L的交点H处进气门落座。0041由于延长了气门杆从完全打开状态到又恢复完全关闭的状态的时间，因此，交点H没有落入爆震传感器对。
26、另一气缸的探测区域内，从而不会使爆震传感器受到气门杆落座而产生的震动的干扰。0042以上对本发明所提供的凸轮的廓型线，以及将本发明的凸轮应用于气门杆时如何克服传统的发动机中存在的缺陷进行了详细地描述。下面对本发明提供的包括上述凸轮的内燃机配气机构进行详细描述。0043本发明所提供的内燃机配气机构包括凸轮轴100和气门杆组件200，所述气门杆组件200包括气门杆201和弹性装置，该弹性装置与所述气门杆201连接并对所述气门杆201施加将该气门杆201压紧于所述凸轮轴100的弹性力，所述凸轮轴100包括凸轮轴主体和安装在该凸轮轴主体上的凸轮101，所述凸轮轴100通过该凸轮驱动所述气门杆201做线。
27、性移动，所述凸轮轴100的凸轮101为本发明所提供的上述凸轮。0044该内燃机配气机构相对于传统的内燃机配气机构主要的改进之处在于凸轮轴100的凸轮101的改进，关于本发明的凸轮的上述特征能够以任意方式结合在内燃机配气机构的凸轮轴中，以实现内燃机配气机构根据不同的工况对气门杆的位移的改变。因此，说明书CN102022147ACN102022161A6/6页8除了需要采用本发明提供的凸轮之外，这里的内燃机配气机构的其他部件及其连接关系可以参考传统的发动机中的配气机构。以上已经对凸轮的廓型线及其对从动件位移的影响做了详细地描述，这里就不再赘述。0045虽然在以上描述，主要结合进气门对本发明的原理进。
28、行阐述的，但本发明并不限于此，本发明所提供的上述凸轮以及内燃机配气机构既可应用于进气门，也可应用于排气门，本领域技术人员可以根据实际工况的要求而加以选择。0046虽然以上对本发明的具体实施方式进行了详细的描述，但本领域技术人员应该明白，本发明并不限于此，上述各个特征能够在本领域技术人员理解的合理范围内以单独和/或组合的任意方式而加以使用，本发明的保护范围由权利要求书来限定。说明书CN102022147ACN102022161A1/4页9图1说明书附图CN102022147ACN102022161A2/4页10图2说明书附图CN102022147ACN102022161A3/4页11图3说明书附图CN102022147ACN102022161A4/4页12图4说明书附图CN102022147A。