CN103967551A - 汽油机的配气凸轮机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽油机的配气凸轮机构，属于汽油机配气部件领域。所述机构的进气凸轮包括进气工作段、进气开启缓冲段、进气关闭缓冲段和第一基圆，进气工作段的两端分别通过进气开启缓冲段、进气关闭缓冲段与第一基圆连接，排气凸轮包括排气工作段、排气开启缓冲段、排气关闭缓冲段和第二基圆，排气工作段的两端分别通过排气开启缓冲段、排气关闭缓冲段与第二基圆连接。本发明通过限定进气凸轮与排气凸轮的最大升程、第一基圆与第二基圆的半径等进气凸轮与排气凸轮的型线参数，可以得到丰满度较高的进气凸轮和排气凸轮，从而保证进气凸轮与排气凸轮转动过程中受力的均匀性、转动的平稳性，进气凸轮、排气凸轮以及整个配气凸轮机构的使用寿命。

Description

汽油机的配气凸轮机构

技术领域

本发明涉及汽油机配气部件领域，特别涉及一种汽油机的配气凸轮机构。

背景技术

配气凸轮机构是汽油机中重要的组成部件，配气凸轮机构包括进气凸轮、排气凸轮、进气平面挺柱、排气平面挺柱、进气门与排气门，进气门覆盖在汽油机的进气口上，进气平面挺柱的一端与进气门连接，进气平面挺柱的另一端与进气凸轮接触，排气门覆盖在汽油机的排气口上，排气平面挺柱的一端与排气门连接，排气平面挺柱的另一端与排气凸轮接触。

现有技术中配气凸轮机构在运转过程中，进气凸轮转动并推动进气平面挺柱并带动进气门开合，排气凸轮转动并推动排气平面挺柱并带动排气门开合。其中进气凸轮与排气凸轮的型线对汽油机的可靠性、耐久性以及汽油机整体的噪声水平具有很大的影响。通常情况下为提高汽油机配气性能要求，会尽量提高进气凸轮与排气凸轮的升程。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术在提高进气凸轮与排气凸轮的升程时，通常会对进气凸轮与排气凸轮在转动过程中的受力的均匀性、以及进气凸轮与排气凸轮转动的平稳性造成不良影响，严重影响进气凸轮、排气凸轮以及整个配气凸轮机构的使用寿命。

发明内容

为了解决现有技术配气凸轮机构转动过程中受力不均匀且平稳性较差的问题，本发明实施例提供了一种汽油机的配气凸轮机构。所述技术方案如下：

一种汽油机的配气凸轮机构，所述汽油机的配气凸轮机构包括进气凸轮、排气凸轮、进气平面挺柱、排气平面挺柱、进气门和排气门，

所述进气凸轮的型线包括进气工作段、进气开启缓冲段、进气关闭缓冲段和第一基圆，所述进气工作段的一端通过所述进气开启缓冲段与所述第一基圆连接，所述进气工作段的另一端通过所述进气关闭缓冲段与所述第一基圆连接，

所述进气开启缓冲段的两端分别与所述第一基圆圆心的连线形成的夹角、所述进气关闭缓冲段的两端分别与所述第一基圆圆心的连线形成的夹角均为20°，所述进气凸轮的最大升程为8mm，

所述排气凸轮的型线包括排气工作段、排气开启缓冲段、排气关闭缓冲段和第二基圆，所述排气工作段的一端通过所述排气开启缓冲段与所述第二基圆连接，所述排气工作段的另一端通过所述排气关闭缓冲段与所述第二基圆连接，

所述排气开启缓冲段的两端分别与所述第二基圆圆心的连线形成的夹角、所述排气关闭缓冲段的两端分别与所述第二基圆圆心的连线形成的夹角均为22°，所述排气凸轮的最大升程为7.3mm，

所述第一基圆与所述第二基圆半径均为15.5mm。

进一步地，所述进气凸轮的型线包角为200degCRA。

进一步地，所述排气凸轮的型线包角为205degCRA。

进一步地，所述进气凸轮与进气平面挺柱的接触宽度、所述排气凸轮与所述排气平面挺柱的接触宽度均为9.5mm。

进一步地，所述进气开启缓冲段的升程为0～0.22mm。

更进一步地，所述进气关闭缓冲段的升程为0～0.24mm。

更进一步地，所述排气开启缓冲段的升程、所述排气关闭缓冲段的升程均为0～0.28mm。

更进一步地，所述进气凸轮的进气工作段升程采用多项动力方程式表征，所述多项动力方程式为：

h＝(h_max-h_r)(1+c₂x²+c₄x⁴+c_px^p+c_qx^q+c_rx^r+c_sx^s)，

其中，

h为所述进气凸轮的所述进气工作段升程；

h_max为所述进气凸轮的最大升程；

在所述进气门开启过程中，h_r为所述进气开启缓冲段的升程，在所述进气门关闭过程中，h_r为所述进气关闭缓冲段的升程；

在所述进气门开启过程中，x为所述进气工作段与所述进气开启缓冲段的交点到所述第一基圆圆心的连线、所述进气工作段与进气平面挺柱的接触点到所述第一基圆圆心的连线所形成的夹角，在所述进气门关闭的过程中，x为所述进气工作段与进气关闭缓冲段的交点到所述第一基圆圆心的连线、所述进气工作段与进气平面挺柱的接触点到所述第一基圆圆心的连线所形成的夹角；

p，q，r，s均为指数，且p＝12，q＝18，r＝32，s＝42；

c₄为参数，且c₄＝0.12。

更进一步地，所述排气凸轮的排气工作段升程采用多项动力方程式表征，所述多项动力方程式为：

h＝(h_max-h_r)(1+c₂x²+c₄x⁴+c_px^p+c_qx^q+c_rx^r+c_sx^s)，

其中，

h为所述排气凸轮的所述排气工作段升程；

h_max为所述排气凸轮的最大升程；

在所述排气门开启过程中，h_r为所述排气开启缓冲段的升程，在所述排气门关闭过程中，h_r为所述排气关闭缓冲段的升程；

在所述排气门开启过程中，x为所述排气工作段与所述排气开启缓冲段的交点到所述第二基圆圆心的连线、所述排气工作段与排气平面挺柱的接触点到所述第二基圆圆心的连线所形成的夹角，在所述排气门关闭的过程中，x为所述排气工作段与排气关闭缓冲段的交点到所述第二基圆圆心的连线、所述排气工作段与排气平面挺柱的接触点到所述第二基圆圆心的连线所形成的夹角；

p，q，r，s均为指数，且p＝16，q＝18，r＝26，s＝34；

c₄为参数，且c₄＝0.12～0.16。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明通过限定进气凸轮与排气凸轮的最大升程、第一基圆与第二基圆的半径等进气凸轮与排气凸轮的型线参数，可以得到丰满度较高的进气凸轮和排气凸轮，保证进气凸轮与排气凸轮合理驱动进气门与排气门运动，直接保证了进气凸轮与排气凸轮转动过程中受力的均匀性，同时通过限定进气开启缓冲段的两端与分别与第一基圆圆心的连线形成的夹角、进气关闭缓冲段的两端分别与第一基圆圆心的连线形成的夹角、排气开启缓冲段的两端分别与第二基圆圆心的连线形成的夹角、排气关闭缓冲段的两端分别与第二基圆圆心的连线形成的夹角，可以使得进气凸轮上第一基圆与进气工作段、排气凸轮上第二基圆与排气工作段之间平稳的过渡，从而保证了进气凸轮与排气凸轮转动的平稳性，保证了进气凸轮、排气凸轮以及整个配气凸轮机构的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的配气凸轮机构的结构示意图；

图2是本发明又一实施例提供的进气凸轮结构示意图；

图3是本发明又一实施例提供的进气凸轮升程曲线图；

图4是本发明又一实施例提供的进气凸轮速度曲线图；

图5是本发明又一实施例提供的进气凸轮加速度曲线图；

图6是本发明又一实施例提供的排气凸轮结构示意图；

图7是本发明又一实施例提供的排气凸轮升程曲线图；

图8是本发明又一实施例提供的排气凸轮速度曲线图；

图9是本发明又一实施例提供的排气凸轮加速度曲线图；

其中，

1进气凸轮，

11进气工作段，

12进气开启缓冲段，

13进气关闭缓冲段，

14第一基圆，

2进气平面挺柱，

3进气门，

4排气凸轮，

41排气工作段，

42排气开启缓冲段，

43排气关闭缓冲段，

44第二基圆，

5排气平面挺柱，

6排气门。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供了一种汽油机的配气凸轮机构，汽油机的配气凸轮机构包括进气凸轮1、排气凸轮4、进气平面挺柱2、排气平面挺柱5、进气门3和排气门6，

进气凸轮1包括进气工作段11、进气开启缓冲段12、进气关闭缓冲段13和第一基圆14，进气工作段11的一端通过进气开启缓冲段12与第一基圆14连接，进气工作段11的另一端通过进气关闭缓冲段13与第一基圆14连接，

进气开启缓冲段12的两端分别与第一基圆14圆心的连线形成的夹角、进气关闭缓冲段13的两端分别与第一基圆14圆心的连线形成的夹角均为20°，即进气开启缓冲段12的两端分别与第一基圆14圆心的作连线，两条连线之间的夹角、进气关闭缓冲段13的两端分别与第一基圆14圆心的作连线，两条连线之间的夹角均为20°，进气凸轮1的最大升程为8mm，

排气凸轮4包括排气工作段41、排气开启缓冲段42、排气关闭缓冲段43和第二基圆44，排气工作段41的一端通过进气开启缓冲段12与第二基圆44连接，排气工作段41的另一端通过排气关闭缓冲段43与第二基圆44连接，

排气开启缓冲段42的两端分别与第二基圆44圆心的连线形成的夹角、排气关闭缓冲段43的两端分别与第二基圆44圆心的连线形成的夹角均为22°，即排气开启缓冲段42的两端分别与第二基圆44圆心作连线，两条连线之间的夹角，且排气关闭缓冲段43的两端分别与第二基圆44圆心作连线，两条连线之间的夹角均为22°，排气凸轮4的最大升程为7.3mm，

第一基圆14与第二基圆44半径均为15.5mm。

需要说明的是：通过限定进气凸轮1的最大升程为8mm，排气凸轮4的最大升程为7.3mm，并限定第一基圆14与第二基圆44的半径均为15.5mm，如此可以保证进气凸轮1与排气凸轮4的形状均不会过于细长，使得进气凸轮1与排气凸轮4的形状较为圆润，丰满度较好。

本发明通过限定进气凸轮1与排气凸轮4的最大升程、第一基圆14与第二基圆44的半径等进气凸轮1与排气凸轮4的型线参数，可以得到丰满度较高的进气凸轮1和排气凸轮4，保证进气凸轮1与排气凸轮4合理驱动进气门3与排气门6运动，直接保证了进气凸轮1与排气凸轮4转动过程中受力的均匀性，同时通过限定进气开启缓冲段12的两端与分别与第一基圆14圆心的连线形成的夹角、进气关闭缓冲段13的两端分别与第一基圆14圆心的连线形成的夹角、排气开启缓冲段42的两端分别与第二基圆44圆心的连线形成的夹角、排气关闭缓冲段43的两端分别与第二基圆44圆心的连线形成的夹角，可以使得进气凸轮1上第一基圆14与进气工作段11、排气凸轮4上第二基圆44与排气工作段41之间平稳的过渡，从而保证了进气凸轮1与排气凸轮4转动的平稳性，保证了进气凸轮1、排气凸轮4以及整个配气凸轮机构的使用寿命。

实施例二

如图1所示，本发明实施例提供了一种汽油机的配气凸轮机构，汽油机的配气凸轮机构包括进气凸轮1、排气凸轮4、进气平面挺柱2、排气平面挺柱5、进气门3和排气门6，

进气凸轮1包括进气工作段11、进气开启缓冲段12、进气关闭缓冲段13和第一基圆14，进气工作段11的一端通过进气开启缓冲段12与第一基圆14连接，进气工作段11的另一端通过进气关闭缓冲段13与第一基圆14连接；

排气凸轮4包括排气工作段41、排气开启缓冲段42、排气关闭缓冲段43和第二基圆44，排气工作段41的一端通过进气开启缓冲段12与第二基圆44连接，排气工作段41的另一端通过排气关闭缓冲段43与第二基圆44连接；

第一基圆14与第二基圆44的半径相等。

进一步地，如图2～5所示，本发明实施例提供了一种汽油机的配气凸轮机构，其中进气凸轮1的最大升程为8mm，记为h_max＝8mm，其中，将进气工作段11距离第一基圆14圆心最远的点与第一基圆14圆心的连线，得到连线与第一基圆14的交点，将该交点与进气工作段11上距第一基圆14最远的点连线即得到进气凸轮1的最大升程；通过限定进气凸轮1的最大升程为8mm，可以有效的提高进气凸轮1的配气性能。

进气开启缓冲段12的两端分别与第一基圆14圆心的连线形成的夹角、进气关闭缓冲段13的两端分别与第一基圆14圆心的连线形成的夹角均为20°，记为θ₁＝θ₂＝20°，即进气开启缓冲段12的两端分别与第一基圆14圆心作连线，两条连线之间的夹角、即进气关闭缓冲段13的两端分别与第一基圆14圆心作连线，两条连线之间的夹角均为20°；通过限定进气开启缓冲段12的两端分别与第一基圆14圆心的连线形成的夹角、进气关闭缓冲段13的两端分别与第一基圆14圆心的连线形成的夹角，可以有效的限定进气开启缓冲段12与进气关闭缓冲段13对应到第一基圆14上的角度，也就是限定了进气开启缓冲段12与进气关闭缓冲段13的长度，使得进气凸轮1在转动过程中，进气凸轮1与进气平面挺柱2的接触点从第一基圆14可以平稳的过渡到进气工作段11，并从进气工作段11平稳的过渡回第一基圆14。

进气凸轮1的型线包角为200degCRA，进气凸轮1的型线包角具体为进气门3的气门升程开启侧1mm高度与进气门3的气门升程关闭侧1mm高度之间的曲轴转角；通过限定进气凸轮1轮廓曲线达到满足进气气门升程包角要求，从而有效保证进气门3开闭的时刻和进气门3开启持续期的准确性。

第一基圆14的半径为15.5mm；将第一基圆14的半径设置为15.5mm后，使得第一基圆14与进气工作段11的最大升程相配合，通过限制进气工作段11的最大升程以及第一基圆14的半径，可以在提高进气门3升程的情况下得到一个丰满度非常好的进气凸轮1，直接保证了进气凸轮1转动过程中受力的均匀性以及转动的平稳性。

进气凸轮1与进气平面挺柱2的接触宽度为9.5mm，其中接触宽度是指进气凸轮1与进气平面挺柱2的接触面的宽度，在加工时可以将进气凸轮1的厚度直接加工为9mm；通过将进气凸轮1与进气平面挺柱2的接触宽度设置为9.5mm，即可以保证在进气凸轮1转动过程中，进气门3可以稳定的被顶开，同时保证进气凸轮1受到的力处于可承受范围内，并且使得进气凸轮1转动时所需要的动力不会太大。

进气开启缓冲段12的升程为0～0.22mm，即进气门3开启时用来消除配气阀系总间隙的补偿量为0.22mm，进气开启缓冲段12所对应的升程记为h_r＝0.22mm；

进气关闭缓冲段13的升程为0～0.24mm，即进气门3关闭时用来消除液压元件由于泄漏引起长度损失的补偿量以及使进气门3关闭时能稳定落座的补偿量为0.24mm，进气关闭缓冲段13所对应的升程记为h_r＝0.24mm；

通过限定进气开启缓冲段12与进气关闭缓冲段13所对应的升程，结合进气开启缓冲段12与进气关闭缓冲段13所对应的第一基圆14上的角度，可以保证进气凸轮1转动过程中，从第一基圆14到进气工作段11，从进气工作段11到第一基圆14可以平稳的过渡。

其中，进气凸轮1的升程通过多项动力方程式加以表征，多项动力方程式为：

h＝(h_max-h_r)(1+c₂x²+c₄x⁴+c_px^p+c_qx^q+c_rx^r+c_sx^s)，

h为进气凸轮1的进气工作段11升程；

h_max为进气凸轮1的最大升程；

在进气门3开启过程中，h_r为进气开启缓冲段12所对应的升程，在进气门3关闭过程中，h_r为进气关闭缓冲段13所对应的升程；

x为进气凸轮1的角度，在进气门3开启的过程中，x的最小值为0°，x的最大值为从进气开启缓冲段12与进气工作段11的交点到进气工作段11最大升程点之间的角度，x的具体值为，进气工作段11与进气开启缓冲段12的交点到进气工作段11与进气平面挺柱2的接触点之间的角度，在进气门3关闭过程中，x的最小值为0°，x的最大值为从进气关闭缓冲段13与进气工作段11的交点到进气工作段11最大升程点之间的角度，x的具体值为，进气工作段11与进气关闭缓冲段13的交点到进气工作段11与进气平面挺柱2的接触点之间的角度，由此可见，x的值为变量；

p，q，r，s均为指数，并且根据上述各进气凸轮1的数据以及相应的设计约束条件，确定p＝12，q＝18，r＝32，s＝42；

c₄为参数，且c₄＝0.12，同样的，多项动力方程式中的c₂，c_p，c_q，c_r，c_s均可以通过计算得到。

其中：

进气凸轮1的具体升程变化曲线参见图3，图中横轴为进气凸轮1转动的角度，纵轴为进气凸轮1转动不同角度是所对应的升程；

进气凸轮1的速度变化曲线参见图4，图中横轴为进气凸轮1转动的角度，纵轴为进气凸轮1转动的速度；

进气凸轮1的加速度变化曲线参见图5，图中横轴为进气凸轮1转动的角度，纵轴为进气凸轮1的加速度。

以下给出本发明中进气凸轮1型线升程表：

角度	升程	角度	升程	角度	升程	角度	升程	角度	升程
										(°)	(mm)	(°)	(mm)	(°)	(mm)	(°)	(mm)	(°)	(mm)
0	0.0000	34	1.4133	68	7.3828	102	6.7390	136	0.5093
										1	0.0002	35	1.6101	69	7.4679	103	6.6106	137	0.4289
2	0.0017	36	1.8160	70	7.5469	104	6.4761	138	0.3672
										3	0.0046	37	2.0290	71	7.6196	105	6.3357	139	0.3217
4	0.0090	38	2.2472	72	7.6861	106	6.1893	140	0.2891
										5	0.0148	39	2.4689	73	7.7463	107	6.0370	141	0.2653
6	0.0221	40	2.6925	74	7.8002	108	5.8789	142	0.2462
										7	0.0306	41	2.9167	75	7.8479	109	5.7149	143	0.2287
8	0.0405	42	3.1404	76	7.8892	110	5.5453	144	0.2115
										9	0.0515	43	3.3627	77	7.9241	111	5.3700	145	0.1942
10	0.0638	44	3.5827	78	7.9528	112	5.1891	146	0.1772
										11	0.0771	45	3.7997	79	7.9750	113	5.0028	147	0.1604
12	0.0915	46	4.0132	80	7.9910	114	4.8113	148	0.1439
										13	0.1067	47	4.2228	81	8.0005	115	4.6145	149	0.1280
14	0.1228	48	4.4280	82	8.0037	116	4.4129	150	0.1126
										15	0.1396	49	4.6286	83	8.0005	117	4.2066	151	0.0978
16	0.1570	50	4.8243	84	7.9910	118	3.9959	152	0.0838
										17	0.1749	51	5.0148	85	7.9750	119	3.7812	153	0.0707
18	0.1933	52	5.2002	86	7.9527	120	3.5630	154	0.0585
										19	0.2119	53	5.3801	87	7.9241	121	3.3418	155	0.0473
20	0.2307	54	5.5545	88	7.8890	122	3.1184	156	0.0371
										21	0.2495	55	5.7233	89	7.8477	123	2.8935	157	0.0281
22	0.2686	56	5.8864	90	7.8000	124	2.6681	158	0.0202
										23	0.2892	57	6.0438	91	7.7459	125	2.4434	159	0.0136
24	0.3145	58	6.1954	92	7.6856	126	2.2207	160	0.0083
										25	0.3485	59	6.3411	93	7.6189	127	2.0015	161	0.0042
26	0.3952	60	6.4810	94	7.5460	128	1.7876	162	0.0015

27	0.4580	61	6.6148	95	7.4668	129	1.5809	163	0.0002
										28	0.5391	62	6.7428	96	7.3814	130	1.3834	164	0.0000
29	0.6398	63	6.8646	97	7.2898	131	1.1974
										30	0.7601	64	6.9805	98	7.1919	132	1.0250
31	0.8992	65	7.0903	99	7.0879	133	0.8683
										32	1.0557	66	7.1939	100	6.9777	134	0.7293
33	1.2278	67	7.2914	101	6.8614	135	0.6094

进一步地，如图6～9所示，本发明实施例提供了一种汽油机的配气凸轮机构，其中排气凸轮4的最大升程为7.3mm，记为h_max＝7.3mm，其中，将排气工作段41距离第二基圆44圆心最远的点与第二基圆44圆心的连线，得到连线与第二基圆44的交点，将该交点与排气工作段41上距第二基圆44最远的点连线即得到排气凸轮4的最大升程；通过限定排气凸轮4的最大升程为7.3mm，可以有效的提高排气凸轮4的配气性能。

排气开启缓冲段42的两端分别与第二基圆44圆心的连线形成的夹角、排气关闭缓冲段43的两端分别与第二基圆44圆心的连线形成的夹角均为22°，记为θ₁＝θ₂＝22°，即排气开启缓冲段42的两端分别与第二基圆44圆心作连线，两条连线之间的夹角、排气关闭缓冲段43的两端分别与第二基圆44圆心作连线，两条连线之间的夹角均为20°；通过限定排气开启缓冲段42的两端分别与第二基圆44圆心的连线形成的夹角、排气关闭缓冲段43的两端分别与第二基圆44圆心的连线形成的夹角，可以有效的限定排气开启缓冲段42与排气关闭缓冲段43对应到第二基圆44上的角度，也就是限定了排气开启缓冲段42与排气关闭缓冲段43的长度，使得排气凸轮4在转动过程中，排气凸轮4与排气平面挺柱5的接触点从第二基圆44可以平稳的过渡到排气工作段41，并从排气工作段41平稳的过渡回第二基圆44。

排气凸轮4的排气型线包角为205degCRA，排气凸轮4的型线包角具体为排气门6的气门升程开启侧1mm高度与排气门6的气门升程关闭侧1mm高度之间的曲轴转角；通过限定排气凸轮4升程轮廓达到满足排气门6的气门升程包角要求，从而有效保证排气门6开闭的时刻和排气门6开启持续期的准确性。

第二基圆44的半径为15.5mm；将第二基圆44的半径设置为15.5mm后，使得第二基圆44与排气工作段41的最大升程相配合，通过限制排气工作段41的最大升程以及第二基圆44的半径，可以在提高排气门6升程的情况下得到一个丰满度非常好的排气凸轮4，直接保证了排气凸轮4转动过程中受力的均匀性以及转动的平稳性。

排气凸轮4与排气平面挺柱5的接触宽度为9.5mm，其中接触宽度是指排气凸轮4与排气平面挺柱5的接触面的宽度，在加工时可以将排气凸轮4的厚度直接加工为9.5mm；通过将排气凸轮4与排气平面挺柱5的接触宽度设置为9.5mm，即可以保证在排气凸轮4转动过程中，排气门6可以稳定的被顶开，同时保证排气凸轮4受到的力处于可承受范围内，并且使得排气凸轮4转动时所需要的动力不会太大。

排气开启缓冲段42所对应的升程、排气关闭缓冲段43所对应的升程均为0～0.28mm，即排气门6开启时用来消除配气阀系总间隙的补偿量为0.28mm，排气门6关闭时用来消除液压元件由于泄漏引起长度损失的补偿量以及使气门关闭时能稳定落座的补偿量为0.28mm，排气开启缓冲段42、排气关闭缓冲段43所对应的升程均记为h_r＝0.28mm。

通过限定排气开启缓冲段42与排气关闭缓冲段43所对应的升程，结合排气开启缓冲段42与排气关闭缓冲段43所对应的第二基圆44上的角度，可以保证排气凸轮4转动过程中，从第二基圆44到排气工作段41，从排气工作段41到第二基圆44可以平稳的过渡。

其中，排气凸轮4的升程通过多项动力方程式加以表征，多项动力方程式为：

h＝(h_max-h_r)(1+c₂x²+c₄x⁴+c_px^p+c_qx^q+c_rx^r+c_sx^s)，

h为排气凸轮4的排气工作段41升程；

h_max为排气凸轮4的最大升程；

在排气门6开启过程中，h_r为排气开启缓冲段42所对应升程，在排气门6关闭过程中，h_r为排气关闭缓冲段43所对应的升程；

x为排气凸轮4的角度，在排气门6开启的过程中，x的最小值为0°，x的最大值为从排气开启缓冲段42与排气工作段41的交点到排气工作段41最大升程点之间的角度，x的具体值为，排气工作段41与排气开启缓冲段42的交点到排气工作段41与排气平面挺柱5的接触点之间的角度，在排气门6关闭过程中，x的最小值为0°，x的最大值为从排气关闭缓冲段43与排气工作段41的交点到排气工作段41最大升程点之间的角度，x的具体值为，排气工作段41与排气关闭缓冲段43的交点到排气工作段41与排气平面挺柱5的接触点之间的角度，由此可见，x的值为变量；

p，q，r，s均为指数，并且根据上述各排气凸轮4的数据以及相应的设计约束条件，确定p＝16，q＝18，r＝26，s＝34；

c₄为参数，且c₄＝0.12～0.16，多项动力方程式中的c₂，c_p，c_q，c_r，c_s均可以通过计算得到。

其中：

排气凸轮4的具体升程变化曲线参见图7，图中横轴为排气凸轮4转动的角度，纵轴为排气凸轮4转动不同角度是所对应的升程；

排气凸轮4的速度变化曲线参见图8，图中横轴为排气凸轮4转动的角度，纵轴为排气凸轮4转动的速度；

排气凸轮4的加速度变化曲线参见图9，图中横轴为排气凸轮4转动的角度，纵轴为排气凸轮4的加速度。

以下给出本发明中排气凸轮4型线升程表：

角度	升程	角度	升程	角度	升程	角度	升程	角度	升程
										(°)	(mm)	(°)	(mm)	(°)	(mm)	(°)	(mm)	(°)	(mm)
0	0.0000	35	1.1859	70	6.6945	105	6.2269	140	0.5977
										1	0.0002	36	1.3545	71	6.7726	106	6.1179	141	0.5184
2	0.0016	37	1.5334	72	6.8455	107	6.0038	142	0.4556
										3	0.0045	38	1.7204	73	6.9130	108	5.8847	143	0.4074
4	0.0087	39	1.9135	74	6.9752	109	5.7605	144	0.3711
										5	0.0143	40	2.1109	75	7.0320	110	5.6315	145	0.3433
6	0.0213	41	2.3109	76	7.0835	111	5.4975	146	0.3206
										7	0.0296	42	2.5122	77	7.1296	112	5.3587	147	0.3001
8	0.0392	43	2.7135	78	7.1703	113	5.2151	148	0.2801
										9	0.0500	44	2.9139	79	7.2056	114	5.0667	149	0.2601
10	0.0620	45	3.1124	80	7.2354	115	4.9137	150	0.2403
										11	0.0751	46	3.3085	81	7.2599	116	4.7560	151	0.2206
12	0.0892	47	3.5016	82	7.2789	117	4.5938	152	0.2012

13	0.1044	48	3.6913	83	7.2925	118	4.4271	153	0.1822
										14	0.1204	49	3.8772	84	7.3007	119	4.2560	154	0.1638
15	0.1372	50	4.0591	85	7.3034	120	4.0808	155	0.1459
										16	0.1547	51	4.2367	86	7.3007	121	3.9015	156	0.1287
17	0.1729	52	4.4099	87	7.2925	122	3.7183	157	0.1123
										18	0.1917	53	4.5786	88	7.2789	123	3.5315	158	0.0967
19	0.2109	54	4.7427	89	7.2599	124	3.3415	159	0.0820
										20	0.2304	55	4.9021	90	7.2354	125	3.1485	160	0.0684
21	0.2502	56	5.0567	91	7.2056	126	2.9531	161	0.0559
										22	0.2701	57	5.2064	92	7.1703	127	2.7560	162	0.0445
23	0.2901	58	5.3512	93	7.1296	128	2.5578	163	0.0343
										24	0.3103	59	5.4911	94	7.0836	129	2.3594	164	0.0253
25	0.3316	60	5.6261	95	7.0321	130	2.1620	165	0.0177
										26	0.3567	61	5.7560	96	6.9754	131	1.9669	166	0.0113
27	0.3889	62	5.8809	97	6.9132	132	1.7755	167	0.0064
										28	0.4319	63	6.0006	98	6.8458	133	1.5895	168	0.0029
29	0.4889	64	6.1153	99	6.7731	134	1.4108	169	0.0007
										30	0.5621	65	6.2248	100	6.6951	135	1.2413	170	0.0000
31	0.6529	66	6.3292	101	6.6118	136	1.0830
										32	0.7615	67	6.4284	102	6.5234	137	0.9380
33	0.8875	68	6.5223	103	6.4297	138	0.8079
										34	1.0295	69	6.6110	104	6.3309	139	0.6942

本发明通过限定进气凸轮1与排气凸轮4的最大升程、第一基圆14与第二基圆44的半径等进气凸轮1与排气凸轮4的型线的参数，直接保证了进气凸轮1与排气凸轮4合理的驱动进气门3与排气门6，可以得到丰满度较高的进气凸轮1和排气凸轮4，直接保证了进气凸轮1与排气凸轮4转动过程中受力的均匀性，同时通过限定进气开启缓冲段12的两端与分别与第一基圆14圆心的连线形成的夹角、进气关闭缓冲段13的两端分别与第一基圆14圆心的连线形成的夹角、排气开启缓冲段42的两端分别与第二基圆44圆心的连线形成的夹角、排气关闭缓冲段43的两端分别与第二基圆44圆心的连线形成的夹角，可以使得进气凸轮1上第一基圆14与进气工作段11、排气凸轮4上第二基圆44与排气工作段41之间平稳的过渡，从而保证了进气凸轮1与排气凸轮4转动的平稳性，保证了进气凸轮1、排气凸轮4以及整个配气凸轮机构的使用寿命。

本发明考虑到采用平面挺柱排气阀系的配气凸轮机构的结构特点，具体适用于自然吸气车用汽油机的配气凸轮机构，以保证满足自然吸气车用汽油机动力经济性能要求，具有进气凸轮1、排气凸轮4曲线光滑过渡，适应性好的优点，既可以满足汽油机配气性能要求，又能保证配气凸轮机构平稳性的要求。

需要说明的是：无论是直接采用本发明提供的型线加工或是采用靠模加工都属于本发明保护的范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种汽油机的配气凸轮机构，所述汽油机的配气凸轮机构包括进气凸轮、排气凸轮、进气平面挺柱、排气平面挺柱、进气门和排气门，其特征在于，

所述进气凸轮的型线包括进气工作段、进气开启缓冲段、进气关闭缓冲段和第一基圆，所述进气工作段的一端通过所述进气开启缓冲段与所述第一基圆连接，所述进气工作段的另一端通过所述进气关闭缓冲段与所述第一基圆连接，

所述进气开启缓冲段的两端分别与所述第一基圆圆心的连线形成的夹角、所述进气关闭缓冲段的两端分别与所述第一基圆圆心的连线形成的夹角均为20°，所述进气凸轮的最大升程为8mm，

所述排气凸轮的型线包括排气工作段、排气开启缓冲段、排气关闭缓冲段和第二基圆，所述排气工作段的一端通过所述排气开启缓冲段与所述第二基圆连接，所述排气工作段的另一端通过所述排气关闭缓冲段与所述第二基圆连接，

所述排气开启缓冲段的两端分别与所述第二基圆圆心的连线形成的夹角、所述排气关闭缓冲段的两端分别与所述第二基圆圆心的连线形成的夹角均为22°，所述排气凸轮的最大升程为7.3mm，

所述第一基圆与所述第二基圆半径均为15.5mm。

2.根据权利要求1所述的汽油机的配气凸轮机构，其特征在于，所述进气凸轮的型线包角为200degCRA。

3.根据权利要求1所述的汽油机的配气凸轮机构，其特征在于，所述排气凸轮的型线包角为205degCRA。

4.根据权利要求1所述的汽油机的配气凸轮机构，其特征在于，所述进气凸轮与进气平面挺柱的接触宽度、所述排气凸轮与所述排气平面挺柱的接触宽度均为9.5mm。

5.根据权利要求1所述的汽油机的配气凸轮机构，其特征在于，所述进气开启缓冲段的升程为0～0.22mm。

6.根据权利要求5所述的汽油机的配气凸轮机构，其特征在于，所述进气关闭缓冲段的升程为0～0.24mm。

7.根据权利要求6所述的汽油机的配气凸轮机构，其特征在于，所述排气开启缓冲段的升程、所述排气关闭缓冲段的升程均为0～0.28mm。

8.根据权利要求7所述的汽油机的配气凸轮机构，其特征在于，所述进气凸轮的进气工作段升程采用多项动力方程式表征，所述多项动力方程式为：

h＝(h_max-h_r)(1+c₂x²+c₄x⁴+c_px^p+c_qx^q+c_rx^r+c_sx^s)，

其中，

h为所述进气凸轮的所述进气工作段升程；

h_max为所述进气凸轮的最大升程；

在所述进气门开启过程中，h_r为所述进气开启缓冲段的升程，在所述进气门关闭过程中，h_r为所述进气关闭缓冲段的升程；

在所述进气门开启过程中，x为所述进气工作段与所述进气开启缓冲段的交点到所述第一基圆圆心的连线、所述进气工作段与进气平面挺柱的接触点到所述第一基圆圆心的连线所形成的夹角，在所述进气门关闭的过程中，x为所述进气工作段与进气关闭缓冲段的交点到所述第一基圆圆心的连线、所述进气工作段与进气平面挺柱的接触点到所述第一基圆圆心的连线所形成的夹角；

p，q，r，s均为指数，且p＝12，q＝18，r＝32，s＝42；

c₄为参数，且c₄＝0.12。

9.根据权利要求8所述的汽油机的配气凸轮机构，其特征在于，所述排气凸轮的排气工作段升程采用多项动力方程式表征，所述多项动力方程式为：

h＝(h_max-h_r)(1+c₂x²+c₄x⁴+c_px^p+c_qx^q+c_rx^r+c_sx^s)，

其中，

h为所述排气凸轮的所述排气工作段升程；

h_max为所述排气凸轮的最大升程；

在所述排气门开启过程中，h_r为所述排气开启缓冲段的升程，在所述排气门关闭过程中，h_r为所述排气关闭缓冲段的升程；

在所述排气门开启过程中，x为所述排气工作段与所述排气开启缓冲段的交点到所述第二基圆圆心的连线、所述排气工作段与排气平面挺柱的接触点到所述第二基圆圆心的连线所形成的夹角，在所述排气门关闭的过程中，x为所述排气工作段与排气关闭缓冲段的交点到所述第二基圆圆心的连线、所述排气工作段与排气平面挺柱的接触点到所述第二基圆圆心的连线所形成的夹角；

p，q，r，s均为指数，且p＝16，q＝18，r＝26，s＝34；

c₄为参数，且c₄＝0.12～0.16。