随着汽车轻量化发展,凸轮轴向轻量化、功能高度集中和低成本方向发展,装配凸轮轴的优势逐渐被人们认可和接受。
装配式凸轮轴的轴和凸轮分开制造,然后装配在一起。凸轮一般采用碳钢或粉末冶金材料,轴颈采用粉末冶金件或集中于芯轴的钢管上,芯轴则采用冷拔薄壁无缝钢管。碳钢凸轮可进行高频淬火或渗碳处理,具有较高的耐胶着、耐点蚀性能。
焊接连接式凸轮轴由于焊接时容易产生热变形,使凸轮轴的尺寸精度降低,激烈的热变化也容易使焊接部位产生裂纹,质量难以保证;烧结连接式凸轮轴在进行粉末烧结成型凸轮的同时,凸轮又要在液相状态下与钢管扩散连接,此过程必须在1000℃以上烧结炉内进行,在高温下轴容易产生弯曲,造成尺寸精度误差,而且在烧结时,对材料的性能也有限制,需要大型烧结炉,热效率不高;扩管法首先使凸轮与钢管配合,然后从管内侧加液压或机械扩管,为承受扩管内压,凸轮壁要有一定的厚度,同时,为了使扩管容易进行,必须使用薄壁钢管,且由于高压作业的特殊要求,也使其设备大型化。
为什么顶置凸轮轴还要摇臂?
结构尺寸方面的考虑。现在的气门夹角较以前增大,如果采用凸轮轴直接驱动,那么2根凸轮轴的横向间距势必加大,造成缸盖横向尺寸的加大;采用摇臂驱动,则巧妙解决这个问题,在不增加缸盖外型尺寸的前提下,可以增大气门夹角。
消除气门间隙的考虑。目前气门摇臂的支座普遍采用液压挺柱支座,能够自动消除气门间隙。这项技术的采用,在低成本的前提下解决了消除气门间隙这个大问题。
对下置凸轮轴凸轮线优化设计的研究比较透彻,理论与实践都比较成熟,而顶置凸轮轴凸轮型线的优化设计缺乏实用的计算方法和设计软件。
由于顶置凸轮轴发动机转速越来越高,其充气性与震动噪声和耐久性之间的矛盾越来越突出,因此其凸轮轴型线的优化更具有实际意义。由于顶置凸轮轴的气门机构与下置凸轮轴相比其摇摆传动比是变值,所以运动学计算复杂,由于气门的速度和加速度的表达式无法直接算出,这样就使得顶置凸轮轴凸轮型线的优化设计相当繁杂。