[發明專利]配氣凸輪型線的優化設計方法

無效

• 申請號: 200910237445.0
• 申請日: 2009-11-06
• 公開（公告）號: CN101787909A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 劉福水;杜巍;陸瀅;王長園
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F01L1/08
• 分類號: F01L1/08;G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于發動機設計領域，涉及一種配氣凸輪的型線設計，特別是根據已知的凸輪參數設計出一條更優化的凸輪型線。

背景技術

配氣機構是內燃機的重要組成部分，它的功用是實現工作循環之間氣缸充量的更換，根據氣缸的工作次序，定時地開啟和關閉進排氣門，以保證氣缸吸入新鮮空氣和排出燃燒廢氣。常見的配氣機構都是由配氣凸輪驅動的，配氣機構設計的好壞很大程度上取決于配氣凸輪的輪廓形狀。配氣凸輪設計優良與否直接影響內燃機的性能指標。這些指標不僅包括動力性、經濟性，也包括運轉性能，如內燃機的振動、噪音及排放指標。它還對發動機的耐久和可靠性也會產生直接影響。隨著內燃機強化程度的不斷提高，一方面要求配氣系統具有高效的充氣性能，進排氣門的時間-面積值(時面值)足夠大，泵氣損失小，配氣正時恰當；另一方面又希望配氣機構具有良好的動力學特性，振動、噪音小，工作可靠，有較好的耐磨性能，能穩定、耐久地工作。這是兩個相互制約的條件，因此對凸輪設計的最好方法就是優化設計。

在配氣凸輪型線設計方面，國內很早就對此進行了研究。其中復旦大學的尚漢冀教授編寫的《內燃機配氣凸輪機構設計與計算》一書詳細介紹了各種組合式和整體式函數凸輪型線的設計方法。對于組合式凸輪型線，其設計時的輸入參數是每段型線的包角，無法預知最大正負加速度的任何信息。文獻《用最大速度位置和最大加速度位置設計高次多項式配氣凸輪》(謝宗法程勇張小印王增才常英杰柏建亭曹心誠，《內燃機學報》2005/03)對此進行了創新改進，提出了可以控制最大速度位置和最大加速度位置的設計方法。但是沒有在設計時直接控制其數值。而配氣系統的沖擊、振動以及噪音，和氣門運動過程中的最大正、負加速度有很大的關系。如果能在設計時預先進行控制，那么將會節省設計工作量。此外文獻《配氣凸輪設計的進展》(李惠珍袁兆成樂俊秉劉佳才，《內燃機學報》1989/01)中提到，配氣機構運動鏈的飛脫總是發生在第一正加速度終點附近。如果由正加速度轉負加速度的速度過快，容易產生飛脫現象。因此控制好凸輪正加速度曲線下降段的包角，防止由正加速度轉負加速度過快，就能很好的防止配氣機構飛脫現象的產生。

因此，本發明在設計型線的時候將最大正負加速度和正加速度下降段的包角列為設計參數，能夠很好地預先控制機構受力以及防止飛脫現象的產生。

發明內容

本發明的目的是提出一種新的配氣凸輪型線設計方法，在保證豐滿系數的前提下快速降低配氣機構受力，提高最低飛脫轉速，改善配氣機構運轉穩定性和可靠性。

在設計配氣凸輪型線的時候，首先需要確定型線的類型，如復合擺線2型，高次方程型等，然后求解出相應型線的數學公式，最后利用數學公式優化設計出最佳凸輪型線。在求解數學公式的時候，選擇影響機構受力和沖擊的最大正加速度Amax和最大負加速度Amin，影響機構飛脫的正加速度下降段包角θ這三個參數以及其它設計參數作為數學公式的變量。這樣在優化設計階段，通過控制Amax和Amin就能夠很好的改變機構的受力，控制θ角可以迅速改善機構的飛脫情況。

附圖說明

圖1為理想加速度曲線；

圖2為1/4波正弦的氣門加速度曲線；

圖3為挺柱升程曲線；

圖4為凸輪升程曲線；

圖中：a為凸輪加速度，φ為凸輪轉角，L₁、L₃、L₄為1/4波三角函數曲線，L₂、L₅為恒值直線，Amax最大加速度，Amin最小加速度，α₁、α₂、α₃、α₄、為各段型線的包角點，θ為型線L₃的包角，H最大挺柱升程。

下面根據附圖來具體描述本發明的具體實施方法：

具體實施方式

在設計凸輪型線的時候，通常從設計氣門或挺柱型線入手，設計出理想的氣門或挺柱型線，然后換算得到理想的凸輪型線。