专利名称：一种内燃机配气凸轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种优化了型线设计的柴油机配气凸轮，属发动机技术领域。
背景技术：
内燃机配气凸轮型线设计在配气机构设计中极为重要，这是由于气门开关的快 慢、开度的大小、开启时间的长短都取决于配气凸轮的形状。即丰满系数的大小决定于气门 升程曲线的形状，而气门升程曲线的形状则取决于凸轮外形的设计。整个凸轮轮廓由基圆、上升段和下降段组成，其中上升段和下降段又都各分为过 渡段(缓冲段)和工作段两部分。设置过渡段的目的是控制气门的升起初速度和落座速度， 防止气门开闭时受到较大的冲击，降低机构的振动、噪声，以及气门和气门座锥面的磨损。目前，内燃机一般采用圆弧凸轮和函数凸轮。圆弧凸轮具有时面值较大的优点，但 其曲率半径不连续形成加速度曲线突变，这会引起配气机构的振动和噪声，甚至产生气门 反跳，破坏了配气相位。函数凸轮的最大特点是在凸轮整个工作段加速度曲线不出现突变， 而是逐渐变化的。但现有技术中函数凸轮的整个工作段由单一的函数式构成，不利于型线 的优化设计，灵活性差，这也在一定程度上限制了凸轮性能的进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足、提供一种型线设计合理、动力性能好、振 动和噪声低的内燃机配气凸轮。本发明所称问题是以下述技术方案实现的—种内燃机配气凸轮，凸轮的轮廓由基圆和工作段组成，其中，工作段又分为上升 段和下降段，上升段和下降段与基圆之间均设置有过渡段，改进后，工作段型线采用分段加 速度函数曲线，所述分段加速度函数曲线给出了凸轮的升程数值和凸轮角度之间对应关系 的坐标值；所述坐标按下述原则确定以进气凸轮基圆的圆心为坐标原点建立直角坐标系，上升段和下降段分别位于第 二象限和第一象限内，以凸轮轮廓上任一点与原点的连线与X轴正方向的夹角(该角的取 值范围为0° 180° )的补角称为凸轮升角，以凸轮轮廓上任一点到原点的距离与基圆半 径之差为升程，则进气凸轮的升程数值和凸轮升角之间的对应关系如下升角(单位为。)升程(mm)升角(单位为O)升程(mm)
00.0000953.5760
100.00001003.4364
150.00001053.2178
200.00001102.9281
250.00001152.5748
300.00311202.1660
350.03581251.7113
400.18301301.2273
450.49901350.7493
500.98681400.3728
551.54991450.1299
602.07741500.0241
652.54051550.0000
702.92851600.0000
753.23571650.0000
803.45751700.0000
853.58971750.0000
903.62921800.0000 ；
上述内燃机配气凸轮，以排气凸轮基圆的圆心为坐标原点
段和下降段分别位于第一象限和第二象限内，以凸轮轮廓上任一点与原点的连线与X轴正 方向的夹角称为凸轮升角，以凸轮轮廓上任一点到原点的距离与基圆半径之差为升程，则 排气凸轮的升程数值和凸轮升角之间的对应关系如下升角(单位为。)升程(mm)升角(单位为。)升程I
00.0000955.1016
100.00001004.9459
150.00001054.6807
200.00001104.3257
250.05661153.8222
300.22981203.2355
350.53911252.5592
400.98181301.8288
451.55481351.1630
502.20561400.6470
552.83851450.2871
603.42001500.0804
653.93131550.0119
704.36091600.0071
754.70191650.0000
804.94941700.0000
855.09981750.0000
905.15111800.0000。
本发明采用ISAC分段加速度函美 设计和优化凸轮型线，ISAC可用任意
搭配，增加了设计的灵活性，按这种型线生产的凸轮，丰满系数可达0. 54，使柴油机具有充 气性能和动力性能好、噪声低、运转平稳、振动小的特点。
下面结合附图对本发明作进一步详述。图1是进气凸轮轮廓示意图；图2是排气凸轮轮廓示意图；图3是进气凸轮轮廓分段示意图；图4是排气凸轮轮廓分段示意图；图5是使用本凸轮的发动机的扭矩随转速变化的曲线；图6是使用本凸轮的发动机的功率随转速变化的曲线；图7是使用本凸轮的发动机的全负荷燃油消耗率随转速变化的曲线。图中各标号为1、基圆；2、上升段；3、下降段;A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L』1lJ 为进气凸轮的12段曲线；A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1、I1、J1、K1、L1 ；分别为排气凸轮的 12段曲线。
具体实施例方式本发明优化了凸轮的型线设计，提高了发动机的性能，其特点如下1、本发明采用ISAC (分段加速度函数)，这些函数是凸轮型线优化时的首选方法， 可应用于任何形式的阀系凸轮。2. ISAC可用任意函数自由搭配，灵活性好，如方便控制正加速度宽度等。3.可采用的加速度函数类型正弦函数、多项式、直线或过渡圆弧。4.上升沿(或下降沿)一般分成6 10段函数，确定如何搭配一般速度值、跃度 特性、转矩特性、以及相配曲线的复杂性和工作量等。图3所示的进气凸轮工作段型线由12段函数曲线构成，按工作顺序依次记为A、 B、C、D、Ε、F、G、H、I、J、K、L ；其中，上升段和下降段各6段，即A、B、C、D、E、F为上升段，G、 H、I、J、K、L为下降段。图4所示的排气凸轮工作段型线也由12段函数曲线构成，按工作顺序依次记为 A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1、II、J1、K1、L1 ；其中，上升段和下降段各 6 段，即 Al、Bi、Cl、 DUEUFl为上升段，GUHU IU JUKULl为下降段。根据ISAC分段加速度函数设计出来的配气凸轮的升程数值范围进气凸轮升程 数值范围是0. 000 3. 6292mm,凸轮升角每5°确定一个升程数值，缓冲段升程数值允许误 差彡士0. 02mm，工作段凸轮升程误差彡士0. 035mm。排气凸轮升程数值范围是0.000 5. 1511mm，凸轮升角每5°确定一个升程数值， 缓冲段升程数值允许误差< 士0. 02mm，工作段凸轮升程误差< 士0. 035mm。经计算设计出来的进排气凸轮如图1、图2所示，图3、图4是工作段分段示意图。 进、排气凸轮不是对称凸轮，并且每个凸轮在0° 90°，90° 180°的升程数值不对称。 得到的升程数值见下表进气凸轮升程数值
权利要求
一种内燃机配气凸轮，凸轮的轮廓由基圆和工作段组成，其中，工作段又分为上升段和下降段，上升段和下降段与基圆之间均设置有过渡段，其特征在于，工作段型线采用分段加速度函数曲线，所述分段加速度函数曲线给出了凸轮的升程数值和凸轮角度之间对应关系的坐标值；所述坐标按下述原则确定以进气凸轮基圆的圆心为坐标原点建立直角坐标系，上升段和下降段分别位于第二象限和第一象限内，以凸轮轮廓上任一点与原点的连线与X轴正方向的夹角的补角称为凸轮升角，以凸轮轮廓上任一点到原点的距离与基圆半径之差为升程，则进气凸轮的升程数值和凸轮升角之间的对应关系如下升角 升程 升角 升程0 0.000095 3.5760100.00001003.4364150.00001053.2178200.00001102.9281250.00001152.5748300.00311202.1660350.03581251.7113400.18301301.2273450.49901350.7493500.98681400.3728551.54991450.1299602.07741500.0241652.54051550.0000702.92851600.0000753.23571650.0000803.45751700.0000853.58971750.0000903.62921800.0000；所述升角的单位为°，升程的单位为mm。
2.根据权利要求1所述的内燃机配气凸轮，其特征是，以排气凸轮基圆的圆心为坐标 原点建立直角坐标系，上升段和下降段分别位于第一象限和第二象限内，以凸轮轮廓上任 一点与原点的连线与X轴正方向的夹角称为凸轮升角，以凸轮轮廓上任一点到原点的距离 与基圆半径之差为升程，则排气凸轮的升程数值和凸轮升角之间的对应关系如下升角升程升角升程00.0000955.1016100.00001004.9459150.00001054.6807200.00001104.3257250.05661153.8222300.22981203.2355350.53911252.5592400.98181301.8288451.55481351.1630502.20561400.6470552.83851450.2871603.42001500.0804653.93131550.0119704.36091600.0071754.70191650.0000804.94941700.0000855.09981750.0000905.15111800.0000 所述升角的单位为。，升程的单位为mm。
全文摘要
一种内燃机配气凸轮，用于提高发动机性能。其技术方案是它包括进气凸轮和排气凸轮，凸轮的轮廓由基圆和工作段组成，其中，工作段由上升段和下降段组成，上升段和下降段与基圆之间均设置有过渡段，改进后，工作段型线采用分段加速度函数曲线，所述分段加速度函数曲线给出了凸轮的升程数值和凸轮升角之间的对应数值。本发明采用ISAC分段加速度函数设计和优化凸轮型线，凸轮的丰满系数可达0.54，使柴油机具有充气性能和动力性能好、噪声低、运转平稳、振动小的特点。
文档编号F01L1/08GK101949313SQ20101029725
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者刘刚, 柴晓娜, 高定伟 申请人:长城汽车股份有限公司