一种配气凸轮型线设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106677852A(43)申请公布日2017.05.17(21)申请号201611258357.5(22)申请日2016.12.30(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人刘福水康宁黎一锴史中杰花阳(74)专利代理机构北京理工大学专利中心11120代理人仇蕾安付雷杰(51)Int.Cl.F01L1/08(2006.01)G06F17/50(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图3页(54)发明名称一种配气凸轮型线设计方法(57)摘要本发明提供了一种配气凸轮型线设计方法，首先确定对称、连续的凸轮加速度曲线，然后根据凸轮加速度曲线确定配气凸轮的参数，之后根据加速度曲线及配气凸轮的参数得出相应的数学模型表达式，最后根据数学模型表达式及配气凸轮的参数求解并得到凸轮型线。本发明通过输入少量设计参数，即可得到丰满系数最大的凸轮型线，且型线连续无阶跃，能够提高配气机构的性能。CN106677852ACN106677852A权利要求书1/1页1.一种配气凸轮型线设计方法，其特征在于，设计步骤如下：步骤一：确定对称、连续的凸轮加速度曲线；步骤二：根据凸轮加速度曲线确定配气凸轮的参数，参数包括最大正加速度Amax、最大负加速度Amin及最大加速度的导数A'max；步骤三：根据加速度曲线及配气凸轮的参数得出相应的数学模型表达式；步骤四：根据数学模型表达式及配气凸轮的参数求解并得到凸轮型线。2.如权利要求1所述的配气凸轮型线设计方法，其特征在于，所述步骤一中加速度曲线包括三部分：上升段、水平段及下降段；上升段与下降段均包括两部分：缓冲段和工作段；缓冲段最大速度v0满足气门落座速度约束的条件下选最大。3.如权利要求2所述的配气凸轮型线设计方法，其特征在于，所述缓冲段的最大升程式中，x0为气门间隙、k为摇臂比、E为配气机构系统的刚度、F0为气门弹簧预紧力、Fg为缸内气体压力。4.如权利要求1所述的配气凸轮型线设计方法，其特征在于，所述步骤一中加速度曲线采用三角函数过渡每个加速度之间的阶跃段。5.如权利要求1所述的配气凸轮型线设计方法，其特征在于，所述步骤一中加速度曲线要满足速度的上升时间和下降时间最小。6.如权利要求2所述的配气凸轮型线设计方法，其特征在于，所述上升段中缓冲段分为AB段和BC段，AB段采用一个周期的余弦函数，BC段采用匀速；上升段中工作段分为CD段、DE段、EF段、FG段和GH段，CD段采用1/2个周期的余弦函数，DE段采用恒加速，EF段采用1/2个周期的余弦函数，FG段采用恒减速，GH段采用1/2个周期的余弦函数；水平段加速度和速度均为0；所述下降段与上升段对称。2CN106677852A说明书1/8页一种配气凸轮型线设计方法技术领域[0001]本发明涉及内燃机设计领域，具体涉及一种内燃机配气凸轮型线的设计方法。背景技术[0002]配气机构是内燃机的重要组成部件，它的作用是实现循环与循环之间气缸工质的更换，根据内燃机的发火次序，准确的打开和关闭进、排气门，以保证气缸能够排出废气和吸入新鲜充量。配气机构的设计直接影响内燃机的动力、经济、排放性能，以及振动和噪声。常见的配气机构基本都是由配气凸轮驱动，所以配气机性能的优劣主要取决于凸轮型线的设计。[0003]目前，按照凸轮型线实现的运动规律来分类，配气凸轮的结构形式主要包括等加速凸轮、组合多项式凸轮、高次多项式凸轮或多项动力凸轮。等加速凸轮的从动件挺柱的最大正、负加速度恒为常数，可分为两种：一、挺柱的加速度曲线从最大正加速度到最大负加速度再到零，从而升程曲线是从凹凸抛物线到直线的形式；二、挺柱的加速度曲线从最大正加速度到零再到最大负加速度，从而升程曲线是凹凸抛物线之间还有一段直线。组合多项式凸轮的加速度曲线由多段不同的低次方多项式组成，其正加速可以人为控制，适当调整各段所占角度及函数方程，可获得不同斜率的加速度曲线。高次多项式凸轮的升程曲线由高次多项式构成，各指数的选取对凸轮型线的丰满系数、最大正负加速度都有直接的影响，可以通过调整高次多项式函数的项数和幂指数来获得不同的运动学特性。[0004]上述配气凸轮虽然都具有各自的优点，如充气性能好、工作平稳等，但是其都具有一个明显的缺点：函数曲线不连续，从而产生很大的冲击，加速凸轮磨损及破坏。[0005]针对上述问题，北京理工大学提供了配气凸轮型线的优化设计方法(专利号：CN200910237445.0)，在出现加速度阶跃的区域，采用最高点加速度斜率为0的曲线进行衔接的方法来解决上述问题，但是其只考虑了中间段出现加速度阶跃的情况，起始与结尾处的加速度斜率并未考虑；此外，其包含的优化设计参数多达7个，过于复杂，优化设计难度