《一種內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪》優(yōu)化了凸輪的型線設(shè)計(jì),提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能,其特點(diǎn)如下:
1、《一種內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪》采用ISAC(分段加速度函數(shù)),這些函數(shù)是凸輪型線優(yōu)化時(shí)的首選方法,可應(yīng)用于任何形式的閥系凸輪。
2.ISAC可用任意函數(shù)自由搭配,靈活性好,如方便控制正加速度寬度等。
3.可采用的加速度函數(shù)類型:正弦函數(shù)、多項(xiàng)式、直線或過(guò)渡圓弧。
4.上升沿(或下降沿)一般分成6~10段函數(shù),確定如何搭配一般速度值、躍度特性、轉(zhuǎn)矩特性、以及相配曲線的復(fù)雜性和工作量等。
圖3所示的進(jìn)氣凸輪工作段型線由12段函數(shù)曲線構(gòu)成,按工作順序依次記為:A、B、C、D、E、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為上升段,G、H、I、J、K、L為下降段。
圖4所示的排氣凸輪工作段型線也由12段函數(shù)曲線構(gòu)成,按工作順序依次記為:A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1、I1、J1、K1、L1;其中,上升段和下降段各6段,即A1、B1、C1、D1、E1、F1為上升段,G1、H1、I1、J1、K1、L1為下降段。
根據(jù)ISAC分段加速度函數(shù)設(shè)計(jì)出來(lái)的配氣凸輪的升程數(shù)值范圍:進(jìn)氣凸輪升程數(shù)值范圍是0.000~3.6292毫米,凸輪升角每5°確定一個(gè)升程數(shù)值,緩沖段升程數(shù)值允許誤差≤±0.02毫米,工作段凸輪升程誤差≤±0.035毫米。
排氣凸輪升程數(shù)值范圍是0.000~5.1511毫米,凸輪升角每5°確定一個(gè)升程數(shù)值,緩沖段升程數(shù)值允許誤差≤±0.02毫米,工作段凸輪升程誤差≤±0.035毫米。
經(jīng)計(jì)算設(shè)計(jì)出來(lái)的進(jìn)排氣凸輪如圖1、圖2所示,圖3、圖4是工作段分段示意圖。進(jìn)、排氣凸輪不是對(duì)稱凸輪,并且每個(gè)凸輪在0°~90°,90°~180°的升程數(shù)值不對(duì)稱。得到的升程數(shù)值見(jiàn)下表:
角度(°) |
升程(毫米) |
角度(°) |
升程(毫米) |
角度(°) |
升程(毫米) |
角度(°) |
升程(毫米) |
0° |
0.000 |
50° |
0.9868 |
95° |
3.5760 |
140° |
0.3728 |
10° |
0.000 |
55° |
1.5499 |
100° |
3.4364 |
145° |
0.1299 |
15° |
0.000 |
60° |
2.0774 |
105° |
3.2178 |
150° |
0.0241 |
20° |
0.000 |
65° |
2.5405 |
110° |
2.9281 |
155° |
0.0006 |
25° |
0.000 |
70° |
2.9285 |
115° |
2.5748 |
160° |
0.000 |
30° |
0.0031 |
75° |
3.2357 |
120° |
2.1660 |
165° |
0.000 |
35° |
0.0358 |
80° |
3.4575 |
125° |
1.7113 |
170° |
0.000 |
40° |
0.1830 |
85° |
3.5897 |
130° |
1.2273 |
175° |
0.000 |
45° |
0.4990 |
90° |
3.6292 |
135° |
0.7493 |
180° |
0.000 |
角度(°) |
升程(毫米) |
角度(°) |
升程(毫米) |
角度(°) |
升程(毫米) |
角度(°) |
升程(毫米) |
0° |
0.000 |
50° |
2.2056 |
95° |
5.1016 |
140° |
0.6470 |
10° |
0.000 |
55° |
2.8385 |
100° |
4.9459 |
145° |
0.2871 |
15° |
0.000 |
60° |
3.4200 |
105° |
4.6807 |
150° |
0.0804 |
20° |
0.000 |
65° |
3.9313 |
110° |
4.3257 |
155° |
0.0119 |
25° |
0.0566 |
70° |
4.3609 |
115° |
3.8222 |
160° |
0.0071 |
30° |
0.2298 |
75° |
4.7019 |
120° |
3.2355 |
165° |
0.000 |
35° |
0.5391 |
80° |
4.9494 |
125° |
2.5592 |
170° |
0.000 |
40° |
0.9818 |
85° |
5.0998 |
130° |
1.8288 |
175° |
0.000 |
45° |
1.5508 |
90° |
5.1511 |
135° |
1.1630 |
180° |
0.000 |
1.《一種內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪》的凸輪的輪廓由基圓和工作段組成,其中,工作段又分為上升段和下降段,上升段和下降段與基圓之間均設(shè)置有過(guò)渡段,其特征在于,工作段型線采用分段加速度函數(shù)曲線,所述分段加速度函數(shù)曲線給出了凸輪的升程數(shù)值和凸輪角度之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的坐標(biāo)值;所述坐標(biāo)按下述原則確定:
以進(jìn)氣凸輪基圓的圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系,上升段和下降段分別位于第二象限和第一象限內(nèi),以凸輪輪廓上任一點(diǎn)與原點(diǎn)的連線與X軸正方向的夾角的補(bǔ)角稱為凸輪升角,以凸輪輪廓上任一點(diǎn)到原點(diǎn)的距離與基圓半徑之差為升程,則進(jìn)氣凸輪的升程數(shù)值和凸輪升角之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:
升角(單位為°) |
升程(毫米) |
升角(單位為°) |
升程(毫米) |
0 |
0.0000 |
95 |
3.5760 |
10 |
0.0000 |
100 |
3.4364 |
15 |
0.0000 |
105 |
3.2178 |
20 |
0.0000 |
110 |
2.9281 |
25 |
0. 0000 |
115 |
2.5748 |
30 |
0.0031 |
120 |
2.1660 |
35 |
0.0358 |
125 |
1.7113 |
40 |
0.1830 |
130 |
1.2273 |
45 |
0.4990 |
135 |
0.7493 |
50 |
0.9868 |
140 |
0.3728 |
55 |
1.5499 |
145 |
0.1299 |
60 |
2.0774 |
150 |
0.0241 |
65 |
2.5405 |
155 |
0.0000 |
70 |
2.9285 |
160 |
0.0000 |
75 |
3.2357 |
165 |
0.0000 |
80 |
3.4575 |
170 |
0.0000 |
85 |
3.5897 |
175 |
0.0000 |
90 |
3.6292 |
180 |
0.0000 |
所述升角的單位為°,升程的單位為毫米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪,其特征是,以排氣凸輪基圓的圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系,上升段和下降段分別位于第一象限和第二象限內(nèi),以凸輪輪廓上任一點(diǎn)與原點(diǎn)的連線與X軸正方向的夾角稱為凸輪升角,以凸輪輪廓上任一點(diǎn)到原點(diǎn)的距離與基圓半徑之差為升程,則排氣凸輪的升程數(shù)值和凸輪升角之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:
升角(單位為°) |
升程(毫米) |
升角(單位為°) |
升程(毫米) |
0 |
0.0000 |
95 |
5.1016 |
10 |
0.0000 |
100 |
4.9459 |
15 |
0.0000 |
105 |
4.6807 |
20 |
0.0000 |
110 |
4.3257 |
25 |
0.0566 |
115 |
3.8222 |
30 |
0.2298 |
120 |
3.2355 |
35 |
0.5391 |
125 |
2.5592 |
40 |
0.9818 |
130 |
1.8288 |
45 |
1.5548 |
135 |
1.1630 |
50 |
2.2056 |
140 |
0.6470 |
55 |
2.8385 |
145 |
0.2871 |
60 |
3.4200 |
150 |
0.0804 |
65 |
3.9313 |
155 |
0.0119 |
70 |
4.3609 |
160 |
0.0071 |
75 |
4.7019 |
165 |
0.0000 |
80 |
4.9494 |
170 |
0.0000 |
85 |
5.0998 |
175 |
0.0000 |
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5.1511 |
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0.0000 |
所述升角的單位為°,升程的單位為毫米。
《一種內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪》涉及一種優(yōu)化了型線設(shè)計(jì)的柴油機(jī)配氣凸輪,屬發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
內(nèi)燃機(jī)原理的內(nèi)燃機(jī)的組成
往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的組成部分主要有曲柄連桿機(jī)構(gòu)、機(jī)體和氣缸蓋、配氣機(jī)構(gòu)、供油系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、起動(dòng)裝置等。氣缸是一個(gè)圓筒形金屬機(jī)件。密封的氣缸是實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)、產(chǎn)生動(dòng)力的源地。各個(gè)裝有氣缸套的氣缸...
1. 根據(jù)所用燃料分: 汽油機(jī)、柴油機(jī)、天然氣(CNG)、LPG發(fā)動(dòng)機(jī)、乙醇發(fā)動(dòng)機(jī)等,另有雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)(dual fuel engine)和靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)(Bi-fuel engine)。 單列式和...
一、內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)造和有關(guān)名詞 為了說(shuō)明內(nèi)燃機(jī)的工作原理,首先介紹一下內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)造和有關(guān)名詞。柴油機(jī)的主體部分為圓柱的氣缸體4,在氣缸體內(nèi)有上下移動(dòng)的圓柱形活塞,為了防止燃燒氣體泄漏,在活塞上裝有密封氣體...
圖1是進(jìn)氣凸輪輪廓示意圖;
圖2是排氣凸輪輪廓示意圖;
圖3是進(jìn)氣凸輪輪廓分段示意圖;
圖4是排氣凸輪輪廓分段示意圖;
圖5是使用該凸輪的發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩隨轉(zhuǎn)速變化的曲線;
圖6是使用該凸輪的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率隨轉(zhuǎn)速變化的曲線;
圖7是使用該凸輪的發(fā)動(dòng)機(jī)的全負(fù)荷燃油消耗率隨轉(zhuǎn)速變化的曲線。
圖中各標(biāo)號(hào)為:1、基圓;2、上升段;3、下降段;A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、分別為進(jìn)氣凸輪的12段曲線;A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1、I1、J1、K1、L1;分別為排氣凸輪的12段曲線。
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《一種內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪》的目的在于克服2010年9月前技術(shù)的不足、提供一種型線設(shè)計(jì)合理、動(dòng)力性能好、振動(dòng)和噪聲低的內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪。
《一種內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪》的凸輪的輪廓由基圓和工作段組成,其中,工作段又分為上升段和下降段,上升段和下降段與基圓之間均設(shè)置有過(guò)渡段,改進(jìn)后,工作段型線采用分段加速度函數(shù)曲線,所述分段加速度函數(shù)曲線給出了凸輪的升程數(shù)值和凸輪角度之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的坐標(biāo)值;所述坐標(biāo)按下述原則確定:
以進(jìn)氣凸輪基圓的圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系,上升段和下降段分別位于第二象限和第一象限內(nèi),以凸輪輪廓上任一點(diǎn)與原點(diǎn)的連線與X軸正方向的夾角(該角的取值范圍為0°~180°)的補(bǔ)角稱為凸輪升角,以凸輪輪廓上任一點(diǎn)到原點(diǎn)的距離與基圓半徑之差為升程,則進(jìn)氣凸輪的升程數(shù)值和凸輪升角之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:
升角(單位為°) |
升程(毫米) |
升角(單位為°) |
升程(毫米) |
0 |
0.0000 |
95 |
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100 |
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3.2178 |
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0.0000 |
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2.9281 |
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0. 0000 |
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0.0358 |
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1.7113 |
40 |
0.1830 |
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1.2273 |
45 |
0.4990 |
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0.7493 |
50 |
0.9868 |
140 |
0.3728 |
55 |
1.5499 |
145 |
0.1299 |
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2.0774 |
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0.0000 |
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0.0000 |
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上述內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪,以排氣凸輪基圓的圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系,上升段和下降段分別位于第一象限和第二象限內(nèi),以凸輪輪廓上任一點(diǎn)與原點(diǎn)的連線與X軸正方向的夾角稱為凸輪升角,以凸輪輪廓上任一點(diǎn)到原點(diǎn)的距離與基圓半徑之差為升程,則排氣凸輪的升程數(shù)值和凸輪升角之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:
升角(單位為°) |
升程(毫米) |
升角(單位為°) |
升程(毫米) |
0 |
0.0000 |
95 |
5.1016 |
10 |
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2.5592 |
40 |
0.9818 |
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1.8288 |
45 |
1.5548 |
135 |
1.1630 |
50 |
2.2056 |
140 |
0.6470 |
55 |
2.8385 |
145 |
0.2871 |
60 |
3.4200 |
150 |
0.0804 |
65 |
3.9313 |
155 |
0.0119 |
70 |
4.3609 |
160 |
0.0071 |
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4.7019 |
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《一種內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪》采用ISAC分段加速度函數(shù)設(shè)計(jì)和優(yōu)化凸輪型線,ISAC可用任意函數(shù)自由搭配,增加了設(shè)計(jì)的靈活性,按這種型線生產(chǎn)的凸輪,豐滿系數(shù)可達(dá)0.54,使柴油機(jī)具有充氣性能和動(dòng)力性能好、噪聲低、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、振動(dòng)小的特點(diǎn)。
內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪型線設(shè)計(jì)在配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中極為重要,這是由于氣門開(kāi)關(guān)的快慢、開(kāi)度的大小、開(kāi)啟時(shí)間的長(zhǎng)短都取決于配氣凸輪的形狀。即豐滿系數(shù)的大小決定于氣門升程曲線的形狀,而氣門升程曲線的形狀則取決于凸輪外形的設(shè)計(jì)。
整個(gè)凸輪輪廓由基圓、上升段和下降段組成,其中上升段和下降段又都各分為過(guò)渡段(緩沖段)和工作段兩部分。設(shè)置過(guò)渡段的目的是控制氣門的升起初速度和落座速度,防止氣門開(kāi)閉時(shí)受到較大的沖擊,降低機(jī)構(gòu)的振動(dòng)、噪聲,以及氣門和氣門座錐面的磨損。
截至2010年9月,內(nèi)燃機(jī)一般采用圓弧凸輪和函數(shù)凸輪。圓弧凸輪具有時(shí)面值較大的優(yōu)點(diǎn),但其曲率半徑不連續(xù)形成加速度曲線突變,這會(huì)引起配氣機(jī)構(gòu)的振動(dòng)和噪聲,甚至產(chǎn)生氣門反跳,破壞了配氣相位。函數(shù)凸輪的最大特點(diǎn)是在凸輪整個(gè)工作段加速度曲線不出現(xiàn)突變,而是逐漸變化的。但2010年9月前技術(shù)中函數(shù)凸輪的整個(gè)工作段由單一的函數(shù)式構(gòu)成,不利于型線的優(yōu)化設(shè)計(jì),靈活性差,這也在一定程度上限制了凸輪性能的進(jìn)一步提高。
2016年12月7日,《一種內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪》獲得第十八屆中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。 2100433B
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凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用內(nèi)燃機(jī)進(jìn)排氣閥
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評(píng)分: 4.6
為了發(fā)展軍民用車輛輔機(jī)電站技術(shù),針對(duì)某型號(hào)車用渦輪增壓器進(jìn)行了渦輪增壓-燃?xì)獍l(fā)電一體化方案設(shè)計(jì),計(jì)算并分析了燃?xì)鈩?dòng)力發(fā)電工作過(guò)程熱力循環(huán)參數(shù),獲得了關(guān)鍵部件特性參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明:基于內(nèi)燃機(jī)原配渦輪增壓器實(shí)現(xiàn)燃機(jī)發(fā)電是可行的,增壓器渦輪的效率對(duì)燃?xì)鈩?dòng)力發(fā)電系統(tǒng)的性能影響最大,為后續(xù)的樣機(jī)研制提供了依據(jù)。
本刊是中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)和石家莊金剛內(nèi)燃機(jī)零部件集團(tuán)公司有限公司共同主辦的國(guó)家級(jí)刊物,《內(nèi)燃機(jī)配件》為雙月刊,國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行。創(chuàng)刊于1980年,二十年來(lái)一起堅(jiān)持內(nèi)燃機(jī)工作的管理人員、工程技術(shù)人員服務(wù)。在內(nèi)燃機(jī)配件行業(yè)內(nèi)外都有較高的聲譽(yù)。2100433B
20多年來(lái)編輯部克服各種各樣的困難,在各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)照下,在配件企業(yè)的大力支持下,《內(nèi)燃機(jī)配件》一步一個(gè)腳印的成長(zhǎng)起來(lái)。
1984年、1987年在完成正常出刊情況下,先后出了6本增刊,內(nèi)容是六種配件的國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),一直深受行業(yè)廠家歡迎和好評(píng)。
凸輪軸的位置有下置式、中置式和上置式三種。下置式配氣機(jī)構(gòu)的凸輪軸位于曲軸箱內(nèi),中置式配氣機(jī)構(gòu)的凸輪軸位于機(jī)體上部,上置式配氣機(jī)構(gòu)的凸輪軸位于氣缸蓋上。
現(xiàn)在大多數(shù)量產(chǎn)車的發(fā)動(dòng)機(jī)配備的是頂置式凸輪軸。頂置式凸輪軸結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)件少,傳動(dòng)鏈短,整個(gè)機(jī)構(gòu)的剛度大,使凸輪軸更加接近氣門,減少了底置式凸輪軸由于凸輪軸和氣門之間較大的距離而造成的往返動(dòng)能的浪費(fèi)。頂置式凸輪軸的發(fā)動(dòng)機(jī)由于氣門開(kāi)閉動(dòng)作比較迅速,因而轉(zhuǎn)速更高,運(yùn)行的平穩(wěn)度也比較好。