增压柴油机配气相位与凸轮型线的优化

LJ750发动机配气凸轮型线设计计算书配气机构的设计思想：配气机构是发动机的重要组成部分，一台发动机的经济性能是否优越，工作是否可靠，噪声与振动能否控制在较低的限度，常常与其配其机构的设计是否合理密切关系。

特别对于高速大功率发动机，因对其较高性能指标的设计要求，配气机构的设计及其零部件的设计和制造就更加重要和严格。

配气机构的设计涉及到如下诸多问题：1.如果根据具体的机型的要求选取合理的函数凸轮型线并进行有关特性参数的计算和分析；2.配气机构方案选择及其气门的结构布置；3.对于高速配气机构来说，必须进行配气机构的动力学计算；4.在设计过程中，需要考虑很多重要的因素，如配气相位，平稳性（包括气门速度，加速度，脉冲数值大小及有无飞脱，落座反跳等），充气性能，润滑性能，凸轮与挺拄之间的接触应力等问题；因此，进行配气机构的设计往往需要很大的工作量，特别是为了获得一个最优的设计方案。

为了简化工作量，在目前国内外的设计中，常常采用参考某些成功机型的方法，来获得设计一台新发动机所需要的配气机构。

为此，在本设计了，参考了CBR900发动机的配气机构，通过对该机型配气机构的特性进行分析，并对提出的几种方案的凸轮型线进行的对比，最终获得了LJ750发动机配气机构的有关数据。

对比的结果最终还是采用了和CBR900发动机相同的配气结构，因此涉及到配气结构的许多动力学计算在这里都略去了。

本章主要介绍了多项动力凸轮设计的基本原理及其准则，并对CBR900发动机的凸轮型线进行了细致的分析和研究，在此基础上提出了LJ750发动机的配气机构。

一、凸轮型线类型的选择配气机构是发动机的一个重要系统，其设计好坏对发动机的性能、可靠性和寿命有极大的影响。

其中凸轮型线设计是配气机构设计中最为关键的部分，在确定了系统参数后，重要的问题是根据发动机的性能和用途，正确选择凸轮型线类型及凸轮参数。

凸轮型线有多种，如复合正弦，复合摆线，低次方，高次方，多项动力，谐波凸轮等。

表３新旧凸轮运动学参数比较凸轮最最大丰满大接触最大气门凸轮类型跃度系数应力落座ｍｍ／ｒａｄ３（ｈ皿’ａ）力（Ｎ）进原进气０．５４６７６９５２２１８１４８５新ＩＳＡＣ０５６１０５４８．７９１３９０７气新ＰＯＬＹ０５５１ｌ５２８，２９６９．１７６５排原排气０．５６３９７０４２４５８１４７ｌ新ＩＳＡＣ０．５６６１５９３．Ｉ１２６３９９４气新ＰＯＬＹ０．５７１１６３６．３１４】３９３３３．２新型线动力学分析对于配气机构运动学分析来说，缓冲段的设计影响并不大，它不直接影响丰满系数与凸轮最大接触应力。

但对于动力学性能来说，缓冲段的设计产生相当大的影响，由于配气系统元件被看做弹性元件来考虑，缓冲段用于消除气门的总间隙，气门受力和气门落座力等动力学性能直接由缓冲段设计所决定。

在不改变缓冲段加速度大小与缓冲段宽度的情况下，将缓冲段起始位置前移或后移，均会对动力学性能产生巨大影响，如图７所示，在基本段完全一样的情况下，前后移动缓冲段起始位置，改变缓冲段升程的大小，选取０．４ｒａｍ、０．４ｆｉｍｍ及０．５ｍｍ三种不同情况，得到的气门落座力均不同，其中０３号方案最大气门落座力不到１０００Ｎ，冲击振动明显减小，可使气门寿命有效增加。

图８与图９分别显示了新旧进排气凸轮型线对气门落座力的影响。

新设计的进排气凸轮型线在运动学和动力学性能上均比原型线有比较大的提高。

４发动机性能模拟从虻……㈩…明ｕＭｃａｍａｒｔｇｌｅＮｅｇＪ图７新进气２号凸轮缓冲段对落座力的影响８ｑＷｃ”。

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０１图８新旧进气凸轮型线对落座力的影响凰９新旧排气凸轮型线对落座力的影响为进一步评估新设计的进排气凸轮型线对发动机性能的影响，进而又联合使用ＡＶＬ－－Ｂｏｏｓｔ软件对发动机性能进行模拟，以观察新的配气机构对发动机功率、扭矩、油耗、排温和爆压等主要性能参数的影响。

Ｂｏｏｓｔ软件建立的发动机模型如图１０所示。

表４给出了分别采用原型配气凸轮和新设计配气凸轮对发动机性能模拟参数影响的比较。

五次样条配气凸轮型线动力优化设计
韦日钰;滕弘飞
【期刊名称】《内燃机学报》
【年(卷),期】1993(011)004
【摘要】本文探讨配气凸轮型线动力优化设计方法。

文中，凸轮型线采用五次Ｂ样条函数构造，并用有限元法作为配气机构动力分析手段。

优化设计模型是以凸轮型线时面值最大为目标函数，以配气机构的结构，振动及强度要求等为约束条件，设计变量取为样条结点处的型线加速度。

优化设计结果表明，利用本法设计的凸轮型线不但能保证中够大的时面值，而且能显著改善配气机构的动态特性，适用于高速内燃机配气凸轮型线的设计。

【总页数】8页(P360-367)
【作者】韦日钰;滕弘飞
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TK402
【相关文献】
1.内燃机配气凸轮机构型线的动力学优化设计 [J], 卢月娥;任述光;杨大平
2.柴油机高次方配气凸轮型线的动力学优化设计 [J], 杨小华;俞水良;胡青;冯迎霞
3.内燃机配气凸轮型线设计的约束B样条方法 [J], 李人宪
4.汽车发动机配气机构配气凸轮型线优化设计 [J], 姚晨超
5.基于改进型蚁群算法的内燃机配气凸轮机构型线动力学优化设计 [J], 李智 ;常晓萍 ;Yigong LOU
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凸轮型线的设计及分析苏圣胡景彦李慧军刘云卿杜宝杰吴丰凯吴小飞（浙江吉利汽车技术中心有限公司，浙江杭州 311228）摘要：本文主要描述通过工程软件计算出来的分析结果来进行指导凸轮型线的设计，最后通过发动机试验验证了新设计的凸轮型线满足设计要求。

关键词：汽油机凸轮型线阀系动力学特性单阀系动力学正时机构动力学主要软件：A VL EXCITE Timing drive、A VL Boost1. 前言在发动机的配气机构中，凸轮的凸轮型线不仅对发动机的动力性能有影响，同时也对发动机的机械噪声和零部件的磨损情况都有直接的影响。

所以优化设计一个比较好的凸轮型线既要考虑发动机的热力学性能又要关注发动机的机械性能，同时还要满足凸轮型线的加工要求。

只有上述几个条件全部满足要求才能进行加工生产并且测试。

设计凸轮型线总共分成5个阶段。

第一阶段为热力学预测阶段，在该阶段中主要设计一条热力学性能最优的气门升程曲线。

第二阶段为凸轮型线设计阶段，在该阶段中参照热力学设计的气门升程曲线并且根据运动学原理设计一条满足动力学性能的凸轮型线。

第三阶段对设计完成的凸轮型线进行单阀系的动力学校核，如果不满足动力学要求，则返回第二阶段重新设计凸轮型线。

第四阶段进行多阀系动力学分析，观察各个指标是否满足设计要求，如果不满足要求返回第二阶段重新设计。

第五阶段就是将设计完成的凸轮型线移交给供应商进行加工。

下图为凸轮型线的设计流程。

图1 凸轮型线设计流程2. 设计过程2.1 热力学预测目前某款1.5升GDI发动机最大功率为78kW,要比预期的发动机功率小5kW,为了提高发动机功率，采取的措施为更改发动机的进排气凸轮。

首先根据某1.5升GDI发动机参数进行搭建热力学模型，并且反复调试该热力学模型直到热力学各个工况的计算结果与实际中测得相对应工况中的试验结果相吻合为止。

热力学模型如下图所示。

图2 热力学模型利用上述的热力学软件，计算4种进气门升程和4这种排气门升程，计算出相应的功率和扭矩。