CN102278157A - 一种低噪声发动机配气凸轮机构 - Google Patents

Abstract

一种低噪声发动机配气凸轮机构，用于提高带有液压间隙调节器的配气凸轮机构性能。其技术方案是：它包括进气凸轮和排气凸轮，特别之处是：进气凸轮工作段为110°-256°区间，在进气凸轮转角118°-247°区间加速度曲线光滑过渡，在进气凸轮转角139°-145°区间、240°-247°区间为从动件匀速运动阶段；排气凸轮工作段为103°-262°区间，在排气凸轮转角111°-254°区间加速度曲线光滑过渡，在排气凸轮转角137°-144°区间、247°-254°区间为从动件匀速运动阶段。本发明通过分析带有液压间隙调节器的配气机构的运动规律，优化设计进、排气凸轮线型，使配气机构工作稳定可靠，达到了降低噪音的效果。

Description

一种低噪声发动机配气凸轮机构

技术领域

本发明涉及一种内燃机配气装置，特别是低噪声发动机配气凸轮机构，属发动机技术领域。

背景技术

随着汽车行业的快速发展，汽车的NVH（即噪音Noise、振动Vib ration、平顺性Harshness）越来越受到重视。作为汽车核心零部件的发动机振动噪声水平对整车的NVH有重要影响，而配气机构的机械噪声又影响了发动机的振动噪声水平。凸轮型线的设计不仅关系到配气机构工作的可靠性和耐久性，更对配气机构的振动噪声起到至关重要的作用。凸轮型线决定了各零部件运动的位移、速度和加速度，包括气门的落座速度和落座力，凸轮型线正加速段的宽度又影响了配气机构工作地稳定性。发动机配气机构振动、气门落座速度高、落座力大是配气机构噪声的主要来源，因此改进凸轮型线设计是现阶段亟待解决的问题。目前，带有液压间隙调节器的配气机构在轿车发动机上的应用越来越广泛，但还没有形成针对这种新型配气机构规范的凸轮型线设计方法，缓冲段的设计上，在采用液压间隙调节器后，有观点认为气门间隙为零，缓冲段的高度只需要克服配气机构零部件的静变形即可，而在发动机的实际工作中，这样的缓冲段设计会造成气门提前落座，气门落座速度高和落座力大，造成振动噪声大，气门和气门座圈磨损等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足、提供一种使配气机构振动小、气门落座速度和落座力合理的低噪声发动机配气凸轮机构，从而有效降低发动机的噪声水平。

本发明所称问题是以下述技术方案实现的：

一种低噪声发动机配气凸轮机构，包括进气凸轮、进气门、排气凸轮、排气门，所述进气凸轮、排气凸轮的轮廓分别由基圆段和工作段组成，特别之处是：所述进气凸轮工作段为110°-256°区间，进气凸轮转角110°-180°区间时为进气上升阶段，进气凸轮转角180°-256°为进气下降阶段，在进气凸轮转角118°-247°区间加速度曲线光滑过渡，在进气凸轮转角139°-145°区间、240°-247°区间为从动件匀速运动阶段；所述排气凸轮工作段为103°-262°区间，排气凸轮转角103°-180°区间时为排气上升阶段，排气凸轮转角180°-256°区间为排气下降阶段，在排气凸轮转角111°-254°区间加速度曲线光滑过渡，在排气凸轮转角137°-144°区间、247°-254°区间为从动件匀速运动阶段。

上述低噪声发动机配气凸轮机构，所述进气凸轮工作段线型如下确定：建立平面直角坐标系，横坐标为进气凸轮转角，纵坐标为凸轮从动件位移数值，则进气凸轮从动件的位移和凸轮转角之间的对应关系如下：

上述数据中转角的单位为°，位移的单位为mm。

上述低噪声发动机配气凸轮机构，所述排气凸轮工作段线型如下确定：建立平面直角坐标系，横坐标为排气凸轮转角，纵坐标为排气凸轮位移数值，则排气凸轮从动件的位移和凸轮转角之间的对应关系如下：

上述数据中转角的单位为°，位移的单位为mm。

本发明通过分析带有液压间隙调节器的配气机构的运动规律，设计一种保证发动机动力性和经济性，使配气机构振动小、气门落座速度和落座力合理的发动机配气凸轮机构。所述机构进、排气凸轮通过线型优化设计，减小了配气机构的振动，合理控制了气门的落座速度和落座力，使配气机构工作稳定可靠，控制各零部件的运动速度和加速度在理想的状态，达到了降低噪音的效果。经过噪声测试，发动机在采用本发明凸轮型线后与以前相比噪声明显的降低，声品质改善明显，保证了配气机构工作稳定，延长零部件使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1是本发明带有液压间隙调节器的配气凸轮机构示意图；

图2是进气凸轮轮廓示意图；

图3是排气凸轮轮廓示意图；

图4是进气凸轮工作段从动件位移曲线；

图5是进气凸轮工作段从动件速度曲线；

图6是进气凸轮工作段从动件加速度曲线；

图7是排气凸轮工作段从动件位移曲线；

图8是排气凸轮工作段从动件速度曲线；

图9是排气凸轮工作段从动件加速度曲线。

图中各标号为：1、进气凸轮；1-1、进气凸轮基圆段；1-2、进气上升阶段；1-3、进气下降阶段；2、滚子摇臂；3、进气门；4、液压间隙调节器；5、排气凸轮；5-1、排气凸轮基圆段；5-2、排气上升阶段；5-3、排气下降阶段；6.排气门。

具体实施方式

本发明对带有液压间隙调节器配气机构的运动规律进行反复研究，优化设计一种在保证发动机动力性和经济性的前提下，使配气机构振动小、气门落座速度和落座力合理的低噪声发动机配气凸轮机构。所述机构如图1所示，包括它进气凸轮1、进气门3、排气凸轮5、排气门6，进气凸轮、排气凸轮分别经滚子摇臂2驱动进气门、排气门动作，在滚子摇臂的一端设有液压间隙调节器4。

参看图2及图4-6，进气凸轮1的轮廓由基圆段1-1和工作段组成，工作段为110°-256°区间，进气凸轮转角110°度至180°区间时为进气上升阶段1-2，其中110°-118°区间对应进气门上升缓冲段；进气凸轮转角180°至256°区间为进气下降阶段1-3，其中,247°-256°区间对应进气门下降缓冲段。由图6可见，进气凸轮转角118°-180°区间和180-247°区间从动件加速度曲线分别由8段曲线光滑过渡连接而成，其中上升阶段139°-145°区间、下降阶段240°-247°区间为从动件匀速运动阶段。

参看图3及图7-9，排气凸轮5的轮廓是由基圆段5-1和工作段组成，工作段为103°-262°区间，排气凸轮转角103°度至180°时为排气上升阶段5-2，其中103°-111°区间对应进气门上升缓冲段；进气凸轮转角180°至262°为进气下降阶段1-3，其中,254°-262°区间对应进气门下降缓冲段。由图9可见，排气凸轮转角111°-180°区间和180-257°区间从动件加速度曲线分别由8段曲线光滑过渡连接而成，其中上升阶段137°-144°区间、下降阶段247°-254°区间为从动件匀速运动阶段。

进气凸轮、排气凸轮分别设置上升缓冲段的目的是：使凸轮与摇臂、摇臂与气门之间在较小的速度下建立接触，缓冲段只需要克服配气机构零部件的静变形即可；设置下降段缓冲段的目的是：使气门以较小的速度落座。进气凸轮、排气凸轮在上升阶段设置匀速运动阶段，避免了配气机构运动件惯性力方向变化引起的凸轮与摇臂、摇臂与气门之间接触力的急剧变化，可以减小振动；在下降阶段设置匀速运动阶段保证了气门以相同的速度平稳落座，能较好的控制气门落座速度和落座力，有利于声品质的改善和减小气门与座圈之间的磨损。

以下给出本发明进气凸轮工作段凸轮转角与从动件位移对应关系的数值表：

进气凸轮基圆直径为30毫米。

 

以下给出本发明排气凸轮工作段凸轮转角与从动件位移对应关系的数值表：

排气凸轮基圆直径为30毫米。

需要说明的是：凸轮从动件为滚子，进、排气凸轮分别经过滚子摇臂控制进、排气门的动作，凸轮从动件运动与进、排气门的运动有1-2°的角度差。

Claims (3)

1.一种低噪声发动机配气凸轮机构，包括进气凸轮（1）、进气门（3）、排气凸轮（5）、排气门（6），所述进气凸轮、排气凸轮的轮廓分别由基圆段和工作段组成，其特征在于：所述进气凸轮工作段为110°-256°区间，进气凸轮转角110°-180°区间时为进气上升阶段（1-2），进气凸轮转角180°-256°为进气下降阶段（1-3），在进气凸轮转角118°-247°区间加速度曲线光滑过渡，在进气凸轮转角139°-145°区间、240°-247°区间为从动件匀速运动阶段；所述排气凸轮工作段为103°-262°区间，排气凸轮转角103°-180°区间时为排气上升阶段（5-2），排气凸轮转角180°-256°区间为排气下降阶段（5-3），在排气凸轮转角111°-254°区间加速度曲线光滑过渡，在排气凸轮转角137°-144°区间、247°-254°区间为从动件匀速运动阶段。

2.根据权利要求1所述的低噪声发动机配气凸轮机构，其特征在于：所述进气凸轮工作段线型如下确定：建立平面直角坐标系，横坐标为进气凸轮转角，纵坐标为凸轮从动件位移数值，则进气凸轮从动件的位移和凸轮转角之间的对应关系如下：

上述数据中转角的单位为°，位移的单位为mm。

3.根据权利要求1所述的低噪声发动机配气凸轮机构，其特征在于：所述排气凸轮工作段线型如下确定：建立平面直角坐标系，横坐标为排气凸轮转角，纵坐标为排气凸轮从动件位移数值，则排气凸轮从动件的位移和凸轮转角之间的对应关系如下：

上述数据中转角的单位为°，位移的单位为mm。

Images