CN102564769A - 一种测量发动机配气相位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量发动机配气相位的方法，该方法通过测量确定：进气凸轮轴、排气凸轮轴与缸盖的位置关系；进气凸轮轴、排气凸轮轴与相对应的桃尖的位置关系；进气凸轮轴线、排气凸轮轴线以及进气门导管轴线、排气门导管轴线与缸盖的相对位置关系；进气凸轮升程表和排气凸轮升程表，从而找出计算配气相位需要的各种角度，最后根据公式计算出配气相位。可知，本发明提供的测量发动机配气相位的方法，能够精确测量采用液压挺柱、整体式凸轮轴罩盖结构的发动机的配气相位，有效解决了传统方法不适用于上述发动机的问题，同时本发明还适用于一般机型。

Description

一种测量发动机配气相位的方法

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种能够精确测量发动机配气相位的方法。

背景技术

液压挺柱：在发动机配气机构中，挺柱里有个机油腔，里面充满机油，使挺柱一直与凸轮接触，此种挺柱称为液压挺柱。

整体式凸轮轴罩盖：发动机采用顶置凸轮轴时，凸轮轴上盖和气缸盖罩制成一体，不拆卸该罩盖将无法观察完整的凸轮轴。

轴承球：几何形状精度极高的钢球。

发动机在换气过程中，若能够做到排气彻底、进气充分，则可以提高充气系数，增大发动机的输出功率。四冲程的每个工作行程，其曲轴要转180°。现代发动机转速很高，一个行程经历的时间很短(如上海桑塔纳的四冲程的发动机，在最大功率的发动机转速达5600r/min，一个行程的时间只有0.0054s)。这样短时间的进气和排气过程往往会使发动机充气不足或者排气不净，从而使发动机功率下降。因此，现在发动机都延长进、排气时间，即气门的开启和关闭时刻并不正好是活塞处于上止点和下止点的时刻，而是分别提前或延迟一定的曲轴转角，以改善进、排气状况，从而提高发动机动力性。

配气相位就是进、排气门的实际开闭时刻，通常用相对于上、下止点曲拐位置的曲轴转角来表示。

由于配气相位直接影响发动机的整机性能，所以发动机静态解析和样机试制过程中，都需要测量该机的配气相位，传统的表盘测量方法为：

1、曲轴皮带轮(或飞轮)上刻表盘(0～360°)；

2、用千分表通过火花塞孔或喷油器孔，找到活塞上止点时刻，记录表盘度数；

3、将千分表指针抵到弹簧上座图或气门挺柱上，转动曲轴，分别记录气门开启时刻、桃尖时刻和关闭时刻表盘度数；

4、将步骤3的度数与上止点的角度数值相减，即得该气门的相位。

然而，越来越多的发动机，特别是高端发动机都会采用以下结构：

1、液压挺柱气门机构

由于发动机静态时，液压挺柱中没有油压，气门机构不能正常工作，传统的表盘测量方法失真大；

2、整体式凸轮轴罩盖结构

如凸轮轴轴向装入凸轮轴罩盖的结构等无法观察到气门机构的机型，千分表指针将无法接触到弹簧上座图或挺柱上，传统方法无法测量。

因此，如何提供一种发动机配气相位的测量方法，可以精确测量上述结构发动机的配气相位，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种测量发动机配气相位的方法，该方法能够精确测量采用液压挺柱、整体式凸轮轴罩盖结构的发动机的配气相位。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种测量发动机配气相位的方法，包括步骤：

A：使用千分表确定一缸活塞上止点位置，并将所述活塞固定在所述上止点位置处；

B：确定所述一缸对应的进气凸轮轴、排气凸轮轴与缸盖的位置关系；

C：分别确定所述进气凸轮轴、排气凸轮轴与相对应的桃尖的位置关系；

D：确定所述进气凸轮轴线、排气凸轮轴线以及进气门导管轴线、排气门导管轴线与缸盖的相对位置关系；

E：测量从所述进气门导管轴线到线L1的夹角m1；测量从所述进气凸轮轴对应的桃尖连线到线L1的夹角t1；测量从线L1到所述排气门导管轴线的夹角m2；测量从线L1到所述排气凸轮轴对应的桃尖连线的夹角t2；其中，连线L1为所述进气凸轮轴的轴线与所述排气凸轮轴的轴线的连线；

F：测量得到所述进气凸轮轴的凸轮型线和排气凸轮轴的凸轮型线，从而得到所述进气凸轮型线升程段包角K1；所述进气凸轮型线降程段包角K2；所述排气凸轮型线升程段包角P1；所述排气凸轮型线降程段包角P2；

G：计算配气相位：

进气门提前角：α＝[k1-(t1-m1)]×2；

进气门滞后角：β＝k2×2-α-180°；

排气门滞后角：δ＝[(p2-p1)-(t2-m2)]×2；

排气门提前角：γ＝p2×2-δ-180°。

优选地，上述方法中，所述步骤B具体包括：在所述进气凸轮轴链轮、排气凸轮轴链轮和缸盖上做标识，通过三坐标测量仪测出所述标识的空间位置关系，亦即所述进气凸轮轴、排气凸轮轴与缸盖的位置关系。

优选地，上述方法中，采用所述进气凸轮轴链轮和排气凸轮轴链轮上的减重孔和所述缸盖上的螺纹孔作为标识。

优选地，上述方法中，在所述进气凸轮轴链轮、排气凸轮轴链轮以及缸盖上分别固定球状物作为标识。

优选地，上述方法中，所述球状物为轴承球。

优选地，上述方法中，所述步骤B具体包括：利用激光扫描仪整体扫描所述进气凸轮轴、排气凸轮轴和缸盖，然后通过点云处理软件寻找所述进气凸轮轴、排气凸轮轴和缸盖的位置关系。

与现有技术相比，本发明的技术效果为：

本发明提供的测量发动机配气相位的方法，通过测量确定：进气凸轮轴、排气凸轮轴与缸盖的位置关系；进气凸轮轴、排气凸轮轴与相对应的桃尖的位置关系；进气凸轮轴线、排气凸轮轴线以及进气门导管轴线、排气门导管轴线与缸盖的相对位置关系；进气凸轮升程表和排气凸轮升程表，从而找出计算配气相位需要的各种角度，最后根据公式计算出配气相位。可知，本发明提供的测量发动机配气相位的方法，能够精确测量采用液压挺柱、整体式凸轮轴罩盖等结构的发动机的配气相位，有效解决了传统方法不适用于上述发动机的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为通过轴承球确定进排气凸轮轴和缸盖位置关系的示意图；

图2为排气凸轮轴桃尖和轴承球的位置关系的示意图；

图3为进气凸轮轴桃尖和轴承球的位置关系的示意图；

图4为进排气凸轮轴安装孔、进排气门导管轴线与缸盖上轴承球的位置关系示意图；

图5为图2、图3和图4中各位置关系装配至图1主体上的示意图；

图6为凸轮轴的凸轮型线示意图；

图7为凸轮升程表；

图8为配气相位表。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种测量发动机配气相位的方法，该方法能够精确测量采用液压挺柱、整体式凸轮轴罩盖结构的发动机的配气相位。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供的测量发动机配气相位的方法的一种具体实施例中包括下列步骤：

A：使用千分表确定一缸活塞上止点位置，并将活塞固定在所述上止点位置处；

请参考图1，图1为通过轴承球确定凸轮轴和缸盖位置关系的示意图。

B：在进气凸轮轴链轮、排气凸轮轴链轮和缸盖上分别用AB胶固定三个轴承球作为标识，如图1所示，j1、j2、j3为固定在进气凸轮轴链轮上的三个轴承球，p1、p2、p3为固定在排气凸轮轴链轮上的三个轴承球，g1、g2、g3为固定在缸盖上的三个轴承球；然后通过三坐标测量仪测出上述九个轴承球的空间位置关系，亦即进气凸轮轴、排气凸轮轴和缸盖的位置关系。

请参考图2和图3，图2为排气凸轮轴桃尖和轴承球的位置关系的示意图；图3为进气凸轮轴桃尖和轴承球的位置关系的示意图。

C：如图2和图3所示，采用三坐标测量仪分别测量出排气凸轮轴11和一缸排气桃尖的位置关系，以及所述进气凸轮轴12和一缸进气桃尖的位置关系；

请参考图4，图4为进排气凸轮轴安装孔、进排气门导管轴线与缸盖上轴承球的位置关系示意图。

D：如图4所示，利用三坐标测量仪分别测量出排气凸轮轴11的轴线21以及进气凸轮轴12的轴线22与缸盖上的g1、g2、g3三个轴承球的位置关系；以及排气门导管轴线L2与进气门导管轴线L3与缸盖上的g1、g2、g3三个轴承球的位置关系。

请参考图5，图5为图2、图3和图4中各位置关系装配至图1主体上的示意图。

E：使用proe之类的三维软件将图1所示的，步骤B中的表示所述进排气凸轮轴和缸盖的位置关系的9颗轴承球做主体，利用三点定位，将步骤C、D中测出的各几何位置关系分别通过各自的3颗轴承球的球心一一对应地装配到主体上，装配结果如图5所示。然后分别测量角度t1、t2、m1和m2。

如图5所示，连线L1为进气凸轮轴的轴线与排气凸轮轴的轴线的连线。进气门导管轴线L3到线L1的夹角为m1；进气凸轮轴对应的桃尖连线到线L1的夹为t1；线L1到排气门导管轴线L2的夹角为m2；线L1到排气凸轮轴对应的桃尖连线的夹角为t2。

请参考图6和图7，图6为凸轮轴的凸轮型线示意图；图7为凸轮升程表。

F：分别测量一缸内进气凸轮轴转角和转角相对应的升程，以及排气凸轮轴转角和转角相对应的升程，得到如图7所示的凸轮升程表。由此得到如图6所示的凸轮轴的凸轮型线。从而测量得出进气凸轮型线升程段包角K1；进气凸轮型线降程段包角K2；排气凸轮型线升程段包角P1；排气凸轮型线降程段包角P2。

具体地，凸轮轴的基圆圆心与桃尖之间的连线为L6；凸轮轴的基圆圆心与凸轮型线起点之间的连线为L4；凸轮轴的基圆圆心与凸轮型线终点之间的连线为L5。一缸进气时，当活塞运动到上止点位置时，对应最大升程，此时对应的L4到L6之间的夹角为K1，以及后续升程降为零时，对应的L4到L5之间的夹角为K2；一缸排气时，，当活塞运动到上止点位置时，对应最大升程，此时对应的L4到L6之间的夹角为P1，以及后续升程降为零时，对应的L4到L5之间的夹角为P2。

请参考图8，图8为配气相位表。

G：根据公式计算配气相位：

进气门提前角α＝[k1-(t1-m1)]×2；

进气门滞后角β＝k2×2-α-180°；

排气门滞后角δ＝[(p2-p1)-(t2-m2)]×2；

排气门提前角γ＝p2×2-δ-180°。

从而得出如图8所示的配气相位图。可以从L7的位置进气开始，到L8进气结束，从L9排气开始，从L10排气结束。

综上可知，本发明提供的测量发动机配气相位的方法，能够精确测量采用液压挺柱、整体式凸轮轴罩盖结构的发动机的配气相位。有效解决了传统方法不适用于上述发动机的问题，并且本发明提供的方法并不局限于上述两种发动机，对于一般机型同样适用。可知本发明还具有使用范围广，测量精度高等优点。

当然，以上所描述的方法仅仅是本发明的一种具体实施例，依据本发明的原理，还可以有其他具体实施例，例如，在定位凸轮轴和缸盖时，采用球状物做标识，即只要具有球状外表的物体均可采用，本发明优选为几何形状精度较高的钢质轴承球，提高了测量精度。当然也可通过凸轮轴链轮和缸盖上的其他可辨识的特征来定位，例如采用所述进排气凸轮轴链轮上的减重孔和所述缸盖上的螺纹孔作为标识。

也可不采用标识定位来确定凸轮轴和缸盖的位置关系，例如还可以利用激光扫描仪整体扫描凸轮轴和缸盖，然后通过点云处理软件寻找凸轮轴和缸盖的位置关系。

另外，对于配气正时在一缸压缩上止点，进排气凸轮轴左右对换的机型同样适用这种原理，只是计算公式会略有差别。

以上对本发明所提供的一种测量发动机配气相位的方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种测量发动机配气相位的方法，其特征在于，包括步骤：

A：使用千分表确定一缸活塞上止点位置，并将所述活塞固定在所述上止点位置处；

B：确定所述一缸对应的进气凸轮轴、排气凸轮轴与缸盖的位置关系；

C：分别确定所述进气凸轮轴、排气凸轮轴与相对应的桃尖的位置关系；

D：确定所述进气凸轮轴线、排气凸轮轴线以及进气门导管轴线、排气门导管轴线与缸盖的相对位置关系；

E：测量从所述进气门导管轴线到线L1的夹角m1；测量从所述进气凸轮轴对应的桃尖连线到线L1的夹角t1；测量从线L1到所述排气门导管轴线的夹角m2；测量从线L1到所述排气凸轮轴对应的桃尖连线的夹角t2；其中，连线L1为所述进气凸轮轴的轴线与所述排气凸轮轴的轴线的连线；

F：测量得到所述进气凸轮轴的凸轮型线和排气凸轮轴的凸轮型线，从而得到所述进气凸轮型线升程段包角K1；所述进气凸轮型线降程段包角K2；所述排气凸轮型线升程段包角P1；所述排气凸轮型线降程段包角P2；

G：计算配气相位：

进气门提前角α＝[k1-(t1-m1)]×2；

进气门滞后角β＝k2×2-α-180°；

排气门滞后角δ＝[(p2-p1)-(t2-m2)]×2；

排气门提前角γ＝p2×2-δ-180°。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：在所述进气凸轮轴链轮、排气凸轮轴链轮和缸盖上做标识，通过三坐标测量仪测出所述标识的空间位置关系，亦即所述进气凸轮轴、排气凸轮轴与缸盖的位置关系。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用所述进气凸轮轴链轮和排气凸轮轴链轮上的减重孔和所述缸盖上的螺纹孔作为标识。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述进气凸轮轴链轮、排气凸轮轴链轮以及缸盖上分别固定球状物作为标识。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述球状物为轴承球。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：利用激光扫描仪整体扫描所述进气凸轮轴、排气凸轮轴和缸盖，然后通过点云处理软件寻找所述进气凸轮轴、排气凸轮轴和缸盖的位置关系。

Images