CN107687353A - 一种内燃机整体式低噪声凸轮型线 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种内燃机整体式低噪声凸轮型线，其中升程h(α)采用统一的有限项傅里叶级数计算，其中N为有限项级数的项数，Ai和Bi为待定系数，ω系数表示各三角函数周期的大小，α为包角，h为升程。对于缓冲段包角α0为34°，缓冲段升程H0为0.33mm，工作段半包角为α1为61.5°，工作段升程H0为7.332mm，各待定系数为A0＝0.0027936，A1＝‑0.00389，A2＝0.001283，A3＝6.363e‑05，A4＝‑0.00025，ω＝0.03272，B1＝9.645e‑05，B2＝‑4.397e‑05，B3＝‑3.272e‑06，B4＝1.717e‑05，代入到上式，得到相应的升程。与分段式凸轮型线相比，一种内燃机整体式低噪声凸轮型线的加速度曲线在缓冲段与工作段连接处更光滑，在跃度曲线对应位置处不存在冲击问题，因可有效控制配气机构的振动噪声，有利于减小设计工作量和难度，给设计者带来方便。

Description

一种内燃机整体式低噪声凸轮型线
技术领域
本发明属于凸轮型线技术领域，具体涉及一种内燃机整体式低噪声凸轮型线。
背景技术
配气机构是内燃机主要运动机构之一。配气机构是由互相衔接的多个零部件构成，在柴油机运行中，由于受力和受热的变化，会有不同程度的伸缩。为保证气阀处在关闭时刻能保持阀面与阀座关闭严密，在整个配气机构传动链中必须留有间隙。由于气阀间隙的存在，挺柱与气阀的运动不能同步，同时，一般为了获得足够大的气阀通过断面，挺柱常以较大的加速度开始运动。这样当挺柱克服了间隙去驱动处于静止状态的气阀时，气阀初速度就在极短时间内从零变到相当大数值，并且落座时也有相同的情况，即当气阀脱开挺柱驱动而自由落座的速度很大，容易造成阀面和阀座之间强烈的冲击、磨损和噪声。为了解决这个问题，通常是在基本工作段外安排一段缓冲段。在缓冲段与工作段连接处出现的跃度峰值甚至接近工作段跃度峰值的二分之一，这会严重影响系统的整体平稳性，所以本专利提出一种取消缓冲段的整体式凸轮型线的设计方法。
授权公开号为CN203669952U的实用新型公开了一种车用柴油机配气凸轮型线，配气凸轮包括进气凸轮及排气凸轮，进气凸轮和排气凸轮的凸轮型线均由凸轮基圆、上升缓冲段、上升段、下降段和下降缓冲段组成，一种车用柴油机配气凸轮型线采用组合式凸轮型线，凸轮型线的上升段和下降段均由不同数学表达式的五段位移方程组成，且下降段与上升段关于凸轮径向中心线对称，上升段和下降段分别通过等速等加速型上升缓冲段和等速等加速型下降缓冲段与凸轮基圆连接。然而，该实用新型在缓冲段与工作段不连续，会影响系统的整体平稳性。
发明内容
针对目前现有技术中存在的不足，本发明旨在提供一种能够保证缓冲段与工作段分段处的连续性，有利于降低由凸轮型线不连续引起的配气机构冲击、振动和噪声的内燃机整体式低噪声凸轮型线。
本发明的目的是这样实现的：
本发明为一种内燃机整体式低噪声凸轮型线，包括缓冲段和工作段，其特征在于：所述的缓冲段与工作段升程采用统一的数学表达式计算，可写为有限项傅里叶级数的形式：其中N为有限项级数的项数，Ai和Bi为待定系数，ω为各三角函数周期的大小，α为包角，h为升程。
所述的缓冲段包角α0为34°，缓冲段升程H0为0.33mm；工作段半包角为α1为61.5°，工作段升程H1为7.332mm；各待定系数为
A0＝0.0027936；ω＝0.03272；
A1＝-0.00389；B1＝9.645e-05；
A2＝0.001283；B2＝-4.397e-05；，代入上式中，得到升程数据。
A3＝6.363e-05；B3＝-3.272e-06；
A4＝-0.00025；B4＝1.717e-05；
本发明与现有技术相比，有益效果在于：
在缓冲段和工作段的包角、升程均相同的条件下，与分段式凸轮型线相比，一种内燃机整体式低噪声凸轮型线的加速度曲线在缓冲段与工作段连接处更光滑，在跃度曲线对应位置处不存在冲击问题，可有效控制配气机构的振动噪声；在缓冲段与工作段连接处自然连续，有利于减小设计工作量和难度，给设计者带来方便。
附图说明
图1为一种内燃机整体式低噪声凸轮型线示意图。
图2为一种内燃机整体式低噪声凸轮型线与分段式凸轮型线升程曲线对比示意图。
图3为一种内燃机整体式低噪声凸轮型线与分段式凸轮型线速度曲线对比示意图。
图4为一种内燃机整体式低噪声凸轮型线与分段式凸轮型线加速度曲线对比示意图。
图5为一种内燃机整体式低噪声凸轮型线与分段式凸轮型线跃度曲线对比示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更详细地描述：
一种内燃机整体式低噪声凸轮型线缓冲段与工作段采用统一的数学表达式计算，具体按如下步骤实现：
1.将整体式低噪声凸轮型线的升程曲线写为有限项傅里叶级数的形式：其中，N为有限项级数的项数，Ai和Bi为待定系数，ω系数表示各三角函数周期的大小，α为包角，h为升程。
2.定义缓冲段包角α0为34°，缓冲段升程H0为0.33mm，工作段半包角为α1为61.5°，工作段升程H1为7.332mm。
3.定义各待定系数为A0＝0.0027936；ω＝0.03272；。
A1＝-0.00389；B1＝9.645e-05；
A2＝0.001283；B2＝-4.397e-05；
A3＝6.363e-05；B3＝-3.272e-06；
A4＝-0.00025；B4＝1.717e-05；
4.将各待定常数代入上式，即获得满足2要求的一种内燃机整体式低噪声凸轮型线升程曲线。
图2中，横坐标为凸轮轴转角(度)，纵坐标为凸轮升程(毫米)；图3中，横坐标为凸轮轴转角(度)，纵坐标为凸轮速度(米/度)；图4中，横坐标为凸轮轴转角(度)，纵坐标为凸轮加速度(米/度2)；图5中，横坐标为凸轮轴转角(度)，纵坐标为凸轮跃度(米/度3)，其中实线为整体式，虚线为分段式。由图2-5可看出，在缓冲段和工作段的包角、升程均相同的条件下，与分段式凸轮型线相比，一种内燃机整体式低噪声凸轮型线的加速度曲线在缓冲段与工作段连接处更光滑，在缓冲段与工作段连接处自然连续。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。凡是根据上述描述做出各种可能的等同替换或改变，均被认为属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于内燃机配气机构的整体式低噪声凸轮型线，包括缓冲段和工作段，其特征在于：所述的缓冲段与工作段升程采用统一的数学表达式计算，可写为有限项傅里叶级数的形式：其中N为有限项级数的项数，Ai和Bi为待定系数，ω为各三角函数周期的大小，α为包角，h为升程。
2.根据权利要求1所述的一种用于内燃机配气机构的整体式低噪声凸轮型线，其特征在于：所述的缓冲段包角α0定义为34°，缓冲段升程H0定义为0.33mm；工作段半包角定义为α1为61.5°，工作段升程H1定义为7.332mm；各待定系数定义为
A0＝0.0027936；ω＝0.03272；
A1＝-0.00389；B1＝9.645e-05；
A2＝0.001283；B2＝-4.397e-05；，代入上式中，得到相应的升程数据。
A3＝6.363e-05；B3＝-3.272e-06；
A4＝-0.00025；B4＝1.717e-05。
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