【正文】 下，中國在這方面會較晚些，中國的一些科學研究所國內(nèi)對凸輪型線的設計，另外還有動力學計算方面的課題的研究大約自1973年。由此，便可以看出對配氣機構(gòu)的要求更是日趨提高。通過繪制出的性能曲線，得出凸輪型線對發(fā)動機性能不同影響的結(jié)論，這就為柴油機的性能提高和優(yōu)化改善，奠定了理論基礎。在柴油發(fā)動機進氣提前角、遲閉角和排氣提前角、遲閉角這４個角度中，以進氣遲閉角和排氣早開角最重要，進氣遲閉角對進氣充量系數(shù)影響最大，排氣提前角對換氣效率，功率損失影響最大。由此可知，影響配氣機構(gòu)工作質(zhì)量的關鍵部件就是配氣凸輪。發(fā)動機配氣機構(gòu)的彈性變形會引起氣門劇烈振動，嚴重時氣門將產(chǎn)生“飛脫＂和“反跳＂影響氣門機構(gòu)的正常運行[5]。對于柴油機來說，改善進排氣效率、優(yōu)化配氣凸輪型線、合理選取配氣相位是降低尾氣排放的首要手段。摘 要 摘要 能源和環(huán)境保護是當今世界發(fā)展的兩大主題。本文通過ＧＴ－Ｐｏｗｅｒ建立柴油機整機模型，通過設計凸輪型線比較其性能參數(shù)的變化，根據(jù)性能比較可看出型線的設計對發(fā)動機性能的影響，為柴油機的性能提高提供了重要的理論依據(jù)。配氣機構(gòu)進氣和排氣通風性能應該良好，具有較大的時面值；同時，配氣機構(gòu)應該具備動力性良好，穩(wěn)定性好，振動和噪聲小，無磨損、沖擊等現(xiàn)象。怎樣將凸輪輪廓線設計的具有合理性是整個配氣機構(gòu)設計中最主要的問題。隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，時代對柴油機的性能要求越來越高，行業(yè)開發(fā)者最近幾年的研究方向主要在，通過合理的選擇需要的參數(shù)，匹配與之相關的結(jié)構(gòu)參數(shù)，使柴油機在排放，經(jīng)濟節(jié)能和動力方面有所提高，使柴油機性能越來越好。１．２配氣機構(gòu)技術(shù)現(xiàn)狀與分析模型發(fā)動機的零部件有很多，配氣機構(gòu)是主要部分之一，十分重要。在內(nèi)燃機的發(fā)展過程中，配氣凸輪型線的優(yōu)化設計起到關鍵作用。在這一段時間內(nèi)，中國的一些大學都研究出了一些成果。之后選擇一個柴油機，對其配氣系統(tǒng)進行動力學計算，分析得出結(jié)論。濰柴和山大都對ＷＤ６１８．４２柴油機其配氣凸輪型線的改進優(yōu)化設計很關注，一起運用Ｂｏｏｓｔ軟件和Ｔｙｃｏｎ軟件，讓配氣相位和輪廓線函數(shù)都得到了優(yōu)化。如今又出現(xiàn)了新的設計方法：動力學優(yōu)化設計。動態(tài)設計優(yōu)于靜態(tài)設計，前者更能將配氣機構(gòu)的運動和受力情況詳細準確的描述出來。在內(nèi)燃機的動力學分析時，無論凸輪軸是什么樣的結(jié)構(gòu)，配氣機構(gòu)都可以匹配到相應正確的動力學模型。它的優(yōu)點在于設計簡單，方便制造。近年來，隨著計算機技術(shù)的不斷創(chuàng)新完善，計算機模擬仿真技術(shù)在汽車研發(fā)領域中已經(jīng)被廣泛應用，如計算流體力學（ＣＦＤ）軟件ＦＩＲＥ、ＦＬＵＥＮＴ、ＷＡＶＥ、ＦＬＯＷＭＡＳＴＥＲ等；發(fā)動機性能仿真軟件ＧＴ－Ｐｏｗｅｒ、ＢＯＯＳＴ等；發(fā)動機與整車匹配軟件ＣＲＵＩＳＥ、ＧＴ－Ｄｒｉｖｅ等[20]。本文將設計出兩種凸輪型線，然后利用ＧＴ－Ｐｏｗｅｒ軟件建立的柴油發(fā)動機模型，分析兩種凸輪型線對柴油機性能參數(shù)的不同影響，為柴油機今后的改進提供理論依據(jù)。因此，對內(nèi)燃機配氣系統(tǒng)優(yōu)化設計的研究，特別是對內(nèi)燃機配氣凸輪型線的優(yōu)化設計，對內(nèi)燃機的發(fā)展尤其重要。隨著計算機技術(shù)的不斷進步，以及預測模型的不斷發(fā)展改進，使得計算機輔助設計在發(fā)動機研制和開發(fā)中得到了普遍的應用。在配氣機構(gòu)設計中凸輪外形的設計極為重要，這是由于配氣凸輪的形狀直接決定了氣門開關的快慢、開度的大小、開啟時間的長短。上述兩方面要求是互相矛盾的，必須根據(jù)具體情況妥善加以解決。小曲率半徑會導致凸輪與挺柱間的接觸應力過大,使凸輪過早磨損,一般認為最小曲率半徑應大于等于2 mm。目前常用的凸輪外形可分為兩大類，一是由若干段簡單幾何曲線構(gòu)成的圓弧凸輪；一是由函數(shù)曲線組成的函數(shù)凸輪。函數(shù)凸輪的最大優(yōu)點就是：在凸輪整個工作段中，加速度曲線不出現(xiàn)突變，而是逐漸變化的，這樣就能很好的彌補圓弧凸輪所存在的缺陷了。常見的組合式凸輪有：復合正弦凸輪、復合擺線凸輪、復合正弦拋物線加速度凸輪等。而在現(xiàn)代動力優(yōu)化設計中,配氣機構(gòu)則被視作更符合實際情況的彈性體,先選取理想的氣門升程函數(shù),然后通過配氣機構(gòu)動力學進行計算從而使挺柱升程曲線得到優(yōu)化,進而得到凸輪的外輪廓線。 ω為凸輪軸角速度(rad/s)。當ε,系統(tǒng)為柔性系統(tǒng),此時應選用平穩(wěn)性更佳的多項式凸輪、N次諧波或高次方凸輪。設計緩沖段的通常做法是把理論基圓半徑減小一個δ值，形成實際基圓，然后用過度曲線把實際基圓與凸輪的基本工作段圓滑相連。~40176。反之，影響則越小。ht02=a?01(φ02?01)+a2?012?t02=?01at02=0式中 a——預先選定的加速度值 ?01——預先選定的加速度所占凸輪轉(zhuǎn)角 φ02——預先選定的等速段所占凸輪轉(zhuǎn)角這種緩沖曲線具有如下優(yōu)點：當配氣機構(gòu)間隙出現(xiàn)變化時，等速段能保證氣門總以恒定的速度開啟和落座；這種緩沖曲線在等速段的變化率較大，導致的結(jié)果便是使配氣機構(gòu)間隙發(fā)生變化時，或在剛度及凸輪制造尺寸存在差異時，由其引起的氣門開啟與落座點的變化較小，從而減小對配氣定時的影響；等加速段的作用就是保證挺柱由實際基圓過渡到緩沖段工作時，速度由零慢慢增大，不產(chǎn)生突變，工作平穩(wěn)，且緩沖段的終點的加速度為0，工作過程中沖擊和噪聲也較小。其方程式為ht0=hδ(1cosπ2?039。)2cosπ2?039。在配氣機構(gòu)設計研究的早期階段，凸輪的輪廓線通常都是由幾種圓弧段或直線段組成，像這類幾何形狀比較簡單的凸輪可稱為幾何凸輪，例如圓弧凸輪和切線凸輪。例如等加速凸輪、梯形加速度凸輪和修正梯形加速度凸輪，F(xiàn)B2型凸輪、復合正弦凸輪、低次方組合式凸輪、Kurz的無沖擊凸輪等等。例如h(a)為多項式形式的，稱為多項式凸輪。但同時由于其豐滿系數(shù)有時較小，所以設計難度會較大。動力修正式凸輪恰好相反，它是先設計理想的氣門升程函數(shù)ya，然后根據(jù)動力學方程反過來確定h(a)，多項動力凸輪就屬于這種類型的凸輪，N次諧波凸輪也可以進行動力修正。這里只介紹第一類即“正負零型”等加速凸輪的計算方法，對于第二類等加速凸輪的計算，可以做類似的說明[23]。它們要滿足以下條件：1） α=0時，h(α)=0，由此可推出A0=02） α=0時，dhdt=ω?dhdα=?0,即dhdα|α=0=?0ω其中ω為凸輪旋轉(zhuǎn)角速度，?0為基本段初速度，均作為已知常數(shù)。, 59176。（一般p=2,q=2n, r=2n+2m, s=2n+4m）m,n為一定范圍的正整數(shù),通常m=2~9,n=3~10),需要根據(jù)m,n計算出特性參數(shù)最大正加速度、最大負加速度、凸輪最高點曲率半徑、豐滿系數(shù),然后對這些參數(shù)進行分析比較,根據(jù)分析結(jié)果，選定一組m,n,從而確定函數(shù)的具體形式,然后對配齊機構(gòu)中的挺柱升程、速度、加速度進行計算。式中x=(1ααB),其中0176。為間隔計算轉(zhuǎn)角對應的氣門升程，由于本次設計采用的均是對稱凸輪所以只計算其中一半。運用Excel先進行x值的計算，在根據(jù)所得的各轉(zhuǎn)角對應的x值使用Excel計算所對應的氣門升程，—升程計算h(a)=+++式中x=(1ααB),其中0176。在此之前所討論的配氣機構(gòu)，都是在假設配氣機構(gòu)是剛性的條件下進行的。這些因素使氣門理論生成曲線與實際升程曲線差別更大。此外，由于振動使氣門落座速度超過了設計值，造成氣門的反跳現(xiàn)象，這也嚴重的影響了氣門和氣門座的工作可靠性和耐久性。GTpower是一款具有發(fā)動機工業(yè)標準的模擬仿真工具，它是由Gamma Technologies公司開發(fā)的，現(xiàn)在被世界上大多數(shù)發(fā)動機和汽車制造廠家及供應商使用。另外，ＧＴＰｏｗｅｒ這款軟件可以用于預