汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思路探討

張凌浩

摘要：汽車的基礎(chǔ)配件有很多，但是發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)汽車的“心臟”而配氣機(jī)構(gòu)又是發(fā)動(dòng)機(jī)的核心。對(duì)配氣機(jī)構(gòu)而言不但影響發(fā)動(dòng)機(jī)的形狀、動(dòng)力而且還波及汽車的經(jīng)濟(jì)性及使用性。介于以上問(wèn)題的出現(xiàn)，改良汽車的配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成為我們必須面臨重要計(jì)劃。但一定要采用現(xiàn)代化的高科技，才能使配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)達(dá)到合理性。因此我們將通過(guò)對(duì)汽車配氣機(jī)構(gòu)的研發(fā)、創(chuàng)新未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行了相應(yīng)的分析。

關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動(dòng)機(jī);配氣機(jī)構(gòu);設(shè)計(jì)思路

1 ?汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)

人們生活水平的提高對(duì)汽車的能動(dòng)性、外觀、性價(jià)比要求也逐漸提高，那汽車配氣機(jī)構(gòu)技術(shù)發(fā)展成為關(guān)注的話題。汽車配氣機(jī)構(gòu)的技術(shù)創(chuàng)新主要表現(xiàn)在頂置凸輪軸、可變氣門(mén)、多氣門(mén)技術(shù)系統(tǒng)以及無(wú)凸輪電液驅(qū)動(dòng)技術(shù)。我們將對(duì)以上的創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行詳解。

1.1 頂置凸輪軸技術(shù)的生成

配氣機(jī)構(gòu)是以凸輪軸的運(yùn)動(dòng)來(lái)作為頂置式凸輪軸技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)，這種技術(shù)它有三種結(jié)構(gòu)模式：一是凸輪直接驅(qū)動(dòng)氣門(mén)式，凸輪直接驅(qū)動(dòng)氣門(mén)結(jié)構(gòu)模式比較直觀的看到其運(yùn)動(dòng)，相比其他兩種模式算是比較簡(jiǎn)單的循環(huán)運(yùn)動(dòng)模式。二是搖擺臂式。搖擺臂結(jié)構(gòu)模式從字面上理解就比較靈活，比對(duì)上面模式較為繁雜，但運(yùn)用效果略高。但兩者結(jié)構(gòu)模式不能同時(shí)應(yīng)用，使凸輪的運(yùn)動(dòng)不能達(dá)到很好的效果。介于此種原因產(chǎn)生了第三種單頂置與雙頂置式凸輪運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)模式，單頂置與雙頂置的區(qū)別在于氣缸蓋上設(shè)置凸輪軸的數(shù)量不一樣，單頂置氣缸上一條凸輪軸，雙頂置的氣缸蓋上兩條凸輪軸，這種技術(shù)的應(yīng)用彌補(bǔ)了上兩種結(jié)構(gòu)模式的不足。

1.2 多氣門(mén)技術(shù)的應(yīng)用目的

這種就是在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸上都設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的氣門(mén)。所以發(fā)動(dòng)機(jī)有三氣門(mén)式但應(yīng)用少，其次是四氣門(mén)式，隨著增壓技術(shù)的不斷提高，汽車行業(yè)大多選擇四氣門(mén)式的發(fā)動(dòng)機(jī)，因?yàn)檫M(jìn)氣的氣門(mén)大于排氣的氣門(mén)直徑時(shí)，就可以充分的擴(kuò)大氣門(mén)頭的直徑，便可以有效擴(kuò)大氣體的流通面積，以此不僅合理改善了換氣性能，更能有效的促進(jìn)汽車混合氣的燃燒速度，最后達(dá)到提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能的目的。

1.3 可變氣門(mén)系統(tǒng)技術(shù)的作用

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的可變氣門(mén)系統(tǒng)技術(shù)，不但是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)必不可少的配氣技術(shù)系統(tǒng)，更對(duì)汽車的性能有著重要的影響?？勺儦忾T(mén)系統(tǒng)技術(shù)可以對(duì)配置的控制和執(zhí)行來(lái)優(yōu)化汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣過(guò)程，也為汽車的配氣機(jī)構(gòu)工作提供了最基礎(chǔ)的動(dòng)力系統(tǒng)?？勺儦忾T(mén)在應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣排氣凸輪相位關(guān)系，促使進(jìn)氣量可隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而變化，進(jìn)而起到最高燃燒效率，還有效提升燃油經(jīng)濟(jì)性能。這種系統(tǒng)技術(shù)通過(guò)高低轉(zhuǎn)速可以控制發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門(mén)開(kāi)關(guān)的早晚。

1.4 無(wú)凸輪電液驅(qū)動(dòng)技術(shù)

對(duì)于此類技術(shù)而言，對(duì)其的有效應(yīng)用不僅能夠促進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的有效提升，還能起到一定的環(huán)保作用，所以此技術(shù)具有一定的創(chuàng)新性和發(fā)展性。為什么說(shuō)該發(fā)動(dòng)機(jī)具有前瞻的創(chuàng)新技術(shù)，是因?yàn)樗畈涣酥凹夹g(shù)的不足，例如：發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門(mén)開(kāi)啟的升程變化，凸輪軸可以操控氣門(mén)，但凸輪電液驅(qū)動(dòng)技術(shù)有一個(gè)缺點(diǎn)就是，成本高使用率低，給廣泛應(yīng)用帶來(lái)了制約。

2 ?汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的凸輪型線設(shè)計(jì)

2.1 凸輪型線設(shè)計(jì)之靜態(tài)模式

靜態(tài)設(shè)計(jì)模式是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪型線設(shè)計(jì)技術(shù)其中的一種，這種設(shè)計(jì)主要思路是在凸輪上采用圓潤(rùn)的弧線形式設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)就是用簡(jiǎn)單的型線與連續(xù)的速度曲線相結(jié)合，來(lái)對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪型線進(jìn)行靜態(tài)模式設(shè)計(jì)。我們認(rèn)為靜態(tài)模式汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，在運(yùn)行旋轉(zhuǎn)速度較低時(shí)能很好的起到減弱其振動(dòng)與噪聲的作用，但在實(shí)踐中靜態(tài)模式設(shè)計(jì)并沒(méi)有達(dá)到我們理想的狀態(tài)，是因?yàn)榧铀俣惹€連續(xù)性不足而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)、噪聲很大，使人們的使用受到了制約與影響，并且達(dá)不到我們對(duì)汽車性能高品質(zhì)的需求。

2.2 凸輪型線設(shè)計(jì)之動(dòng)態(tài)模式

對(duì)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)而言，其自身是一個(gè)具有彈性振動(dòng)特點(diǎn)的物體。從發(fā)動(dòng)機(jī)的彈性振動(dòng)頻率和凸輪型線運(yùn)動(dòng)控制的角度考慮，其主要是經(jīng)過(guò)不斷的研發(fā)才有了這種動(dòng)態(tài)技術(shù)模式的生成。這種技術(shù)的誕生更好的解決汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)相應(yīng)出現(xiàn)的彈性振動(dòng)問(wèn)題，也通過(guò)物理模型參數(shù)對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的振動(dòng)進(jìn)行計(jì)算與思路分析，在研發(fā)過(guò)程中要選擇最好的模型數(shù)據(jù)，與發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)狀況進(jìn)行匹配、對(duì)比與動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)與振動(dòng)情況進(jìn)行正確的接洽，更好的提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)配氣機(jī)構(gòu)的條件需求。

2.3 凸輪型線系統(tǒng)之優(yōu)化模式

對(duì)于凸輪型線系統(tǒng)中的優(yōu)化模式而言，其作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)中的重要模式之一，是保證汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要條件。其在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中主要是以凸輪轉(zhuǎn)速、配氣機(jī)構(gòu)等方面所呈現(xiàn)出的各項(xiàng)精準(zhǔn)數(shù)據(jù)及參數(shù)為依據(jù)，進(jìn)行科學(xué)且高效的匹配與銜接作業(yè)。在此情況下，若是想要在滿足各項(xiàng)條件的基礎(chǔ)上保證汽車配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性，就必須要對(duì)配氣機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行最優(yōu)化、最優(yōu)質(zhì)的配比設(shè)計(jì)。只有這樣，才能在滿足凸輪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中，這種模式下的設(shè)計(jì)方法不但能保證其具有一定的新穎性，而且還能更好的彌補(bǔ)其他設(shè)計(jì)模式在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)上的缺點(diǎn)，也能有效的滿足了汽車對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能上的要求。

3 ?發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)凸輪型線的優(yōu)化

3.1 凸輪型線設(shè)計(jì)脈絡(luò)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)凸輪型線是在動(dòng)力學(xué)模型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上建立起來(lái)。比方說(shuō)配氣機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)的分析，不僅可以利用配氣機(jī)構(gòu)評(píng)定指標(biāo)來(lái)建立模型，還可以實(shí)現(xiàn)模型對(duì)凸輪型線進(jìn)行合理的優(yōu)化。最終達(dá)到凸輪型線設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)需求。

3.2 緩沖段的設(shè)計(jì)計(jì)劃

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)凸輪型線緩沖段的設(shè)計(jì)理念是為了消除氣門(mén)受力時(shí)引起的彈性形變。上升段與下降段一起合并成氣門(mén)升程的曲線，然而上下段并不可以用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡定，這兩者在運(yùn)行中對(duì)其需求劣有不同，所以在設(shè)計(jì)上的思路就有所分別。如果改變上升段的包角就可以使氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)速度變快而氣門(mén)關(guān)閉時(shí)變慢的最佳狀態(tài)，這樣上升段的包角就會(huì)變短，同時(shí)下降段的包角就需要變長(zhǎng)。這時(shí)我們?cè)趯?duì)緩沖段設(shè)計(jì)時(shí)則需要考慮使用緩沖段的高度、包角以及緩沖結(jié)束時(shí)速度的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。而這幾點(diǎn)當(dāng)中最主要的是緩沖段高度的定位，此緩沖段高度的選擇決定了是否能消除在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中遇到的變量問(wèn)題。就是氣門(mén)的銜接縫隙以及配氣機(jī)構(gòu)彈性變形程度，一旦沒(méi)有了氣門(mén)間隙消，氣門(mén)一定要保持靜止?fàn)顟B(tài)，一直到氣門(mén)受到往下的作用力超過(guò)往上的作用力，這時(shí)緩沖段的氣門(mén)才會(huì)打開(kāi)。

3.3 工作段的設(shè)計(jì)思路

在對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，工作段設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞對(duì)配氣機(jī)構(gòu)性能及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)起到了決定性作用。所以，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將其作為重點(diǎn)內(nèi)容加以重視。在此情況下，為了降低慣性力的突發(fā)概率、實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車配氣機(jī)構(gòu)整體性能的有效提升以及對(duì)凸輪型線的優(yōu)化設(shè)計(jì)，相關(guān)人員可以通過(guò)利用高次方曲線的方法，使其滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及要求。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的是否得當(dāng)直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)性能、使用性、經(jīng)濟(jì)性以及可靠性。所以必須重視汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的創(chuàng)新。隨著時(shí)代的更迭以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和思想的進(jìn)步，人們對(duì)汽車品質(zhì)要求甚高。所以為了滿足廣大群眾需求就要重視汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且利用現(xiàn)代高科技技術(shù)不斷創(chuàng)新汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿足人們對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能的要求，和實(shí)現(xiàn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能創(chuàng)新。

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