基于米勒循环的配气凸轮型线设计.pdf

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1、第41卷第5期2012年10月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEV01．41No．50ct．2012基于米勒循环的配气凸轮型线设计4魏胜利王忠毛功平倪培永(江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013)摘要：分析了在高速发动机中应用高次多项式优化设计配气凸轮型线的必要性。阐述了米勒循环的基本思想，通过延迟进气门关闭时刻有效地降低压缩比，进而降低NO。排放这一方法来重新优化设计凸轮型线。采用五次多项式给出了工作段型线设计的一般方法，得到了改进后的凸轮型线方程，并利用

2、AutoCAD拟合绘制了凸轮型线。关键词：米勒循环配气机构凸轮型线高次多项式中图分类号：TK422文献标识码：A文章编号：1671—0630(2012)05—0049—05DesignofCamProfileBasedonMiller-cycleWeiShengli，WangZhong，MaoGongping，NiPeiyongSchoolofAutomobileandTrafficEngineering，JiangsuUniversity(Zhenjiang，Jiangsu，212013，China)Abstract：Thenec

3、essitywhichhigh—orderpolynomialisusedforoptimizationdesignofcamprofileisanalyzedinvalvetrainofhigh—speedengines．BasingonthebasicideaofMiller—cycledelayedintakevalveclosingtimetoreducethecompressionratio，thismethodisusedforre—optimizedesignofthecamprofileinCY4D47diesele

4、ngine．Thegeneralmethodisgivenbythefive—orderpolynomiM．So，theimprovedcamprofileequationscanbeobtained，then，thelift，velocity，accelerationandJerkcurvesaregot，lastly，thecamprofilearedrawnbyAutoCADsoftware．Keywords：Miller—cycle，Valvetrain，Camprofile，High—orderpolynomial引言配气

5、机构是发动机结构中最复杂、工作最繁重的部件之一，承受着强烈的机械振动、冲击、热负荷，配气机构设计的好坏直接关系到整个发动机的动力性、经济性、噪声、排放指标以及使用寿命。随着发动机向高速化发展，现代发动机对配气机构提出越来越高的要求。配气机构是由配气凸轮所驱动的，凸轮的设计对配气机构的性能起着决定性作用。因此，对高速柴油机配气凸轮进行优化设计有非常重要的现实意义¨o。高速车用发动机要求配气机构运转平稳、噪声小。目前国内外多采用高次多项式、N次谐波和复合函数式凸轮型线。其中高次多项式是泰勒级数的有限项式，N次谐波式是傅立叶级数的有限项式

6、，这两种凸轮型线的整体连续性优于组合式等型线；同时，由于表达式是多项式，有利于对凸轮升程曲线进行调整，设计自由度比较灵活；凸轮工作段的升程曲线还可以高阶连续，对配气机构的高速动力学特性有利。l米勒循环基本原理米勒循环(Miller—cycle，其原理见图1)是利用压缩冲程中，延迟进气门关闭的时间，当活塞已上升约2／5体积时，进气门才完全关闭。因此有一部分已经进入气缸的气体会重新进入进气岐管，并在机械增压t基金项目：国家自然科学基金项目(51106065)；江苏大学高级专业人才科研启动基金项目(10JDG078)。作者简介：魏胜利(1

7、978一)，男，讲师，博士；主要研究方向为内燃机燃烧与排放控制。50小型内燃机与摩托车第41卷的作用下保持一定的气压，因而在下一次进气冲程中发动机的进气效率可以大大增加并降低泵吸损失旧J。这样就造成了实际上的压缩空气没有进气时的多，降低了压缩比。然而在做功冲程中，活塞还是由上止点一直移动到下止点。所以造成了膨胀比>压缩比的特殊情况。压缩比较小造成它低油耗，膨胀比大形成高功率。一：■l：lO膨胀tt图1米勒循环与奥托循环对比不意图配气相位直接影响着发动机的进排气性能，对燃烧过程的好坏起着至关重要的作用，因而对发动机的动力性、经济性及排

8、放性能都有重要的影响。在柴油机排气提前角、进气迟闭角和进气提前角、排气迟闭角这4个角度中，以进气迟闭角和排气提前角更为重要，进气迟闭角对进气充量影响最大，排气提前角对换气、功率损失影响最大”1。以增大进气迟闭角为基础的米勒循环气门正时