CS252094B1

CS252094B1 - Nesymetrická vačka rozvodového mechanismu spalovacích motorů

Info

Publication number: CS252094B1
Application number: CS859557A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Fidrmuc
Original assignee: Frantisek Fidrmuc
Priority date: 1985-12-19
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1987-08-13
Also published as: CS955785A1

Abstract

Účelem řešení Je vnější povrohovó plocha vačky, které umožňuje zvýšení otáčkového krytí ventilového rozvodu spalovacího motoru» Cíle je dosaženo tím, že povrchová plocha vačky, které je tvořena funkcí zrychlení v druhé polovině zdvihu dosahuje (0,6 ♦ 0,9) maximální velikosti vzrůstu strmosti zrychlení v první polovině zdvihů* 60 __ ( Ao+ An.coe(n.p)+Bn.sin(n.^)j . ' -1 “ J n«l ,h + r, kde β Je<v.t, beta Je úhel pootočení váčkového hřídele v rad, n Je počet harmonických, gama uhlová ryohlost vačkového hřídele v rad/seo, t Je čas.sec., Ao je konstanta vyjadřující amplitudu tak zvané nulté harmonické, An, Bn Jsou amplitudy harmonických, které se určí harmonickou analýzou ze zvoleného průběhu zrychlení a strmosti zrychlení, h je maximální zdvih vačky v mm, r je poloměr základní kružnice vačky v mm, má druhý vrchol kladné vlny Jejího zrychlení o velikosti (0,5 ♦ 0,95) prvního vrcholu kladné vlny urychleni, přičemž maximální strmost poklesu zrychlení v první polovině zdvihové křivky má velikost (0,6 ♦ 0,8) maximální strmosti vzrůstu zrychlení v tomto úseku, maximální strmost poklesu zrychlení v druhé polovině zdvihové křivky vačky dosahuje hodnoty (0,4 * 0,6) mexímální strmosti vzrůstu zrychlení v uvedeném úseku a maximální velikost strmosti vzrůstu

Description

Vynález se týká tvarování vnější boční plochy vačky rozvodového mechanismu spalovacího motoru.

U dosud známých vaček rozvodových mechanismů spalovacích motorů používá se k tvarování vnější boční plochy vačky symetrických zdvihových íUnkcí ventilů. Z provedených měření zrychlení však vyplynulo, že u symetrických vaček roste zrychlení na sestupné hraně rychleji, než s druhou mocninou otáček motoru. Tato skutečnost je důsledkem'tolio, že se hmotný mechanismus na počátku pohybu brání změně svého Stavu a vzhledem k akumulaci energie dochází k změkčeni zdvihové závislosti a naopak při zavírání mechanismus přebytečnou energii uvolňuje. Pro regulaci pohybu ventilu jsou tedy rozhodující úseky zrychlení se zápornou třetí derivací zdvihu a maximální velikost zrychlení při zavírání ventilu. U symetrických zdvihových fúnkcí ventilů dosud používaných vaček dochází proto vzhledem k shora uvedeným skutečnostem k rozkmitáni rozvodového mechanismu již při podstatně nižších otáčkách, než vyplývá z teoretického výpočtu, odvozeného na základě předpokladu dokonale tuhého mechanismu.

Uvedené nevýhody dosud známých konstrukcí jsou odstraněny nesymetrickou vačkou rozvodového mechanismu spalovacích motorů se spojitým průběhem zrychlení a povrchovou plochou tvořenou fúnkcí s<

Ao |An.cos(η. β ) + Βη.βίη(η.β )J n=i kde^jeco·*, @ je úhel pootočení vačkového hřídaLe v rad, n je počet harmonických*

CQ je uhlová rychlost vačkového hřídele v rad/sec^ t je čas v sec.,

- 2 A o je konstanta vyjadřující amplitudu tak zvané nulté harmonické,

An, Bn jsou amplitudy harmonických, které se určí hormonickou analýzou ze zvoleného průběhu zrychlení a strmosti zrychlení, h je maximální zdvih vačky v mm, r je poloměr základní kružnice vačky v mm_? tím způsobem, že druhý vrchol kladné vlny jejího zrychlení dosahuje (0,5 τ 0,95) velikosti prvního vrcholu kladné vlny zrychleni, přičemž maximální strmost poklesu zrychlení v první polovině zdvihové křivky mé velikost (0,6ř0,8) maximální strmosti vzrůstu zrychlení v tomto úseku, maximální strmost poklesu zrychleni v druhé polovině zdvihové křivky vačky dosahuje hodnoty (0,4 τ 0,6) maximální strmosti vzrůstu zrychlení v uvedeném úseku a maximální velikost strmosti vzrůstu zrychlení v druhé polovině zdvihu dosahuje (0,6 r 0,9) maximální velikosti vzrůstu strmosti zrychlení v první polovině' zdvihu·

Tvarováním zdvihové části vačky podle vynálezu se dosáhne zvýšení otáčkového krytí ventilového rozvodu o 20 ř 30 % při stejných silách ventilových pružin, případně při zachování maxi-” málíiích dovolených otáček motoru je možno snížit sily ventilových pružin o 20 ť 30 %· To má za následek zvýšení životnosti rozvodu, snížení hladiny hluku a zlepšeni mechanické účinnosti·

Příklad provedení vačky podle vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kde obr. 1 představuje nárys vačky s označením bodů, které jsou určující pro stanovení jejího tvaru, obr,.2 · znázorňuje průtíěh jednotkového zdvihu z v závislosti na úhlu pootočení φ vačkového hřídele, fc.br. 3 představuje průběh zrychlení z^# v závislosti na úhlu pootočení φ vačkového hřídele a obr· 4 znázorňuje průběh strmosti zrychlení z^fl/ v závislosti na úhlu pootočení vačkového hřídele.

Povrchovou plochu náběhové a zdvihové části vačky.lze obecně matematicky vyjádřit rovnicí

kde @ je<Z) .t, @ je úhel pootočení vačkového hřídele v rad, n je počet harmonických_}

CO je uhlová rychlost vačkového hřídele v rad/sec, t je čas v sec,

Ao je.konstanta vyjadřující amplitudu tak zvané nulté harmonické)

Α'η,Βη jsou amplitudy harmonických, které se určí harmonickou analýzou ze zvoleného průběhu zrychlení a strmosti zrychlení, h je maximální zdvih vačky v mm, r je poloměr základní kružnice vačky v mm.

Důležitými body na zdvihové křivce vačky, znázorněné na obr. 2, je počátek A zdvihové křivky, inflexní bod B na vzestupné části zdvihové křivky, bod C, který tvoří vrchol vačky, inflexní bod D na sestupné části zdvihové křivky vačky a bod E, jenž před stavuje konec zdvihové křivky.

Při stanovení tvaru vačky postupujeme tím způsobem, že si nejdříve navrhneme průběh křivky zrychlení z^/z a křivky strmosti zrychlení z^//z .a to tím způsobem, aby byla jednak splněna pod minka, že druhý kladný vrchol D křivky zrychlení dosahuje pouze (0,5 ř 0,95) velikosti prvního vrcholu B kladné vlny zrychlení a zároveň u křivky strmosti zrychlení z^ musí být zachována příslušná relace mezi maximální velikostí strmosti vzrůstu a pok lesu zrychlení v odpovídajícím úseku zdvihové křivky vačky, to znamená, že maximální strmost poklesu zrychlení v první polovině zdvihové křivky vačky musí mít velikost .CO,6 τ 0,8) maximální strmosjtj_evjrŮ8tu zrychlení v tomto úseku a maximální strmost poklesu^zv druhé polovině zdvihové křivky váčky dosahuje hodnoty (0,4 ť 0,6) maximální strmosti vzrůstu zrychlení v uvedeném úseku. Další určující podmínkou pro návrh vačky podle vynálezu je dodrženi vzájemných poměrů mezi maximálními hodnotami vzrůstu strmosti zrychlení v první a druhé polovině zdvihové křivky* a to tak, že maximální velikost strmosti vzrůstu zrychlení v druhé polovině zdvihové křivky vačky dosahuje (0,6 ř 0,9) maximální hodnoty vzrůstu strmosti zrychlení v první polovině zdvihu.

Matematicky lze uvedené podmínky vyjádřit následovně: k = (0,5 τ 0,95).1 b = (0,6 τ 0,8).a d - .(0,4 ř 0,6).c

-4kde « (0,6 Ť 0,9).a, je maximální velikost první kladné vlny zrychlení v 1/rad , je maximální velikost druhé kladné vlny zrychlení v 1/rad^ a je maximální velikost strmosti vzrůstu zrychlení v první polovině zdvihové křivky vačky v 1/rad^, b je maximální velikost strmosti poklesu zrychlení v první polovině zdvihové křivky vačky v l/rad^ c je maximální velikost strmosti vzrůstu zrychlení v druhé polovině zdvihové křivky vačky v 1/rad , d je maximální velikost strmosti poklesu zrychlení v druhé polovině zdvihové křivky vačky v 1/rad ,

Amplitudy Ao. An, Bn nutné pro stanovení průběhu zdvihové křivky a následně pak tvaru vačky jsou určeny ze zvoleného průběhu rychlení ⁶⁰ Γ 1

2^{ff a}^> «η)2. ^-An.cos(n.fB )-Bn.sin(n.φ ) n=l průběhu strmosti zrychlení

60, r z ^s Jz* (ω ·ηΡ j An.sin(n»(3 )-Bn.cos (η.φ) pomocí harmonické analýzy uvedených křivek zrychlení a strmosti zrychlení, znázorněných na obr. 3 a obr. 4. Amplitudy mají v absolutní hodnotě ve likost/0,00001+3-/ přičemž se stoupající harmonickou jejich hodnota klesá. Dosažením amplitud Αο,Αη, Bn do rovnice

= Ao+

An.cos.(n.@)+Bn.sin(n n=l obdržíme průběh zdvihové křivky vačky, z které stanovíme známým způsobem povrchovou plochu vačky· Charakteristickým znakem vačky podle vynálezu je skutečnost, že obsahuje pouze jeden minimální poloměr křivosti, který leží 2°+l5° za vrcholem C vačky, na její sestupné části.

Tvarování náběhové a zdvihové části vačky podle vynálezu je zejména vhodné pro návrh sacích a výfukových vaček rozvodových mechanismů rychloběžných spalovacích motorů.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Nesymetrická vačka rozvodového mechanismu spalovacích motorů se spojitým průběhem zrychlení a povrchovou plochou danou funkci p -j Αθ₊> An.cos.(η.β )+ Bn.sin.(n.j^) L .h+r,

U n=l kde 0 je CO .t, (3 je úhel pootočení vačkového hřídele v rad, n je počet harmonických,

ú) je uhlová rychlost vačkového hřídele v rad/sec, t je čas v sec,

Ao je konstanta vyjadřující amplitudu tak zvané nulté harmonické,

Αη,Βη jsou amplitudy harmonických, které se určí harmonickou analýzou ze zvoleného průběhu zrychleni a strmosti zrychlení, h je maximální zdvih vačky v mm, r je poloměr základní kružnice vačky v mm, vyznačená tím, Že druhý vrchol (D) kladné vlny jejího zrychlení dosahuje (O,5řO,95) velikosti prvního vrcholu (B) kladné vlny zrychlení, přičemž maximální strmost poklesu zrychlení v první polovině zdvihové křivky má velikost (0,61*0,8) maximální strmosti vzrůstu zrychleni v tomto úseku, maximální strmost poklesu zrychlení v druhé polovině zdvihové křivky vačky dosahuje hodnoty (O,4fO,6) maximální strmosti vzrůstu zrychlení v uvedeném úseku a maximální velikost strmosti vzrůstu zrychlení v druhé polovině zdvihu dosahuje (O,6fO,9) maximální velikosti vzrůstu strmosti zrychlení v první polovině zdvihu·