技术领域
[0001] 本
发明涉及
汽车技术领域，特别涉及一种
凸轮轴初装正时校核方法。
背景技术
[0002]
发动机包括凸轮轴、
曲轴、
气缸和
活塞，凸轮轴与曲轴为联动连接，曲轴带动凸轮轴转动，凸轮轴的
角速度为曲轴的角速度的1/2，凸轮轴每转1圈，曲轴转动2圈。凸轮轴控制气缸所对应的气
门的开启和闭合动作，具体地凸轮轴上对应每个气缸设有一个凸轮，凸轮轴在转动时通过凸轮来驱动气门动作。进一步地，凸轮轴在转动时，曲轴也带动活塞在气缸内运动，此时在凸轮由初装
位置沿工作方向旋转至对应的气门处于最大升程的终点位置附近时，曲轴对应该终点位置附近的
曲轴转角应满足配气
相位的要求，所述工作方向为发动机工作时所述凸轮轴的旋转方向。其中，配气相位是用曲轴转角表示的进、排气门的开启时刻和开启延续时间，以实现发动机具有良好的动
力性、排气性能、燃油经济性以及可靠性，可靠性是指气门和与之配合的活塞之间不会发生干涉。因此，凸轮轴初装位置非常重要，凸轮轴初装位置必须确保凸轮轴旋转至气门处于最大升程时，满足配气相位的要求，这称为凸轮轴初装正时，在凸轮轴安装时需要对凸轮轴初装正时进行校核。
[0003] 现有的一种气门结构形式为滚子
摇臂机构，参照图1，凸轮1通过滚子摇臂机构2间接驱动气门3动作，滚子摇臂机构2包括：液压挺柱20及滚子摇臂，滚子摇臂包括滚轮21及摇臂22；液压挺柱20固定设置在气缸缸体；摇臂22的一端与液压挺柱20的头部转动连接，另一端固定连接气门杆30，摇臂22能够绕头部摆动；滚轮21固定在摇臂22的两端之间并与凸轮1始终相切。凸轮1从初装位置沿顺
时针方向转动，当凸轮1转动到其凸桃开始
接触滚轮21时，凸桃开始压迫滚轮21，当气门杆30端所受力矩大于液压挺柱20端的力矩时，气门3开始打开；当凸轮1的突出端与滚轮21相切时，气门3的升程最大。由于在凸轮1压迫滚轮21时，摇臂22会以液压挺柱20的头部为
支点摆动，进而造成滚轮21摆动，滚轮21的位置是变动的，这对确定凸轮轴的初装位置造成困难。
[0004] 对滚轮摇臂式气门机构，
现有技术的校核方式为：先安装凸轮轴，接着测试凸轮轴初装正时。如果测试结果不能达到要求，需拆卸凸轮轴，重新调整初始凸轮轴转角，甚至重新设计并制作凸轮轴样件或正时装配工具，再重复安装、测试的步骤，几番下来，可能会经历多组安装、测试、拆卸的重复步骤，产品的组装、拆卸的过程操作不便且费时费力，校核过程繁复，校核时间周期长，校核成本高，效率低。
发明内容
[0005] 本发明解决的问题是，现有凸轮轴初装正时校核方法的校核过程繁复，校核时间周期长，校核成本高，效率低。
[0006] 为解决上述问题，本发明提供一种凸轮轴初装校核方法，在所述凸轮轴上安装有凸轮，所述凸轮通过滚子摇臂机构驱动对应的气门动作，所述滚子摇臂机构包括液压挺柱、滚子摇臂，所述滚子摇臂包括滚轮及固定滚轮的摇臂，所述滚轮与所述凸轮始终相切；
[0007] 所述凸轮具有沿径向向外凸出的凸桃，所述凸桃具有桃尖；
[0008] 所述凸轮轴初装正时是指：在所述凸轮轴由初装位置沿工作方向旋转至所述桃尖和滚轮相切的位置时，曲轴对应所述相切的位置的目标曲轴转角应满足配气相位的要求，所述工作方向为所述凸轮轴在发动机工作时的旋转方向；
[0009] 所述凸轮轴初装正时校核方法包括：
[0010] 设定所述曲轴在初始时刻的初始曲轴转角α，及所述凸轮相对所述初始曲轴转角α的初始凸轮轴转角θ；
[0011] 测量所述凸轮由所述初始凸轮轴转角θ沿所述工作方向旋转至所述相切的位置时，转过的凸轮轴转角β，相应地所述曲轴转过的曲轴转角为2β，计算得到所述曲轴对应所述相切的位置的曲轴转角计算值γ＝α+2β；
[0012] 将γ与所述目标曲轴转角进行比较：
[0013] 若γ等于所述目标曲轴转角，将所述初始凸轮轴转角θ作为凸轮轴的所述初装位置；
[0014] 若γ不等于所述目标曲轴转角，改变所述初始凸轮轴转角θ，重复计算得到所述曲轴对应所述相切的位置的曲轴转角计算值γ＝α+2β的步骤，至γ等于所述目标曲轴转角。
[0015] 可选地，测量所述凸轮轴转角β的方法包括：
[0016] 以所述凸轮的中心为圆心、以所述中心到所述桃尖的距离为半径作第一圆，在所述第一圆上定义对应所述初始凸轮轴转角θ的初始点；
[0017] 以所述液压挺柱的头部为圆心、以所述头部到所述滚轮的中心的距离为半径作第二圆；
[0018] 以所述滚轮的中心为圆心、以所述滚轮的半径为半径作第三圆，所述滚轮的中心位于第二圆上且所述第三圆和第一圆相切于一切点；
[0019] 测量所述初始点沿所述工作方向与所述切点之间的第一圆上圆弧所对应的圆心角，该圆心角为所述凸轮轴转角β。
[0020] 可选地，改变所述初始凸轮轴转角θ的方法为：绕所述凸轮轴
中轴线旋转所述凸轮轴。
[0021] 可选地，以发动机的气缸内活塞位于
上止点时曲轴的曲轴转角为0度；所述初始曲轴转角α为所述活塞沿所述工作方向位于上止点之前的安全位置所对应的曲轴转角，α用负号表示。
[0022] 可选地，所述α为-90°。
[0023] 可选地，以发动机的气缸内活塞位于
下止点时曲轴的曲轴转角为0度，所述初始曲轴转角α为所述活塞沿所述工作方向位于下止点之后的安全位置所对应的曲轴转角，α用正号表示。
[0024] 可选地，所述α为90°。
[0025] 可选地，在所述凸轮轴上安装有若干凸轮，取其中一个凸轮来进行所述凸轮轴初装正时校核方法。
[0026] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
[0027] 本技术方案借助于计算手段就能够解决凸轮轴初装正时校核的问题，而无需反复进行凸轮轴安装、测试、拆卸等实体设备的安装步骤，校核过程简单，校核周期短，校核成本低，效率高。在凸轮轴装配之前，使用本技术方案获取凸轮轴相对滚轮的初装位置，之后完成凸轮轴的实体装配步骤，提高了装配效率。
附图说明
[0028] 图1是现有技术的一种气门结构示意图；
[0029] 图2是一种发动机的剖面图；
[0030] 图3是本发明具体
实施例的凸轮轴初装正时校核方法
流程图；
[0031] 图4是本发明具体实施例的凸轮轴初装正时校核方法中，测量凸轮轴转角的模拟示意图；
[0032] 图5是本发明具体实施例的凸轮轴初装正时校核方法中，凸轮轴沿其轴向的平面视图。
具体实施方式
[0033] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0034] 本发明提供一种凸轮轴初装正时校核方法，参照图2，在凸轮轴10上安装有凸轮11，凸轮轴10在转动时通过凸轮11控制气门13开启和闭合动作。其中，凸轮11通过滚子摇臂机构14驱动对应的气门13动作，滚子摇臂机构14包括液压挺柱15、滚子摇臂，滚子摇臂包括滚轮16及固定滚轮16的摇臂17，滚轮16固定在摇臂17的两端之间并与凸轮11始终相切，液压挺柱15固定安装在气缸12缸体，摇臂17的一端可转动地连接在液压挺柱15的头部，另一端固定于气门13的气门杆130，摇臂17可绕液压挺柱15的头部摆动。
[0035] 凸轮11具有沿径向向外凸出的凸桃110，凸桃110具有桃尖；
[0036] 所述凸轮轴初装正时是指：在凸轮11由初装位置沿工作方向(图2中顺时针方向)AA旋转至桃尖和滚轮16相切的位置时，曲轴在所述相切的位置的目标曲轴转角应满足配气相位的要求，工作方向AA为凸轮轴10在发动机工作时的旋转方向，其中桃尖和滚轮16相切的位置为气门13处于最大升程的位置。
[0037] 结合参照图3，凸轮轴初装正时校核方法包括：
[0038] 执行步骤S1，设定曲轴在初始时刻的初始曲轴转角α，及凸轮11相对初始曲轴转角α的初始凸轮轴转角θ；
[0039] 执行步骤S2，测量凸轮11由初始凸轮轴转角θ沿工作方向AA旋转至相切的位置时，转过的凸轮轴转角β，相应地曲轴转过的曲轴转角为2β，计算得到曲轴对应相切的位置的曲轴转角计算值γ＝α+2β；
[0040] 执行步骤S3，将γ与目标曲轴转角进行比较：
[0041] 若γ等于目标曲轴转角，初始凸轮轴转角θ能够满足初装正时，将初始凸轮轴转角θ作为凸轮轴的初装位置，校核完毕；
[0042] 若γ不等于目标曲轴转角，改变初始凸轮轴转角θ，重复计算得到曲轴对应所述相切的位置的曲轴转角计算值γ＝α+2β的步骤，至γ等于所述目标曲轴转角为止。
[0043] 与现有技术相比，本技术方案借助于计算手段就能够解决凸轮轴初装正时校核的问题，而无需反复进行凸轮轴安装、测试、拆卸等实体设备的安装步骤，校核过程简单，校核周期短，校核成本低，效率高。在凸轮轴装配之前，使用本技术方案获取凸轮轴相对滚轮的初装位置，之后完成凸轮轴的装配步骤，提高了装配效率。
[0044] 需要说明的是，在发动机实际运行过程中，所述目标曲轴转角具有一定误差，例如误差为±2°，因此“γ等于所述目标曲轴转角”是指γ处于目标曲轴转角的误差范围内，“γ不等于所述目标曲轴转角”是指γ超出了目标曲轴转角可允许的误差范围。
[0045] 参照图2～图4，测量凸轮11的凸轮轴转角β的方法包括：
[0046] 以凸轮11的中心为圆心O1，且以该圆心O1到桃尖的距离为半径r1作第一圆I，在第一圆I上定义对应该初始凸轮轴转角θ的初始点B，其中初始凸轮轴转角θ为初始点B所在半径r1与竖直参考线EE之间的夹角；
[0047] 以液压挺柱15的头部为圆心O2，且以该圆心O2到滚轮16的中心为半径r2作第二圆II；
[0048] 以滚轮16的中心为圆心O3，且以滚轮16的半径为半径r3作第三圆III，滚轮16的中心位于第二圆II上且第三圆III和第一圆I相切于切点C；
[0049] 测量初始点B沿工作方向AA与切点C之间的第一圆I上圆弧所对应的圆心角 ，该圆心角 为凸轮轴转角β。
[0050] 测量凸轮11的凸轮轴转角β的方法可借助Creo、CATIA、UG等三维制图
软件的草绘功能来实现，非常方便快捷。
[0051] 在步骤S3中，改变凸轮11的初始凸轮轴转角θ的方式是在第一圆I上改变初始点B的位置。具体地，在滚子摇臂机构14固定设置的前提下，改变初始点B的位置的方法可以是：绕凸轮轴10的中轴线转动凸轮轴10，可以改变凸轮11的凸桃110相对滚轮16的位置。此时若判断γ小于目标曲轴转角，沿工作方向AA将初始点B从本次初始位置向后调整至B'，若判断γ大于目标曲轴转角，沿工作方向AA将初始点B从本次初始位置向前调整至B”。
[0052] 在本实施例中，由于是曲轴带动活塞运动，因此确定曲轴的初始曲轴转角α的方法为：以气缸12内活塞位于上止点时曲轴的曲轴转角为0度，初始曲轴转角α为活塞沿工作方向AA位于上止点之前的安全位置所对应的曲轴转角，α用负号表示。例如，活塞沿工作方向AA位于上止点之前的安全位置所对应的曲轴转角为90°，由于活塞处于上止点之前的位置，因此初始曲轴转角α为-90°。所述安全位置是曲轴的初装位置，是避免气门与活塞发生碰撞的位置。在其他实施例中，该安全位置所对应的曲轴转角还可设计为其他角度，不限于90°。
[0053] 在其他实施例中，确定曲轴的初始曲轴转角α的方法还可以是：以气缸12内活塞位于下止点时曲轴的曲轴转角为0度，初始曲轴转角α为活塞沿工作方向AA位于上止点之后的安全位置所对应的曲轴转角，α用负号表示。例如，活塞沿工作方向AA位于上止点之前的安全位置所对应的曲轴转角为90°，由于活塞处于上止点之前的位置，因此初始曲轴转角α为+90°。
[0054] 参照图2，在一个气缸12内对应设有一组进气门和排气门，所述气门13为进气门，气门18为排气门，上述所介绍的凸轮轴初装正时校核方案是以进气门为例进行阐述。气缸内活塞的一个工作行程是由进气门和排气门协作完成，两者并不同步，因此进气门的初装位置和排气门的初装位置不同，但是两者工作原理是类似的，因此对于排气门所对应的凸轮轴初装正时校核方案可参考进气门所对应的凸轮轴初装正时校核方案，在此不再赘述。
[0055] 参照图5，凸轮轴10上并列安装有若干凸轮11，发动机为多缸发动机。多缸发动机是由若干个相同的气缸排列在一个
机体上共用一根曲轴输出动力所组成，所有气缸不是同步工作的，多缸发动机是在曲轴转角720°内(
四冲程发动机)或曲轴转角360°内(二冲程发动机)，各缸都要像单缸发动机一样完成一个工作循环，因此各个凸轮11相对曲轴的初装位置是不同的。但是，所有凸轮11对应的凸轮轴初装正时是相同的，因此可取其中一个凸
轮作为校核凸轮来实现凸轮轴初装正时校核方法。
[0056] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与
修改，因此本发明的保护范围应当以
权利要求所限定的范围为准。
