2024年4月6日发(作者：晏丝微)
维普资讯
Ｄｅｓｉｇｎ・Ｒｅｓｅａｒｃｈ设计・研究
摩托车发动机顶置配气凸轮的设计研究（２）
曹心诚 （济南轻骑摩托车股份有限公司）
谢宗法顾珂韬 （山东大学机械工程学院）
高佩超 （济南市大明湖风景名胜区管理处）
Ｒ＆Ｄ ｏｆ Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｖａｌｖｅ Ｃａｍ ｆｏｒ Ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ Ｅｎｇｉｎｅ（２）
Ｃａｏ Ｘｉｎｃｈｅｎｇ（Ｊｉｎａｎ Ｑｉｎｇｑｉ Ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）
Ｘｉｅ Ｚｏｎｇｆａ Ｇｕ Ｋｅｔａｏ（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）
Ｇａｏ Ｐｅｉｃｈａｏ（Ｄａｍｉｎｇ Ｌａｋｅ Ｐａｒｋ ｏｆ Ｊｉｎａｎ）
（上接２００８年第９期）
同理，由于凸轮升程为零，图２中 Ｗ０和
ｂ）气门最大升程时的尺寸参数：当气门处于最
大升程Ｈ 时，此时图１中 ＢＯＤ值为∥ａ，凸轮工
的值分别如下式所示，式中Ｌ 、Ｌ 、 、ｒｏ和ｒ 的物
理意义如图１所示。
Ｎｏ＝ａｒｃｃｏｓ
作点在顶点上，凸轮转角为０。，摇臂工作位置在
ＯＡ 处，如图２所示。
…ｉｎ（
］
）
Ｋｏ＝ａｒｃｃｏｓ［
在 ＡａＯＯ 中，各参数值如下：
稍短一点的ＴＳ型结构载体，如： ３３ Ｘ ５０．８ ｍｍ与
出来。
标准型载体具有同等或稍高的转化效率，尺寸 ３３
×５０．８ ｍｍ ＬＳ型结构的载体进一步提高了相同规格
下的ＴＳ型结构载体的转化效率。
ＴＳ结构金属载体的生产技术已经成熟并已被应
用于摩托车市场。采用了能够产生紊流气体分布的
ＬＳ结构载体的催化转化器比ＴＳ结构载体更具发展
潜力，现在已经批量投入应用，这２种结构更详尽的
６ 结论
大量的实验结果证明，紊流型转化器发展前景
稳态动态测试参见文献…Ｉ。新型紊流载体技术在与
新的涂层技术结合后一同作为行业内的全球标准产
品而被广泛应用。
广阔，可被广泛应用于各种机动车辆上。本文叙述
的大量实验结果表明，带有紊流结构的转化器具有
与常规转化器同等或更高的转化效率，而体积却可
以比常规转化器小至少１ ５％。ＬＳ这种结构可以降
参考文献
【１】Ａ．Ｒｅｃｋ，Ｆ．Ｋａｉｓｅｒ，Ｍ．Ｄ．Ｎｇｕｙｅｎ，Ｍ．Ｋｏｒｍａｎ，Ｒ．Ｋｉｒｃｈｂｅｒｇｅｒ，
Ｍ．Ｈｉｒｚ：．Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｆｏｒ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ ｉｎ ２＆３
Ｗｈｅｅｌｅｒｓ，ＶＳＡＥ ０００９６
低载体体积达２５％，这样一来，减少了载体用贵金
属总量的需求，生产成本也随之降低。随着将来贵
金属成本的不断上涨，这种结构的优点将更加突显
（收稿日期２００８—０９—２３）
壤托车技术 ｛Ｈｔ，Ｓ ㈤６７
维普资讯
设计・研究Ｄｅｓｉｇｎ・Ｒｅｓｅａｒｃｈ
＝
＋（ 一』了ｄ）
程和转角值也可根据需要转化为平面挺柱（或半径
ｄ＝√￡；＋ 一２Ｌ Ｌ ＣＯＳ
：ａｒ＝ ｃｃｏｓ（（— ２ —
ｄ
为其他值的球面挺柱）的凸轮升程和转角［４１。此外，
在凸轮升程和转角数值计算中，对于等步长递增的
ｉ
））
值，对应的 值是不按等步长递增的。在凸轮加
同时，求取凸轮最大升程Ｙ…为：
ｙｍａｘ＝Ｒｄ—ｒｏ一
工或检测过程中，要求按等步长递增的 值给出凸
轮升程数据。因此，对于上述运算结果，还必须进
行拟合与插值处理才能得到等步长递增的凸轮升程
ｃ）凸轮升程值的计算：当气门处于某一升程Ｈ
时，此时图１中 ＢＯＤ值 为：
Ｂ＝ａｒｃｓｉｎ（ ）
此时凸轮转过某一转角 ，摇臂的工作位置
在ＯＡ处，如图３所示。在 ＡＯ０ 中，各参数值如
下：
： ＋（ 一 ）
Ｒ √Ｌｉ十三：一２ Ｌ ＣＯＳＷ
Ｋ：ａｒｃｃｏｓ（＝ （— ２ ￡ —）
根据上述参数值即可求得半径为 的球面（或滚
轮）挺柱凸轮升程Ｙ和转角 ：
ｙ＝Ｒ—ｒｏ一
＝ 。±ｆＫ Ｋｄ）
式中（ ）前“＋”号适用于朝枢轴转动的凸
轮；“ ”号适用于背枢轴转动的凸轮。
图３凸轮工作时摇臂工作位置
至此，可根据每一组气门升程和转角（Ｈ， ．）的
值，计算对应的凸轮升程和转角（ｙ， ）值。该凸轮升
６８蒜援 按最 ｛… …
转角数据。
２ 凸轮设计举例
２．１ 顶置凸轮的结构特点
采用上述设计方法，对某一摩托车发动机的进
气凸轮进行了改进设计。该发动机的进气凸轮是背
枢轴转动的，图４所示为新设计的凸轮工作段升程值
ｇｇ 末
０ ８ ６ ４ ２
和对应的气门理论运动规律，其中凸轮值是半径为
尺ｚ的球面挺柱升程。从图４中可看出摇臂驱动气门的
顶置凸轮具有如下结构特点：
、凸轮升程
・
｜ｆ ＼／‘
／／
／／厂。 、 ｛ ．
｜｜
・
／／／／
．
＼＼
气门升程Ｈ
｝
一
＼
７０ 一ｊ Ｕ ｊ ７０
凸轮转角，。ＣＡ
图４气门升程和凸轮升程曲线对比
ａ）由同一凸轮轮廓驱动的挺柱运动规律ｙ－－ｆ￣ ）
和经摇臂驱动的气门理论运动规律 。）之间不存
在比例放大关系。即由１个对称凸轮会得到１个不对
称的气门运动规律；反之，如果气门运动规律是对
称的，那凸轮轮廓必定是不对称的。
ｂ）当凸轮背枢轴转动时，气门升起段所占的凸
轮转角度数小于挺柱上升段所占的凸轮转角度数；
Ｏ
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摩托车发动机顶置配气凸轮的设计研究（２）
曹心诚 （济南轻骑摩托车股份有限公司）
谢宗法顾珂韬 （山东大学机械工程学院）
高佩超 （济南市大明湖风景名胜区管理处）
Ｒ＆Ｄ ｏｆ Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｖａｌｖｅ Ｃａｍ ｆｏｒ Ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ Ｅｎｇｉｎｅ（２）
Ｃａｏ Ｘｉｎｃｈｅｎｇ（Ｊｉｎａｎ Ｑｉｎｇｑｉ Ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）
Ｘｉｅ Ｚｏｎｇｆａ Ｇｕ Ｋｅｔａｏ（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）
Ｇａｏ Ｐｅｉｃｈａｏ（Ｄａｍｉｎｇ Ｌａｋｅ Ｐａｒｋ ｏｆ Ｊｉｎａｎ）
（上接２００８年第９期）
同理，由于凸轮升程为零，图２中 Ｗ０和
ｂ）气门最大升程时的尺寸参数：当气门处于最
大升程Ｈ 时，此时图１中 ＢＯＤ值为∥ａ，凸轮工
的值分别如下式所示，式中Ｌ 、Ｌ 、 、ｒｏ和ｒ 的物
理意义如图１所示。
Ｎｏ＝ａｒｃｃｏｓ
作点在顶点上，凸轮转角为０。，摇臂工作位置在
ＯＡ 处，如图２所示。
…ｉｎ（
］
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Ｋｏ＝ａｒｃｃｏｓ［
在 ＡａＯＯ 中，各参数值如下：
稍短一点的ＴＳ型结构载体，如： ３３ Ｘ ５０．８ ｍｍ与
出来。
标准型载体具有同等或稍高的转化效率，尺寸 ３３
×５０．８ ｍｍ ＬＳ型结构的载体进一步提高了相同规格
下的ＴＳ型结构载体的转化效率。
ＴＳ结构金属载体的生产技术已经成熟并已被应
用于摩托车市场。采用了能够产生紊流气体分布的
ＬＳ结构载体的催化转化器比ＴＳ结构载体更具发展
潜力，现在已经批量投入应用，这２种结构更详尽的
６ 结论
大量的实验结果证明，紊流型转化器发展前景
稳态动态测试参见文献…Ｉ。新型紊流载体技术在与
新的涂层技术结合后一同作为行业内的全球标准产
品而被广泛应用。
广阔，可被广泛应用于各种机动车辆上。本文叙述
的大量实验结果表明，带有紊流结构的转化器具有
与常规转化器同等或更高的转化效率，而体积却可
以比常规转化器小至少１ ５％。ＬＳ这种结构可以降
参考文献
【１】Ａ．Ｒｅｃｋ，Ｆ．Ｋａｉｓｅｒ，Ｍ．Ｄ．Ｎｇｕｙｅｎ，Ｍ．Ｋｏｒｍａｎ，Ｒ．Ｋｉｒｃｈｂｅｒｇｅｒ，
Ｍ．Ｈｉｒｚ：．Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｆｏｒ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ ｉｎ ２＆３
Ｗｈｅｅｌｅｒｓ，ＶＳＡＥ ０００９６
低载体体积达２５％，这样一来，减少了载体用贵金
属总量的需求，生产成本也随之降低。随着将来贵
金属成本的不断上涨，这种结构的优点将更加突显
（收稿日期２００８—０９—２３）
壤托车技术 ｛Ｈｔ，Ｓ ㈤６７
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设计・研究Ｄｅｓｉｇｎ・Ｒｅｓｅａｒｃｈ
＝
＋（ 一』了ｄ）
程和转角值也可根据需要转化为平面挺柱（或半径
ｄ＝√￡；＋ 一２Ｌ Ｌ ＣＯＳ
：ａｒ＝ ｃｃｏｓ（（— ２ —
ｄ
为其他值的球面挺柱）的凸轮升程和转角［４１。此外，
在凸轮升程和转角数值计算中，对于等步长递增的
ｉ
））
值，对应的 值是不按等步长递增的。在凸轮加
同时，求取凸轮最大升程Ｙ…为：
ｙｍａｘ＝Ｒｄ—ｒｏ一
工或检测过程中，要求按等步长递增的 值给出凸
轮升程数据。因此，对于上述运算结果，还必须进
行拟合与插值处理才能得到等步长递增的凸轮升程
ｃ）凸轮升程值的计算：当气门处于某一升程Ｈ
时，此时图１中 ＢＯＤ值 为：
Ｂ＝ａｒｃｓｉｎ（ ）
此时凸轮转过某一转角 ，摇臂的工作位置
在ＯＡ处，如图３所示。在 ＡＯ０ 中，各参数值如
下：
： ＋（ 一 ）
Ｒ √Ｌｉ十三：一２ Ｌ ＣＯＳＷ
Ｋ：ａｒｃｃｏｓ（＝ （— ２ ￡ —）
根据上述参数值即可求得半径为 的球面（或滚
轮）挺柱凸轮升程Ｙ和转角 ：
ｙ＝Ｒ—ｒｏ一
＝ 。±ｆＫ Ｋｄ）
式中（ ）前“＋”号适用于朝枢轴转动的凸
轮；“ ”号适用于背枢轴转动的凸轮。
图３凸轮工作时摇臂工作位置
至此，可根据每一组气门升程和转角（Ｈ， ．）的
值，计算对应的凸轮升程和转角（ｙ， ）值。该凸轮升
６８蒜援 按最 ｛… …
转角数据。
２ 凸轮设计举例
２．１ 顶置凸轮的结构特点
采用上述设计方法，对某一摩托车发动机的进
气凸轮进行了改进设计。该发动机的进气凸轮是背
枢轴转动的，图４所示为新设计的凸轮工作段升程值
ｇｇ 末
０ ８ ６ ４ ２
和对应的气门理论运动规律，其中凸轮值是半径为
尺ｚ的球面挺柱升程。从图４中可看出摇臂驱动气门的
顶置凸轮具有如下结构特点：
、凸轮升程
・
｜ｆ ＼／‘
／／
／／厂。 、 ｛ ．
｜｜
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／／／／
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＼＼
气门升程Ｈ
｝
一
＼
７０ 一ｊ Ｕ ｊ ７０
凸轮转角，。ＣＡ
图４气门升程和凸轮升程曲线对比
ａ）由同一凸轮轮廓驱动的挺柱运动规律ｙ－－ｆ￣ ）
和经摇臂驱动的气门理论运动规律 。）之间不存
在比例放大关系。即由１个对称凸轮会得到１个不对
称的气门运动规律；反之，如果气门运动规律是对
称的，那凸轮轮廓必定是不对称的。
ｂ）当凸轮背枢轴转动时，气门升起段所占的凸
轮转角度数小于挺柱上升段所占的凸轮转角度数；
Ｏ
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