dohc型汽油机vvt_机构设计毕业论文(编辑修改稿)

dohc型汽油机vvt_机构设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

多项专利产品。 但是出现在 80 年代以前的很多机构存在问题较多，如造价昂贵、机构复杂、可调自由度有限以、冲击较大及速度较高等。 近 10多年，电子技术的发展促进了可变配气相位机构产品化，有些技术已在轿车上使用，取得了较好的效果。 例如：①重庆科技学院本科生毕业设计 1 绪论 3 Benz 公司的 500SL 型车用 V8 发动机采用了可变气门正时机构，使用进气凸轮轴两点调相法来改变气门正时。 在提前调整发动机进气门关闭角的工况，发动机 4000r/min 全负荷工况下，扭矩平均增加 15Nm～ 30Nm，扭矩提高了 5%～ 8%，在滞后调整进气门关闭角时，标定功率增加 15kW，功率提高了约 7%。 ② HONDA公司在 1989 年第一批装用 VTEC 的 其最大输出功率可从原 88kW 增加到118kW,而且可以达到 8000r/min 的超高速。 ③本田公司声称本田 VTEC 发动机是把赛车发动机的高转速性能和普通 2 气门发动机的低转速性能结合在一起的新型发动机。 本田最近新出台的三段式 VTEC 发动机，能在低、中、高三种不同状态下让气门以三种不同的方式工作，这种崭新的三段式 VTEC 机使发动机油耗在与 VTECE 相同的情况下，功率提高了 40%,最大功 率 96kW (64Kw/L)[8]。 ④我国的轿车发动机，也正在全面推广应用电控汽油喷射技术，开始采用顶置双凸轮轴机构，实施凸轮调相原理可变配气相位机构。 但是，我国的 VVT 技术与外国的 VVT 技术相比有着巨大的差距，尽管已经有许多研究人员进行 VVT 技术的研究，却仍停留在研发间断。 比如说三棱公司创新的 MIVEC 带你控系统采用了可变发动机排量同时也可以改变气门正时和升程的机构，它可以所以增加发动机的动力输出和改善燃油经济性 [9]。 所以 VVT 技术在我国及国外仍具有巨大的发展潜力，已经成为现代发动机的发展方向的新技术之 一。 研究内容 跟踪国际国内车用发动机可变配气正时（ VVT， Variable Valve Timing ；VVL， Variable Valve Lift）的发展水平和技术现状； 研究摩托车发动机 VVT 的基本原理、控制模式和执行机构的工作原理，探讨如何运用 VVT 解决高转速与低转速、大负荷与小负荷发动机动力性与经济 性的矛盾； 以某型摩托车汽油机为对象，开发适用四冲程四气门配气机构的 VVT部件系统（执行机构和控制模块），完成关键零件的设计和 VVT 部件装配。 重庆科技学院本科生毕业设计 2 VVT 结构及工作原理 4 2 VVT 结构及工作原理 设计 VVT 部件基本结构 本次设计的 VVT 机构主要是针对中小排量摩托车发动机而设计的， 就是在凸轮轴原一个进气凸轮控制一个气门的基础上，还增设了一个高位凸轮，使低速凸轮和高速凸轮通过 销轴 把挺柱连为一体来实现机构的切换。 任务就是把原有的机构改成可变的配气机构（即 VVT 机构）。 设计的要求是：改动小，结构紧凑，质量小，体积小，成本低，易实现等。 该机构的关键部件是可变配气相位的液压挺柱（见图 21 中的零件 5）和高、低速凸轮，它是典型的传统的杯状液压挺柱 [10]。 主要部件组成如 图 23 所示。 销轴 8 主要通过电磁阀控制油压作用来运动，杯状液压挺柱所需机油由气缸盖上 13 的油道口供给。 电子控制系统见图 22 主要由电磁阀、活塞及活塞回位弹簧组成，基作用是根据 ECU 的指令（主要是转速和负荷信号）来控制电磁线圈通电或断电，来利用活塞回位弹簧的弹力或克服回位弹簧的弹力做功来驱动活塞移动达到控制销轴运动的目的。 1进气凸轮轴 2链轮 3气门弹簧 4进气门 5挺柱 6气门垫片 7销轴回位弹簧 8销轴 9弹簧座 10气门导管 11卡环 12气门弹簧座 13气缸盖 图 21 重庆科技学院本科生毕业设计 2 VVT 结构及工作原理 5 图 22 电子控制阀 工作原理及工作过程 当发动机低速运转时 ECU 发出指令， 电磁阀断电，活塞由回位弹簧的弹力将活塞回位，使主油道的油道 B封闭，油道 B 不向油道供油，机油由油道 A经回油道 C流出，销轴大头没有受油压的作用。 当高、中低速凸轮均以基圆部分工作时，机构处于如图 23a 所示状态，因为发动机的高速凸轮和中低速凸轮的基圆半径相同，这时两个气门的挺柱处于同一条线上。 此时销轴与高速凸轮作用的挺柱一起没有运动。 而凸轮轴不停的转动，高速凸轮和中低速凸轮 都转到上升段分别推动各自的挺柱向下运动，由于高速凸轮和中低速凸轮的工作型线曲线不一样，所以同一时刻处于不同的水平线上（如图 23b 所示状态），而销轴和高速凸轮作用的挺柱一起向下运动。 这一过程中各部件的运动仍然是各自独立的，高速气门仍然在高速凸轮的控制下开、闭，而低速气门也仍然在中低速凸轮的控制下开、闭。 a 凸轮缓冲段 b 凸轮工作段 图 23发动机低速运转工作示意图 重庆科技学院本科生毕业设计 2 VVT 结构及工作原理 6 当发动机由高速运转到低速运转时 ① 当发动机由高速运转， ECU 发出指 令， 电磁阀通电，活塞在电磁力的作用下克服回位弹簧做功向右运动，活塞向右移动封闭了回油道 C，油道 B 此时已打开，高压油从油道 B 进入，经油道 A流出，通过缸盖体油道进入销轴大头前腔，从而销轴大头受到高压油油压的作用。 当高 /中低速凸轮均以基圆部分工作时，机构处于如图 24a 所示状态，供油路线为：油道→油道 B→油道 A→销大头前腔，前腔内的机油推动销轴向右运动，将两个挺柱连为一体。 由于高速凸轮工作角度和凸轮工作型线比低速凸轮大，所以高速凸轮先转到升程段，整个机构由高速凸轮驱动，即两个气门都由高速凸轮控制开、闭，此时中低 速凸轮不起作用。 ② 当转速降低时， ECU发出指令 ，电磁阀断电，活塞在活塞回位弹簧的弹力作用下回到原位置，活塞向左移动封闭了油道 B，回油道 C 此时已打开，高压油由油道 A 经回油道 C 流出，供油路线为：油道 A→回油道 C，销轴大头前腔的机油流回回油道。 当高 /中低速凸轮均转到基圆部分时，此时销轴在销轴回位弹簧的作用下回到原位置，两个挺柱再次分开，挺柱回到各自的凸轮下工作。 a 凸轮缓冲段 b 凸轮工作段 图 24发动机高速运转工作示意图 重庆科技学院本科生毕业设计 三、 VVT 零部件设计 7 三、 VVT 零部件设计 气门组的设计 气门组包括进气门，排气门，气门导管，气门座，气门弹簧，油封等零部件。 气门组应该保证气门能实现气缸的密封，因此要求： 1）气门头部与气门座必须贴合严密。 2）气门导管对气门杆的上下运动有良好的导向作用。 3）气门弹簧的两端面与气门杆的中心线相垂直，以保证气门头部在气门座上不偏斜。 4）气门弹簧的弹力应能克服气门及其传动件的运动惯性力，使气门能迅速关闭，并保证气门紧闭在气门座上 [11]。 气门的设计 1 气门设计的基本要求： ①材料方面： 气门的工作温度是确定气门材料的主要因素。 由于气门工作温度非常高并且其冷却和润滑条件较差，而且还要承受气体的压力、气门弹簧及传动组零件惯性力的作用，所以其材料应具有足够的强度、刚性和耐磨性。 进气门锥面多属摩擦磨损，因此进气门侧重于对耐磨性能的要求。 进气门的材料一般采用合金钢（如铬钢或镍铬钢等）。 由于排气门锥面磨损常为腐蚀磨损，因此在选择材料时必须考虑化学腐蚀（主要是硫和磷）的性能。 排气门的材料一般采用耐热合金钢（如硅铬钢等） [11]。 ②机构方面： 要求结构简单，加工方便，颈部形状恰当，以便减小气体的流动阻力，增加进气充量。 在保证足够的强度、刚度和耐磨性的前提下尽量减轻质量，以其减小惯性负荷和增加其使用寿命。 ③尽可能的降低热负荷： 排气门是气门组中的高温零件，气门头部 75%左右的热量经气门座导出，因此，气门的设计应与气缸盖的设计密切相关，气门座周围必须加强冷却，并使温度尽可能均匀。 此外，如果结构允许的情况下，尽量增加导管的长度，适当减小气门杆与导管的间隙，以降低气门的温度 [12]。 ④气门是配气机构从凸轮 开始的整个运动链中末端零件。 它的运动受到凸轮型线、挺住、气门导管、气门弹簧等零件特性的制约，因此气门的设计还必须从整个配气机构来考虑分析，要避免气门在落座时承受过大的冲击和振动，因为这些机械负荷也是造成气门与气门座磨损的重要原因。 2 气门的工作条件分析： 重庆科技学院本科生毕业设计 三、 VVT 零部件设计 8 气门是发动机的重要零件之一。 工作时需要承受较高的机械负荷和热负荷，尤其是排气门，由于经常受高温燃气的影响，因而易于产生漏气、腐蚀与烧损等现象，工作条件也更为严酷。 气门工作时承受落座冲击负荷及燃气压力给以的静负荷，一般在 4 kgf/ 2mm 左右，而冲击负荷一般。