【文章內容簡介】 T機構，并在此基礎上進行優(yōu)化設計，制定出合理的設計方案,從而解決高轉速與低轉速、大負荷與小負荷發(fā)動機動力性與經(jīng)濟性的矛盾。、外研究發(fā)展現(xiàn)狀由于可變配氣相位技術的優(yōu)越性，在美國已有800多項專利產(chǎn)品。但是出現(xiàn)在80年代以前的很多機構存在問題較多，如造價昂貴、機構復雜、可調自由度有限以、沖擊較大及速度較高等。近10多年，電子技術的發(fā)展促進了可變配氣相位機構產(chǎn)品化，有些技術已在轎車上使用，取得了較好的效果。例如：①Benz公司的500SL型車用V8發(fā)動機采用了可變氣門正時機構，使用進氣凸輪軸兩點調相法來改變氣門正時。在提前調整發(fā)動機進氣門關閉角的工況，發(fā)動機4000r/min全負荷工況下，扭矩平均增加15Nm～30Nm，扭矩提高了5%～8%，在滯后調整進氣門關閉角時，標定功率增加15kW，功率提高了約7%。②,而且可以達到8000r/min的超高速。③本田公司聲稱本田VTEC發(fā)動機是把賽車發(fā)動機的高轉速性能和普通2氣門發(fā)動機的低轉速性能結合在一起的新型發(fā)動機。本田最近新出臺的三段式VTEC發(fā)動機，能在低、中、高三種不同狀態(tài)下讓氣門以三種不同的方式工作，這種嶄新的三段式VTEC機使發(fā)動機油耗在與VTECE相同的情況下，功率提高了40%,最大功率96kW (64Kw/L)[[][A]. 蘇巖, 李理光, 肖敏等. 國外發(fā)動機可變配氣相位研究進展—機構篇. (6) ]。④我國的轎車發(fā)動機，也正在全面推廣應用電控汽油噴射技術，開始采用頂置雙凸輪軸機構，實施凸輪調相原理可變配氣相位機構。但是，我國的VVT技術與外國的VVT技術相比有著巨大的差距，盡管已經(jīng)有許多研究人員進行VVT技術的研究，卻仍停留在研發(fā)間斷。比如說三棱公司創(chuàng)新的MIVEC帶你控系統(tǒng)采用了可變發(fā)動機排量同時也可以改變氣門正時和升程的機構，它可以所以增加發(fā)動機的動力輸出和改善燃油經(jīng)濟性[[]姜曉燕. 多狀態(tài)可變氣門正時發(fā)動機. 山東內燃機, 1995年04期.]。所以VVT技術在我國及國外仍具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，已?jīng)成為現(xiàn)代發(fā)動機的發(fā)展方向的新技術之一。跟蹤國際國內車用發(fā)動機可變配氣正時（VVT，Variable Valve Timing ；VVL，Variable Valve Lift）的發(fā)展水平和技術現(xiàn)狀；研究摩托車發(fā)動機VVT的基本原理、控制模式和執(zhí)行機構的工作原理，探討如何運用VVT 解決高轉速與低轉速、大負荷與小負荷發(fā)動機動力性與經(jīng)濟性的矛盾；以某型摩托車汽油機為對象，開發(fā)適用四沖程四氣門配氣機構的VVT部件系統(tǒng)（執(zhí)行機構和控制模塊），完成關鍵零件的設計和VVT部件裝配。20重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 2 VVT結構及工作原理2 VVT結構及工作原理 本次設計的VVT機構主要是針對中小排量摩托車發(fā)動機而設計的，就是在凸輪軸原一個進氣凸輪控制一個氣門的基礎上，還增設了一個高位凸輪，使低速凸輪和高速凸輪通過銷軸把挺柱連為一體來實現(xiàn)機構的切換。任務就是把原有的機構改成可變的配氣機構（即VVT機構）。設計的要求是：改動小，結構緊湊，質量小，體積小，成本低，易實現(xiàn)等。 該機構的關鍵部件是可變配氣相位的液壓挺柱（見圖21中的零件5）和高、低速凸輪，它是典型的傳統(tǒng)的杯狀液壓挺柱[[]李莉，鄭國璋，楊慶拂，賈建榮，, 2001年8月第4期.]。主要部件組成如圖23所示。銷軸8主要通過電磁閥控制油壓作用來運動，杯狀液壓挺柱所需機油由氣缸蓋上13的油道口供給。 電子控制系統(tǒng)見圖22主要由電磁閥、活塞及活塞回位彈簧組成，基作用是根據(jù)ECU的指令（主要是轉速和負荷信號）來控制電磁線圈通電或斷電，來利用活塞回位彈簧的彈力或克服回位彈簧的彈力做功來驅動活塞移動達到控制銷軸運動的目的。1進氣凸輪軸 2鏈輪 3氣門彈簧 4進氣門 5挺柱 6氣門墊片 7銷軸回位彈簧 8銷軸 9彈簧座 10氣門導管 11卡環(huán) 12氣門彈簧座 13氣缸蓋圖21圖22 電子控制閥 當發(fā)動機低速運轉時ECU發(fā)出指令，電磁閥斷電，活塞由回位彈簧的彈力將活塞回位，使主油道的油道B封閉，油道B不向油道供油，機油由油道A經(jīng)回油道C流出，銷軸大頭沒有受油壓的作用。當高、中低速凸輪均以基圓部分工作時，機構處于如圖23a所示狀態(tài)，因為發(fā)動機的高速凸輪和中低速凸輪的基圓半徑相同，這時兩個氣門的挺柱處于同一條線上。此時銷軸與高速凸輪作用的挺柱一起沒有運動。而凸輪軸不停的轉動，高速凸輪和中低速凸輪都轉到上升段分別推動各自的挺柱向下運動，由于高速凸輪和中低速凸輪的工作型線曲線不一樣，所以同一時刻處于不同的水平線上（如圖23b所示狀態(tài)），而銷軸和高速凸輪作用的挺柱一起向下運動。這一過程中各部件的運動仍然是各自獨立的，高速氣門仍然在高速凸輪的控制下開、閉，而低速氣門也仍然在中低速凸輪的控制下開、閉。a 凸輪緩沖段 b 凸輪工作段圖23發(fā)動機低速運轉工作示意圖① 當發(fā)動機由高速運轉，ECU發(fā)出指令，電磁閥通電，活塞在電磁力的作用下克服回位彈簧做功向右運動，活塞向右移動封閉了回油道C，油道B此時已打開，高壓油從油道B進入，經(jīng)油道 A流出，通過缸蓋體油道進入銷軸大頭前腔，從而銷軸大頭受到高壓油油壓的作用。當高/中低速凸輪均以基圓部分工作時，機構處于如圖24a所示狀態(tài)，供油路線為：油道→油道B→油道A→銷大頭前腔，前腔內的機油推動銷軸向右運動，將兩個挺柱連為一體。由于高速凸輪工作角度和凸輪工作型線比低速凸輪大，所以高速凸輪先轉到升程段，整個機構由高速凸輪驅動，即兩個氣門都由高速凸輪控制開、閉，此時中低速凸輪不起作用。② 當轉速降低時，ECU發(fā)出指令，電磁閥斷電，活塞在活塞回位彈簧的彈力作用下回到原位置，活塞向左移動封閉了油道B，回油道C此時已打開，高壓油由油道 A經(jīng)回油道C流出，供油路線為：油道A→回油道C，銷軸大頭前腔的機油流回回油道。當高/中低速凸輪均轉到基圓部分時，此時銷軸在銷軸回位彈簧的作用下回到原位置，兩個挺柱再次分開，挺柱回到各自的凸輪下工作。a 凸輪緩沖段 b 凸輪工作段圖24發(fā)動機高速運轉工作示意圖重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 三、VVT零部件設計三、VVT零部件設計氣門組包括進氣門，排氣門，氣門導管，氣門座，氣門彈簧，油封等零部件。氣門組應該保證氣門能實現(xiàn)氣缸的密封，因此要求：1）氣門頭部與氣門座必須貼合嚴密。2）氣門導管對氣門桿的上下運動有良好的導向作用。3）氣門彈簧的兩端面與氣門桿的中心線相垂直，以保證氣門頭部在氣門座上不偏斜。4）氣門彈簧的彈力應能克服氣門及其傳動件的運動慣性力，使氣門能迅速關閉，并保證氣門緊閉在氣門座上[[].]。 1 氣門設計的基本要求： ①材料方面： 氣門的工作溫度是確定氣門材料的主要因素。由于氣門工作溫度非常高并且其冷卻和潤滑條件較差，而且還要承受氣體的壓力、氣門彈簧及傳動組零件慣性力的作用，所以其材料應具有足夠的強度、剛性和耐磨性。進氣門錐面多屬摩擦磨損，因此進氣門側重于對耐磨性能的要求。進氣門的材料一般采用合金鋼（如鉻鋼或鎳鉻鋼等）。由于排氣門錐面磨損常為腐蝕磨損，因此在選擇材料時必須考慮化學腐蝕（主要是硫和磷）的性能。排氣門的材料一般采用耐熱合金鋼（如硅鉻鋼等）[11]。 ②機構方面： 要求結構簡單，加工方便，頸部形狀恰當，以便減小氣體的流動阻力，增加進氣充量。在保證足夠的強度、剛度和耐磨性的前提下盡量減輕質量，以其減小慣性負荷和增加