電控可變氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書-展示頁(yè)
2025-08-12 06:10本頁(yè)面
【正文】 的函數(shù)表達(dá)式綜合考慮。 此外，在緩沖段接近終點(diǎn)時(shí)，升程變化過(guò)于平緩，當(dāng)配氣機(jī)構(gòu)間隙略有變化時(shí)，造成氣門啟閉時(shí)刻有較大變化。設(shè)計(jì)緩沖曲線應(yīng)保證緩沖曲線與基圓和工作段的光滑連接，即在接點(diǎn)處相切且在該點(diǎn)附近挺柱速度足夠小，以減小配氣機(jī)構(gòu)的撞擊，因此對(duì)氣門落座速度應(yīng)進(jìn)行限制。，以保證接觸應(yīng)力較低，減少摩擦。氣門間隙的大小，與配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，氣缸及汽缸蓋的材料和結(jié)構(gòu)有關(guān)，一半氣門冷態(tài)間隙為氣門間隙換算到凸輪上，則為實(shí)際基圓到工作段始點(diǎn)的挺住升程 。因此，此時(shí)的氣門通流截面面積為最大值，其對(duì)應(yīng)的氣門升程為最大升程，則 ；搖臂比i=式中=；（） 凸輪基圓半徑，為缸徑。氣門升程增大使氣門通流截面面積增加。排氣滯后角15176。進(jìn)氣滯后角55176。由于四沖程內(nèi)燃機(jī)的凸輪轉(zhuǎn)速時(shí)曲軸的一半，故： —進(jìn)（排）氣門提前開啟角（曲軸轉(zhuǎn)角）；—進(jìn)（排）氣門遲后關(guān)閉角（曲軸轉(zhuǎn)角）。本設(shè)計(jì)中選用冷激鑄鐵凸輪的主要參數(shù)有凸輪作用角、挺住最大升程、基圓半徑、氣門間隙△，挺住滾子直徑D0。為了保證凸輪軸本身有一定的韌性，其表面及中心硬度不大于HRC30~40。對(duì)于強(qiáng)化內(nèi)燃機(jī)一般用18CrMnTi、20Cr、22CrMnMo等低碳合金鋼或50Mn中碳鋼制造。對(duì)于整體凸輪軸材料料根據(jù)凸輪的要求來(lái)選擇。2. 凸輪的選材凸輪軸各部分工作條件不同，因此所要求的材料機(jī)械性能也不盡相同。7) 應(yīng)使氣門彈簧產(chǎn)生共振的傾向達(dá)到最小程度。5) 應(yīng)使配氣機(jī)構(gòu)在所有工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都在平穩(wěn)工作，不產(chǎn)生脫離現(xiàn)象和過(guò)大的振動(dòng)。3) 應(yīng)該有連續(xù)變化的加速度，并且加速度不宜太大。它能顧及到發(fā)動(dòng)機(jī)功率、扭矩、轉(zhuǎn)速、燃油消耗量、怠速和啟動(dòng)等各方面的性能要求。 發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制整個(gè)機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力、車速及冷卻液溫度等信息傳到電腦并由電腦進(jìn)行處理，輸出對(duì)應(yīng)的信號(hào)，由電磁閥調(diào)節(jié)搖臂活塞液壓系統(tǒng)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速工況下由不同的凸輪控制，改變進(jìn)氣門的開度和時(shí)間，來(lái)控制氣門升程的大小。因?yàn)橹虚g凸輪比左右凸輪高，升程大，所以進(jìn)氣門開啟時(shí)間延長(zhǎng)，升程也隨之增大。由于中間搖臂已與左右兩臂分離，因此這兩個(gè)臂不受它的控制，所以氣門的開閉狀態(tài)不會(huì)受其影響。除了基本的2個(gè)氣門的一對(duì)凸輪和和一對(duì)搖臂外，該系統(tǒng)增加了一個(gè)較高的中間凸輪及相 應(yīng)的搖臂，液壓控制移動(dòng)的小活塞裝在搖臂內(nèi)部。VVT的采用，讓發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門升程在高速區(qū)和低速區(qū)都能得了滿足，從而發(fā)動(dòng)機(jī)高速功率和低速扭矩也得到了改善。普通汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門升程——凸輪型線設(shè)計(jì)是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)在全工況下的平衡性選擇。即凸輪軸的凸輪型線只有一種。3 可變氣門升程機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 可變氣門升程另一種說(shuō)法，即VVT技術(shù)?？紤]到這一情況以及控制運(yùn)行速度的需要，渦桿與蝸輪的齒數(shù)比被設(shè)定為1/30。表1 行星齒輪機(jī)構(gòu)尺寸太陽(yáng)輪A，行星輪B, 內(nèi)齒輪C, 帶輪齒輪型式常規(guī)常規(guī)常規(guī)XL型模數(shù)111——壓力角（）202020——齒數(shù)16246448節(jié)圓直徑（mm）162464當(dāng)內(nèi)齒輪固定時(shí)，太陽(yáng)輪與連桿之間的傳動(dòng)比：。發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)凸輪軸與曲軸的轉(zhuǎn)速比應(yīng)該是1/2，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶輪齒數(shù)為30。當(dāng)太陽(yáng)輪固定時(shí)，內(nèi)齒輪與連桿之間的傳動(dòng)比是 。 行星齒輪式帶輪機(jī)構(gòu) 通過(guò)查閱資料以及課本，給出了如下表一的數(shù)據(jù)。在該機(jī)構(gòu)中，如果控制電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)就會(huì)將太陽(yáng)輪鎖止，因而曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)就會(huì)直接傳到凸輪軸。行星齒輪的內(nèi)部與一個(gè)連接有渦輪的太陽(yáng)輪嚙合，渦輪與蝸桿（圖3所示輸入軸）相嚙合，控制電機(jī)安裝在臺(tái)架（實(shí)際運(yùn)用時(shí)為發(fā)動(dòng)機(jī)）上并與蝸桿相連。在帶輪內(nèi)部，兩個(gè)行星齒輪與帶輪的內(nèi)齒相嚙合，兩行星齒輪的軸與一根有軸（圖3所示輸出軸）的連桿連接在一起，且該輸出軸與凸輪軸相連。緊湊的機(jī)構(gòu)對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)而言是理想的。因?yàn)樘?yáng)輪的一根軸與控制電機(jī)通過(guò)蝸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，控制電機(jī)可以轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)輪，而由凸輪傳向控制電機(jī)的力矩則被渦輪鎖止。所以，用電機(jī)代替發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)校核控制性能是可行的。彈簧力必須大于氣門的慣性力，這主要取決于安全系數(shù)。在無(wú)凸輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于氣門運(yùn)動(dòng)直接受電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制，氣門的運(yùn)動(dòng)性能受到氣體燃燒的影響。圖2所示為氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖 氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的旋轉(zhuǎn)通過(guò)正時(shí)帶和正時(shí)帶輪傳到進(jìn)排氣凸輪軸。最近這些年，發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門正時(shí)技術(shù)(VVT, Variable Valve Timing)作為新技術(shù)中的一種被逐漸應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上，發(fā)動(dòng)機(jī)采用可變氣門正時(shí)技術(shù)可以提高進(jìn)氣充量，增加充量系數(shù)增加，使發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和功率進(jìn)一步提高。發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)由于氣門疊開角大于理想值，導(dǎo)致廢氣帶走部分新鮮混合氣，從而油耗和排污將增加；高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因?yàn)闅忾T疊開角比理想值小，進(jìn)氣量不足，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率將會(huì)被限制。本次我在查閱資料的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了這樣一套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，來(lái)對(duì)氣門正時(shí)和氣門升程，氣門開啟速度進(jìn)行靈活控制。特別是有的采用四氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)，由于“簾區(qū)”值過(guò)大，“重疊階段”更容易造成怠速運(yùn)轉(zhuǎn)不暢順的現(xiàn)象。尤其是在在發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低于1000轉(zhuǎn)以下的怠速時(shí)候最明顯（怠速工作下的“重疊階段”時(shí)間是中等速度工作條件下的7倍）。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)作功完畢，活塞從下止點(diǎn)移到上止點(diǎn)的排氣過(guò)程中（桔色），排氣門會(huì)提前開啟（γ）和延遲關(guān)閉（δ）。為了解決這個(gè)難題，設(shè)計(jì)師想出了一個(gè)辦法：采用進(jìn)，排氣門的開啟時(shí)間變長(zhǎng)，氣體的進(jìn)出容量增大來(lái)改善進(jìn)，排氣門的工作狀態(tài)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的性能提高。配氣相位是指發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門和排氣門的開啟開始與關(guān)閉終止的時(shí)刻，一般用曲軸轉(zhuǎn)角來(lái)表示。因此我們需要設(shè)計(jì)出一套可變氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)氣門正時(shí)、氣門開啟持續(xù)時(shí)間及氣門升程等參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)隨發(fā)動(dòng)機(jī)的工況變化進(jìn)行隨時(shí)調(diào)節(jié)，即同時(shí)也要改變配氣相位角。發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)由于氣門疊開角大于理想值，導(dǎo)致廢氣帶走部分新鮮混合氣，從而油耗和排污將增加；高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因?yàn)闅忾T疊開角比理想值小，進(jìn)氣量不足，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率將會(huì)被限制。中北大學(xué)2015屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書1 引言現(xiàn)在，能源的枯竭和環(huán)境的污染正困擾著汽車工業(yè)的發(fā)展前景。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣相位對(duì)其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及排氣污染都有重要的影響，對(duì)于普通汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速改變將會(huì)引起氣流的速度和進(jìn)排氣門早開遲閉的絕對(duì)時(shí)間的變化
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