【正文】 ... II 1 緒論 .............................................................. 1 背景及意義 .................................................. 2 國(guó)內(nèi)、外研究發(fā)展 現(xiàn)狀 ........................................ 2 研究?jī)?nèi)容 .................................................... 3 2 VVT 結(jié)構(gòu)及工作原理 ................................................ 4 設(shè)計(jì) VVT 部件基本結(jié)構(gòu) ........................................ 4 工作原理及工作過(guò)程 .......................................... 5 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) .................................... 5 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)由高速運(yùn)轉(zhuǎn)到低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) ........................ 6 三、 VVT 零部件設(shè)計(jì) .................................................. 7 氣門組的設(shè)計(jì) ................................................ 7 氣門的設(shè)計(jì) ............................................ 7 氣門導(dǎo)管的設(shè)計(jì) ....................................... 10 氣門彈簧的設(shè)計(jì) ....................................... 10 銷軸的設(shè)計(jì) ........................................... 11 銷軸回位彈簧的設(shè)計(jì) ................................... 11 彈簧座的固定方式 ..................................... 12 氣門傳動(dòng)組的設(shè)計(jì) ........................................... 12 凸輪的設(shè)計(jì) ........................................... 12 鏈輪的設(shè)計(jì) ........................................... 14 挺柱的設(shè)計(jì) ........................................... 14 氣缸蓋的設(shè)計(jì) ......................................... 15 四、結(jié) 論 .......................................................... 16 參考文獻(xiàn) ........................................................... 17 致謝 ............................................................... 18 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 1 1 緒論 近幾十年來(lái)，摩托車作為人們從事各項(xiàng)社會(huì)活動(dòng)的重 要交通工具，已經(jīng)越來(lái)越廣泛的被人們所使用。但隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境污染和能源短缺倍受關(guān)注，人類基于環(huán)境保護(hù)和人類可持續(xù)發(fā)展的要求，低能耗和低污染已成為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向。提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和降低排污成為了許多國(guó)家和發(fā)動(dòng)機(jī)廠商、科研機(jī)構(gòu)的首要研究目的。 與汽車相比，摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的未燃 HC排放很高。而改變點(diǎn)火提前角的方法中， VVT就是其中一個(gè)?？勺兊呐錃庀辔唬?VVT）技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)中配氣相位固定不變的狀態(tài)，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況范圍內(nèi)提供最佳的配氣正時(shí)，較好地解決了高轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷與小負(fù)荷下動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的矛盾，同時(shí)在一定程度上改善了廢氣排放[4]。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，由于進(jìn)、排氣門早開(kāi)和晚關(guān)的絕對(duì)時(shí)間和氣流的速度都發(fā)生了變化，因此，其最佳的配氣相位角也應(yīng)隨之改變。原因是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)，會(huì)由于氣門疊開(kāi) 角比理想值大，從而使部分新鮮混合氣和廢氣一起由排氣道排除從而造成油耗和排污的增加；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速時(shí)，由于氣門疊開(kāi)角比理想值小，導(dǎo)致充入氣缸的新鮮混合氣的不足，從而導(dǎo)致了發(fā)動(dòng)機(jī)不能達(dá)到其最大功率 [5]。比如說(shuō)現(xiàn)有的車用發(fā)動(dòng)機(jī)大部分使用凸輪軸，則氣門正時(shí)不能因路況的變化而靈活改變，多年來(lái)人們嘗試了多種方案，比如說(shuō)電磁氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和液壓氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等 [6]。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 2 背景及意義 出于環(huán)境保護(hù)和人類可持 續(xù)發(fā)展的要求，低能耗和低污染已成為摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向和目標(biāo)。 2020 年 7月 1日，國(guó)家環(huán)保部批準(zhǔn)并頒布了摩托車國(guó)三標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施摩托車國(guó)三標(biāo)準(zhǔn)不僅是成本控制和市場(chǎng)的問(wèn)題，更是技術(shù)方面的問(wèn)題。相對(duì)于傳統(tǒng)配氣相位固定不變的發(fā)動(dòng)機(jī)，可變配氣正時(shí)則可以適時(shí)地控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排門開(kāi)閉時(shí)刻 (正時(shí) )和改變氣門運(yùn)動(dòng)升程 ,與摩托車運(yùn)行工況實(shí)現(xiàn)最佳匹配 ,從 而加快進(jìn)氣速度，改善混合氣質(zhì)量，改變殘余廢氣系數(shù)，提高進(jìn)氣效率，最終改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程，使動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性以及響應(yīng)性能得到綜合提高。從 1980 年到 1990 年年產(chǎn)量從 萬(wàn)輛增加到 97 萬(wàn)輛，年平均增長(zhǎng) 34%，從 1990 年到“八五”末期的 1995 年年產(chǎn)量 萬(wàn)輛，平均增長(zhǎng)速度為 %[1]。 “ 2020 年全國(guó)摩托車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品目錄”中的產(chǎn)品數(shù)量高達(dá) 10383 種，新增產(chǎn)品數(shù)量高達(dá)2417 種，反映了我國(guó)摩托車工業(yè)的整體技術(shù)水平和發(fā)展趨勢(shì)。而大排量摩托車所占比例很少 [7]。本文的選題就是根據(jù)我國(guó)摩托車工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，以 JL125 為基礎(chǔ)，結(jié)合太原工業(yè)大學(xué)李莉等人發(fā)表的《直動(dòng)式液力間隙調(diào)節(jié)器可變配氣相位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)研究》，提出了“針對(duì)摩托車四沖程四氣門雙頂置凸輪軸汽油機(jī)（排量為125cc~250cc）進(jìn)行 VVT 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”。 國(guó)內(nèi)、外研 究發(fā)展現(xiàn)狀 由于可變配氣相位技術(shù)的優(yōu)越性，在美國(guó)已有 800 多項(xiàng)專利產(chǎn)品。近 10多年，電子技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了可變配氣相位機(jī)構(gòu)產(chǎn)品化，有些技術(shù)已在轎車上使用，取得了較好的效果。在提前調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門關(guān)閉角的工況，發(fā)動(dòng)機(jī) 4000r/min 全負(fù)荷工況下，扭矩平均增加 15Nm～ 30Nm，扭矩提高了 5%～ 8%，在滯后調(diào)整進(jìn)氣門關(guān)閉角時(shí)，標(biāo)定功率增加 15kW，功率提高了約 7%。③本田公司聲稱本田 VTEC 發(fā)動(dòng)機(jī)是把賽車發(fā)動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速性能和普通 2 氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的低轉(zhuǎn)速性能結(jié)合在一起的新型發(fā)動(dòng)機(jī)。④我國(guó)的轎車發(fā)動(dòng)機(jī)，也正在全面推廣應(yīng)用電控汽油噴射技術(shù)，開(kāi)始采用頂置雙凸輪軸機(jī)構(gòu)，實(shí)施凸輪調(diào)相原理可變配氣相位機(jī)構(gòu)。比如說(shuō)三棱公司創(chuàng)新的 MIVEC 帶你控系統(tǒng)采用了可變發(fā)動(dòng)機(jī)排量同時(shí)也可以改變氣門正時(shí)和升程的機(jī)構(gòu)，它可以所以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出和改善燃油經(jīng)濟(jì)性 [9]。 研究?jī)?nèi)容 跟蹤國(guó)際國(guó)內(nèi)車用發(fā)動(dòng)機(jī)可變配氣正時(shí)（ VVT， Variable Valve Timing ；VVL， Variable Valve Lift）的發(fā)展水平和技術(shù)現(xiàn)狀； 研究摩托車發(fā)動(dòng)機(jī) VVT 的基本原理、控制模式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理，探討如何運(yùn)用 VVT 解決高轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷與小負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì) 性的矛盾； 以某型摩托車汽油機(jī)為對(duì)象，開(kāi)發(fā)適用四沖程四氣門配氣機(jī)構(gòu)的 VVT部件系統(tǒng)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制模塊），完成關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì)和 VVT 部件裝配。 任務(wù)就是把原有的機(jī)構(gòu)改成可變的配氣機(jī)構(gòu)（即 VVT 機(jī)構(gòu)）。 該機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件是可變配氣相位的液壓挺柱（見(jiàn)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 [10]。銷軸 8 主要通過(guò)電磁閥控制油壓作用來(lái)運(yùn)動(dòng)，杯狀液壓挺柱所需機(jī)油由氣缸蓋上 13 的油道口供給。 1進(jìn)氣凸輪軸 2鏈輪 3氣門彈簧 4進(jìn)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(dǎo)管 11卡環(huán) 12氣門彈簧座 13氣缸蓋 圖 21 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 VVT 結(jié)構(gòu)及工作原理 5 圖 22 電子控制閥 工作原理及工作過(guò)程 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 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(jī)油由油道 A經(jīng)回油道 C流出，銷軸大頭沒(méi)有受油壓的作用。此時(shí)銷軸與高速凸輪作用的挺柱一起沒(méi)有運(yùn)動(dòng)。這一過(guò)程中各部件的運(yùn)動(dòng)仍然是各自獨(dú)立的，高速氣門仍然在高速凸輪的控制下開(kāi)、閉，而低速氣門也仍然在中低速凸輪的控制下開(kāi)、閉。當(dāng)高 /中低速凸輪均以基圓部分工作時(shí)，機(jī)構(gòu)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(nèi)的機(jī)油推動(dòng)銷軸向右運(yùn)動(dòng)，將兩個(gè)挺柱連為一體。 ② 當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)， 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(dòng)封閉了油道 B，回油道 C 此時(shí)已打開(kāi)，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(jī)油流回回油道。 a 凸輪緩沖段