第五章 配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計 新PPT

1、第五章第五章 配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計 返回開始 第二節(jié)第二節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)運動學(xué)和凸輪型線設(shè)計配氣機(jī)構(gòu)運動學(xué)和凸輪型線設(shè)計 第三節(jié)第三節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)動力學(xué)配氣機(jī)構(gòu)動力學(xué) 第四節(jié)第四節(jié) 凸輪軸及氣門驅(qū)動件設(shè)計凸輪軸及氣門驅(qū)動件設(shè)計 第一節(jié)第一節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)型式及評價配氣機(jī)構(gòu)型式及評價 第五節(jié)第五節(jié) 可變配氣相位及其機(jī)構(gòu)（可變配氣相位及其機(jī)構(gòu)（VVTVVT） 第五章第五章 配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計 配氣機(jī)構(gòu)應(yīng)保證氣缸內(nèi)換氣良好，充氣系數(shù)高，換氣損失小，使發(fā)動機(jī)有良好的動力性和 經(jīng)濟(jì)性，同時要求本身工作平穩(wěn)可靠，噪聲低 第一節(jié)第一節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)型式及評價配氣機(jī)構(gòu)型式及評價 DE F ab 一、型式 無凸輪電

2、磁無凸輪電磁 氣門機(jī)構(gòu)氣門機(jī)構(gòu) 無凸輪電液驅(qū)動氣門機(jī)構(gòu)無凸輪電液驅(qū)動氣門機(jī)構(gòu) 二、氣門的通過能力評價二、氣門的通過能力評價 1. 時間斷面 2 1 t t dtf )( 2 th ddhf coshh sincos2 sin2 hd hdd h ht )2sin 2 (cos h dhf h 2. 平均通過斷面 2 1 12 1 t t m dtf tt f 3. 時間斷面豐滿系數(shù) max f f m f 主要用來比較同樣大小氣門，升程規(guī)律不同時的氣門通過能力 4. 比時間斷面 F f m F F為活塞頂面積。主要用來對不同大小的發(fā)動機(jī)進(jìn)行充氣能力的比較 )H(H )dH-(h 0max 0

3、0t Fm 5凸輪型線豐滿系數(shù) 三、氣門直徑與氣門最大升程的關(guān)系三、氣門直徑與氣門最大升程的關(guān)系 H/d=0.25時，氣門口與氣門座處的流通面積相等 進(jìn)氣門的H/dvi=0.260.28 排氣門的H/dve=0.30.35 本章開始 第二節(jié)第二節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)運動學(xué)和凸輪型線設(shè)計配氣機(jī)構(gòu)運動學(xué)和凸輪型線設(shè)計 一、平底挺柱的運動規(guī)律一、平底挺柱的運動規(guī)律 速度三角形與AOB相似 ct ct eh AO r AB h ct c ctt t h dtd ddh dt dh h 又 tctc hehe 偏心距e等于挺柱的幾何速度 設(shè)計時平底挺柱的底面半徑要大于emax，即大于 max )( c t d d

4、h 由 0 r r rh v OA r OB v c t tct ctt hrv)( 0 得 二、凸輪外形與平底挺柱運動規(guī)律間的關(guān)系二、凸輪外形與平底挺柱運動規(guī)律間的關(guān)系 ct c c tt t h dt d d hd dt hd dt de i 接觸點A沿挺柱表面的移動速度為 t i 接觸點A沿凸輪軸表面的移動速度為 c i c c c cc c c c d dl dt d d dl dt AdA i 21 ctctctct hrhiiv)( 0 所以凸輪各點的曲率半徑為 tt hhr 0 min 應(yīng)大于3毫米 三、滾子挺柱運動規(guī)律三、滾子挺柱運動規(guī)律 Rc Rm R Rmt hrr h t

5、g hrrh , cos) 1)(cos( 0 0已知滾子挺柱規(guī)律， 求平底挺柱規(guī)律。 已知平底挺柱規(guī)律， 求滾子挺柱規(guī)律。 )()( cos 1 00mtmR rrhrrh cR tm t hrr h tg, 0 頂置凸輪擺臂機(jī)構(gòu)的凸輪氣門運動規(guī)律 A A A x y 1 tan ab hrrba ab ooba Rm 2 )( cos 2 cos 2 0 22 1 2 2 22 1 ab rrba ab ooba m 2 )( cos 2 cos 2 0 22 1 2 1 22 1 0 )( 0 AB BB cysin BAv yyh 四、凸輪的工作段和緩沖段設(shè)計四、凸輪的工作段和緩沖段設(shè)

6、計 1. 緩沖段設(shè)計 設(shè)置緩沖段的必要性 a. 由于氣門間隙L0(mm)的存在，使得氣門實際開啟時刻 晚于挺柱動作時刻。 b. 由于彈簧預(yù)緊力P0(N)的存在，使得機(jī)構(gòu)在一開始要產(chǎn) 生壓縮彈性變形，等到彈性變形力克服了氣門彈簧預(yù)緊 力之后，氣門才能開始運動。 c. 由于缸內(nèi)氣壓力的存在，尤其是排氣門，氣缸壓力的作用與 氣門彈簧預(yù)緊力的作用相同，都是阻止氣門開啟，使氣門晚開。 上述原因使氣門實際開啟時刻晚于理論時刻，實際落座時刻早于理論上述原因使氣門實際開啟時刻晚于理論時刻，實際落座時刻早于理論 時刻。造成開起沖擊大、落座速度高。機(jī)構(gòu)振動、噪聲和磨損加劇。時刻。造成開起沖擊大、落座速度高。機(jī)構(gòu)振

7、動、噪聲和磨損加劇。 凸輪緩沖段過度曲線的設(shè)計 包括： 1）緩沖段過度曲線函數(shù)的設(shè)計 2）所占的凸輪轉(zhuǎn)角 3）最大升程（理論基圓與 實際基圓半徑之差） 緩沖段參數(shù)及基本類型 i C F L H )( 0 0 0 0 i H C F L H r) ( 0 0 0 0 i C F C F L H g )( 00 0 0 0 i H C F L H r) ( 0 0 0 0 H0：緩沖段高度。 進(jìn)氣門開： 進(jìn)氣門關(guān)： 排氣門開： 排氣門關(guān)： 一般 H00.150.3mm。 V0：緩沖段速度，V00.0060.025 mm/deg 0：緩沖段包角，01540 cht 01 0 01010 )(hvht

8、 001 ) 2 cos1 ( 0 00 tt Hh 0 0 典型緩沖段型線： a. 等加速等速型 等加速段： 等速段： b. 余弦型 Vo Ho o 01 2 c t 2 c t t d hd d dh h , 2 c t 2 c t t d hd d dh h , 緩沖過渡曲線的型式 1.等加速等速型 升程曲線由二次拋物線（等加速度）和直線（等速）組成 等加速段： 等速段： 等加速等速段的優(yōu)點 1）在等速段以速度開啟和落座。 2）等加速度段可保證挺柱由實際基圓過渡到緩沖段 工作時，速度由零逐漸增大，無突變，工作平穩(wěn)。 3）等速段加速度為零。 緩沖過渡曲線的型式 2.余弦函數(shù)型 緩沖段曲線的

9、加速度曲線為余弦函數(shù)。 余弦函數(shù)型過渡曲線的優(yōu)點 緩沖曲線終點的加速度為零，但是從過渡 段到工作段加速度仍有突變。 一一 圓弧凸輪圓弧凸輪 凸輪的從動件是挺柱：凸輪的從動件是挺柱： 有兩種：平面挺柱有兩種：平面挺柱 滾子挺柱滾子挺柱 圓弧凸輪的幾何參數(shù)圓弧凸輪的幾何參數(shù) 雙圓弧凸輪有五個參數(shù)：雙圓弧凸輪有五個參數(shù)： 為使圓弧凸輪能可靠地工為使圓弧凸輪能可靠地工 作，凸輪型線外形應(yīng)連續(xù)作，凸輪型線外形應(yīng)連續(xù) 光滑，這就要求各段圓弧光滑，這就要求各段圓弧 在交接處有公切線和公法在交接處有公切線和公法 線。線。 這五個參數(shù)的制約關(guān)系 這五個參數(shù)的制約關(guān)系 由凸輪的幾何關(guān)系有： 將幾何關(guān)系代入11-3

10、中，可得： 公式11-4 r0與與0的確定 搖臂比 i 定義：氣門端的搖臂長度L2與凸輪端的搖臂長度L1之比 r1與r2的選擇 凸弧凸輪平面挺柱的運動規(guī)律凸弧凸輪平面挺柱的運動規(guī)律 即平面挺柱的升程即平面挺柱的升程ht、速度、速度vt、加速度、加速度 at在凸弧型線上隨凸輪轉(zhuǎn)角在凸弧型線上隨凸輪轉(zhuǎn)角的變化規(guī)的變化規(guī) 律。律。 采用分段計算的方法采用分段計算的方法 挺柱與腹弧相接觸的階段挺柱與腹弧相接觸的階段 第一階段：第一階段： 挺柱在挺柱在A點相接觸的時刻點相接觸的時刻 起即開始上升，定義為起即開始上升，定義為 =0=0 逆時針逆時針 轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。 關(guān)于關(guān)于ht的求解的求解 是什么？是什么？ 到

11、底是不是凸輪轉(zhuǎn)角？到底是不是凸輪轉(zhuǎn)角？ 圖中圖中AB段的最大轉(zhuǎn)角段的最大轉(zhuǎn)角maxmax 式中的式中的D D為多少？為多少？D=rD=r0 0+h+hmax max-r -r2 2 第二階段：挺柱與頂弧相接觸第二階段：挺柱與頂弧相接觸 定義：逆著凸輪的旋轉(zhuǎn) 方向計算，即順時針順時針方 向計算 在處挺柱的升程為： 第二階段凸輪的最大轉(zhuǎn)角第二階段凸輪的最大轉(zhuǎn)角max max max max= =0- max max 挺柱在第一段的速度：挺柱在第一段的速度： 討論速度的變化 挺柱在第一段的加速度：挺柱在第一段的加速度： 討論加速度的變化 挺柱在第二段的速度：挺柱在第二段的速度： 討論速度的變化 挺柱

12、在第二段的加速度：挺柱在第二段的加速度： 討論加速度的變化 凸弧凸輪平面挺柱的運動規(guī)律凸弧凸輪平面挺柱的運動規(guī)律 凸弧凸輪與挺柱運動規(guī)律的比較凸弧凸輪與挺柱運動規(guī)律的比較 函數(shù)凸輪的分類函數(shù)凸輪的分類 函數(shù)凸輪根據(jù)所采用的函數(shù)曲線的類型可分為函數(shù)凸輪根據(jù)所采用的函數(shù)曲線的類型可分為 組合式和整體式。組合式和整體式。 組合式：凸輪的工作段升程曲線是分段曲線，組合式：凸輪的工作段升程曲線是分段曲線， 由若干段不同的分段曲線組合而成。這些函數(shù)由若干段不同的分段曲線組合而成。這些函數(shù) 曲線為三角函數(shù)、低次多項式等。曲線為三角函數(shù)、低次多項式等。 整體式：凸輪的工作段升程曲線是分段曲 線，由一個函數(shù)曲線

13、表示，多項式凸輪等 2. 凸輪工作段設(shè)計凸輪工作段設(shè)計 高次方多項式凸輪型線 s s r r q q p p x C x C x C x C x CCy)()()()()( 2 20 邊界條件 max0 , 0HCy 0y 0,y 0,y Vy ,y (4) 00 ， 時 H x X=0時 y=Hmax， 給定冪指數(shù)p、q、r、s，列方程求解方程系數(shù) 挺柱加速度 挺柱升程 挺柱速度緩沖段開始 等速段 等加速段 優(yōu)缺點： 負(fù)加速度小，正向慣性力小，桃尖的接觸應(yīng)力小。 加速度曲線連續(xù)，沖擊小，有利于向高速發(fā)展。 方程形式簡單。 可用于非對稱凸輪設(shè)計。 負(fù)加速度曲線平緩，與氣門彈簧的適應(yīng)性不太好 正

14、加速度值大 整體式凸輪高次多項式凸輪 五次多項式五次多項式 用五個邊界來確定用五個邊界來確定C0、Cp、Cq、Cr、Cs 已知， 只需求P、q、r、s 低次方組合型線 2 521520195 4 418 3 417 2 416415144 4 313 3 312 2 31131093 2 282762 4 15 3 14 2 131211 CCCh CCCCCh CCCCCh CCCh CCCCCh 優(yōu)缺點： i時間斷面大，設(shè)計 上比較靈活； ii三階以上導(dǎo)數(shù)不連 續(xù)，平穩(wěn)性有影響； iii只能用于對稱凸輪 除起始點與緩沖段連續(xù)外，其他 的邊界條件就是保證各段升程及 三階導(dǎo)數(shù)連續(xù)，最大升程Hm

15、ax 是給定值。最大升程點對應(yīng)的挺 柱速度為零，該處的加速度和第 三階導(dǎo)數(shù)不作限制。 本章開始 1.組合式凸輪組合式凸輪 (1) 復(fù)合正弦凸輪：復(fù)合正弦凸輪： 2.復(fù)合正弦凸輪復(fù)合正弦凸輪 復(fù)合正弦凸輪曲線由兩段曲線組成。復(fù)合正弦凸輪曲線由兩段曲線組成。 正加速度段為短周期半波正弦曲線。正加速度段為短周期半波正弦曲線。 負(fù)加速度段為負(fù)加速度段為1/4正弦曲線。正弦曲線。 特點：特點： 最大正加速度較大，正加速度所占凸輪轉(zhuǎn)角最大正加速度較大，正加速度所占凸輪轉(zhuǎn)角 較大，使氣門開啟或關(guān)閉的時間拖長。較大，使氣門開啟或關(guān)閉的時間拖長。 基于上述原因，復(fù)合擺線凸輪基于上述原因，復(fù)合擺線凸輪 復(fù)合擺線凸

16、輪復(fù)合擺線凸輪 在半波正弦曲線中間， 加入一段長度占正加 速度一半的水平線。 正加速度段所占的曲軸轉(zhuǎn)角縮短了 3.復(fù)合正弦拋物線加速度凸輪復(fù)合正弦拋物線加速度凸輪 正加速度為半波正弦 曲線，負(fù)值為1/4正 弦曲線和二次曲線組 合。 凸輪型線的靜態(tài)評價 Fm 1、凸輪型線豐滿系數(shù) )H(H )dH-(h 0max 0 0t Fm 對于只有升程數(shù)據(jù)表的情況 ) 2 )()( 1 1 0 0) 1(0 0max Fm H(H ii n i itti HhHh min 2、最小曲率半徑 平底挺柱凸輪表面的最小曲率半徑表示為 tt hhr 0 mm3 min 滾子挺柱，凸輪表面曲率半徑可以是負(fù)值，也就是

17、說可以使凹面凸輪。 但是最小負(fù)曲率半徑要大于滾子直徑和砂輪半徑。 m R min 3、K值 cnn a n f t t K 6 f tn 1 n ta-示在凸輪軸轉(zhuǎn)速為nc的時候，凸型線正加速度寬度所占的時間（s）； -為配氣機(jī)構(gòu)基頻（Hz）的自振周期(s)。 -為凸輪型線上升段正加速度段寬度； -為配氣機(jī)構(gòu)一個自振周期對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角。 33. 1 6 cnn a n f t t K 一般認(rèn)為，能夠使配氣機(jī)構(gòu)運行平穩(wěn)的K值應(yīng)該滿足 機(jī)構(gòu)自振頻率的計算和實測 1、計算自振頻率 在不考慮機(jī)構(gòu)阻尼和外力的情況下，配氣機(jī)構(gòu)單質(zhì)量模型的自由振 動方程為 0 0 y M CC y S )cos(tAy e

18、 其通解為 M CC S e 0 M CC f Se 0 2 1 2 （Hz） （弧度/秒） 2、實測自振頻率 自振頻率的實測有兩種方法： （1）在氣門上安裝位移傳感器，在氣門與搖臂之間塞進(jìn)一個厚度不大 的薄金屬片，例如螺絲刀的平面。轉(zhuǎn)動凸輪軸將氣門壓開一定的開度， 然后突然撤去金屬片，將位移傳感器傳出的信號記錄下來，此時的位移 信號應(yīng)該是一個周期衰減波形，假設(shè)此時的周期是T（s），則配氣機(jī)構(gòu) 的自振頻率為 T 1 f （2）在進(jìn)行氣門運動規(guī)律測量時，通常都是在氣門上安裝有加速度 傳感器，測量的信號就是氣門運動的加速度。在負(fù)加速度段，加速度 信號是一個周期波動的曲線。假設(shè)曲線的橫坐標(biāo)是時間t，

19、則每兩個波 峰或者波谷之間的距離就是振動周期T，則對周期T取倒數(shù)，就可以得 到自振頻率f。為避免大的測量誤差。在測量時需要多取幾個波峰或者 波谷求平均值。 第三節(jié)第三節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)動力學(xué)配氣機(jī)構(gòu)動力學(xué) 實際氣門運動規(guī)律（夸大畫法） 由于機(jī)構(gòu)的彈性變形， 位于傳動鏈末端的氣 門運動與理想的運動 有很大的畸變，嚴(yán)重 時造成運動件飛脫、 氣門反跳、噪聲增加 和零部件加速損壞 二、配氣機(jī)構(gòu)單質(zhì)量動力學(xué)模型二、配氣機(jī)構(gòu)單質(zhì)量動力學(xué)模型 配氣機(jī)構(gòu)單質(zhì)量動力模型 SPVy MM i MMM 3 1 2 1 2 2 2 2 2 2 )(ll M y I I 搖臂當(dāng)量質(zhì)量 Mv 氣門組質(zhì)量， Mp 推桿質(zhì)量 I

20、搖臂轉(zhuǎn)動慣量 yCF S 0 )(yxB 系統(tǒng)中M所受力 氣門彈簧力： 機(jī)構(gòu)彈性力：C0(x-y) 氣壓力： Fg F0 內(nèi)粘性阻尼力 運動微分方程 g FyFyxByxCyM)C()()( S00 )()( 000gS FFxBxCyCCyByM 代入上式 2 xxyyyy 2 0 2 0 2 0 M FF x M B x M C y M CC y M B y g S 初始條件的確定 氣門實際開啟時刻是在消除氣門間隙和克服彈簧預(yù)緊力之后，即 0)( 000 FLxC 0 0 )( )( 00000 yy xxxx時， 設(shè)中間變量 yuyu uy y M CC u M B Fu S 2 0 )

21、( 0 0 )( )( 000000 yyxxxx 2 0 2 0 M F M B M C )(F g F xx 其中 一般用龍格庫塔方法求解微分方法組，可以計算出氣門的動態(tài)位移、 速度和加速度，還能夠計算機(jī)構(gòu)彈性變形、判斷飛脫、落座速度等。 三、凸輪型線動力修正三、凸輪型線動力修正 當(dāng)量挺柱升程 tt xix * ykykH y C M y C CC C F L C yM C yC y C F Lx S S t 210 00 0 0 0 0 000 0 0 * 0 2 2 0 0 1 0 0 00 )6( C M nk C CC k C F LH S )4( 21 * 21 * ykykx

22、ykykx t t 設(shè)計時先選定理想的氣門升程曲設(shè)計時先選定理想的氣門升程曲 線，然后再求當(dāng)量挺柱升程。氣線，然后再求當(dāng)量挺柱升程。氣 門升程門升程y必須必須4階導(dǎo)數(shù)以上連續(xù)。階導(dǎo)數(shù)以上連續(xù)。 如果氣門升程曲線是高次多如果氣門升程曲線是高次多 項式，稱為多項動力凸輪。項式，稱為多項動力凸輪。 本章開始 第四節(jié)第四節(jié) 凸輪軸及氣門驅(qū)動件設(shè)計凸輪軸及氣門驅(qū)動件設(shè)計 一、凸輪軸基本結(jié)構(gòu)參數(shù)一、凸輪軸基本結(jié)構(gòu)參數(shù) 異缸同名凸輪夾角 A/2 A發(fā)火間隔角 同缸異名凸輪夾角 曲軸轉(zhuǎn)角/（） 氣 門 升 程 /mm )( 4 1 90 ) 2 180 () 2 180 (360 2 1 2 1i2i2e1e

23、 o 2i1i2e1e 2i1eT 當(dāng)凸輪挺柱的接觸點不在一條直線上，接觸點的位置相 差角時 ，圖a 2 T e1 e2e1 ) 2 180 (180 凸輪與曲軸位置的確定凸輪與曲軸位置的確定 壓縮上止點 膨脹下止點 排氣桃尖 上止點 進(jìn)氣桃尖 進(jìn)氣下止點 e1 i1-e2 i2 當(dāng)活塞位于壓縮上止點時，進(jìn)排氣凸輪相對于挺柱中心線的夾角 這是確定凸輪軸與曲軸相對工作位置，即正時位置所必須掌握的是確定凸輪軸與曲軸相對工作位置，即正時位置所必須掌握的 e1 e2e1 ) 2 180 (180 2 T 二、挺柱、推桿、搖臂和氣門的設(shè)計二、挺柱、推桿、搖臂和氣門的設(shè)計 22 maxmin ) 2 ()

24、( b ahR t mmhR25 . 1 maxmin 一般按照 1. 挺柱 對于平面挺柱： 其材料與凸輪軸材料配對 底平面最小半徑應(yīng)大于最大挺柱幾何 速度 當(dāng)缸徑比較時，凸輪升程也大， 考慮 結(jié)構(gòu)要緊湊，常采用滾子挺柱。例如油泵凸輪挺柱。 , max也大 h 2 . 推桿要求有足夠的剛度，重量要輕，不直度不超過0.10.2mm，為 保證壓桿穩(wěn)定性應(yīng)采用空心鋼管型結(jié)構(gòu)。 液壓挺柱 吊杯式液壓挺柱 球閥彈簧剛度要小于油道壓力 停車回流防止結(jié)構(gòu) 下置凸輪軸推桿挺柱式 浮動擺臂式 SOHC樞軸搖臂式 3. 搖臂及其支承 有足夠的抗彎剛度：搖臂采用有足夠的抗彎剛度：搖臂采用T型斷面，搖臂軸采用空心軸。

25、型斷面，搖臂軸采用空心軸。 搖臂應(yīng)盡量避免懸臂安裝，與氣門接觸面要淬硬。搖臂應(yīng)盡量避免懸臂安裝，與氣門接觸面要淬硬。 注意加強(qiáng)支座剛度。注意加強(qiáng)支座剛度。 4. 氣門氣門 設(shè)計要求： 進(jìn)氣門：a.有足夠的進(jìn)氣流量，流動阻力小； b.重量輕； c.耐磨性好； d.密封性好。 排氣門：a.有較低的溫度，耐熱性好； b.耐磨性好； c密封性好。 氣門的主要尺寸： A. lv：取決于缸蓋和氣門彈簧的安裝高度：取決于缸蓋和氣門彈簧的安裝高度 Dlv)3 . 11 . 1 ( B. d：受限于缸蓋上的空間尺寸：受限于缸蓋上的空間尺寸 ie i dd Dd )85. 08 . 0( )5 . 032. 0(

26、 dv iv dd)25. 02 . 0( C. 氣門桿直徑 dv大時，外表面積大，有利于傳熱。一般進(jìn)排 氣門桿一樣 D. 氣門錐角氣門錐角 小，氣體流通斷面積大； 大，自位作用好，大升程時氣體流動阻力小。 一般45。增壓柴油機(jī)30，因受力變形大。 材料： 進(jìn)氣門：（300400C）40Cr、35CrMo、38CrSi、42Mn2V 排氣門：（500C）4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo。 氣門頭部背錐角除影響氣門剛度外，還影響進(jìn) 氣阻力。某項試驗表明，當(dāng)=20時有最大的進(jìn) 氣流量。 dv 5. 氣門彈簧 1 maxkykMF max0 3 . 12 . 1 1 FF 彈簧剛度 t s H

27、FF C 0max 預(yù)緊力 校核：B點， BB yMF DD DD N w )25. 02 . 0( )35. 03 . 0( 基本尺寸 3 4 8 C se s S Di Gd 彈簧剛度的校核 3 4 8 ss s e DC Gd i 有效圈數(shù) )5 . 25 . 1（ et ii彈簧總?cè)?shù) 8 2 max d CF K 彈簧剪切應(yīng)力 轎車發(fā)動機(jī)氣門彈簧的工作應(yīng)力已超過800 Mpa（800N/mm2）， 同時為保證發(fā)動機(jī)的可靠度，通常要求氣門彈簧的疲勞壽命2107 次 (安全行駛2104 km) 6. 氣門與活塞是否相碰的計算 缸墊按壓緊后的計算 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的間隙均偏向一側(cè)， 使活塞處于

28、最高處。 畫出活塞位移曲線 按照其門的實際開閉時刻畫出氣 門升程曲線。 觀察兩條曲線是否相碰 本章開始 工況工況凸輪軸相位凸輪軸相位詳細(xì)內(nèi)容詳細(xì)內(nèi)容 停機(jī), 冷啟動, 怠速 最小重疊角 重疊角最小改善燃燒穩(wěn)定性。 在冷啟動時，需求濃度較低。 改善怠速穩(wěn)定性，降低怠速速度。 改善燃油經(jīng)濟(jì)性。 中、低負(fù)荷排氣相位完全提 前，進(jìn)氣相位小 幅提前 提前進(jìn)氣門關(guān)閉時刻，而氣門重疊角仍保持較小 負(fù)荷增加相應(yīng)增加氣門重疊角，增加“稀釋”效 應(yīng) 減小泵氣損失。 降低進(jìn)氣真空。 高負(fù)荷, 中、低轉(zhuǎn)速 排氣相位滯后 進(jìn)氣相位提前 提前進(jìn)氣門關(guān)閉時刻，提高充氣效率。 提高中速段扭矩。 廢氣稀釋量調(diào)節(jié)到最大。 高負(fù)荷

29、，高轉(zhuǎn) 速 排氣相位滯后， 進(jìn)氣相位滯后 為提高充氣效率，推遲進(jìn)氣門晚關(guān)角。 一、發(fā)動機(jī)變工況對配氣相位的要求一、發(fā)動機(jī)變工況對配氣相位的要求 典型收益典型收益 策略策略 介紹介紹 固定相位 可變定時 功率功率/ 扭矩扭矩 改善怠速改善怠速 排放排放 燃油燃油 經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性 進(jìn)氣進(jìn)氣 2位置 小幅度調(diào)節(jié) (8 to 15 cam) 1983-現(xiàn)在 歐洲/亞洲 TDCBDC I E I XX 進(jìn)氣進(jìn)氣 連續(xù)可變 大幅度調(diào)節(jié) (20 to 30 cam) 1995 Toyota VVTi TDCBDC I E I XXXX 排氣排氣 連續(xù)可變 大幅度調(diào)節(jié) (20 to 30 cam) 1997 F

30、ord Zetec TDCBDC I E E XXX 進(jìn)排氣等相位調(diào)節(jié)進(jìn)排氣等相位調(diào)節(jié) 單凸輪 連續(xù)可變 大幅度調(diào)節(jié) (20 to 30 cam) 200X TDC I E E & I XX 進(jìn)排氣進(jìn)排氣 獨立相位調(diào)節(jié)獨立相位調(diào)節(jié) 連續(xù)可變 大幅度調(diào)節(jié) (20 to 30 cam) 1996 BMW TDC E I I E XXXX 應(yīng)用應(yīng)用 相位調(diào)節(jié)示意圖相位調(diào)節(jié)示意圖 日產(chǎn) 配氣相位應(yīng)用類型及優(yōu)點配氣相位應(yīng)用類型及優(yōu)點 傳統(tǒng)螺旋槽式VVT結(jié)構(gòu) 最小重疊 角位置 最大重疊 角位置 VVT-i工作原理圖 可變配氣相位（張緊輪式）可變配氣相位（張緊輪式） 排氣凸輪軸排氣凸輪軸進(jìn)氣凸輪軸進(jìn)氣凸輪軸

31、 功率調(diào)整功率調(diào)整 調(diào)整功率時，鏈調(diào)整功率時，鏈 條下部短，上部條下部短，上部 長，進(jìn)氣門延遲長，進(jìn)氣門延遲 關(guān)閉關(guān)閉角加大角加大。 進(jìn)氣管內(nèi)氣流速進(jìn)氣管內(nèi)氣流速 高，氣缸充氣量高，氣缸充氣量 足。足。 因此高轉(zhuǎn)速時，因此高轉(zhuǎn)速時， 功率大。功率大。 可變配氣相位可變配氣相位 扭扭 矩調(diào)整矩調(diào)整 凸輪軸調(diào)整器向凸輪軸調(diào)整器向 下拉長，于是鏈下拉長，于是鏈 條上部變短，下條上部變短，下 部變長。部變長。 因為排氣凸輪軸因為排氣凸輪軸 被齒形帶固定了被齒形帶固定了 ，此時排氣凸輪，此時排氣凸輪 軸不能被轉(zhuǎn)動，軸不能被轉(zhuǎn)動， 進(jìn)氣凸輪軸被轉(zhuǎn)進(jìn)氣凸輪軸被轉(zhuǎn) 一個角度，進(jìn)氣一個角度，進(jìn)氣 門門延遲延遲關(guān)

32、閉關(guān)閉角變角變 小小。 在這個位置時，在這個位置時， 在中、低轉(zhuǎn)速，在中、低轉(zhuǎn)速， 可獲得大扭矩輸可獲得大扭矩輸 出出. 可變配氣相位可變配氣相位 怠速怠速 怠速時，進(jìn)氣門怠速時，進(jìn)氣門提前開角度變小，進(jìn)排氣重疊角小，提前開角度變小，進(jìn)排氣重疊角小， 減小怠速抖動減小怠速抖動. 功率調(diào)整功率調(diào)整 轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)速在3700rpm以上時，左側(cè)凸輪軸調(diào)整器向上，以上時，左側(cè)凸輪軸調(diào)整器向上， 右側(cè)調(diào)整器向下運動，進(jìn)氣門延遲關(guān)閉。右側(cè)調(diào)整器向下運動，進(jìn)氣門延遲關(guān)閉。 扭矩調(diào)整扭矩調(diào)整 轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)速在1000rpm以上時，進(jìn)氣門提以上時，進(jìn)氣門提 前關(guān)閉。左前關(guān)閉。左 側(cè)凸輪軸調(diào)整器向下，右側(cè)調(diào)整器向上運動。

33、側(cè)凸輪軸調(diào)整器向下，右側(cè)調(diào)整器向上運動。 可變配氣相位可變配氣相位 螺旋槽型螺旋槽型第一代葉片型第一代葉片型第二代葉片型第二代葉片型 市場競爭性市場競爭性: 成本下降30% 更緊湊 重量下降40% 性能更佳 轉(zhuǎn)子/定子用鋁壓鑄成型 錐形鎖銷 皮帶輪/鏈輪粉末冶金成形 鋼制零部件 齒輪傳遞負(fù)載 市場競爭性市場競爭性: 成本下降20% 更緊湊 耐久性 /穩(wěn)定性 提高 轉(zhuǎn)子/定子粉末冶金成形 鏈輪/皮帶輪集成設(shè)計 200020022005 葉片 液壓油 液壓油 密封條 集成定子集成定子/鏈輪鏈輪: 強(qiáng)度增加 成形更精細(xì) (更少的切削加工) 翼板臂翼板臂 (與葉片與葉片): 增加強(qiáng)度 (撞擊) 減小泄

34、漏 成形更精細(xì) (更少切削加工) 轉(zhuǎn)子和定子間的軸承轉(zhuǎn)子和定子間的軸承 位于葉片的最小直徑處位于葉片的最小直徑處 4 個刮油封個刮油封: 減小泄漏 成形更精細(xì) (減少切削加工) 座孔在罩板上成形座孔在罩板上成形- 鎖銷鎖銷: 直形銷直形銷- 取消鎖銷襯套 轉(zhuǎn)子上為直孔 軸向定位軸向定位- 封裝 孔精細(xì)成形 與凸輪軸的阻力扭矩負(fù)載不重合 精細(xì)成形 內(nèi)置回位彈簧內(nèi)置回位彈簧 內(nèi)部封 裝特定應(yīng)用/可選 經(jīng)成形加工的前罩板經(jīng)成形加工的前罩板: 強(qiáng)度增加 (形狀) 多特征集成- 鎖銷座 彈簧座 定子螺栓凸臺 液壓油道 控制閥工作原理控制閥工作原理 彈簧 軸閥的運動方向 閥芯-鋁制 電樞-鋼制 罩殼- 鋁制 板-鋼 杯- 不銹鋼 支架-鋼（電鍍） 繞線架-尼 龍6/6 HS內(nèi)置濾清器 凸輪位置 傳感器 曲軸位置傳感器 四通路 PWM 控制閥 V2 V1供油 目標(biāo)輪 控制 動力系統(tǒng) 控制 模塊 (PCM) 0.0 0.2