发动机连续可变凸轮相位器响应特性研究

发布时间：2020-05-30 16:55

【摘要】：汽车保有量增加,使得能源危机与环境污染加剧,节能和环保已成为发动机设计的重要原则。可变气门技术作为一种性价比相当高的技术方案,能实现发动机动力性、燃油经济性及排放性能的综合提高,已得到了广泛应用。可变凸轮相位器作为电液式可变气门正时系统的关键组成部件之一,它的快速响应性和响应稳定性决定了VVT系统的性能。因此,开展可变凸轮相位器响应特性的研究工作,获得各因素对其响应特性的影响规律,对于可变凸轮相位器的优化设计具有重要意义。本文针对电液式可变气门正时系统中的叶片式可变凸轮相位器,深入地进行了响应特性研究,主要完成了以下工作:首先,在AMESim中建立了电液式可变气门正时系统模型,通过与试验数据对比得出响应速度的最大偏差为8.9%,响应速度最大偏差值为28.6°CA/s,验证了电液式可变气门正时系统仿真模型的准确性。其次,利用电液式可变气门正时系统仿真模型研究了运行参数和相位器结构参数变化对响应速度的影响,在90℃,0.4 MPa运行工况下,叶片力臂、叶片厚度、预加载荷与响应速度呈正相关,弹簧刚度、转子与定子间隙、转动惯量与响应速度负相关。结构参数一定时,机油温度与机油压力与响应速度均呈现正相关性。另外,通过量化分析,得出了全工况平面内叶片力臂、叶片厚度、预加载荷、弹簧刚度、转子与定子间隙和转动惯量等参数变化对相位器响应速度影响的百分比量化指标及变化规律,运行参数机油压力、机油温度和结构参数叶片力臂、叶片厚度和预加载荷是响应速度的主要影响因素,弹簧刚度、转子与定子间隙、相位器转动惯量是响应速度的次要影响因素。最后,为了深入研究各相位器参数对响应速度的影响,基于实验设计方法,采用偏最小二乘法建立相位器响应速度的回归模型,得出了交互与非交互作用下各因素与响应速度的相关系数,结果表明不仅各参数与响应速度有相关性,而且参数间交互作用因素与响应速度也有相关性。在全工况平面内对相位器响应速度进行相关性分析,得出了不同工况点下叶片力臂、叶片厚度、预加载荷、弹簧刚度、转子与定子间隙和转动惯量等参数交互作用时与相位器响应速度的相关性。
【图文】：

技术,凸轮轴,润滑油,配气相位角

图 1.1 DVVT 技术Fig1.1 DVVT TechnologyValve Timing）即进排气连续可变正时技术发动机更加高效、节能和环保[6器、凸轮位置传感器、曲轴位置传感若干叶片，转子和定子围成的区域被入或者流出润滑油，其中由于润滑油流入配气正时提前的腔室称为提前腔与凸轮轴相连，，润滑油通过机油控制链轮转动，而定时链轮与凸轮轴的相从而实现配气相位角的提前或滞后[7合理调节空燃比，实现内部 EGR，优放性的综合提高。搭载 DVVT 技术的5%，废气排放达到国Ⅳ标准。 Alfa Romeo 的两级可变凸轮机构、

系统原理图,奥迪,螺旋沟槽,升程

已经得到了广泛的应用。（2）可变凸轮型线可变凸轮型线可变气门机构主要有阶段式和连续式两种，其能够同时改变气门正时、持续角和升程[8]。此类可变凸轮型线系统还有本田的 VTEC、三菱公司的 MIVEC以及保时捷公司的 Vario-Cam 等。以奥迪 AVS 可变气门升程系统为例，这套系统包含两套不同的进气凸轮，主要区别在于进气凸轮的角度。同时凸轮轴间的切换是通过安装在轴上的螺旋沟槽套筒实现的。工作过程中由电磁驱动器控制螺旋沟槽套筒的运动，完成凸轮的切换，从而改变进气门的升程。发动机高负载情况下，AVS 系统将螺旋沟槽套筒推向角度大的凸轮，实现气门较大升程，增大进气量和进气流速，提高高转速工况的动力性；低负载情况下，将螺旋沟槽套筒推向角度小的凸轮，减小发动机进气量，进而较少喷油量，提高燃油经济性[11]。同时，两组角度凸轮作用下进气门的相位和升程都不同，配合特殊造型的燃烧室和活塞头，使混合气在缸内实现湍流和滚流，实现油气的充分混合，优化燃烧过程，进而提高发动机的性能。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U464.134

【参考文献】