（全套设计打包）汽车发动机新型配气机构设计（喜欢就下吧）

目前为止，已经有很多关于可变气门建议的提出。

在这些建议中，可变部分的类型被迅速的传开，并且成为种标准。

在这领域中它将变成个关键的装置。

而且，对有关气门活动角度的提高和改变仍然在进步。

然而，可变气门部分也是有限制原则的，像不能改变气门的持续时间长短或者升程量的大小。

另外，为了把装置发挥的更好就必须对新装置有更高的要求。

在这个区域里，所研究是个能连续增加控制气门开启持续时间的装置。

例如，电磁类型，除了能够连续改变持续时间，并且很明显。

结果，在这领域的研究在加快进行。

也有以纯机械可变气门持续时间装置为研究方向的例子。

实际上这个正在国外被研究。

然而此装置不能改变气门升程，很明显是有局限性的。

例如，结果很难相应的使高输出发动机型号减小。

另外，很难在相应的载荷下自由的控制气流的循环。

在个非常低载荷的情况下，吸气门的节制变得很困难，这就是个限制因素。

.简介我国的汽油机已经实施汽油电控喷射技术，进步采用电控可变配气相位技术，在转速负荷传感器等方面可以实现与发动机控制部件共用。

另外发动机已向多气门发展，对实施可变配气相位技术提供了定的便利条件。

根据我国汽车发动机产品的实际情况，本文以顶置双凸轮轴发动机为研究对象，设计了可变气门配气相位机构，实现了在不同转速和负荷条件下提供最佳的气门关闭角，达到了改善发动机动力性和经济性的目的。

在研究气门机构运动时，我们应该先了解最基本的气门机构，它是由凸轮轴气门摇臂气门弹簧门导管气门本体及气门座这些基本组成构件。

气门机构运动的动力源自发动机的曲轴，由连接于气缸曲轴上的时规齿盘以时规链条来带动连接于凸轮轴末端的另个时规齿盘，两个齿盘的齿数比是，也就是说经过个周期既四个行程后曲轴转了，而凸轮轴只转了。

有了这些驱动装置，凸轮轴便能随著发动机运转而转动，般情况下，气门因为气门弹簧的弹力作用而处于关闭状态。

当凸轮轴上的凸轮转到凸面时，由凸轮推动气门摇臂，气门便被打开，之后再随著凸面的离开及气门弹簧的作用而关闭。

凸轮轴转速是发动机转速的，进排气门因凸轮角度是固定的从而只有机械的开闭运动。

由两部分构成的，个是气门系统，它把曲轴的旋转转变成输出凸轮的摆动，这个转变是由个包含有摇杆的传动装置完成的另个是电子动力传动系统，它是根据开车的情况，通过控制控制轴的角度位置来改变气门的持续时间和升程的。

这个控制轴有个偏心的控制凸轮，它插入有摇臂的支轴气缸中，来改变传动机构和输出凸轮的状态。

如下图所示。

是个气门组系统。

它就包括三个部分，个传动部分个气门凸轮控制部分还有个电子控制部分。

它的各个部件在下图。

图.气门组系统气门开启特性的三个主要的因素是开启持续时间，持续相位角和升程的量。

气门开启特性由摆动凸轮及其相关部件所定型和定义的。

类似于普通的全旋转凸轮，摆动凸轮外型包括条开启控制的平滑操作的斜坡面。

主动轴的轴线和的凸轮轴的轴线是同心的。

主动轴在同步旋转中是由条链驱动的。

驱动凸轮的主动轴的旋转运动经由连杆，摇杆臂和连杆转化为输出凸轮的摆动。

摆动凸轮和主动轴同轴。

系统有以下优点.由于没有节流损失，使部分复合的热效率有所提高。

如果不用节流，而以进气门开启持续期来计量气缸充量，节流损失即可避免。

.由于低速时全负荷转矩增加，提高了全负荷时的有效效率。

如果能够根据发动机转速来控制进气门的关闭点，即可有效地控制气缸充气，从而改变发动机的全负荷转矩。

.将发动机的运转工况点移到功率较高之处。

这可以通过改变变速器传动比来改善发动机的转矩曲线。

用这种方法，可降低变速器传动比而保持同样的加速特性，使发动机能更经常地在较低转速和效率较高的工况下运转。

系统是种控制进气凸轮轴的气门正时的装置，它通过调整凸轮轴转角对配气正时进行优化，从而提高发动机的动力性燃油经济性，并且可以有效地降低尾气的排放。

除了发动机表现增强之外，系统的杰出点之是它的轻巧和简单构造，并可降低发动机系统的造价。

.气门可变机构发展现况本田汽车公司年代推出的可变气门正时和升程电子控制系统，可使发动机在高速时，改变气门正时和升程，并由电控组件控制，同时也可改变高速时进排气门开启的“重叠时间”，使发动机在高速范围时输出更大的功率。

宝马汽车公司新开发的.直列缸发动机，采用无级可变气门行程和工作角的气门控制器系统。

该系统可明显改善发动机的动力性能，最大功率由提高到，最大扭矩由.提高到.，最高车速可达。

与同级发动机比较，油耗下降。

同时，该系统属柔性技术，除能适应氢燃料发动机外，还可达到欧洲号排放限值标准。

自年，欧洲开始采用可变气门正时技术以来，主要被阿尔法•罗密欧宝马美洲豹沃尔沃保时捷戴克奥迪雷诺等高级轿车生产厂商采用，取得了良好效果。

近几年，国外不少知名汽车生产商也开始采用进气门连续可变正时控制排气门可变正时控制气门行程和工作角调整等型式，来提升发动机的动力性能。

年推出的奥迪新型发动机，采用无级可变凸轮轴控制气门工作角无级可变和排气门可变正时机构。

目前，以机械式气门控制机构为主流，但未来的技术发展趋势将转向开发电磁气门控制系统。

由此可以看到气门可变技术的发展前途是非常好的。

将来的汽车行业必然会全部使用到气门可变技术。

.毕业设计工作内容我们所研究的这个装置是能够连续改变气门正时及升程的个控制系统。

这个装置和常规的可变相位气门装置是不样的，是为了自由实现调整气门升程和气门开启持续时间，这两条应该是相互作用的。

我主要任务是要选用气门调节系统作为动力源的伺服直流电机，设计单级圆锥齿轮减速器及其箱体，滚珠丝杠的螺旋传动，控制杠杆和控制轴，以完成调节子系统的结构设计。

设计原始数据有，配气机构对应发动机的功率范围最高转速顶置气门，凸轮轴的位置是上置凸轮的最大升程凸轮实际基圆半径。

这个设计还是很有难度的，工作量也很大，国内外的资料也很有限，国外也是技术保密，根本不会把主要技术参数提供出来。

所以它对我们来说很有挑战性。

我们应该认真地将它完成。

气门可变机构汽车发动机是非常追求速度的大小的。

然而，在这个除了速度外还注意环境的年代，燃料的经济性和低排放的程度已经变为很重要的课题。

随着仿真技术的逐渐成熟以上技术的实现都是很有可能的，可变气门作用的发挥正变为个非常重要的课题。

在这时，看看先前这个连续可变气门正时和升程装置，它就是纯机械类型，另外还有无凸轮电动类型及液压类型。

随着可靠性越来越多的被考虑，纯机械类型被采用。

另外，研究可变气门正时和升程相似方法已经被人们注视。

随着这个叫单独装置研究计划的出现，它能够有很大的调整范围不费力调整底座以及更好的满足质量要求，具体的研究正在进行。

另外，响应改变被更多的考虑，并且电动传动控制装置也正在被使用。

.常规配气机构的基本原理发动机运转时活塞与气门运动之间相对关系的基础典型在现实的引擎运转时却会遇到几个问题首先进气门从打开到进气之前会有延迟，因为进气是由于活塞向下先形成真空，进而由于气缸内外压力不同才使油气被吸入气缸内。

此气门从开始动作到完全打开也需要时间，而基于上述原因，若能让进气门在活塞向下运动之前先打开，则将可充分利用这整个的进气行程。

如果排气门在排气行程尚未开始时先打开，可以减少活塞上升时的阻力，此外活塞由下而上到达上死点时，气缸内的废气并未能完全的排出，这时若将排气门关闭的时间延后，便可利用由进气门引入的新鲜油气，将残余的废气挤出去，尽量减少废气的残留影响发动机的动力输出。

以上气门与活塞间的相对关系若以具体的图形来表示，就称为气门正时图，见图。

而早开的进气门和晚关的排气门会造成有进排气门同时打开的重叠情况，称为气门重叠。

发动机高转速运转时若能增加气门重叠角度，将可抵消因高速运转而凸显的进气延迟现象。

但气门重叠角度大的高转速型凸轮，虽然具有较佳的高转速动力表现，但在低转速运转时，将因为气缸真空度不足及吸入油气的流失而造成容积效率降低，导致低转速动力不足怠速运转不稳的后遗症。

根据发动机原理可知发动机的升功率，升转矩及比油耗分别由下列公式决定ηηηηηηηη式中，常数η机械效率η指示效率发动机转速η充气效率过量空气系数从上式可知提高发动机动力性能及经济性的措施就是提高ηηη及，减小。

过量空气系数同时影响排放及比油耗，根据不同目标，要求应达到定数值。

提高的同时，必须要注意提高充气效率，后者随着转速的提高而下降。

机械效率η受发动机转速及最大爆发压力的影响，当转速不变时，η基本不变.η受混合气的影响，而混合质量又受缸内空气涡流及紊流强度的影响，降低低速低负荷发动机比油耗的措施之，就是提高空气流动的涡流比，改善其混合质量.但是如果设计比较高的进气道，则高速时涡流比过高又会影响充气效率.因此必须采用可变气门技术，以满足不同转速需要。

图.配气相位图从配气相位图上可以看出活塞从上止点移到下正点的进气过程中浅色，进气门会提前开启和延迟关闭。

当发动机做功完毕，活塞从下止点移到上止点的排气过程中深色，排气门会提前开启和延迟关闭。

十分明显，这种延长气门开启时间的做法，必然会出现个进气门和排气门同时开启的时刻“重叠阶段”，可能会造成废气倒流。

这种现象在发动机的转速仅转以下的怠速时候最明显。

这容易造成怠速工作不畅顺，振动过大，功率下降等现象。

尤其是采用四气门的发动机，由于“帘区”值大，“重叠阶段”更容易造成怠速运转不畅顺的现象。

为了消除这缺陷，就以“变”对“变”，采用了“可变式”的气门驱动机构。

发动机上的气门可变驱动机构可以通过两种形式实现，种是凸轮轴和凸轮可变系统，就是通过凸轮轴或者凸轮的变换来改变配气相位和气门升程另种是气门挺杆可变系统，工作时凸轮轴和凸轮不变动，气门挺杆，摇臂或拉杆靠机械力或者液压力的作用而改变，从而改变配气门相位和气门升程。

我们选用第种方式，它的可靠性比较高。

.可变气门配气机构传动子系统图.气门升程工作图如图.所示，主动轴带动输入凸轮转动，输入凸轮通过转动副带动连杆做平面运动，连杆与摇臂组成转动副，与控制凸轮偏心轮形成高副。

摇臂与控制凸轮形成转动副，且与连杆形成转动副，连杆与输出凸轮形成转动副，输出凸轮与输入轴主动轴形成转动副。

输入凸轮也与输入轴形成转动副。

控制凸轮旋转中心与机架形成转动副。

此机构实际上是个异构体机构，当控制轴完成控制运动后它就相当于个固定的转动副，而其它部件正常工作，这就是它与其它机构不同得个地方，因此当该异构体工作时实际上就相当于个构件和个转动副。

所以此机构的自由度当它起控制作用的时候它就相当于有个构件，个转动副和个高副。

它的自由度经过研究它的自由度是不变的，总是。

这对控制部分来说就很方便了。

从运动分析可知中，可知该传动子系统有四个特殊的位置.输出凸轮在最高处.气门持续开启的开始.输出凸轮在最底处升程顶端.气门持续开的启结束图.机构简图机械系统的运动传递可以概括为下系统传动装置使控制轴产生旋转，用它的转动角度去改变气门升程和开启时间。

传动装置安装于汽缸盖尾部，控制轴杆固定于控制杠杆上由个减速器带动旋转。

减速器包括个由电动机驱动的滚珠丝杠。

滚珠丝杠使螺母移动，螺母上控制杠杆，带动控制轴旋转。

另外使用对锥齿轮来改变控制轴的旋转方向，伺服直流发动机平行作用于驱动轴。

由此避免电动机伸出宽度超过气缸盖的宽度。

当电动机轴旋转时，对锥齿轮带动滚珠丝杠轴旋转，同时滚珠丝杠螺母沿丝杠做横向运动。

同时，控制轴通在控制杠杆的带动下，朝顺时针方向旋转，变成降低升程缩短气门正时方向。

当电动机轴沿反方向旋转时，控制轴通在控制杠杆的带动下，朝逆时针方向旋转，变成增加升程提高气门正时方向。

在这时候，控制轴沿着滚珠丝杠轴正向和反向运动。

然而，控制杠杆来回的摆动使这种运动被缓冲，减少了在滚珠丝杠轴上的侧压力，使滚珠丝杠被压紧。

.的控制系统伺服直流电动机的工作由电控系