压活塞和移动,中间摇臂与左右摇臂锁在起在高速凸轮的作用下驱动气门,低速凸轮随凸轮轴空转。图.日本本田公司可变配气相位升程机构工作原理图液压活塞液压活塞凸轮轴高速凸轮低速凸轮限制活塞第摇臂中间摇臂第摇臂可变进气涡流强度传统的柴油机进气涡流强度取决于柴油机的转速。对于个恒定的柴油机进气道而言,随柴油机转速的升高进气涡流增强,反之涡流强度减弱。进气道的设计般只能保证在转速范围内的涡流强度使柴油机性能最佳,而转速改变时,进气涡流就会过强或过弱,不利于柴油机正常工作。图为副气道控制进气涡流强度结构示意图。副气道以定角度与主气道相连,形成与主气道反向的进气涡流,通过改变副气道的进气量可以很好地改变整个进气涡流强度。该种控制方法结构简单,涡流强度的改变不会恶化流量系数,因而得到了广泛的应用。图.副气道控制进气涡流强度结构图主气道汽缸盖控制阀控制阀行程传感器电磁阀副气道总之，可变技术的应用可使内燃机的各项性能在整个使用工况变化范围内得到优化。如果说,活塞式内燃机经过百余年的研究与发展,在技术上已达到相当高的水平,那么,可变技术就是使其性能进步取得重大突破的途径之。因而,可变技术的发展前景十分诱人。可变技术的广泛应用需解决两个关键问题其是研制出可改变参数的结构其二是确保这种结构在工作过程中的可靠性。近代电子技术的发展,使改变结构参数的调控过程更易实施,有些可变技术已在轿车上使用并取得了较好的效果,我国应加大在此方面的投入,优化内燃机设计,使可变技术在内燃机上获得普遍应用,进步提高内燃机的综合性能。.发动机气门驱动机构的发展凸轮轴气门驱动机构绝大多数活塞式内燃机是采用传统的机械驱动凸轮结构来驱动进排气门的，其气门的升程配气定时般是基于狭小工况范围发动机性能的局部优化而确定，在工作过程中是固定不变的，是种折中选择，气门运动规律完全由凸轮的型线确定的。这种气门驱动机构难于满足发动机动力性经济性和环保性能不断提高的要求，尤其是车用发动机，由于其工作范围非常宽，要求配气相位可变气门升程可调。但由于它简单可靠相对来说不昂贵，至今仍广泛的使用。液压式,可变,系统,设计,毕业设计,全套,图纸摘要液压驱动可变配气系统是无凸轮轴可变配气技术的种。通过对国内外各种电控液压驱动可变配气系统的分析和比较，本文提出了款电控液压驱动可变配气系统设计方案，通过对该方案的主要结构参数，如柱塞半径气门弹簧刚度电磁阀流通面积等参数的研究，得到这种可变配气系统运动特性规律，为系统的开发和研制提供帮助。本文在设计的基础上，开发出套可变配气系统，系统主要包括液压系统执行机构以及控制系统等。将该系统安装在发动机上，代替原来的配气机构，并对该系统的性能进行了试验研究。试验结果表明本套结构能够控制气门的气门正时，缓解气门落座冲击。同时研究了运行参数如发动机转速液压系统的压力和驱动电压对可变配气机构控制特性的影响，这些参数不同程度地影响着可变配气的动态特性。关键词可变配气系统液压系统无凸轮轴可变配气技术气门弹簧刚度气门正时伴随着社会经济的发展，人类生活水平的提高，我们对生活质量也提出了越来越高的要求。但是事实总是事与愿违，综观历史，我们周围的生活环境是越来越恶化全球气温变暖，酸雨不断致使植被死亡等，都在步步的威胁着我们人类的生存。据统计，以上的污染来自汽车的废气排放。所以要改善我们的生活环境，其首要的任务就是降低限制汽车的废气排放，低污染低油耗大功率大扭矩的发动机也就是我们的追求目标。而配气机构严重的影响着发动机的燃烧特性和排放特性。本文就配气机构的改进发展情况加以论述和展开说明。.发动机配气机构的可变技术可变技术是指随着使用工况及要求的变化,或者为了解决矛盾及避免内燃机不正常工作现象的出现,使相关系统的结构或参数作相应的变化,从而使内燃机在各种工况下,综合性能指标能大幅度地提高,而且避免不正常燃烧及超负荷现象的产生。可变技术涉及范围较广,如可变压缩比可变进气系统可变配气定时可变喷油系统可变增压系统等。在解决较大转速范围内动力性和经济性的矛盾方面,可变技术显示出独特的优势。近代电子技术的发展,促成了可变技术的迅速推广,使可变技术在车用内燃机上的应用和影响日渐突出。可变进气系统传统的进气歧管长度不可变，只能在定的转速范围内有较好的充气效率，具有良好的性能在运行过程中无法进行调节，其动力性在些工况下必然要受到限制，使内燃机在两种极端的工况下性能下降，影响发动机的经济性和排放性。长期以来人们功率值比较，若最大功率符合电动机短时超载的范围，则按平均功率选择电动机否则应按最大功率选择电动机。选取电动机型号．普通电机。电动机参数功率为．，转速。液压阀的选择高速电磁阀的选取高速电磁阀是可变配气系统中的个关键部件，它的动作时间决定着整个系统动作的快慢，电磁阀的流通面积决定了其在定压差下的流量，从而决定了气门的开启速度和关闭速度。设计中选用贵州红林机械厂与美国合作开发的系列高速开关式电磁阀。这种产品结构紧凑体积小重量轻响应快速可靠性高。当线圈通电时，衔铁产生的电磁力通过阀杆使球阀打开，液压油通过控制口输出当线圈断电时，球阀在供油口和控制口压差的作用下．使供油球阀落座，则供油口与控制口断开。由上述已知条件可以确定选额定流量为的高速电磁阀溢流阀的选取溢流阀是种压力控制阀，常用于节流调速系统中，它和流量控制阀配合使用，调节进入系统的流量，并保持系统的压力基本恒定。用于过载保护的溢流阀般称为安全阀。本液压系统设计中需要的是保持系统压力稳定，所以也就被称为定压阀，平时阀芯在弹簧力的作用下压在阀座上，阀呈关闭状态，因而阀芯不起作用。压力油通过入口作用于锥形阀芯上，当油压对阀芯的作用力大于弹簧所调整的压力时，锥形阀芯被打开，高压油便经溢流口排回油箱使得系统中的压力不再升高，保持恒定压力。拧动调压螺钉，可以改变控制压力，直动式溢流阀是靠液压力和弹簧力直接平衡，控制溢流口启闭及其开口大小来进行工作的。这种阀的主要缺点是阀门开口量有变化时候，弹簧力变化比较大，油压也相应的产生较大的波动，所以控制压力的精确度就会降低。由于系统的工作压力要求为范围内，所以，溢流阀只在低压时使用。选取型号型板式系列先导式溢流阀。基本参数为最大压力最小压力．卸荷压力．。油箱的选择由于电动机带动齿轮泵频繁启动，工作油液温度会升高很快。液压系统工作时，工作油液温度不能超过度，这就要求工作油液有充分的冷却时间。般来说，油箱容积为齿轮泵每分钟供油量的至倍选取油箱体积为长宽高。同电液气门驱动样，电气气门驱动也有气门落座冲击大能耗大响应速度不够及结构复杂等问题。因此，空气作为传动介质的优越性并不明显。所以寻找合适的传动介质是提高此类气门驱动机构性能的关键。其他的气门驱动机构近年来研究无凸轮轴气门驱动机构还包括电机凸轮驱动旋转驱动器摇臂驱动和电机驱动等等。如图所示是.等人提出了用旋转驱动器摇臂驱动气门的方法,旋转驱动器工作原理类似于计算机中驱动读写磁头的驱动装置,能够快速运动,准确定位。但目前只对此驱动方式进行了仿真计算。图.电机凸轮气门驱动机构示意图等人提出了电机凸轮驱动气门的方案如图所示。电机轴凸轮凸轮从动件总成及气门在同轴线上。电机及凸轮转动时,凸轮从动件及气门作往复运动控制电机的瞬时转速和旋转方向,即可改变气门正时和升程。样机试验表明,在相当于发动机转速以上时能量消耗很大,并且气门落座速度随转速增加而增大,在时达.。电机直接控制凸轮的可变气门驱动机构中，每气门都由套永磁无刷直流电机通过凸轮驱动，并通过增加或减少电机的角速度改变电机的旋转方向来改变气门的开启和关闭相位和升程。该系统的转速灵活性范围很大。这些驱动气门的方式都有气门落座冲击响应速度能量消耗和机构复杂等问题。对旋转电气气门驱动和旋转驱动器摇臂气门驱动的研究远不如对电磁电液气门驱动的研究那样深入。还有人进行了以旋转气门代替往复运动的菌形气门的尝试,但可靠密封和润滑的老问题依然没有解决。.本课题的意义和主要工作内容以上所有分析表明可变配气系统在国内外己经进行过大量的研究，伴随着微电脑技术的飞速发展及其在发动机上的应用。可变配气系统也开始由结构简单的调节范围有限的机械式的可变配气系统，向精确的多自由度的全柔性控制的智能型电子控制可变配气系统发展。在前期工作中，基于东安发动机，在保留气门弹簧的基础上，己设计出可变配气驱动机构，但由于其结构简单，落座冲击大，液体泄露等原因，整体结构需要进行改进。本课题就是在前期工作的基础上，完成做了以下些工作.电控液压驱动可变配气系统的液压系统设计.电控液压驱动可变配气系统的执行机构设计.电控液压驱动可变配气系统的电磁阀凸轮轴可变气门驱动机构凸轮轴可变气门驱动机构是在传统气门驱动机构的基础上改进的，有两种实现形式种是凸轮轴和凸轮可变系统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液力作用而改变，从而改变配气相位和气门升程。凸轮轴调相机构是通过正时带轮与凸轮轴内轴之间设置环型柱塞，柱塞和凸轮轴内轴以直键或花键传动，电控单元通过液压或电子控制柱塞，使柱塞带动凸轮轴相对于曲轴转动个角度，从而改变配气定时。如图.所示为带有的可变气门系统，它保留了传统的凸轮轴，增加了根偏心轴滚轴和顶杆机构，电控单元根据油门信号控制步进电机，步进电机改变偏心凸轮的偏移量，经中间摇臂间接地改变进气门动作。可任意控制进气门升程，取代了节气门的功能，从而将泵气损失减至最低。有利于提高冷车时的运转性能降低排放，并使运转更加平稳。图.传统进气机构与机构的比较无凸轮轴驱动配气机构无凸轮电液驱动配气机构在所有工况下都能连续独立地控制气门运动,使发动机获得低排放低能耗高扭矩和高功率输出等优点。无凸轮配气机构就是取消发动机配气机构中的凸轮轴以及从动件,而以电液电磁电气或者其他方式驱动气门。相对于传统的机械式配气机构来说,电液驱动配气机构的优点可以概括为降低了能耗增加了扭矩提高了输出功率和怠速稳定性减少了磨损和冲击噪声可以简化发动机结构,降低了发动机的加工成本和重量实现了发动机的制动性能等等。电液驱动配气机构无凸轮电液驱动配气机构就是取消凸轮轴和弹簧,利用种压缩流体的弹性特征对气门的开启和闭合起加速和减速的作用,为气门定时气门升程和速度提供了连续的可变控制。加速时流体的势能转化为气门的动能减速时气门的动能又转化为流体的势能,在整个过程中能量损失很少。公司研究员研制的电液气门驱动机构如图.所示。该系统通过加速踏板位置发动机转速等数据,精确计算出气门开启时刻和持续时间。使用电磁阀控制液压系统就可使发动机气门动作。气门在其起始全闭和终了全开位置之间振动,开启力来自气门开启弹簧,关闭力来自气门关闭弹簧。这项技术既可节省以上燃油,获得更好的发动机工作特性,有效地降低排放,又可实现新的发动机制动技术。图.的电液气门驱动系统公司的和研究的电液气门驱动工作原理如图.所示。们发现进气管的长度变化影响内燃机的充气效率。进气管较短时，在高速运行有较好的充气效果进气管较长时，在低速运行有较好的充气效果。如图.。使用可变长度的进气管，可使内燃机在较宽的转速范围内都有叫好的充气效果。图.所示的是个进气管长度可变的进气控制系统，在内燃机低速运转时，进气控制阀关闭，管道变长，提高了进气流速，加强了惯性进气的作用，从而提高了充气效率。在内燃机高速运转时，进气控制阀打开，管道变短降低了进气阻力，从而提高了充气效率。图.所示的为进气管长度无级变化的进气系统示意图，这种系统可以利用动态效应充气，在内燃机的所有转速范围内都能达到最佳的效果。这种进气管长度可变系统的结构简单费用不大可靠性高，比较适用于汽车拖拉机摩托车等的发动机上。图.四缸汽油机进气管长度对充气系数的影响随转速的变化关系