凸轮驱动式液压可变气门机构设计

发布时间：2017-08-24 23:37

  本文关键词：凸轮驱动式液压可变气门机构设计

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【摘要】：随着我国汽车市场的蓬勃发展,汽车保有量的持续增加,环境污染和能源危机的问题越来越受到人们的重视。由于传统汽油机的气门开、闭时刻及气门升程固定不变,导致其在低速小负荷时的泵气损失较大、燃油经济性较差,而可变气门技术作为一种行之有效的汽油机节能技术,可通过改变气门的开启、关闭时刻以及气门升程,使汽油机在不同的负荷下都能达到最优的进气效率,进而提高其热效率,降低燃油消耗率,并改善其排放性能。由于可变气门技术的巨大优越性,现已成为汽油机节能技术的一个研究热点。国外早在1880年就有了可变气门技术相关的专利,在20世纪90年代后,由于对燃油经济性的要求不断提高和排放法规的日渐严格,可变气门技术得到了巨大的发展,很多研究机构以及汽车厂商都推出了其相应的产品。基于此,本文以铃木GS125发动机为试制样机,设计开发凸轮驱动式液压可变气门机构,该机构可实现气门升程和气门关闭时刻的可变,并通过搭建发动机试验台架,验证了所设计的凸轮驱动式液压可变气门机构的可行性以及有效性。本文的主要工作及结论如下:(1)本文通过分析可变气门技术发展趋势并结合国内外研究现状,提出凸轮驱动式液压可变气门机构,即在传统汽油机的配气机构上增加一套液压系统,该机构采用凸轮驱动和电液驱动相结合的方法控制气门运动规律,提高了气门机构的响应特性;设计落座缓冲机构,优化气门的落座速度。(2)利用AMESim模拟软件搭建凸轮驱动式液压可变气门机构的物理模型,并对各零件的参数进行数学分析。通过该软件对液压活塞气门组、液压柱塞组、低压油路进行了子模型的选取和参数设置,并对气门落座缓冲模块调试.(3)通过AMESim模拟软件建立模型得到不同电液比例溢流阀开启压力和不同转速下的气门升程图像以及气门落座速度。(4)以铃木GS125发动机为试制样机,对该发动机气门室罩盖进行改装,在原机的基础上取消进气门的摇臂和摇臂轴及其相关零件,并设计加工挺柱、液压活塞气门组以及液压柱塞组等零部件。(5)搭建凸轮驱动式液压可变气门发动机试验台架,并通过该台架进行倒拖实验,测量得到发动机转速为2000r/min,电液比例溢流阀的开启压力分别为4、4.5、5、5.5、6、10MPa时的气门升程曲线,并与通过AMESim软件模拟得到的气门升程曲线做对比,从而验证了所设计的凸轮驱动式液压可变气门机构的可行性以及有效性。
【关键词】：汽油机 可变气门技术 模拟仿真 机构设计
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.134.3
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-27
• 1.1 引言11-12
• 1.2 汽油机节能技术12-13
• 1.3 可变气门技术分类及优点13-16
• 1.4 可变气门技术的发展与研究现状16-17
• 1.5 可变气门技术的实现途径17-25
• 1.5.1 基于凸轮轴驱动的可变气门机构18-22
• 1.5.2 无凸轮轴驱动的可变气门机构22-25
• 1.6 本文主要研究内容25-27
• 第2章 凸轮驱动式液压可变气门机构设计27-37
• 2.1 样机介绍27-28
• 2.2 凸轮驱动式液压可变气门机构简介28-30
• 2.3 关键零部件设计30-36
• 2.3.1 挺柱的设计30-33
• 2.3.2 气门活塞和柱塞的设计33-34
• 2.3.3 高压管道的设计34-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第3章 凸轮驱动式液压可变气门机构的模拟仿真37-55
• 3.1 软件简介37-39
• 3.1.1 AMESim软件包37-38
• 3.1.2 AMESim建模步骤38-39
• 3.2 凸轮驱动式液压可变气门机构模型的建立39-40
• 3.3 模型主要模块选取及参数设置40-44
• 3.3.1 液压活塞气门组选取及参数设置40-41
• 3.3.2 液压柱塞组选取及参数设置41
• 3.3.3 低压油路选取及参数设置41-44
• 3.4 模型验证44-48
• 3.4.1 高压管道直径d0的调试45-46
• 3.4.2 气门活塞直径dv的调试46-48
• 3.5 气门落座速度48-52
• 3.6 仿真结果和分析52-54
• 3.7 本章小结54-55
• 第4章 凸轮驱动式液压可变气门机构的实验验证55-69
• 4.1 可变气门机构搭建55-62
• 4.1.1 气门室罩盖的改装及设计55-57
• 4.1.2 气门活塞的设计57
• 4.1.3 柱塞及柱塞弹簧的设计57-59
• 4.1.4 底座的设计59-60
• 4.1.5 顶盖的设计60-62
• 4.2 实验台架搭建62-63
• 4.3 试验台架主要模块63-65
• 4.4 实验过程65-66
• 4.5 实验结果分析66-68
• 4.6 本章小结68-69
• 第5章 总结与展望69-71
• 5.1 工作总结69-70
• 5.2 工作展望70-71
• 参考文献71-75
• 作者简介及科研成果75-76
• 致谢76

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本文编号：733796