基于468Q发动机的可变配气机构设计

发布时间：2017-10-04 04:35

  本文关键词：基于468Q发动机的可变配气机构设计

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【摘要】：可变配气技术作为当前发动机配气系统的研发热点,其在燃油经济性和动力性这两个问题上有着优异的表现。从全世界范围来看,这项技术的发展经历了凸轮轴两极调相机构、改变凸轮型线机构并最终实现了全可变气门机构。本文针对电磁、电液控制响应慢的问题在468Q发动机的基础上设计了一款结合机械、液压和电磁的可变配气机构(EHMVA)。首先对各国典型可变配气机构进行分类研究。结合各公司的设计理念对本机构设计进行指导和参照,并最终确定本机构的结构形式。其中,挺柱负责气门的落座缓冲和小升程型线的控制,柱塞负责气门升程大于原机构的控制。对于挺柱套/挺柱和挺柱/柱塞两套系统,其工作原理与液压缸类似,所以设计时按照液压缸的设计原则进行计算。机构所要实现的过程可以归纳为以下两点功能:(1)对于挺柱,要求其在气门配气凸轮缓冲段前20°CA,挺柱套内腔开始充油使挺柱开始升起,最晚在缓冲段工作10°CA时到达指定位置;在气门落座前20°CA内完成泄油工作,使气门稳定落座。(2)对于柱塞,要求其在气门开启前60°CA内完成下一循环的可变配气升程调节;从最高升程位置开始进入ECU控制的自由泄油阶段,但在落座前20°CA时进行强制泄油以关闭气门。按照所要达到的效果进行了EHMVA的结构设计,并根据具体计算求出液压缸各参数、各个孔的直径、柱塞的尺寸以及液压泵的选取。最后根据所设计的机构分别建立AVL EXCITE TD模型以及AMESim模型。在AMESim中主要对机构的液压控制系统进行仿真。根据设计可知两套液压缸系统的工作原理相同,所以在建模时仅针对一套系统进行,而另一套则输入不同参数即可。在AVL中主要对机构的配气凸轮型线进行优化,以确定其满足运动学和动力学的设计要求。在对EHMVA系统进行仿真前,先对原机构进行逆向拟合并仿真,并以此作为标准对新凸轮进行调试,使其克服原机构的不足之处。本文在468Q发动机的基础上完成了EHMVA系统的设计并进行建模仿真。从结论上看,本文所设计的可变配气机构实现了初始设定目标。
【关键词】：可变配气机构 AVL EXCITE TD 模拟计算 凸轮型线 AMESim
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1. 绪论11-15
• 1.1 课题的目的与意义11-12
• 1.2 可变配气技术的优点12-13
• 1.3 FVVT发展现状13-14
• 1.3.1 国外现状13-14
• 1.3.2 国内现状14
• 1.4 课题研究的内容14-15
• 2. 可变配气机构工作原理15-29
• 2.1 配气机构分类15-17
• 2.1.1 常规凸轮驱动配气机构15
• 2.1.2 凸轮驱动可变配气机构15
• 2.1.3 无凸轮驱动配气机构15-17
• 2.2 无凸轮配气系统分类17-19
• 2.2.1 以电磁为驱动力的配气机构17-18
• 2.2.2 以电液为驱动力的配气机构18-19
• 2.2.3 以电气为驱动力的配气机构19
• 2.3 典型可变配气系统工作原理19-28
• 2.3.1 美国可变配气机构研究进展20-22
• 2.3.2 亚洲可变配气机构研究进展22-24
• 2.3.3 欧洲可变配气机构研究进展24-28
• 2.4 本章小结28-29
• 3. 基于 468Q发动机的可变配气机构设计29-47
• 3.1 EHMVA可变配气机构的组成及工作原理29-32
• 3.1.1 EHMVA可变配气机构的组成29-30
• 3.1.2 EHMVA可变配气机构的工作原理30-32
• 3.2 EHMVA可变配气机构的设计32-46
• 3.2.1 升程调节柱塞与挺柱的结构设计33-37
• 3.2.2 升程调节挺柱套与挺柱的结构设计37-39
• 3.2.3 油道3的各孔计算39-40
• 3.2.4 油道2的各孔计算40-41
• 3.2.5 油道1的各孔计算41-42
• 3.2.6 液压泵的选取42-44
• 3.2.7 柱塞的计算44-46
• 3.3 本章小结46-47
• 4. 基于AVL Timing Drive的可变配气机构校核和原机建模47-67
• 4.1 EHMVA可变配气机构的校核47-49
• 4.1.1 挺柱套校核47-48
• 4.1.2 挺柱校核48-49
• 4.2 EHMVA可变配气机构的系统控制49-50
• 4.3 原机配气机构的参数确定50-59
• 4.3.1 缓冲段的重建51-56
• 4.3.2 基本段的重建56-59
• 4.4 原机配气机构的建模59-62
• 4.5 原机动力学仿真62-65
• 4.5.1 对凸轮的要求62-63
• 4.5.2 对气门的要求63-64
• 4.5.3 对气门弹簧的要求64-65
• 4.6 本章小结65-67
• 5. 基于AMESim的可变配气机构液压系统建模与校核67-80
• 5.1 AMESim的介绍67-68
• 5.2 液压系统的建模68-72
• 5.2.1 液压系统各组成元件69-70
• 5.2.2 系统模型的简化说明70
• 5.2.3 AMESim模型的工作过程70-72
• 5.3 液压系统仿真结果72-79
• 5.3.1 挺柱和挺柱套组成的液压缸系统72-75
• 5.3.2 柱塞和挺柱组成的液压缸系统75-79
• 5.4 本章小结79-80
• 6. EHMVA可变配气机构的仿真80-91
• 6.1 EHMVA可变配气机构运动学仿真80-83
• 6.1.1 缓冲段末端速度81
• 6.1.2 正加速度脉冲宽度81-82
• 6.1.3 曲率半径和阶跃82-83
• 6.1.4 丰满度83
• 6.2 EHMVA可变配气机构动力学仿真83-89
• 6.2.1 从动件飞脱84-85
• 6.2.2 气门反跳85
• 6.2.3 气门磨损85-86
• 6.2.4 气门弹簧86-87
• 6.2.5 凸轮润滑油膜87-89
• 6.3 本章小结89-91
• 7. 总结与展望91-93
• 7.1 总结91-92
• 7.2 展望92-93
• 参考文献93-99
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果99-100
• 致谢100-101

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本文编号：968686