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单顶置凸轮轴式发动机VVT机构的研究
| 论文题名： | 单顶置凸轮轴式发动机VVT机构的研究 |
| 关键词： | 移动摇臂轴;可变气门机构;性能指标;模拟计算;发动机 |
| 摘要： | 配气机构作为汽车发动机的重要部件之一在发动机工作过程中起着决定性作用。传统配气机构拥有固定配气相位，它是通过各种不同配气相位的试验，从中选取某一固定配气相位兼顾各种工况，是发动机性能的一种折衷方案，因而不可能在各种情况下达到最佳性能。为了保证发动机在各种转速下的进气性能，气门机构的设计已成为国内外发动机设计的核心技术之一。摩托车发动机转速范围比汽车大的多，其高、低速工况对配气相位要求差异很大，所以对摩托车发动机来说，固定配气相位就会暴露出很多的缺点。与汽车发动机相比，更加迫切需要可变气门技术改善其综合性能。传统可变气门机构采用液压驱动方式，受制造成本和机构复杂性的限制，目前还没有在小型单缸汽油机上应用可变气门配气机构。 本文以济南轻骑K157型号摩托车发动机为研究对象，研制一种移动摇臂轴式的可变配气机构，通过移动摇臂轴实现高低速摇臂的啮合与分离，进而实现工作凸轮在高速凸轮和低速凸轮之间转换，来满足发动机不同工况下的要求，实现发动机各工况下的最佳配气定时，改善经济性、动力性及排放性，推动了VVT技术在中小排量单顶置凸轮轴摩托车发动机上的应用步伐。完成的工作如下: 首先，完成了VVT机构的设计工作。本文重点介绍了移动摇臂轴式VVT机构的总体布局、主要零部件的作用及机构的工作原理;并且从进气摇臂轴能够顺利移动、高低速摇臂能够顺利啮合、高速摇臂与高速凸轮能够紧密贴合三个方面在理论上进行了可行性分析，验证了VVT机构能够顺利运行。 其次，根据内燃机循环仿真的理论基础和K157发动机的结构特点，利用BOOST软件建立了K157发动机的一维流动仿真模型，对K157发动机BOOST模型参数进行设置，将模拟结果节气门半开状态下的扭矩、功率以及燃油消耗率与原机实测值的数据进行对比，验证了模型的正确性与可靠性。 然后，在原机模型的基础上建立了VVT发动机的BOOST模型，根据不同配气相位下的模拟计算结果，确定了VVT发动机的气门运动规律;对VVT发动机BOOST模型进行模拟计算，得到VVT发动机的功率、扭矩、燃油消耗率。并将其与原机实测值进行对比分析，结果发现在整个发动机工作范围内VVT发动机的动力性与经济性与原机相比都得到了改善，并在发动机常用的中低速工况下改善尤为明显，达到了预期效果。 最后，对VVT发动机进行啮合性能和进气性能实验研究，验证高低速摇臂能够在合适的曲轴转角内顺利啮合与分离，测量VVT发动机的充气效率，并与原机的充气效率进行对比，结果发现在发动机高低速范围内的充气效率与原机相比都得到了提高，并且中低速范围内提高明显。 |
| 作者： | 姜广梅 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 谢宗法 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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