汽缸盖

猛龙哥

摘要

    本文所述的气门摩擦磨损试验台主要是用来测试不同工作状态下，气门的疲劳失效、摩擦磨损情况，该实验机对气门副的设计及气门失效分析与故障诊断具有较好的指导意义。
    该实验台设计分为几个大部分，包括试验台的结构设计（含缸盖设计，缸体设计等），数据采集及控制系统设计，数据处理及分析系统的设计，本人此次设计的主要任务是试验机的结构设计。该实验机的主要实验对象为488发动机的气门，所以该试验机的润滑系统及方式，冷却系统及传动方式等与488发动机有很大的相似之处。另一方面，为了使该机具有广泛的适用性，从而在结构上采用许多可更换部件。如进排气门凸轮轴、气门导管座套、气门座镶块等。
关键词 气门,试验台,疲劳,磨损






















Abstract

The paper will introduce valve friction and attrition test-plotform,which main test the fatigue failure and friction and attrition of valve fifferent work condition.This test-plotform is meaningfal for analysis to valve failure and diagnosis to default.
The test-plotform project consists of four ports : the structural design of the test-plotform (whole arrangenrent design.cylinder-head design,cylinder-body design ect.).Thedesign of date collecting and contral system.The design of date process and diagnosis system.My main work is to discuss the whole sturcture of the test-plotform.Tmain text object of the test-plotformis 488 engine valve.So the lubricact system and stale,coal system and gear stale ect. Of test-plotform is similar to 488 engine.On the other hand,the test-plotform in structure uses many changable parts,for extensiver use.Such as exhaust valve camshaft valve guide insert and seat inserf.
Keywords:valve,text-plotform,fatigue,attrition


















目录
摘要---------------------------------------------------------------------------------------1
Abstract---------------------------------------------------------------------------------2   
第1章  绪论---------------------------------------------------------------------------4
    1.1课题背景-----------------------------------------------------------------------4
    1.2技术要求 ---------------------------------------------------------------------4
    1.3整体结构论述-----------------------------------------------------------------6

第2章 主要零部件设计-------------------------------------------------------------9
2.1皮带轮及密封件-------------------------------------------------------------9
2.2密封圈-------------------------------------------------------------------------9
    2.3凸轮轴尺寸连校验----------------------------------------------------------10
    2.4摇臂----------------------------------------------------------------------------12
    2.5气门名义尺寸链计算-------------------------------------------------------12
2.6气门导管座套----------------------------------------------------------------13
2.7气门座镶块-------------------------------------------------------------------14
2.8缸体壁厚的计算-------------------------------------------------------------14
2.9凸轮轴前后端盖-------------------------------------------------------------14
    2.10试验台底座 ----------------------------------------------------------------15

第3章 油道及水道设计-------------------------------------------------------------16
    3.1油道设计----------------------------------------------------------------------16
3.2水道设计----------------------------------------------------------------------17
结论-----------------------------------------------------------------------------18
致谢---------------------------------------------------------------------------------------19
参考文献---------------------------------------------------------------------------------20
附录1-------------------------------------------------------------------------------------21
附录2-------------------------------------------------------------------------------------25




第1章 绪论
1.1  课题背景
内燃机的运动部件甚多，故障率较高，工作环境恶劣，对正常运行影响较大，自身承受的载荷也较大，尤其是处于整机可靠性的薄弱环节的气门等。
气门作为配气机构的重要组成部件，是在严酷的条件下工作的一种零件。气门在以很高的频率做开关动作的过程中，气门杆和导管之间有摩擦，每次关闭落座时，气门和气门座的磨合锥面之间都要发生冲击，冲击的大小决定于气门的运动质量和落座的瞬时气门的运动速度。
在设计气门时，应首先设法改善气门的冷却条件，降低它的工作温度，并在此基础上寻找合适的材料保证气门在高温时具有足够的强度和耐磨、耐蚀性。
本文向大家介绍的气门摩擦试验机主要是用来测试冲击载荷作用下，不同材料各种转速下的疲劳磨损程度，即探索不同材料冲击载荷与磨损速度的关系。
本机采用四进气门四排气门进行试验。在发动机运行时，气门头部顶面直接与高温燃气接触，使进排气门都受热，但排气门在排气过程中还要受到高温排气的冲刷，尤其是在排气门刚刚开启的时气缸内的气体压力还比较高，而此时气门的开度很小，高温气体以很高的速度经过气门与气门座之间的缝隙吹出，所以排气门受热更严重。此外，排气门还要受到排气的腐蚀。这些都可以让我们认识到排气门的工作环境更加恶劣一些，另一方面，若只采用一组进排气门，那么这种结构与原机相比，其模拟程度相差很大，故采用四进气门四排气门的结构。综上所述，本机采用四进气门四排气门。
该实验机是模拟内燃机工作的真实环境，并对工作效率与负荷进行强化。据目前掌握的资料表明这种高强度并真实模拟发动机工作条件的气门磨损实验机在国内外有关报道极少，而这方面的研究目前主要靠原机试验来完成，而这样一方面耗时多，耗油量大，浪费了大量的人力物力，而且由于为了缩短时间，载荷增至原机的120%，其长时间运转会使整机极费，损失较大。
该实验机以488发动机为原型改造，可以测试多种发动机的进排气门，并满足设计要求可圆满完成实验任务。
1.2  气阀-阀座摩擦磨损试验机技术条件
1.2.1 试验机的主要目的：
1.2.1.1 气阀-阀座的疲劳磨损。
1.2.1.2 气阀-阀座的其他损坏。
1.2.2 主要技术条件：
1.2.2.1 采用488发动机的凸轮轴（可以更换其他发动机的凸轮轴）。
1.2.2.2 气门机构采用488发动机的相应产品。
1.2.2.3 气阀自转。
1.2.2.4 气阀温度500-600摄氏度，阀座温度150-250摄氏度。
1.2.2.5 气阀最高运动频率3000次/分。
1.2.2.6 试验机试验载荷可调，试验机的最大载荷按488发动机的最大载荷的120%设计。
1.2.3主要技术要求：
1.2.3.1 实验环境温度：可调、可测。
1.2.3.2 试件装夹方便。
1.2.3.3 试验载荷可调。
1.2.3.4 机器运转平稳，噪声小。
1.2.3.5 气阀与导管之间有较好的润滑。
1.2.3.6 试验次数达到设定值或零件损坏时自动停止。
1.2.3.7 试验载荷、温度和转速自动测量并记录，随机采集实验数据，打印数据并绘出曲线，由程序控制。
1.2.3.8 能同时测试四个进气门、四个排气门。
1.2.4测量参数：
1.2.4.1 气阀-阀座的试验温度。
1.2.4.2 试验机的转速。
1.2.4.3 试验载荷。
1.2.4.4 试验次数和试验累计次数。
1.2.5测量精度：
1.2.5.1 速度（n): 1%。
1.2.5.2 载荷（p): 3%。
1.2.5.3 温度（t): 2%。
1.2.6其他
1.2.6.1 计算机一台。
1.2.6.2 打印机一台。
1.3试验机整体结构论述
   设计试验机的主要目的是要测试在不同冲击载荷作用下，不同材质、不同转速下的疲劳磨损程度，即探索不同材料冲击载荷与磨损速率关系，并求出磨损速率与腐蚀气体成分的关系，为此而研制磨损模拟试验机，进行强化模拟。
整机布置如图所示

























该实验机通过交流电机提供动力，通过控制系统调节转速，通过电阻丝加热模拟其高温状态。电动机轴通过同步带带动顶置凸轮轴，进而驱动气门运动。
标准机油泵置于机油箱内，由电机带动机油泵，进油管外接，直接供油至主油道。将他们放在底座的空腔内。排油口直径较大，可保证润滑系统畅通，由排油管将剩余的油引回到油底壳内。主油道布置在缸盖上，在每个凸轮轴的轴承座上都开有出油口。由支油道通过油道出口以润滑凸轮，该方式为压力润滑（仿488发动机）。同时，以飞溅润滑来润滑滚轮，气门导杆等其他零部件，本机采用了液压间隙调节器（即液压挺住）。
本试验机以488发动机的结构为基础，在保证模拟逼真的条件下，尽可能减轻重量，结构紧凑。
试验机凸轮轴最高转速是按488发动机凸轮轴最高转速的120%设计的，达到3000转/分。
本试验机在测试不同的气门与气门座磨损情况时，只需更换相应的凸轮轴、挺杆、导套、弹簧等即可。为使不同型号的凸轮轴更换更为方便快捷，要求凸轮轴形状必须与原机凸轮线性完全一致。因为凸轮线性的改变会导致试验机对气门起落速度及加速度模拟的错误。
本试验机采用气门顶置式配气机构，凸轮轴顶置，电动机驱动凸轮轴，因而去掉发动机的曲轴、连杆等零件。配气机构的尺寸保持不变，但换测试发动机需设计自己的摇臂。
另外，气门中心线与凸轮轴轴心线的距离及液压挺柱与凸轮轴轴心线的距离应满足488发动机的摇臂比。
现将各部分详细论述如下：
有关加热及冷却部分：
1）加热：计算加热系统的目的是以设计尺寸为依据在保证气门温度在500-600摄氏度，气门座温度在150-250摄氏度的情况下，确定电阻功率、根数及尺寸等参数。
热计算包括：1、辐射换热。2、自然对流换热。3、加热热量换算
2）冷却：根据气门及气门座的温度要求，需要设计水套。
这是一个较复杂的复合换热过程，热量传递过程是先经辐射，对流后导热，最后经内壁与水的对流换热，再由水将热量带出。
加热腔本体部分：主要作用是安放绝热石棉及电阻丝等，通过外接电源控制电流以改变电阻丝发热量，模拟气门及气门座的受热状态。
机座部分：机座的主要作用是支撑缸体，电动机等部件，内部装有机油箱油泵，结构较简单。
缸体部分：是试验机中结构较为复杂的一部分，结构上要考虑：
    1）整机尺寸虽然以488发动机为基础，但是要求能测多种机型的气门，故外形尺寸有自己的特点。
    2）一种缸体与多种凸轮轴匹配的问题，因为凸轮轴的凸轮型线不同，故必须制造相应的凸轮轴。为此，缸盖上应保证有一定的结构使凸轮轴更换方便。同时，还必须考虑强度、刚度等方面的要求。
    3）冷却方案的选择问题：搞好冷却对试验台而言至关重要，由于没有了复杂的进排气管道，故水道的布置有了较大的灵活性，不必顾忌气道的安排。在本试验机中，主要根据设计要求，即气门与气门座的温度范围来考虑冷却。
    4）气门座的安装与拆卸：该实验机主要测试摩擦、磨损气门、气门座的试验。数据应能方便测取，故本设计采用了气门座套的结构。即将气门座冷压到气门座套上，用螺栓将气门座套固定在缸盖上，实验结束后再拆下气门套，直接测试即可。
    5）润滑问题：高速运转的零部件，润滑是个关键问题。主油道的布置是仿488发动机的结构，安排在缸盖上的，其与凸轮轴平行偏下。在主油道与凸轮轴轴承座相交处，有二条斜向油道，以润滑凸轮轴及其轴承，同时通过飞溅润滑来润滑凸轮与滚轮接触处、气门导杆等重要部分。










第2章 主要零件的设计
2.1皮带轮












   


    本试验机的传动仿488发动机，这种传动可吸收震动和缓解冲击，使传动平稳，噪声小，我们选用同步带，它适用于高速且要求结构紧凑的传动。
对带轮的主要要求是重量轻，质量分布均匀，工艺性好。与带接触的工作表面要仔细加工，以减少带的磨损。
皮带轮通过紧固螺栓紧固轴端挡圈固定在凸轮轴上，并通过半圆键与凸轮轴相连。（如上图所示）
2.2密封圈
   凸轮轴前端的密封圈源于488型发动机，为唇形密封圈，为防止漏油，安装时密封唇应向着轴承。



2.3凸轮轴尺寸链校验














上图所示为本试验机的凸轮轴
用极值法解尺寸链
15 0.05为凸轮轴右端盖至轴间距离
A0为轴间至右起第二个轴承座中心的距离。
122 0.1为凸轮轴右端盖至第二轴承座中西的距离
A0max=122.1—15.05=107.05
A0min=121.9—14.95=106.95
则A =107 0.05
又见右图，其中22+0.1 +0.01，5+0.1 -0.1见凸轮轴
A1为凸轮轴右起第二个轴承中心线至图示（1）位置的距离
B0为凸轮轴右端盖（即轴端至第二轴承中心线的距离）
A1max=107.05-22.01=85.04
A1min=106.95-22.01=84.85
则 B0max=85.04+22.01+5.1=112.24
   B0min=84.85+22.01+4.9=111.76
则 B0=112 0.24      取B0=112 0.1


现计算凸轮轴右起第三个轴承中心线至凸轮轴右端的距离
Aomax=218.1-14.95=203.15
Aomin=217.9-15.05=202.85
A0=203+0.15 -0.15
A1max=203.15-22.01=181.14
A1min=202.85-22.1=180.75
则 B1max=181.14+22.1+5.1=208.34
   B1min=180.75=+22.01+4.9=207.66
则 B1=208+0.34 -0.34       取B1=208 0.2


现计算凸轮轴右起第四个轴承中心线至凸轮轴右端的距离
A0max=314.15-14.95=299.2
A0min=313.85-15.05=298.8
则 A0=299 0.2
A1max=299.2-22.01=277.19
A1min=298.8-22.1=276.7
则 B2max=277.19+22.1+5.1=304.39
B2min=276.7+22.01+4.9=303.61
则 B2=304 0.39   取B2=304 0.3


现计算凸轮轴右起第五个轴承中心线至凸轮轴右端的距离
A0max=410.2-14.95=395.25
A0min=409.8-15.05=394.75
则 A0=395 0.25
A1max=395.25-22.01=373.24
Amin1=394.75-22.01=372.65
则 B3max=373.24+22.1+5.1=400.44
   B3min=372.65+22.01+4.9=399.54
则 B3=400 0.44   取B3=400 0.4
2.4摇臂















图示为488发动机的气门摇臂，凸轮轴通过滚轮和摇臂以驱动气门运动。通过对配气机构的动态分析可见，摇臂比是影响气门运动规律的关键数据，通过适当改变凸轮对滚轮的位置及滚轮半径可以改变摇臂比。所以测试不同发动机型号应适当改变它们的摇臂比。
2.5气门名义尺寸链计算
2.5.1 488发动机排气门
h=130+37-
其中 130—缸体壁至凸轮中心线的距离
     37 —气门座镶块的高度
       —气门座镶块下底面至密封线的距离
=40-39=1
则 h=130+36=166
    =135+31.5=166.5
其中135—气门密封线至气门顶的距离
     31.5—气门顶至凸轮中心线的距离
则只需修正 -h=166.5-166=0.5就可以达到要求
2.5.2 488发动机进气门
h=131+37-
数值说明见排气门
=40-39=1
则 h=131+36=167
    =135.5+32=167.5
说只说明见排气门
则只需修正 -h=167.5-167=0.5就可以达到要求
2.6气门导管座套








   




   
    对于气门导管座套，对其的对中性的要求性是很高的，在其周长方面只有部分进行了较高精度的加工（减少加工面，提高定位精度）。因此对它的平面度和垂直度提出了较高的要求。
气门导管座套与缸体以及气门座镶块的连接是通过螺栓连接实现的，即将气门座冷压到气门座套上，用螺栓将气门座套固定于缸盖，试验结束后再拆下气门套，直接测试即可，若要更换气门座只需从座套的反方向上敲下气门座套即可。

2.7气门座镶块











    为了保证凸轮轴中心线的位置不变，本试验机采用气门座镶块的措施，但这种做法对于488发动机的气门座在一定程度上将影响其受热情况。
为了提高其对中性，对其圆周面提出较高的精度要求，圆柱度为0.01，垂直度为0.04.
2.8 缸体壁厚的计算
    由气缸盖的图示可知，两汽缸中心线的距离是97mm,而汽缸直径为85mm,所以壁厚A=97-85=12mm
    则缸体的壁厚B=（436-85 4-12 3）/2= 30mm
其中436为缸体总长
所以从右侧起第一个排气门中心线的位置为30+18+3=51mm
从右侧起第一个进气门中心线的位置为51+18+5+17=91mm
从右侧起第二个排气门中心线的位置为150mm
从右侧起第二个进气门中心线的位置为171mm
从右侧起第三个排气门中心线的位置为248mm
从右侧起第三个进气门中心线的位置为288mm
从右侧起第四个排气门中心线的位置为345mm
从右侧起第四个进气门中心线的位置为385mm
2.9凸轮轴前后端盖
为了使凸轮轴装卸方便，缸盖采用分体式。连接缸盖缸体的螺栓是一个重要的零件。在试验过程中它不断受到倾翻力矩的影响，所以它的长度和直径必须慎重选择，经计算得该螺栓为M10 1 60.该缸盖有两个主要作用：（1）安装油封（2）支撑滑动轴承，为了润滑轴承，缸盖上开有舌槽，以贮存润滑油润滑轴承。
2.10试验台底座
    试验台底座主要是用来支撑缸体及电动机，其内腔放油箱，其结构比较简单。
    为了使实验员操作方便，我们选定试验机的总高为1200mm左右，所以底座高度为800mm,底座的长度是由电动机和缸体的长度决定，同时考虑到机油泄漏问题，我们在底座放油箱两侧面开有两个直径为30mm的通孔，它是用来安装进油软管和回油软管，最后确定其长度为1100mm。从图中可以看出它的前后面开有窗，其尺寸为1040 335mm。它的主要作用是方便油箱的放置。
由于试验台底座承受很高的重量，所以底座有较厚的壁。
试验台底座的底部设计是根据其实验室地板的形式设计的，所以在底座四个腿上分别都开有一个螺纹孔，目的是与地板固定在一起，以防试验机在工作过程中，由于发生振动而使机器本身位移发生移动。








第3章 油道、水道的设计
3.1油道设计
主油道
本试验机的润滑方式仿488发动机的润滑方式，采取一条主油道供油，
如图










主油道是在缸盖上加工而成的一个通孔，通孔较长，加工完毕后用螺塞将非进油口一端封死。主油道的位置及尺寸与488相同，同时，主油道中心线与底平面的距离也保持不变。
由右图可以看出主油道向液压挺柱供油的情形。液压挺柱是这样一种结构，它在发动机中配气机构方面有着较重要的作用，发动机润滑系统中的机油从主油道经挺柱体侧面的油孔进入，并经常充满柱塞内腔及其下面的空腔。当挺柱被凸轮推举向上时，柱塞下部空腔内油压迅速提高，由于液体的不可压缩性，整个挺柱如同一个缸体一样上升，保证了必要的气门升程。当油压很高的时候，会有少量油液经柱塞与挺柱之间的配合间隙出去，但这不影响正常工作。同样在气门受热膨胀时，柱塞也因受压而与挺柱做轴向运动，并将油液自下腔经上述间隙挤出。故使用液压挺柱时，可以不留气门间隙，而保证气门受热膨胀时仍能与气门座紧密贴合。
根据488发动机要求，主油道通往凸轮轴轴承座的油道有一个固定倾角 ，这个角度可以保证润滑效果最佳。
从总体上讲，液压挺柱与气门中心孔两条中心线的共垂线应该与缸盖中心线垂直。由于本试验机主要是验证气门的摩擦磨损情况，所以对于一些微小的误差可在加工气门座套时从其厚度上找回来弥补，从有关资料上查得488摇臂上的相关数据（摇臂轴心到液压挺柱的垂直距离），再加上摇臂轴半径和凸轮轴半径，总合即为液压挺柱距凸轮轴轴心的垂直距离。
润滑方式
仿488发动机，在缸体的每个轴承座上都开有油口，以润滑凸轮和凸轮轴，这是压力润滑，气门组件是用飞溅润滑的方式润滑的。
3.2水道设计
本实验机对气门及气门座有一定温度范围要求，除了在结构上做必要的布置外，冷却水道的安排是很重要的。
本试验机进排口布置采取了一个进水道一个出水道的布置方式。由于试验机要求同时试验四组进排气门及气门座，也就是说四个汽缸的冷却强度是相同的。
由于气门座套是靠螺栓与缸盖相连接的，故气门周围设计必要的结构以确保连接的可靠性。
由于没有气道，给油道水道的设计带来了很大的便利。




















结论

毕业设计是大学四年来所学知识的综合运用过程，也是对所学成果的最终检验，是学生走向工作岗位前培养实际工作能力的一次预演，也是在大学期间提高实际工作能力的最后一次机会。
本次毕业设计主要是研究气门磨损实验的机构，对本人来说，这是一次非常好的锻炼机会，使我在本次设计中学到了很多有用的知识，这是对大学四年学习的综合考察，也是自己在分析和处理实际问题上得到了来那个好的训练，并且增强了自己的动手能力，为今后的学习和工作打下了良好的基础。
    研制发动机气门磨损试验机可用以评价摩擦副的寿命，不仅可通过磨损终值评价其耐磨性顺序，而且可以通过其数据记录分析其磨损过程，这对提高数值的可信度和材料的失效机理的分析有十分重要的意义。
    以此方法不仅可在快速强化模拟条件下，经济的评价用不同处理工艺、方法或新材料生产出的气门—气门座产品的质量，而且可有效的分析气门—气门座的失效形式机理和合理的选择气门—气门座材料的配对副。










致谢

    在论文完成之际，我要特别感谢我的指导老师樊久铭老师的热情关怀和悉心指导。在我撰写论文的过程中，樊老师倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了樊老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是他广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。
    在论文的写作过程中，也得到了许多同学的宝贵建议，同时还到许多在工作过程中许多同事的支持和帮助，在此一并致以诚挚的谢意。
感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。
    最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位专家表示衷心地感谢！





















参考文献

（1）刘铮 王建昕 《汽车发动机原理教程》 清华大学出版社 2001年
（2）陈家瑞 《汽车构造—第四版》 人民交通出版社2002年
（3）郭新华 《汽车构造》 哈尔滨工业大学出版社 2004年
（4）陈铁鸣 《机械设计》 哈尔滨工业大学出版社2003年
（5）刘品 李哲 《机械精度设计与检测基础》 哈尔滨工业大学出版社 2005年
（6）席振鹏 《机械CAD基础教程》 哈尔滨工业大学出版社2007 年
（7）贾民平 张洪亭 周剑英 《测试技术》 高等教育出版社 2001年
（8）徐颢 《.机械设计手册（第3，4卷）》. 机械工业出版社，1991
（9）王望予.《汽车设计(第四版)》 机械工业出版社，2004
（10）汽车工程手册编辑委员会.《汽车工程手册[M]》 人民交通出版社，2001.



















变气门正时技术
1、概论
近几十年来，基于提高汽车发动机动力性、经济性和降低排污的要求，许多国家和发动机厂商、科研机构投入了大量的人力、物力进行新技术的研究与开发。目前，这些新技术和新方法，有的已在内燃机上得到应用，有些正处于发展和完善阶段，有可能成为未来内燃机技术的发展方向。
发动机可变气门正时技术(VVT, Variable Valve Timing)是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的新技术中的一种，发动机采用可变气门正时技术可以提高进气充量，使充量系数增加，发动机的扭矩和功率可以得到进一步的提高。
变气门机构是进气门升程及配气正时可变的气门机构.
其凸轮轴除原有控制进、排气门的一对凸轮外,还增加了一个较高升程的凸轮.此外,由凸轮推动的摇臂被分成三部分:主、中间和副摇臂.三根摇臂内部有一根液压控制的活塞锁栓,ECM控制液压系统,推动活塞使三根摇臂锁成一体时,则由高升程的凸轮进行驱动,从而可改变气门的开启程度,如图2所示.低速时,主与副摇臂未与中间摇臂相连,但分别由两凸轮驱动,在不同时间与升程下驱动,副凸轮升程较小,故只能使进气门的开度较小.此时虽然中摇臂也随中间凸轮运动,但在低速状态下对气门开启不起任何作用.高速时,如图3中箭头所示,正时活塞由于液压作用而移动.因此,主、副与中间摇臂就被两个同步活塞贯穿,使三个摇臂连成一体一起移动.在此情况下,所有的摇臂均由凸轮驱动,使气门开启和关闭,并改变气门正时和升程,使之适应发动机的高速工况
2、可变气门正时理论
合理选择配气正时，保证最好的充气效率hv，是改善发动机性能极为重要的技术问题。分析内燃机的工作原理，不难得出这样的结论：在进、排气门开闭的四个时期中，进气门迟闭角的改变对充气效率hv影响最大。进气门迟闭角改变对充气效率hv和发动机功率的影响关系可以通过图1进一步给以说明。
图1中每条充气效率hv曲线体现了在一定的配气正时下，充气效率hv随转速变化的关系。如迟闭角为40°时，充气效率hv是在约1800r/min的转速下达到最高值，说明在这个转速下工作能最好地利用气流的惯性充气。当转速高于此转速时，气流惯性增加，就使一部分本来可以利用气流惯性进入汽缸的气体被关在汽缸之外，加之转速上升，流动阻力增加，所以使充气效率hv下降。当转速低于此转速时，气流惯性减小，压缩行程初始时就可能使一部分新鲜气体被推回进气管，充气效率hv也下降。

图中不同充气效率hv曲线之间，体现了在不同的配气正时下，充气效率hv随转速变化的关系。不同的进气迟闭角与充气效率hv曲线最大值相当的转速不同，一般迟闭角增大，与充气效率hv曲线最大值相当的转速也增加。迟闭角为40°与迟闭角为60°的充气效率hv曲线相比，曲线最大值相当的转速分别为1800r/min和2200r/min 。由于转速增加，气流速度加大，大的迟闭角可充分利用高速的气流惯性来增加充气。
改变进气迟闭角可以改变充气效率hv曲线随转速变化的趋向，以调整发动机扭矩曲线，满足不同的使用要求。不过，更确切地说，加大进气门迟闭角，高转速时充气效率hv增加有利于最大功率的提高，但对低速和中速性能则不利。减小进气迟闭角，能防止气体被推回进气管，有利于提高最大扭矩，但降低了最大功率。因此，理想的气门正时应当是根据发动机的工作情况及时做出调整，应具有一定程度的灵活性。显然，对于传统的凸轮挺杆气门机构来说，由于在工作中无法做出相应的调整，也就难于达到上述要求，因而限制了发动机性能的进一步提高。

3、在Passat B5轿车上的应用
3.1 可变气门正时的结构与传动
Passat B5轿车最新选用2.8升V6发动机，该发动机对可变气门正时进行了特别设计。从俯视观察，其传动方式以及进排气凸轮轴分布如图2所示，排气凸轮轴安装在外侧，进气凸轮轴安装在内侧。曲轴通过齿形皮带首先驱动排气凸轮轴，排气凸轮轴通过链条驱动进气凸轮轴。
3.2 可变气门正时调节器
发动机在高速状态下，为了充分利用气体进入汽缸的流动惯性，提高最大功率，进气门迟闭角增大后的位置（轿车发动机通常工作在高速状态下，所以这一位置为一般工作位置）。

在低速状态下，为了提高最大扭矩，进气门迟闭角减少的位置。进气凸轮轴由排气凸轮轴通过链条驱动，两轴之间设置一个可变气门正时调节器，在内部液压缸的作用下，调节器可以上升和下降。
当发动机转速下降时，可变气门正时调节器下降，上部链条被放松，下部链条作用着排气凸轮旋转拉力和调节器向下的推力。由于排气凸轮轴在曲轴正时皮带的作用下不可能逆时针反旋，所以进气凸轮轴受到两个力的共同作用：一是在排气凸轮轴正常旋转带动下链条的拉力；二是调节器推动链条，传递给排气凸轮的拉力。进气凸轮轴顺时针额外转过θ角，加快了进气门的关闭，亦即进气门迟闭角减少θ度。
当转速提高时，调节器上升，下部链条被放松。排气凸轮轴顺时针旋转，首先要拉紧下部链条成为紧边，进气凸轮轴才能被排气凸轮轴带动旋转。就在下部链条由松变紧的过程中，排气凸轮轴已转过θ角，进气凸轮才开始动作，进气门关闭变慢了，亦即进气门迟闭角增大θ度。
3.3 两种工作状态
从图2和图3不难看出，该发动机左侧和右侧的可变气门正时调节器操作方向始终要求相反。当发动机的左侧可变气门正时调节器向下运动时，右侧可变气门正时调节器向上运动，左侧链条紧边在下边，右侧链条紧边在上边。调节器向下移动时，紧边链条都是由短变长。
当Passat B5轿车发动机转速高于1000r/min时，要求进气门关闭得较早，如图4(a)所示。左列缸对应的可变气门正时调节器向下运动，上部链条由长变短，下部链条由短变长。右列缸对应的可变气门正时调节器向上运动，上部链条由短变长，下部链条由长变短。左右列缸对应的进气凸轮轴在两个力的共同作用下都顺时针额外转过θ角，加快了进气门的关闭，满足了低速进气门关闭较早，可提高最大扭矩的要求。

当Passat B5轿车发动机转速为3700r/min时，要求进气门关闭得较迟，如图4(b)所示。左列缸对应的可变气门正时调节器向上运动，上部链条由短变长，下部链条由长变短。右列缸对应的可变气门正时调节器向下运动，上部链条由长变短，下部链条由短变长。在左列缸的下部链条，右列缸的上部链条同时由长变短的过程中，排气凸轮轴已转过θ角，进气凸轮才开始动作，进气门关闭变慢了，满足了高速，进气门关闭较迟，可提高最大功率的要求。

4、可变气门正时的微机控制
Passat B5轿车2.8升V6发动机的可变气门正时系统由Motronic M3.8.2发动机控制单元进行控制。微机控制关系如图5所示。

左右列缸对应的可变气门正时机构均设置了一个可变气门正时电磁阀，如图6所示。发动机在获得转速传感器的信息后，对左右列缸对应的可变气门正时电磁阀的控制方式做出正确选择并控制阀体动作。当获得不同阀体位置时，通往可变气门正时调节器内的液压缸油路变换，使得可变气门正时调节器上升或下降，以至于左右列缸对应的进气门获得不同的迟闭角。

5、结束语
以上所述发动机可变气门正时系统，是通过微机控制可变气门调节器上升和下降获得齿形皮带轮与进气凸轮（进气门）的相对位置变化，这种结构属于凸轮轴配气相位可变结构，一般可调整20。～30。曲轴转角。由于这种机构的凸轮轴、凸轮形线及进气持续角均不变，虽然高速时可以加大进气迟闭角，但是气门叠开角却减小，这是它的缺点。
总体来看，发动机可变气门正时技术已相对成熟，将来会有越来越多的高性能汽油发动机采用这一技术。










Variable valve timing technology
1、Introduction
In recent decades, based on the engine to improve vehicle dynamic economy and lower emissions requirements, in many countries and engine manufacturers, research institutes invested a great deal of manpower and material resources to carry out research and development of new technologies.At present, these new technologies and new methods, and some have been on the internal combustion engine applications, are in some stage of development and perfection, there is likely to be the future direction of the internal combustion engine technology.
Engine variable valve timing technology (VVT, Variable Valve Timing) in recent years is gradually being used in modern cars on the new technology in an engine using variable valve timing technology to increase intake charge, so that sufficient Coefficient of volume increase in engine power and torque can be further raised.
Variable valve is intake valve lift and variable valve timing of the valve train.
In addition to its existing camshaft into the control, a pair of exhaust valve cam, but also added a high lift cam. In addition, the cam-driven rocker arm is divided into three parts: the main, middle and vice-rocker.3 Rocker there are a hydraulic piston controlling the lock bolt, ECM hydraulic control system, and promote Piston 3 so that the arm lock into one, by the rise of the cam-drive, which can change the valve open degree，Low-speed, the main and sub-rocker is not connected with the rocker arm in the middle, but the difference is made up of two cam-driven, at different times and driving under the lift, vice-cam lift smaller, it can only make the intake valve opening smaller. Although at this time also with the rocker arm in the middle of Cam movement, but low in the state of the valve can not open any role.When high-speed，When it is due to the hydraulic piston and the role of the mobile. As a result, owners, and vice-rocker was in the middle of the two synchronized through the piston so that the three mobile arm tied together. In this case, all of the arm by cam Drive, so that the valve opened and closed, and change the valve timing and lift, so that they adapt to the speed of the engine condition
2、Variable valve timing theory
Valve is a reasonable choice, the best guarantee of efficiency of the air hv, is to improve engine performance is extremely important technical issues. Analysis of the internal combustion engine operating principle, it is not difficult to conclude that: Jin, exhaust valve opening and closing of the four periods, the intake valve late change of angle closure on the efficiency of the air hv the greatest impact. Intake valve angle closure late change of air power and engine efficiency hv the impact of the relationship between Figure 1 can give a further description.
Each inflatable hv efficiency curve reflects to some of today are equipped with gas, the efficiency of the air with hv rotational speed changes. As late as 40 ° angle closure, the efficiency of the air in the hv about 1800r/min speed of the highest value on the speed in the work flow can make the best use of the inertial inflation. When the speed is higher than the speed, the increase in the flow of inertia, so that could have been part of the habitual use of the air entering the cylinder of the gas cylinder was kept in, coupled with increased speed, flow resistance, so that is why the efficiency of air hv decline. When speed is less than the speed, reducing the flow of inertia, the compression stroke when the initial part of the new gas can be pushed back into the trachea, the efficiency of air hv also fell.
Hv different efficiency curve between inflation, reflecting the different distribution of the gas is present, the efficiency of the air with hv rotational speed changes. Different angle closure late intake air with maximum efficiency curve hv considerable speed, angle closure no later than the general increase, inflation and maximum efficiency curve hv considerable speed also increased. No later than 40 ° for the angle closure and angle closure no later than 60 ° for the efficiency of the air hv curve, the curve of the maximum speed for a considerable 1800r/min and 2200r/min. As the speed increases, increase the rate of flow, no later than the angle closure may take full advantage of the high-speed airflow to increase inflation inertia.
Changes in intake can change the angle closure late filling efficiency curve with hv rotational speed changes in trends in order to adjust the engine torque curve, to meet different application requirements. However, more precisely, increased intake valve angle closure later, when the high-speed inflatable hv to increase efficiency will help to raise the maximum power, but the medium-speed and low speed performance is unfavorable. Reduce the intake later than angle closure, to prevent the gas pushed back into the trachea and will be beneficial to the maximum torque, but reduced the maximum power. As a result, the ideal valve timing should be based on the work of the engine in time to make adjustments, should have a degree of flexibility. It is clear that the traditional tappet cam valve train, because the work can not make a corresponding adjustment will be difficult to achieve the above-mentioned requirements, and thus restricting the engine's performance further improved.
3.1Variable valve timing and structure of transmission
specially designed. Looking down from the observation, as well as its drive into the exhaust camPassat B5 sedans selection of the latest V6 engine 2.8 liters, the engine of variable valve timing was shaft distribution shown in Figure 2, installed on the outside exhaust camshaft, intake camshaft installed on the inside. Crankshaft gear through the first belt-driven camshaft exhaust, the exhaust camshaft drive chain through the intake camshaft.
3.2Variable valve timing adjuster
In a state of high-speed engine, in order to make full use of the gas cylinder into the flow of inertia, to increase the maximum power, the late intake valve angle closure increased after the location of the (car engines usually work in a state of high-speed, so the location for the general location of the work).
In low-speed conditions, in order to increase the maximum torque, the intake valve angle closure later reduced. Intake camshaft from the exhaust through the chain camshaft drive, set up between the two axes of a variable valve timing adjuster, in the hydraulic cylinder in-house role, the regulator can rise and fall.
When the drop in engine speed, variable valve timing adjuster decline in the upper part of the chain have been relaxed, the lower part of a chain effect exhaust cam rotation and pull-down regulator thrust. As the crankshaft in the exhaust camshaft timing belt can not be under the anti-clockwise rotation, the intake camshaft by the two forces together: First, the exhaust camshaft in the normal rotation of the rally driven by the chain; Second, Regulator to promote the chain, passed on to pull the exhaust cam. Additional intake camshaft clockwise turn angle θ, to speed up the intake valve closure, which is later than the intake valve angle closure to reduce the degree of θ.
When the speed increases, the regulator increased the lower part of the chain have been relaxed. Exhaust camshaft rotating clockwise, the lower part of the chain taut should first become a tight margin, the intake camshaft can be driven exhaust camshaft rotation. On the lower part of the chain in the tight loose change, has Exhaust camshaft angle θ turn, the intake cam only moves to close down the intake valve, which is later than the intake valve angle θ greater degree.
3.3Two working
Engine on the left side and right side of the variable valve timing regulator has asked the opposite direction of the operation. When the engine on the left side of the variable valve timing adjuster downward movement, the right side of the variable valve timing adjuster upward movement, on the left side of the chain tight in the bottom right side of the chain in the tight top. Regulator down, the tight side by a short chain longer. Passat B5 car when the engine speed is higher than 1000r/min, the request intake valve was closed earlier,The left column of the corresponding cylinder variable valve timing adjuster downward movement, the upper part of the chain by the shorter length, short by the lower part of the chain longer. Right out of the corresponding cylinder variable valve timing adjuster upward movement, the upper part of the chain by the short length, the lower part of the chain by the shorter length. About out-cylinder intake camshaft corresponding to the two forces together under the additional clockwise turn angle θ, to speed up the intake valve closure, to meet the low intake valve to close earlier, the biggest increase torque.
When the Passat B5 sedans as the engine speed 3700r/min, the request intake valve was closed late in Figure 4 (b) indicated. The left column of the corresponding cylinder variable valve timing adjuster upward movement, the upper part of the chain by the short length, the lower part of the chain by the shorter length. Right out of the corresponding cylinder variable valve timing adjuster downward movement, the upper part of the chain by the shorter length, short by the lower part of the chain longer. The left column of tanks in the lower part of the chain, right out of the cylinder from the upper part of a long chain at the same time shorten the process, the exhaust camshaft angle θ has been turned, the intake cam only moves to close down the intake valve to meet the high-speed , The intake valve to close late, can increase the maximum power.
4、Variable valve timing of the computer control
Passat B5 sedans 2.8 l V6 engine variable valve timing system by the Motronic M3.8.2 engine control unit to control
Cylinder out about the corresponding variable valve timing organizations set up a variable valve timing solenoid valve, as shown in Figure 6. Access to the engine speed sensor information, out of the cylinder about the corresponding variable valve timing solenoid valve to control the way to make the right choice and control of body movements. When the body was different locations, leading to the variable valve timing adjuster within the hydraulic cylinder oil change, making variable valve timing adjuster increase or decrease to such an extent that corresponds to about out-cylinder intake valve was different No later than angle closure.
5、Conclusion
Above the engine variable valve timing system, through computer-controlled variable valve adjustment was dropped and the rise in tooth and pulley intake cam (intake valve) changes in the relative position of such structures belonging to the camshaft can be equipped with gas phase Change the structure, adjust the general 20. 30. Crank angle. As a result of this body of the cam, cam-shaped line and continued intake angle are the same, although the speed can increase the intake later than angle closure, but open-angle valve overlap is reduced, which is its shortcomings.
On the whole, the engine variable valve timing technology is relatively mature, there will be an increasing number of high-performance gasoline engine using this technology.

lonetale

这都是什么东西啊
？

緣淺情深

你好 ，这篇设计怎么没有图呢？？？

緣淺情深

楼主不常登录啊

xuanjiacaca

啊大好河山hfdhfhjdhfhjdhgjhfgh