Nu系列2.0L连续可变气门升程发动机的开发

2012年,Hyundai汽车集团推出1款采用连续可变气门升程(CVVL)机构的发动机。该发动机是专为中型轿车设计的直列4缸2.0L汽油机,具有燃油耗低、性能高及响应快的特点。CVVL机构是一种6连杆机构,具有结构紧凑和坚固耐用的优点。相比传统机型,CVVL发动机的燃油经济性提高7.7%,最大功率提升4.2%。生产CVVL发动机最具挑战性的问题是发动机各气缸气门升程的偏差。为了调整气门升程的偏差,设计了气门顶垫片和调节螺钉。通过测量气门顶部高度和凸轮支架总成的蹄形升程,选择垫片厚度。调节螺钉是调整气门升程偏差的辅助装置。开发了适用于CVVL发动机工厂装配线的气门升程偏差诊断系统,并用测试装置直接测量气门升程。该诊断系统位于配气机构装配台后,可以实时监测气门升程的变化,并给出装配系统的快速反馈。     

四连杆连续可变气门驱动机构的结构设计和试验分析

提出了一种机械式四连杆连续可变气门驱动机构,并完成了结构布置设计和第二凸轮型线设计.针对该连续可变气门驱动(CVVA)机构样机进行了试制安装,并在试验台上成功地运转到7 200 r/min,通过对不同控制轴转角下的气门升程和加速度进行测量分析,结果表明该CVVA机构能达到预期的设计目标.     

机械式CVVL气门驱动机构的开发

基于某型汽油机开发了一种机械式连续可变气门升程(CVVL)机构.实验结果表明,该机构可实现气门升程在0.35～8.93mm之间连续调节,对应气门开启持续期104～250℃A,且机构运动稳定性好,没有气门升程曲线失真现象,机械损失优于原机气门驱动系统.     

MFB2带圆弧段凸轮优化设计

构造了MFB2带圆弧段凸轮型线,该类型线具有大的气门开启时面值。给出了型线的构造和设计方法.在机构动力学分析的基础上,建立了以凸轮型线时面值为目标函数,以气门落座速度、凸轮最大接触应力、凸轮最小曲率半径、气门活塞最小距离等为约束条件的动态优化设计模型。数值算例表明,该型线具有很好的充气性能及较好的动力性能。     

连续可变升程气门机构的试验研究

在专用试验台上测试了机械式连续可变升程气门机构(CVVL)运动特性,测量了多个凸轮轴转速下进气门的升程、加速度和凸轮轴转矩等随偏心控制轴转角的关系.试验结果显示,最大气门升程和加速度、凸轮轴平均转矩和进气门开启持续期均随控制轴转角增加而增大;凸轮轴平均转矩随凸轮轴转速的增加而逐渐减小,驱动凸轮轴损耗的功小.改变控制轴转角可以使气门最大升程在9.7mm以下连续调节.     

配气机构动力学仿真与凸轮型线优化设计

应用AVL-tycon软件对某柴油机配气机构建立运动学和动力学计算模型,进行运动学和动力学计算,以便对配气凸轮型线进行优化设计。通过气门丰满系数、凸轮与挺柱的接触应力和润滑效果、气门落座时是否出现反跳、气门弹簧是否出现并圈来评价凸轮型线的可行性。     

非对称式N次谐波顶置凸轮型线设计

给出OHC多气门配气机构常用的线型不对称的一种凸轮设计方法。采用调整系统矩阵的方法,设计出型线不对称的N次谐波凸轮,此设计方法实现了凸轮最高点处加速度保持连续和型线不对称的设计要求,改善了气门的综合性能,提高了发动机的效率。     

发动机的凸轮型线对气门机构工作的影响

本文曾经1978年10月在汽车学会第二届年会宣读。讨论凸轮轴凸轮型线对发动机气门机构——一个长链状振动系统——的振动、噪声与可靠耐久性之间的关系.对一台顶置气门直列6缸φ101.6×114.3毫米汽油机的两种凸轮型线进行了比较试验,一种型线是原来的设计、组合摆线,另一种型线是新设计的正弦抛物线。试验时在摇臂上贴应变片、测量并记录其应力,然后把记录其应力的胶卷在投影放大仪上校正、放大,作粗略的定量分析。分析的结果与按单质量动力学理论计算值比较。本文计算了气门机构的自振频率,并讨论了提高此频率的方法。测量了气门机构噪声,并作频谱分析。对二种凸轮型线的噪声进行对比。用高速照相法研究了气门弹簧喘振。最后对二种凸轮型线的气门机构进行了在超速运转的拖动的发动机上100小时的可靠性试验。结果是新设计的型线在所有方面都比旧的好;并对气门机构的设计提出几点意见。     

具备相位可变功能的机械式连续可变气门机构的开发

已开发出可广泛应用于车用发动机的新型气门相位及升程/持续角连续可变机构。新机构可在发动机运行过程中同时、连续改变气门相位和升程,以及气门开启持续角。多体动力学模拟定向研究预测到在初始设计阶段没有预见的问题,在未经试验的情况下改善了该机构的性能。单缸机气缸盖上的原型机成功运转至发动机转速7 000 r/min,达到了目标发动机转速范围。介绍该新型机构的开发过程及设计方案。     

凸轮轴异常磨损与检修要点

凸轮轴是配气机构中的重要驱动件,由它来按照配气相位定时地开启和关闭进、排气门。气门的升程规律决定了凸轮的形状,其凸轮的外形由基圆和升程型线两部分组成。配气机构运行于基圆部分时,气门是关闭的,运行到升程型线部分时,气门则按型线的规律上升或下降。采用一根凸轮轴来驱动进     

可变气门发动机凸轮轴及滚子摇臂失效分析

针对可变气门(Variable Valve Actuation,VVA)发动机开发过程中发生的凸轮轴及滚子摇臂(RockerRoller Arm,RRA)失效,描述了失效发生的背景,并借助CAE分析和先进检测技术对失效系统进行了研究。CAE分析结果显示:高升程凸轮与RRA的最大接触应力超过了设计安全值;低升程凸轮起主要作用时,发动机转速不能超过4 000 r/min。探伤和显微结构研究显示,凸轮轴存在裂纹,低升程凸轮硬度不够。     

某高速汽油机改LNG发动机动力性下降问题研究

针对直接将汽油机改为LNG发动机导致的动力性下降问题,通过GT-Power与试验标定相结合的方法,提出了一种基于单因素法的高速LNG发动机配气相位优化方法:在降低泵气损失、减少缸内废气、提高充气效率的前提下,减小气门重叠角;针对优化后的配气相位,优化设计凸轮型线;同时根据LNG燃烧特性,在控制最高燃烧温度和压力的前提下,适当将点火提前角增大,合理组织燃烧,使燃烧更加及时完全,从而提高燃烧效率。结果表明,优化后的凸轮型线满足配气机构运动学动力学要求,高速LNG发动机最大功率较之优化前提高约7.9%,最低燃料消耗率降低约5.8%,此方法可以在一定程度上解决LNG发动机的动力性下降问题。     

顶置凸轮配气机构仿真分析

运用多体力学的方法对配气机构进行了动态仿真分析，采用数字多体程序的方法，建立了配气系统的理论模型，进行配气机构的运动学、动力学分析，除了得到气门的升程、速度、加速度外，还考虑了摇壁与气门之间的碰撞，以及摇臂支座的柔性。因此得到气门与摇臂之间的碰撞力，摇壁支座的柔性衬套的受力，气门弹簧力，凸轮轴支座反力，气门座反力及凸轮与摇臂之间的压力角等。为凸轮型线、摇壁形状和整个配气机的设计改进提供了重要依据。     

顶置凸轮轴配气机构多体运动学分析与应用

基于多体系统运动学数值原理,对顶置凸轮轴配气机构多体运动学正解计算问题进行了研究;探讨了利用气门升程数据和由各种不同生产检测方法测得的测头位移数据确定凸轮型线的逆解途径;提出了顶置凸轮轴配气机构多体运动学的正-逆联解方法,实现从原理上精确反求凸轮型线。所述研究较好地解决了顶置凸轮轴配气机构在设计、制造和检测过程中产生和派生出来的各种运动学关系问题。     

柴油机可变气门机构试验平台控制系统的设计

针对某船用柴油机可变气门机构试验平台设计了试验平台电子控制系统,具体设计分为控制单元、上位机、传感器和执行器四部分。根据系统需求选取了适合的传感器和执行器,并设计开发了电子控制系统的硬件电路及控制方法。结果表明:电子控制系统能够接收传感器信号,精确输出控制信号驱动电磁阀改变气门正时和升程,使得在凸轮额定转速186~425r/min范围内,气门关闭正时可变范围达到0°~70°曲轴转角,最大附加升程达到5mm;在凸轮最大转速550r/min下,附加升程亦能达到5mm,满足了试验要求。     

凸轮靠模动态补偿设计法的研究

Ｍ８３２５凸轮轴仿形磨床为对象，从非平稳机过程的时间序入手，建立了以凸轮靠模升程作作为输入、工件升程作为输出的磨床加工系统二阶定常线性自回归数学模型。基于此数学模型，提出了动态设计凸轮靠模型的方法，并按此法进行了凸轮靠模的动态的设计。     

摩托车发动机配气机构运动学和动力学分析

采EXCITE_TD软件,对某款摩托车四冲程汽油机配气机构进行运动学和动力学分析,对配气机构的性能及可提升余量有了更进一步的了解,并针对可提升的余量进行优化,以得到较满意的设计方案.优化后的配气机构进排气门升程丰满,系数有所提高,有利于提高发动机的充气效率;凸轮与摇臂间接触应力和气门落座力有所减小,无反跳、飞脱现象,整...     

顶置凸轮轴配气机构有限元动力模型计算及试验研究

采用有限元动力模型，对顶置凸轮轴配气机构进行了动力分析计算，在已知凸轮升程数据的条件下，求出凸轮轴不同转速时的气门运动规律，配气机构各阶自振频率和振动振型，并研究了油温，油压及混入气泡量不同时，气门间隙液压调节器对配气机构运动特性的影响。