发动机可变气门中期报告.doc

河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告 毕业设计（论文）题目：内燃机可变气门系统与控制方法与应用 专业：车辆工程 学生信息： 学号：110269 姓名： 闫鹏勇 班级：车辆111 指导教师信息：教师号：01077 姓名： 石维佳 职称：教授 报告提交日期：2015-4-26 一 本阶段设计的目的 完成发动机微机控制点火优化控制模型建立。并对发动机微机控制点火系统中的传感器和执行器构造与工作原理进行研究，学习编辑简单控制软件。学习并研究电子点火系统的软、硬件组成及工作原理及控制原理。 二 发动机可变气门原理分析 1、凸轮轴的作用 凸轮轴是一根有多个圆盘形凸轮的金属杆。这根金属杆在发动机工作中主要负责进、排气门的开启和关闭。凸轮轴在曲轴的带动下不断旋转，凸轮便不断地下压气门（摇臂或顶杆），从而实现控制进气门和排气门开启和关闭的功能。 凸轮轴可分为顶置与底置： 若气缸顶部只有一根凸轮轴同时负责进、排气门的开、关，称为单顶置凸轮轴。气缸顶部有两根凸轮轴分别负责进、排气门的开关，则称为双顶置凸轮轴。 3、气门正时 可简单理解为气门开启和关闭的时刻。理论上在进气行程中，活塞由上止点移至下止点时，进气门打开、排气门关闭；在排气行程中，活塞由下止点移至上止点时，进气门关闭、排气门打开。在实际的发动机工作中，为了增大气缸内的进气量，进气门需要提前开启、延迟关闭；同样，为了使气缸内废气排的更干净，排气门也需要提前开启、延迟关闭，从而保证发动机有效的运作。 4、可变气门正时、可变气门升程 发动机在高转速时，每个气缸在一个工作循环内，吸气和排气的时间是非常短的，要想达到高的充气效率，就必须延长气缸的吸气和排气时间，也就是要求增大气门的重叠角；而发动机在低转速时，过大的气门重叠角则容易使得废气倒灌，吸气量反而会下降，从而导致发动机怠速不稳，低速扭矩偏低。 固定的气门正时很难同时满足发动机高转速和低转速两种工况的需求，所以可变气门正时应运而生。可变气门正时可以根据发动机转速和工况的不同而进行调节，使得发动机在高低速下都能获得理想的进、排气效率 其中:Q为电磁阀的流量(mm3/ms），Cv为电磁阀孔处的流量系数，Av为电磁阀孔的开启面积(mm2），Δp为电磁阀上下游处的压力差(MPa)，ρ为液压油的密度(g/mm3)。 由于连接油管刚度较大,容积较小,因此不考虑连接油管中液压油和油管体积的变化,即任意一段油管内的液压油流量从空间上讲处处相等。 由于接口选择器的特点,可将其视为一个两位两通电磁阀,认为当气门开启或者关闭过程中,从供油油腔开始,经过旋转阀,接口选择器,到驱动油腔的油管中的液压油流量从空间上讲处处相等,并且定义此流量为Q1，规定从供油油腔流向驱动油腔时的流量Q1为正。 定义当旋转阀将油箱与供油油腔相连通时,经过旋转阀的流量为Q2,并且规定从供油油腔流向油箱的流量为正。 定义接口选择器将驱动油腔与油箱相连通时,经过接口选择器的流量为Q3,并且规定从驱动油腔流向油箱的流量为正。 由于油箱,蓄压室与旋转阀驱动腔之间的液压油的流动不会影响到对气门驱动过程分析,因此,不对这几处的流量加以分析。 根据流体力学等方面的知识,可对本凸轮供油式电液气门驱动系统建立以下数学模型： 油腔内液压油压力变化量的公式: 其中，为压力变化率 （MPa/ms）, B为液压油的体积弹性模量（MPa）此处取1000; V为油腔的容积(mm3），S*v为油腔容积的变化率(mm3/ms)。 因此,对于供油油腔内的液压油压力变化公式为： 其中,Pg为供油油腔内的液压油压力(MPa)；Vg为供油油腔的瞬时容积(mm3)；Vg0为供油柱塞在下止点处的供油油腔容积(mm3);S:为供油柱塞横截面积(mm2)；x为供油柱塞的行程(mm)。 对于驱动油腔内的液压油压力变化公式为： 其中,Pq为气门驱动油腔内的液压油压力(MPa)；Vq为气门驱动油腔的瞬时容积(mm3)；Vq0为气门驱动活塞在上止点处的供油油腔容积(mm3)；S0为气门驱动活塞横截面积(mm2)；y为气门(即气门驱动活塞)的行程(mm)。 气门驱动机构的运动学方程为： 其中,Mq气门驱动器的运动件质量(g)；Cq为气门驱动器的阻尼系数(N*mm/ms)；kq为气门弹簧的刚度(N/mm);F为作用在气门驱动器上的合力(N)；Pq*Sq为气门驱动油腔液压油的作用力(N)；P缸内·S缸内为缸内气体对气门的作用力(在仿真时忽略这个作用力)(N)；F预紧为弹簧预紧力(N)。