EA系列发动机缸体气动翻转机设计
喜欢这套资料就充值下载吧。资源目录里展示的都可在线预览哦。下载后都有,请放心下载,文件全都包含在内,有疑问咨询QQ:414951605 或 1304139763
工程,2013,5,245 - 250DOI:10.4236/eng.2013.53035在线发布2013年3月(http:/www.scirp. org/journal/eng) 内燃机连续可变气门正时齿轮传动机构 奥萨马本M.河1 , 穆罕默德H.墙裙2 机械工程系,应用科学大学,安曼,乔丹 机械工程系,约旦大学,约旦,安曼 电子邮件:hamzy211yahoo.com,dadoju.edu.jo2012年12月18日收到;2013年1月15日修订;2013年1月23日被接受 摘要 连续可变气门驱动(CVVA)技术提供了高的潜力,实现高性能,低燃料消耗和污染物减排 。从中得到充分的好处(CVVT)各种类型的机制已经提出并设计。这些机制的一部分机制进行生产,对改善发动机的性能表现出显着的好处。本研究设计一个新的齿轮传动机构,从控制LS的进气阀打开(Ivo)和关闭(IVC)的角度进行了研究。 该控制方案的基础上最大限度地发挥发动机制动功率(P)和燃油消耗(BSFC)在任何转速连续变化的凸轮轴角度和曲轴转角之间的相。 单缸发动机是由“莲花”软件模拟,找出最佳在给定的发动机转速下的最大功率和最小燃料消耗的相位角。该机构是一个平面的齿轮传动设计的精确和连续控制。 这种机制在一个简单的设计和操作条件下,它可以没有限制的改变相位角。关键词:结构设计;行星齿轮;可变气门定时;火花点火发动机;性能 1. 介绍 在内燃机中,可变气门正时(VVT),也被称为变阀致动器(VVA),是一个广义的术语,是一个用来描述任何机构或广义方法,可以改变在一个内燃机1-6气门升程的形状或定时事件的。(VVT)系统允许提升,持续时间或时间(在各种的组合)的摄入和/或排气阀应转变而发动机在运转,这对发动机性能和排放有重要影响。在一个标准的发动机,气门的事件是固定的,所以每次在不同的负载和速度性能一直是一个COM的承诺之间的驾驶性能(功率和扭矩),燃油经济性和排放。发动机配备可变气门驱动系统是从这个条件约束中解放出来,使性能得到了发动机的工作范围7-10改进。 某些类型的可变气门控制系统优化功率和扭矩,通过改变阀门开度的时间和/或持续时间。这些阀门控制系统优化性能,在低中档的发动机转速。其他重点加强高转速功率。还有的系统同时提供这些好处,通过控制气门正时。这可以实现的方法有很多,范围从机械设备的液压,气动和无凸轮系统11-14。液压系统遭受许多问题,包括由于温度变化,液体趋向于像一个坚实的高速行驶时,液压系统的液压介质的粘度变化,必须仔细地控制,需要使用功能强大的计算机和非常精确的传感器。利用气动驱动发动机阀将在所有的可能性中不可行,因为它们的复杂性和压缩的空气所需的能量的量非常大。无凸轮系统(或免费使用的电磁阀发动机),液压或气动执行器,打开锥阀代替。常见的问题包括高功耗,高速的准确性,温度敏感性,重量和包装的问题,噪音高,成本高,不安全的情况下操作的电气问题。Multiair系统(或UniAir)是一个电液可变气门技术进气控制(无节流阀)在汽油或柴油发动机。该系统允许最佳进气阀开启的时间表,它可以完全控制气门升程和时间。2.连续可变气门正时(CVVT) 首先,(CVVT)系统提供了一个独特的能力,有独立的进气和排气阀门控制内燃机15-17。对于任何发动机负荷标准,进气和排气的时机可以独立地编程,并在所有情况下,可以优化发动机的性能。然而,如果气门正时可以独立控制的曲柄轴的旋转,然后接近无限的阀定时的情况下,可容纳这将大大提高汽车的燃油经济性和排放水平。这些系统用于汽油发动机,如丰田,日产,本田,和其他几个汽车比尔斯。在2010年,三菱开发,并开始批量生产4N13的1.8 L DOHC I4世界第一乘用车柴油发动机,采用了可变气门正时系统。 一个高效的机制,提出了控制可变气门正时是行星齿轮机构。行星变速箱装置的工程设计,提供了许多优点。一个优势是其独特的紧凑性和卓越的动力传输效率的组合。一个典型的行星齿轮箱安排的效率损失是每级只有3。这种类型的效率,保证了能量输入的高比例是通过变速器传输,而不是浪费在机械损失在变速箱。行星齿轮箱的布置的另一个优点是负载分布。因为传输的负载之间的多个行星的共享,扭矩能力大大提高。更多的行星系统有更大的负载能力和更高的转矩密度。行星变速箱的布置也会创造出更大的稳定性,由于均匀分布的质量和增加的转动刚度。因此,在这项工作中我们将提出一个新的连续可变气门正时的内燃机的行星齿轮传动机构的设计。3. 齿轮传动机构的设计修改后的文本已经完成,该文件是为模板准备。通过使用“另存为”命令复制模板文件,并使用命名约定的规定你的杂志你论文的名称。在这个新创建的文件,突出显示的所有内容,并导入准备好的文本文件。3.1.说明该齿轮传动机构是由教授M.墙裙机械工程系在乔丹大学设计。该机制保证了精确的和连续的凸轮轴相位在内燃机的进气和排气阀。相位角之间的凸轮轴和曲轴在发动机的转速关系的变化,从而提高发动机的性能和排放。在图1中所示的机构是一个行星齿轮系由从外部的太阳齿轮(3)的系统中,行星齿轮(2)进行了行星臂(1),和一个内部的环形齿轮(4)啮合的蜗杆齿与外部的蜗轮(5),其连接到一个步进电机连接到发动机的计算机控制系统。当步进电机轴是固定的,在很普遍的情况下,环形齿轮也是静止的。这将在曲柄轴和凸轮轴之间产生一个恒定的的速度比。一个旋转的步进电机轴使行星齿轮与太阳齿轮和凸轮轴的外部产生附加转动齿圈旋转。这种额外的旋转的结果,在曲柄轴和凸轮轴之间的相位变化。 图1.该机构的组成。 3.2.机构安装该机制的操作是由行星齿轮系连续和精确地改变凸轮轴和曲轴之间的相位角来实现的。内齿圈的外齿可以像蜗轮。该机制通过行星轮系的操作,连续精确的改变凸轮轴和齿轮之间的相位角。四个相同的行星齿轮与环形齿轮和太阳齿轮啮合,它们被两个行星臂带动。机构(图2)被安装到所述内燃机上,如下所示:在这种方式,凸轮轴(6)和所述太阳齿轮轴是同轴的,然后轴连接的花键结合(7)。一个的行星臂(1)是由链条或正时皮带(8)与曲柄轴(9)连接。蜗轮轴与步进电机是机械连接的。步进电机配有传感器和电源,这是连接到CPU控制蜗杆齿轮的运动。 图2.该机构的安装3.3.操作方法 该机构的操作方法简单,它的描述如下:1) 当步进电机的轴是固定的,在通常情况下,环形齿轮也是静止的。通过曲轴臂的转动使旋转一圈,根据公式: 其中:3的速度,在太阳齿轮(3),这也是所述凸轮轴的转速;1-臂(1)的速度。 T1和T4的分别是太阳齿轮齿数和齿圈的内齿数。 太阳齿轮,行星齿轮,内齿圈的齿的数目之间的关系是: 其中:T2-行星齿轮(2)的齿的数目。2) 当步进电机的有来自CPU的信号,它会导致蜗杆齿轮的旋转所需要的位移角(5),这将导致环形齿轮的旋转,因此需额外的旋转的行星旋转齿轮。3) 旋转产生的太阳齿轮附加转动,这与凸轮轴连接,根据以下公式 其中:3位移角的凸轮轴;5蜗杆齿轮的旋转角度;T5,T6分别表示齿蜗杆齿轮和环形齿轮的外齿的数量。4) 行星臂不会被这旋转影响,因为它是连接到曲轴的。5) 连接到凸轮轴的太阳轮的附加转动,引起了凸轮轴和曲柄轴之间 1的 相位变化。3.4.该机构的优点 与其他机构相比,上述机构的主要优点可以概括如下:1) 步进电机的运动限制了相位角的变化,它可以精确到1.8度,控制每一步的零超调。此值将取决于齿轮的齿数较小的凸轮轴。2) 蜗轮,这是连接到步进电机与齿圈啮合,提供齿轮自锁机构。保证特定相位角的凸轮轴和曲轴之间的恒定速度比,这对于发动机的良好运行是非常必要的。3) 在该机构中,相位角改变值没有限制,除了由发动机的性能包络线所施加的限制。4.凸轮相位优化输出功率最大化在这项工作中,进气和排气气门正时的最佳值被计算出来,以最大限度地提高制动功率。这些值被用于计算并折衷为不同的发动机的速度和压缩比的制动功率和燃料消耗。分析发动机特性的尺寸的目的用的是莲花工程软件。莲花工程软件里包括的莲花引擎模拟和分析程序是由莲花工程公司开发的20世纪80年代后期以来的一个内部代码。其中全球性能参数的功率,容积效率和燃料消耗的验证,目前已进行了广泛的电流产引擎。研发4缸发动机(图3)的仿真模型用来找出最佳的相位角,最大功率。如表1,展示的是发动机的几何数据和阀定时。输入例如进气压力、温度、当量比的数据也已经引入到发动机的各种运行当中。除此之外,还有定的出口数据,如背压。在表2中对气门正时的默认最佳值进行了计算。优化引擎变量是为了找到最大制动功率输出。发动机的速度是1000-6000r/min。最佳的阀门定时值和默认值的制动功率和不同的压缩率( CR )的影响在表3和图4至6中呈现出来。5.该机制的应用(例)表2中给出的数据被用来计算蜗轮减速机的位移角。为了说明上述机制的工作,我们作出如下设想: =20,=20,=2,=45 (4)由方程(1)和(2) ,我们得到: =20(2+20)=60 (5)图3 内燃机的仿真模型 表1基本几何引擎,燃料是汽油(C8H18) 表2气门正时的最大功率和不同的速度的最佳值 图6 制动功率(CR14)效果最佳的阀门值和默认值 表3(a)制动功率的最佳气门正时不同的速度和默认值; (b)制动功率运算的最佳气门正时不同的速度和默认值。 表示一个转动臂旋转一周,将导致凸轮轴(和太阳齿轮)转四周。此时需要重新保持曲柄轴和臂之间的速度比与凸轮轴和曲轴之间的速度比相等且等于2,即四冲程内燃机此时的操作。另一方面,步进电机的角度和凸轮轴角度之间的关系获得的公式(3 ) 这意味着当步进电机(蜗轮)旋转7.5度,凸轮轴旋转一个额外的程度。尺寸的机制中,可以发现,作以下述操作:我们假定,行星齿轮,太阳齿轮和环形齿轮都是螺旋齿轮而且螺旋角 = 30 ,模数m = 1 毫米和表面宽度F = 20 毫米 。此外,蜗杆齿的导程角 = 10 和轴向间距p = 2 毫米。从这些假设,我们发现,该机制的直径不超过150 150 50毫米,因此它可以被较轻松安装在发动机室之间。6、结论行星齿轮驱动机构的设计实现了对四冲程单缸发动机性能的优化。该机制连续精确地改变了凸轮轴和曲轴角之间的相位角。优化的相位角在给定的速度下制动功率的效果是明显的。制动功率范围是在21和35 之间,如表3中所示是根据发动机转速和压缩比增加的。这种增长是在发动机低转速大的情况下,并且随着发动机转速的增加而下降。从而可以得出结论,建议在四冲程发动机实施该机制来证明发动机的性能和效率。
收藏
编号:43912541
类型:共享资源
大小:14.45MB
格式:ZIP
上传时间:2021-12-05
40
积分
- 关 键 词:
-
EA
系列
发动机
缸体
气动
转机
设计
- 资源描述:
-
喜欢这套资料就充值下载吧。资源目录里展示的都可在线预览哦。下载后都有,请放心下载,文件全都包含在内,有疑问咨询QQ:414951605 或 1304139763
展开阅读全文
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 装配图网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
装配图网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。