【《1.6升EC5发动机VVT系统整体设计案例分析》2100字】

.6升EC5发动机VVT系统整体设计案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u120131.6升EC5发动机VVT系统整体设计案例分析 1138351.1发动机参数 1297461.2相位调节器的设计 2108571.2.1转子的设计 2133571.2.2定子的设计 4221021.2.3上盖及下盖的设计 690711.3机油控制阀的设计 101.1发动机参数本次设计是以东风标致EC5汽油机为例对VVT系统进行整体设计。首先应该对东风标致EC5这款发动机有一个详细的了解。东风标致EC5这款发动机是在2012年的时候，神龙公司为了改善发动机性能，基于TU5JP4ME7.4.5发动机进行升级开发出来的新款发动机。图1.SEQ图5.\*ARABIC1EC5发动机在基于TU5JP4发动机开发出的新的EC5发动机中，EC5保留了部分老款发动机TU5JP4的部分技术，而主要的技术革新在于：电喷系统的演变、VVT系统的采用、压缩比的增大以及摩擦损失的减小等，新设计动力总成零件共计38项。本次设计重点为该发动机新采用的VVT系统。1.2相位调节器的设计相位调节器的设计是本次设计的主要重难点，该部分的设计决定了整个VVT系统可以实现的气门正时调节范围，而相位调节器内工作腔的设计则对进入工作腔的机油量与调节角度的线性关系有很大影响。对于相位调节器的设计主要可分为四个部分：定子、转子、上盖以及下盖。1.2.1转子的设计将相位调节器进行拆解之后，在所有的零部件中，转子是其中最大的一个，它的外圈是相位调节器与发动机其他模块连接的纽带，而在东风标致EC5发动机中，相位调节器与曲轴是通过一个正时皮带（齿形带）传递运动的，所以相位调节器转子的外圈是一个需要跟正时皮带相互配合的齿圈。内圈则与定子以及叶片共同形成两组工作腔，上下两侧分别通过螺栓实现与上盖以及下盖的连接。在转子的设计中，首先选择绘制的是它的外围齿圈，保证转子和曲轴通过正时皮带实现同步转动，这部分是保证将曲轴的运动传递至凸轮轴的关键设计，之后由外往内，先设计工作腔的上下密封圈，保证整个相位调节器组装好后的密封性，然后对工作腔的大小形状进行设计，确定好相位调节器的有效调节范围。设计结束后根据装配关系选取零件各个表面的粗糙度，转子的实物图和零件图如下所示。图1.SEQ图5.\*ARABIC2转子实物图图1.SEQ图5.\*ARABIC3转子零件图1.2.2定子的设计在定子的相关设计中，外圈相对简单，设计好5个加装叶片的凹槽即可，其余部分是规则的圆弧，上下表面也没有过多的复杂结构，就下表面需要加装一个锁止销。定子设计的重点在于其内圈以及内部油道的设计。定子的内部有2组油道共计10个，分别通往叶片两侧的工作腔，由于内圈进油口较为拥挤且通往不同侧工作腔的油道需分隔开来，所以转子内部的油道需置于两个不同的高度上，在二维图纸上表达相对较为复杂。在定子内圈的设计中，还需考虑定子与凸轮轴的固结方式，一般情况下定子是通过凸轮轴定位销和凸轮轴螺栓与凸轮轴连接在一起的，需要保证定子与凸轮轴两者之间的相对位置固定不变。定子的实物图和零件图如下所示。图1.SEQ图5.\*ARABIC4定子实物图图1.SEQ图5.\*ARABIC5定子零件图1.2.3上盖及下盖的设计上盖及下盖的设计相对与定子以及转子来说较为简单，上盖及下盖的结构并不复杂且基本上都是规则图形。需要注意的是下盖的内表面，有一个凹槽，该凹槽是用来卡住锁止销的，而锁止销的用处在于发动机刚启动的时候，固定定子与转子的相对位置，所以在锁止销孔位置的选取时，需要与定子上安装锁止销的位置相配合。上盖以及下盖的实物图和零件图如下所示。图1.SEQ图5.\*ARABIC6上盖实物图图1.SEQ图5.\*ARABIC7上盖零件图图1.SEQ图5.\*ARABIC8下盖实物图图1.SEQ图5.\*ARABIC9下盖零件图相位调节器整体结构设计完成之后，需要对其安装位置进行确定。本次设计是以东风标致EC5发动机为例对VVT系统进行设计，在EC5发动机中凸轮轴为顶置式凸轮轴，该款发动机搭载的是单VVT系统，相位调节器通过凸轮轴定位销和螺栓固定在进气凸轮轴上，位于发动机顶部位置。相位调节器的实物图和装配图如下图所示。图1.SEQ图5.\*ARABIC10相位调节器实物图图1.SEQ图5.\*ARABIC11相位调节器装配图1.3机油控制阀的设计相对于相位调节器而言，机油控制阀整体较为小巧，但结构却很复杂，而且机油控制阀对生产制造的技术要求很高。机油控制阀主要由线性电磁阀（PWM信号连接器、绕线管、线圈）和四通阀体（阀芯、阀套、弹簧）两部分组成，通过控制线性电磁阀产生的电磁力与四通阀体中弹簧的弹簧力相平衡，控制阀芯及阀套的相对位置，改变通往相位调节器的机油流量及流向。在机油控制阀的设计中，其实大多数的机油控制阀结构都相差不大，主要需要考虑的是机油控制阀中各个部件的具体参数。首先是线性电磁阀中的线圈，关于线圈的参数中主要有两个：一个是绕线管上的线圈匝数多少，另一个是线圈中所采用电线的电阻大小。绕线管上的线圈匝数主要决定的是先行电磁阀的电感量，线圈匝数越多电感就越大，电磁力也就越大，电磁力的大小很大程度上决定了铁芯可以获得的加速度大小，也就是阀芯移动速度的快慢，该数值反映了从电信号到物理信号的转变速度。但是从另一个角度来看，匝数过多的话，过度过程的时间常数也会相应的增大，电流的响应速度开始变慢，因此线圈的匝数应该有一个最合适的中间值，匝数过多或者太少都不合适。与电磁力相对应的则是弹簧的弹力，对于弹簧的选取相对较为简单，由于机油控制阀的结构以及工作环境，对弹簧的尺寸有了限制，对弹簧的性能也有一定的要求，由于在机油控制阀的工作过程中，弹簧是一直处于工作状态的，阀芯的位置更多的由电磁力大小决定，所以该弹簧需要有较高的疲劳强度，又因为弹簧的安装位置是机油控制阀的泄油孔所在，该弹簧还需要耐