【摘 要】
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变冲程技术可大幅提升内燃机低速扭矩和升功率,满足特种车辆对高动力性能的需求。2/4冲程模式下气门运行频率、启闭正时及升程大不相同,并且该技术要求循环间完成模式切换,目前未见有实用的满足上述要求的配气系统。因此,可变气门驱动（VVA）系统是实现变冲程内燃机（VSE）的关键,对满足特种车辆动力需求有重要的研究意义。本文针对缸径115mm的具有双顶置凸轮轴的2/4冲程内燃机设计了一款实用的轴移式配气系统
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变冲程技术可大幅提升内燃机低速扭矩和升功率,满足特种车辆对高动力性能的需求。2/4冲程模式下气门运行频率、启闭正时及升程大不相同,并且该技术要求循环间完成模式切换,目前未见有实用的满足上述要求的配气系统。因此,可变气门驱动（VVA）系统是实现变冲程内燃机（VSE）的关键,对满足特种车辆动力需求有重要的研究意义。本文针对缸径115mm的具有双顶置凸轮轴的2/4冲程内燃机设计了一款实用的轴移式配气系统（ASVS）,该系统包括通过花键连接的凸轮轴和凸轮轴套,凸轮轴套上并排布置有2/4冲程凸轮叶片,通过轴向移动凸轮轴套可切换不同的凸轮叶片,进而实现模式切换。ASVS的两个难点在于:（1）短气门开启持续期内设计大气门升程的二冲程凸轮型线;（2）短公共基圆段内设计大切换升程的切换型线。对此,本文进行了以下研究:根据气门运动参数目标,采用多项式函数拟合方法,通过降低凸轮型线前三阶导数来初步优化凸轮型线。基于ADAMS多刚体动力学仿真模型,研究不同模式下的气门动力学特性。研究表明,在二冲程模式下,气门开启持续期不超过80?Ca A,气门最大升程不低于7.4 mm,丰满系数超过0.5;在四冲程模式下,气门开启持续期不超过140?Ca A,气门最大升程不低于8.4 mm,丰满系数超过0.6。内燃机转速3000 r/min内,气门落座速度均低于0.3 m/s,各零件间的接触力满足要求。建立切换过程的数学模型,以降低金属销与凸轮轴套间接触力为目的,提出两种设计切换型线的思路,并在相同的持续期内设计两条切换型线。通过对比分析不同切换型线的曲率和压力角,以及切换过程的动力学曲线,得到更适合ASVS的设计方案。研究表明,降低切换型线的前二阶导数对降低金属销与凸轮轴套间的接触力具有明显效果。本文设计的切换型线均具有较好的动力学性能,能够在内燃机转速3000 r/min内完成快速而稳定的切换。
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