燃油泵凸轮相位对正时驱动系统影响的研究.pdf

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1、李伟军李周裕张小虎李兆建：燃油泵凸轮相位对正时驱动系统影响的研究35燃油泵凸轮相位对正时驱动系统影响的研究EffectofFuelPumpCamPh嬲eonTimingDriVeSystem李伟军李周裕张小虎李兆建(上海汽车集团股份有限公司)[摘要]为探求燃油泵凸轮相位对正时驱动系统的影响，本研究建立了正时驱动系统cAE模型，在原有设计的基础上，对比分析了不同燃油泵凸轮偏移角下正时链条载荷、液压张紧器载荷和活塞位移。研究结果表明，燃油泵凸轮偏移角在很大程度上影响正时链条的可靠性和液压张紧器的动态响

2、应，当燃油泵凸轮最大升程位置处于两个气门升程重叠区域时链条载荷小，可靠性高，液压张紧器载荷小，动态响应小，有利于系统可靠、稳定地工作，对改进燃油泵凸轮设计具有指导意义。[关键词]燃油泵凸轮相位正时驱动系统多体动力学Keywords：FuelpumpcamPhaseTimingdriVesystemMultibodydynamics0引言燃油泵凸轮是直喷式汽油机不可或缺的零件，其位于进气凸轮轴上，在正时驱动系统的作用下驱动高压油泵挺柱，在高压油泵内产生发动机所要的燃油喷射压力，并在正常燃油喷射及VV

3、T调节后仍能维持油轨压力，控制压力波动，是发动机正常工作的保证。燃油泵凸轮在进气凸轮轴上的布置是其设计的关键所在，直接决定了正时驱动系统的可靠性⋯。笔者在曲轴动力学和配气系统动力学的基础上建立了正时驱动系统多体动力学模型旧。j，对比分析了不同燃油泵凸轮相位偏角对正时链条和液压张紧器动态响应的影响，得到了最有利的发动机燃油泵凸轮布置方案，对燃油泵凸轮设计具有一定的指导意义。1燃油泵类型及布置如图l所示，常用的燃油泵凸轮有两凸桃式、三凸桃式和四凸桃式。随着燃油喷射系统对压力的要求越来越高，两凸桃式驱动

4、凸轮由于供给流量低、油轨压力波动大的特点已被弃用，而相对于三凸桃式燃油泵凸轮，四凸桃式能够在相对较低的凸轮升程下提供足够的燃油流量、维持较小的油轨压力波动，逐渐成为主流的设计方向。两凸桃三凸桃四凸桃图l常见燃油泵凸轮类型燃油泵凸轮一般布置在进气凸轮轴后端，其布置相对于气门凸轮有一定的相位偏移。如图2，四缸发动机的点火顺序是4—2—1—3，360。曲轴转角为1缸点火上止点位置，气门凸轮最大升程位置相对于点火上止点位置滞后角度“，由于对特定的发动机该角度是固定的，因此，燃油泵相位也可以用相对气门最大升

5、程位置的滞后角B表示。燃油泵相位选取是燃油泵设计的关键点之一，直接决定了配气正时驱动系统的驱动力矩、耐久性和工作平JJ顷性。I血^l+咄’m：业巡l耻弋lJ”张——¨．o／、／、／＼／jj’i。吵。!写肇一＼／＼／＼／／*’姆量^，／一、)／^＼)／^Y＼／、义＼／、艾＼／V＼／图2燃油泵凸轮在凸轮轴上的布置相位36内燃机与配件2014年第5期2配气正时驱动系统及CAE模型表l是本研究采用发动机的主要参数，B是初始设计参数，在发动机试验验证过程中多次出现链条断裂失效，本研究将通过cAE分析来改进初

6、始设计。表l发动机主要参数参数名称参数值发动机排量2．0L气缸数4点火顺序4—2一l一3凸轮轴布置形式双顶置配气机构驱动型式链条驱动燃油泵凸轮型式四凸桃式气门最大升程滞后角“1480燃油泵凸轮最大升程滞后角B80nC鲫轴aftTor∞e匦◆＆正时驱动系统多体动力学模型图3配气正时驱动系统@图3是配气正时驱动系统的结构图及多体动力学模型图。驱动系统主要由曲轴链轮、凸轮轴链轮、正时链条张紧器、张紧轨，固定导轨、上导轨和正时链条，其中凸轮轴链轮均是40齿，曲轴链轮20齿，正时链条张紧器为液压式。图3(b

7、)是正时驱动系统多体动力学模型示意图，其中曲轴转速波动、进排气凸轮轴驱动力矩和燃油泵驱动力矩作为激励加载在正时驱动系统cAE模型中。曲轴振动、进排气凸轮轴驱动力矩和燃油泵驱动力矩随时间的变化分别由曲轴动力学、配气系统动力学和燃油泵动力学单独计算得出。一1000r∞200瑚曲轴转角絮)500600700不同发动机转速下的曲轴激励000'oo200300400500600700800曲轴转角(。)不同转速下的进气凸轮轴驱动力矩一1000rD”0001002∞300400500600700800曲轴转角

8、(。)(c)不同转速下的排气凸轮轴驱动力矩图4曲轴振动和凸轮轴驱动力矩～囡a—C一91_M。勺d漆●E◇F繁-勿李伟军李周裕张小虎李兆建燃油泵凸轮相位对正时驱动系统影响的研究3700C200JOL，000507^(_j10¨曲硇转角图5不同燃油泵偏移角1下的燃油泵驱动扭矩图4(a)为不同转速下，曲轴转速波动结果，其作为正时驱动系统CAE计算的边界条件，从图中可以看出，在1000rpm时，曲轴扭振幅值较大，主要表现为较大的曲轴滚振，随着转速提高，在曲轴减震器的作用下，振动幅值减小，主