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基于 Flow Master软件建立了带双可变气门正时和两级可变单进气门升程系统的 发动机润滑系统的一维仿真模型。通过模拟仿真,分析了曲轴主轴承、连杆轴承和凸轮轴轴承 的配合间隙、机油泵压力-流率特性、机油温度、活塞冷却喷嘴启喷压力和凸轮轴轴承油路节流 量孔等关键参数对发动机润滑系统压力特性的影响,对其进行了综合优化。优化结果表明,发 动机增加 VVT和 VVL系统后,必须同时对机油泵的压力-流率特性、活塞冷却喷嘴的启喷压 力、机油温度等多参数同步调整,才能满足润滑系统润滑和液压驱动的双重功能需求。
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第 24卷 第 12期
Vol.24 No.12
重 庆 理 工 大 学 学 报(自然科学)
JournalofChongqingUniversityofTechnology(NaturalScience)
2010年 12月
Dec.2010
收稿日期:2010-11-20
作者简介:林灵(1978—),男,四川德阳人,硕士,工程师,主要从事新技术应用、配气机构及气道研究。
VVA发动机润滑系统 CAE优化
林 灵,詹樟松,闵 龙,谯 鑫,韦 颂,
刘 斌,张晓宇,朱玉明,王茂辉
(重庆长安汽车股份有限公司 汽车工程研究院,重庆 401120)
摘 要:基于 FlowMaster软件建立了带双可变气门正时和两级可变单进气门升程系统的
发动机润滑系统的一维仿真模型。通过模拟仿真,分析了曲轴主轴承、连杆轴承和凸轮轴轴承
的配合间隙、机油泵压力 -流率特性、机油温度、活塞冷却喷嘴启喷压力和凸轮轴轴承油路节流
量孔等关键参数对发动机润滑系统压力特性的影响,对其进行了综合优化。优化结果表明,发
动机增加 VVT和 VVL系统后,必须同时对机油泵的压力 -流率特性、活塞冷却喷嘴的启喷压
力、机油温度等多参数同步调整,才能满足润滑系统润滑和液压驱动的双重功能需求。
关 键 词:发动机;可变气门正时;可变气门升程;润滑系统;机油压力
中图分类号:U463 文献标识码:A 文章编号:1674-8425(2010)12-0044-07
LubricationSystem CAEAnalysisofVVT&VVLEngine
LINLing,ZHANZhangsong,MINLong,QIAOXin,WEISong,
LIUBin,ZHANGXiaoyu,ZHUYuming,WANGMaohui
(AutomotiveEngineeringInstitute,ChongqingChanganAutomobileStockCo.Ltd,Chongqing401120,China)
Abstract:Aonedimensionlubricationsystem modelofaDVVTandVVLsystem equippedengine
wasbuiltbasedonFlowMastersoftware.Keyparameters’effects,suchasclearanceofmainbearing,
connectingrodbearingandcamshaftbearing,pressurevsflowrateofoilpump,oiltemperature,open
pressureofpistoncoolingjetandoilorificeforcamshaftbearing,onthepressureoflubricationsystem
wereanalyzedandoptimized.TheresultsshowedthatwithadditionalVVTandVVLsystem,onlyby
simultaneouslymodulatingparameters,suchasthepressurevsflowrateofoilpump,openpressureof
pistoncoolingjetandoiltemperatureetc.,cananenginelubricationsystemmeetthedoublefunction
requirementsoflubricationandoildriving.
Keywords:engine;variablevalvetiming;variablevalvelift;lubricationsystem;oilpressure
日益严峻的能源安全和环境保护两大问题,
使全球公众对清洁能源技术的关注持续升温。在
满足排放(含二氧化碳)法规前提下的汽油机高效
燃烧过 程 的组 织 显得 格 外 重 要。因 此,以 VVT
(variablevalvetiming)和 VVL(variablevalvelift)
(统称为 VVA,variablevalveactuation)等先进技术
为代表的汽油机新技术目前已被广泛地应用在发
动机产品上,以有 效地提高 发动机功率、降低油
耗、减少排放
[1,4]
。
发动机引入 VVA技术以后,润滑系统除了把
数量足够的洁净润滑油输送到全部传动件的摩擦
表面,并在摩擦表面之间形成油膜,实 现液体摩
擦,从而减小摩擦阻力、降低功率消耗、减轻机件
磨损外
[2]
,还必须具有灵活液压驱动 VVA机构的
重要功能。因此,VVA发动机的润滑系统必须进
行系统优化,以满足润滑和液压驱动双重需要。
本文基于 FlowMaster软件建立了 VVA发动
机的润滑系统一维模型,分别分析了 VVT和 VVL
系统同时工作时曲轴主轴承(mainbearing,MB)、
连杆轴承(conrodbearing,CB)和凸轮轴轴承(cam
shaftbearing,CSB)的配合间隙、机油泵特性、机油
温度、活塞冷却喷嘴(PCJ,pistoncoolingjet)等关
键参数对润滑系统的影响,并对系统进行综合优
化。优化后的润滑系统的压力特性完全满足润滑
和液压驱动双重要求。
1 一维仿真模型的建立
本文 分 析 的 VVA发 动 机 采 用 了 进 排 气 双
VVT系统和两级可变单进气 VVL系统。在保证
有效润滑的前提下,为了减少进入 CSB的润滑油
量以减少 CSB的机油泄漏量,在通往 CSB的油道
中设置了直径为 1.5mm的节流量孔,如图 1所示。
图 2给出了 VVA发动机润滑系统缸盖部分的详
细 3D模型。图 3给出了采用专业流体分析软件
FlowMaster建立的一维分析模型。
图 1 CSB油道节流量孔结构示意图
图 2 VVA发动机润滑系统缸盖 3D模型
图 3 VVA发动机润滑系统分析模型
2 统仿真边界条件及参数
为便于阐述,本文涉及到的压力均是绝对压
力值。
2.1 两级可变 VVL系统
两级可变 VVL系统采用机油液压驱动,通过
调整锁销的工作状态实现高、低升程的切换,系统
默认工作状态为锁 销解锁状 态,即 低升程状态。
锁销的 开启绝对压力为 2.75bar。表 1给出了
VVL系统的关键运行参数。
表 1 VVL系统的关键运行参数
关键参数 指标 说明
锁销状态
锁止状态:高升程
解锁状态:低升程
默认为低升程
锁销开启 2.75bar(绝对压力
)
54
林 灵,等:VVA发动机润滑系统 CAE优化
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