1 引言

汽車作為人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾某鲂泄ぞ?，給人們生活帶來(lái)了很大的便利。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，2021年1至11月國(guó)內(nèi)累計(jì)汽車生產(chǎn)2317.2萬(wàn)輛

，其中燃油車占比87%，盡管新能源汽車的發(fā)展勢(shì)頭很猛，但是傳統(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)依然是主流汽車的首選目標(biāo)，且隨著科技的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)依然還有很大的發(fā)展空間。由于日益嚴(yán)格的排放以及油耗法規(guī)要求，各大汽車公司正開(kāi)發(fā)各種各樣的發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)技術(shù)以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能，例如增壓、缸內(nèi)直噴、可變氣門正時(shí)(VVT)、連續(xù)可變氣門升程(CVVL)、米勒循環(huán)、廢氣再循環(huán)、高壓縮比等

。其中CVVL技術(shù)可以使汽油機(jī)在高速區(qū)和低速區(qū)都可獲得需求的氣門升程，從而能夠提高汽油機(jī)的動(dòng)力性、改善燃油經(jīng)濟(jì)性，并可以降低汽車尾氣排放，目前是汽油機(jī)最有發(fā)展前景的技術(shù)之一。

多年來(lái)國(guó)外各大汽車公司不斷發(fā)展CVVL技術(shù)，例如2000年寶馬的Valvetronic系統(tǒng)、2007年日產(chǎn)的VVEL系統(tǒng)、2008年豐田的Valvematic系統(tǒng)、2009年菲亞特的Multi-Air系統(tǒng)等等。但國(guó)內(nèi)對(duì)于CVVL技術(shù)的研究起步較晚，與國(guó)外相比有一定的差距，目前在國(guó)內(nèi)汽車自主品牌中，僅長(zhǎng)城汽車在2019年推出首款商業(yè)化的CVVL系統(tǒng)。目前市面上CVVL技術(shù)主要應(yīng)用于中高端的車型上，可見(jiàn)CVVL技術(shù)的應(yīng)用門檻很高，且依然存在一些難題，但是隨著國(guó)內(nèi)外汽車廠家研發(fā)投入的不斷增加，CVVL技術(shù)仍然具有較高的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

因此，本文首先簡(jiǎn)述了可變氣門升程技術(shù)的原理以及在汽油機(jī)上的實(shí)現(xiàn)方式，然后提出一種用于實(shí)現(xiàn)汽油機(jī)氣門升程連續(xù)可變的凸輪直接驅(qū)動(dòng)式配氣機(jī)構(gòu)，可以對(duì)提高汽油機(jī)的熱效率、改善汽油機(jī)的綜合性能、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排有著指導(dǎo)意義。

2 汽油機(jī)中可變氣門升程實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)述

發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的升程即氣門完全開(kāi)啟時(shí)相比氣門關(guān)閉時(shí)，氣門沿軸向的位移，表明氣門的最大開(kāi)啟程度。如圖1(a)所示，傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由單一角度凸輪和單一種類搖臂構(gòu)成，故發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中氣門升程是固定的。研究表明，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損失主要來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣以及排氣過(guò)程導(dǎo)致的功率損失，傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)為了盡可能兼顧汽車所有的運(yùn)行工況，氣門升程的大小通常是折中選擇，因而在汽車動(dòng)力需求較低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于低速區(qū)，此時(shí)氣門的升程偏大，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性變差。而在汽車動(dòng)力需求較高時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于高速區(qū)，此時(shí)氣門升程偏小，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性不佳。為了改善這種情況，氣門升程可變技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

2006～2016年，內(nèi)江市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站和隆昌市環(huán)境監(jiān)測(cè)站對(duì)古宇廟水庫(kù)飲用水取水口進(jìn)行了水質(zhì)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3939—2002)表1中的24項(xiàng)地表水環(huán)境質(zhì)量基本項(xiàng)目及根據(jù)《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)監(jiān)測(cè)分析的葉綠素a和透明度。

電液式連續(xù)可變氣門升程結(jié)構(gòu)是通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門的方式來(lái)改變氣門升程，以菲亞特的Multi-Air系統(tǒng)為代表

，如圖2(b)所示，該系統(tǒng)由高壓電磁閥、儲(chǔ)能器、供油活塞、挺柱、凸輪軸等機(jī)構(gòu)組成。Multi-Air系統(tǒng)首次打破了傳統(tǒng)汽油機(jī)氣門的滾輪搖臂加上液壓機(jī)械調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并取消了汽油機(jī)的進(jìn)氣凸輪和節(jié)氣門，只保留了排氣凸輪，使得電液式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。Multi-Air系統(tǒng)工作原理是根據(jù)汽車不同運(yùn)行工況，控制單元接收到信號(hào)后，直接通過(guò)電磁閥驅(qū)動(dòng)液壓油，改變液壓腔內(nèi)的油壓和油的體積來(lái)實(shí)現(xiàn)氣門的升程連續(xù)可變。實(shí)現(xiàn)方式為：高壓電磁閥接收到電子控制單元的信號(hào)后，立即向液壓腔內(nèi)充入液壓油，根據(jù)運(yùn)行工況調(diào)節(jié)液壓腔內(nèi)的油壓和油體積，動(dòng)作完成后關(guān)閉電磁閥，氣門升程發(fā)生變化，此時(shí)由于預(yù)緊彈簧的作用，進(jìn)氣門保持關(guān)閉。當(dāng)排氣凸輪開(kāi)始工作后，排氣凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)可以驅(qū)動(dòng)供油活塞內(nèi)的液壓油，使得進(jìn)氣門跟隨運(yùn)動(dòng)。與傳統(tǒng)汽油機(jī)相比，Multi-Air系統(tǒng)可以在降低10%的燃油消耗率的同時(shí)，提高了15%的最大扭矩和10%的最大功率。電液式連續(xù)可變氣門升程可變結(jié)構(gòu)改進(jìn)了電機(jī)械式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)動(dòng)性差等缺點(diǎn)，取消了進(jìn)氣凸輪和節(jié)氣門后，電液控制系統(tǒng)更為靈活精準(zhǔn)，且大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)速度。但是缺點(diǎn)是由于每個(gè)氣缸的進(jìn)氣門處都需設(shè)立一套液壓機(jī)構(gòu)，成本高。同時(shí)該技術(shù)受液壓油的影響較大，液壓油存在泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，并且環(huán)境溫度的變化會(huì)導(dǎo)致液壓油的含氣量、粘度以及流動(dòng)特性發(fā)生變化，使得控制極為復(fù)雜，可靠性低，這些因素極大的限制了電液式連續(xù)可變氣門升程可變結(jié)構(gòu)的推廣。

不穩(wěn)定性心絞痛(unstable angina pectoris)為冠心病的一種重要分型,臨床表現(xiàn)上介于勞累性穩(wěn)定型心絞痛與急性心肌梗死和猝死之間,若治療不及時(shí),隨時(shí)有心肌梗死甚至猝死的危險(xiǎn)。目前臨床上西醫(yī)常見(jiàn)治療以鈣離子拮抗劑、口服阿司匹林、硝酸酯類等抗凝、抗血小板聚集、改善心肌供血、降低心肌耗氧量等藥物治療為主[1],近年來(lái)研究顯示,中西醫(yī)結(jié)合治療本病優(yōu)越性較好。復(fù)方丹參滴丸是中成藥中治療冠心病的代表藥物之一,將其與常用西藥聯(lián)用是否可提高療效尚不可知。為此本文選取老年不穩(wěn)定型心絞痛患者64例,分析中西聯(lián)用治療效果,報(bào)告如下:

相較于其他發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，氣門升程可變技術(shù)發(fā)展較為緩慢。在20世紀(jì)80年代，國(guó)外本田公司首先研發(fā)出VTEC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分段式氣門可變升程，如圖1(b)所示，該系統(tǒng)是一個(gè)凸輪切換機(jī)構(gòu)，由兩種不同角度凸輪和兩種不同搖臂組成，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于中低轉(zhuǎn)數(shù)工況時(shí)(低于4500rpm)，采用低轉(zhuǎn)數(shù)凸輪；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高轉(zhuǎn)數(shù)工況時(shí)(高于4500rpm)，VTEC系統(tǒng)切換為高轉(zhuǎn)數(shù)凸輪，類似于階躍響應(yīng)，隨后發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力會(huì)爆發(fā)出來(lái)，產(chǎn)生強(qiáng)大的后加速階段。早期的VTEC系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)氣門升程的兩段式可調(diào)，2002年后，本田改進(jìn)了技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了氣門升程三段式可調(diào)，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能也得到了很大的提高。隨后各大公司也紛紛推出各自的氣門升程可變系統(tǒng)，例如奧迪的AVS、保時(shí)捷的CariocamPlus等系統(tǒng)。雖然這些系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)汽油機(jī)氣門升程的分段式可調(diào)，還不能充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，但是分段式可調(diào)技術(shù)的出現(xiàn)極大的推動(dòng)了氣門升程可變系統(tǒng)的發(fā)展。

電機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程結(jié)構(gòu)是通過(guò)純機(jī)械的驅(qū)動(dòng)方式來(lái)改變氣門的升程，以寶馬公司的Valvetronic系統(tǒng)為代表

，如圖2(a)所示，該系統(tǒng)由電機(jī)、蝸桿、渦輪、偏心軸、搖臂、中間推桿、進(jìn)氣凸輪軸等機(jī)構(gòu)組成，這是世界上第一個(gè)取消了汽油機(jī)節(jié)氣門并商用化的技術(shù)。該系統(tǒng)保留了傳統(tǒng)汽油機(jī)的滾輪搖臂加上液壓機(jī)械調(diào)節(jié)器，并增加了一個(gè)過(guò)渡搖臂裝置，中間推桿的頂部滾輪始終與偏心凸輪保持接觸。該系統(tǒng)的工作原理是通過(guò)改變系統(tǒng)的搖臂比，從而連續(xù)調(diào)節(jié)氣門的升程。實(shí)現(xiàn)方式為：控制單元發(fā)出信號(hào)后，電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿帶動(dòng)渦輪上偏心軸在0-170度范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變偏心軸上偏心凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，調(diào)整搖臂的擺動(dòng)中心。當(dāng)偏心凸輪的基圓與搖臂的頂部滾輪接觸時(shí)，汽油機(jī)可獲得最小的氣門升程；當(dāng)偏心凸輪的工作圓弧與搖臂接觸時(shí)，可獲得最大的氣門升程。Valvetronic系統(tǒng)使汽油機(jī)在不改變進(jìn)氣凸輪的情況下，實(shí)現(xiàn)氣門升程在一定范圍內(nèi)的無(wú)極可變，系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快，且相較于傳統(tǒng)汽油機(jī)，可以降低10%的燃油消耗率，有效的提升了汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。但是Valvetronic系統(tǒng)存在機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)動(dòng)性差，可靠性低，成本較高等問(wèn)題，且需要配合寶馬公司專門設(shè)計(jì)的VANOS可變氣門正時(shí)系統(tǒng)，才能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的全工況運(yùn)行。另外一款日產(chǎn)的VVEL電機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程系統(tǒng)，也是通過(guò)改變搖臂旋轉(zhuǎn)中心的方式連續(xù)改變氣門升程，雖取消了扭簧等回位結(jié)構(gòu)，但依然存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高等問(wèn)題，這些因素限制了電機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用。

隨著各大汽車公司以及高校研發(fā)的不斷投入，人們研究出了氣門升程連續(xù)可變系統(tǒng)，相較于分段式升程可變系統(tǒng)，CVVL技術(shù)可以通過(guò)連續(xù)改變氣門升程、開(kāi)啟持續(xù)期和氣門正時(shí)來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量以及負(fù)荷，極大地降低了汽油機(jī)的泵氣損失，從而提高了熱效率。隨著CVVL技術(shù)不斷發(fā)展，目前市場(chǎng)上主要存在兩種結(jié)構(gòu)形式，分別是電機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程結(jié)構(gòu)和電液式連續(xù)可變氣門升程結(jié)構(gòu)。

由于很多學(xué)生都是獨(dú)生子女，長(zhǎng)期受到父母和長(zhǎng)輩的溺愛(ài)，存在嚴(yán)重的叛逆心理，主觀意識(shí)較強(qiáng)，不愿意受到管束，許多學(xué)校由于受傳統(tǒng)教育及管理思想的影響，在學(xué)生犯下錯(cuò)誤需要進(jìn)行管理的時(shí)候，更多的是進(jìn)行訓(xùn)斥，缺少正常溝通，一味說(shuō)教，挫傷了學(xué)生的自尊心，導(dǎo)致學(xué)生在違反校規(guī)校紀(jì)時(shí)，對(duì)學(xué)生的管理只會(huì)適得其反，對(duì)教師產(chǎn)生厭惡，直接導(dǎo)致學(xué)習(xí)成績(jī)下降。大多數(shù)的管理制度都太系統(tǒng)化，導(dǎo)致學(xué)生和學(xué)校的矛盾糾紛越來(lái)越多。因此，管理制度應(yīng)該堅(jiān)持以人為本，以人為本的制度理念可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，構(gòu)建良好的校園風(fēng)氣，為校園發(fā)展提供正能量。

3 一種用于凸輪直驅(qū)式氣門的升程連續(xù)可調(diào)機(jī)構(gòu)

通過(guò)對(duì)分段式可變、電機(jī)械式連續(xù)可變和電液式連續(xù)可變氣門升程技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)述以及對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，CVVL技術(shù)相較于分段式氣門升程可變技術(shù)，雖然存在成本高，可靠性低等缺點(diǎn)，但是可以實(shí)現(xiàn)更加靈活的氣門升程控制，在改善汽油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性以及提高動(dòng)力性方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展?jié)摿σ哺?。故針?duì)CVVL技術(shù)設(shè)計(jì)一種用于凸輪直驅(qū)式氣門的升程連續(xù)可調(diào)機(jī)構(gòu)，以改善CVVL技術(shù)目前存在的缺陷。

（3）態(tài)勢(shì)評(píng)估：根據(jù)已經(jīng)確定的指標(biāo)體系，定性定量的分析網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的安全狀態(tài)，尋找薄弱環(huán)節(jié)，并給出相應(yīng)的解決方案。

3.1 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成

本文設(shè)計(jì)的氣門連續(xù)可調(diào)機(jī)構(gòu)為電機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程結(jié)構(gòu)。如圖3所示，由電機(jī)、主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、蝸桿、滑塊、基圓輪、凸輪軸等機(jī)構(gòu)組成，保留傳統(tǒng)汽油機(jī)氣門調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，在氣門與凸輪軸之間設(shè)計(jì)了一個(gè)升程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)集成在氣門內(nèi)。在凸輪兩側(cè)設(shè)計(jì)有對(duì)稱基圓輪，直徑與凸輪的基圓直徑相等，用于避免氣門沖擊，保證在任何氣門升程下該配氣機(jī)構(gòu)能夠平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。蝸桿與從動(dòng)齒輪固聯(lián)以保證力的傳遞，滑塊內(nèi)側(cè)的螺紋與蝸桿嚙合以實(shí)現(xiàn)滑塊的軸向運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)中使用的凸輪軸雖然相比于傳統(tǒng)汽油機(jī)的凸輪軸增加了基圓輪，但凸輪軸制造方式?jīng)]有變化，因而不會(huì)明顯增加這方面的成本。該裝置比起目前市場(chǎng)上主流的商用化連續(xù)可變氣門升程產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單緊湊，傳動(dòng)穩(wěn)定性高，工作更為可靠，成本也足夠低廉。相較于寶馬Valvetronic系統(tǒng)的電機(jī)械式結(jié)構(gòu)，省去了大量機(jī)械桿件，反應(yīng)更快，可以很好地適配高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)，也不會(huì)存在電液式機(jī)構(gòu)的泄漏液壓油等問(wèn)題，后期修護(hù)方便

。

3.2 機(jī)構(gòu)的工作原理

設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)工作原理為：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)生變化時(shí)，ECU單元發(fā)出信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)齒輪帶動(dòng)從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了單級(jí)減速，同時(shí)可以放大電機(jī)的驅(qū)動(dòng)扭矩。和從動(dòng)齒輪固連的蝸桿與從動(dòng)齒輪同步旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)與蝸桿通過(guò)螺紋嚙合的滑塊沿著滑槽做直線運(yùn)動(dòng)，滑塊上表面與凸輪軸上的凸輪接觸，進(jìn)而可以改變氣門升程。因此通過(guò)控制滑塊沿滑槽的上下運(yùn)動(dòng)，改變滑塊的相對(duì)位置即可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)氣門的升程。此外，凸輪兩側(cè)設(shè)計(jì)的基圓輪，與連續(xù)升程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)外殼的上表面接觸，可以保證配氣機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)，避免了沖擊。圖4為汽油機(jī)氣門完全開(kāi)啟時(shí)機(jī)構(gòu)的狀態(tài)，如圖4(a)所示，滑塊在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿著滑槽運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)，即滑塊上表面與升程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的上表面齊平，此時(shí)氣門升程達(dá)到最大值。圖4(b)為滑塊在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)，滑塊下表面與升程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)下表面接觸，此時(shí)氣門升程達(dá)到最小值。

4 結(jié)語(yǔ)

本文先介紹了市場(chǎng)上主流的可變氣門升程機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)方式，發(fā)現(xiàn)CVVL系統(tǒng)作為汽油機(jī)最有前景的技術(shù)之一，這些系統(tǒng)目前普遍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維護(hù)難等問(wèn)題，故本文在此基礎(chǔ)上提出了一種用于凸輪直驅(qū)式氣門的連續(xù)可調(diào)機(jī)構(gòu)。保留汽油機(jī)原有配氣機(jī)構(gòu)的同時(shí)，僅在氣門與凸輪軸之間增加了一個(gè)升程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，相較于市場(chǎng)上已廣泛使用的CVVL產(chǎn)品，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單緊湊、成本較低、響應(yīng)速度快、可靠性高以及維護(hù)方便，在提高汽油機(jī)動(dòng)力性的同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排。本文的設(shè)計(jì)可以為汽油機(jī)CVVT技術(shù)的發(fā)展提供指導(dǎo)作用。

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