第一篇：發(fā)動機可變氣門生成技術

呼吸有道 解析汽車發(fā)動機可變氣門升程技術

2010-07-23 01:15:36 來源: 網易汽車 跟貼 0 條 手機看新聞版權聲明：本文版權為網易汽車所有，轉載請注明出處。

網易汽車7月23日報道 在上節(jié)技術大講堂中，我們想大家解析了關于汽車發(fā)動機可變氣門正時技術，簡單來說它是通過電腦控制發(fā)動機氣門的開啟時間，利用進氣門與排氣門不同的開啟時間來控制汽車發(fā)動機的效率與經濟性，但這種技術對于汽車發(fā)動機性能方面的提升卻不大。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，發(fā)動機的性能如何已經成為一款車能否取得成功的關鍵，這也就促使各大汽車廠家的工程師們對發(fā)動機技術進行了進一步研究。通過研究后，他們發(fā)現(xiàn)了可以彌補發(fā)動機可變氣門正時技術不足的方法，而這也就是我們今天這節(jié)技術大講堂要說的發(fā)動機可變氣門升程技術。

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眾所周知，發(fā)動機的動力表現(xiàn)主要取決于單位時間內汽缸的進氣量，上一節(jié)技術大講堂我們說過，氣門正時代表了氣門開啟的時間，而氣門升程則代表的是氣門開啟的大小，從原理上看，可變氣門正時技術也是通過改變進氣量來改善動力表現(xiàn)的，但實際上氣門正時則只能增加或者縮小氣門開啟時間，并不能有效改善汽缸內單位時間的進氣量，從數(shù)學角度上看，氣門正時是將分母和分子同時等比例放大，而這對于數(shù)字的擴大或縮小則沒有任何改善，也正式因此對于可變氣門正時技術隊于發(fā)動機動力性的幫助并不大。

而當氣門開啟大小也可以實現(xiàn)可變調節(jié)的話，那么就可以針對不同的轉速使用合適的氣門開啟大小，從而提升發(fā)動機在各個轉速內的動力性能，這就是和可變氣門正時技術相輔相承的可變氣門升程技術。

正如我們在用皮管接水時，當我們將皮管口的面積變小后，從皮管中噴出的水壓力將變大，而這樣一來單位時間內流出的水量也將增多，發(fā)動機可變氣門升程技術利用的就是這種原理，用增加單位時間內發(fā)動機進氣量的方法來提高發(fā)動機的動力性能。(本文來源：網易汽車 作者：永翔之翼)

目前市場上使用具有可變氣門升程技術發(fā)動機的廠家共有三個，分別是本田（Vtec/i-Vtec）、日產（VVEL）和寶馬（Valvetronic）。

本田可變氣門升程技術：Vtec/i-Vtec

本田是最早將可變氣門升程技術應用到車載發(fā)動機上的廠商，而且不同于其它廠商先使用可變氣門正時，后追加可變氣門升程技術的做法，本田的工程師在研發(fā)項目之初就將這兩種技術同步進行。結構簡單、設計巧妙是本田可變氣門升程機構的特點。

不過雖然本田是最早使用這種技術的汽車廠家，但直到現(xiàn)在并沒有太大的進步，依然停留在只有兩段和三段可調的程度，而像寶馬、日產和豐田的廠家雖然使用這套技術的時間要晚一些，但是現(xiàn)在他們已經開始使用連續(xù)可變氣門升程技術。

目前，本田及謳歌目前在國內發(fā)售的車型共有SOHC及DOHC兩種結構的發(fā)動機，它們雖然都配有VTEC或i-VTEC系統(tǒng)。飛度、鋒范以及思域搭載的都是本田的R系列發(fā)動機，采用的是SOHC單頂置凸輪軸結構，兩個進氣氣門和兩個排氣氣門均由一根凸輪軸驅動。首先要說明的是目前大部分可變氣門升程技術都被應用在進氣氣門端，本田的R系列也不例外。

從上圖中可以看到，兩個進氣氣門搖臂中間還有一個特殊的搖臂，它對應的是凸輪軸上的一個高角度凸輪，而在發(fā)動機低轉速時兩個進氣搖臂和這個特殊搖臂是分離的、互無關系，進氣搖臂只由低角度凸輪驅動，因此進氣氣門打開的升程較小，這有助于提高低轉速時的燃油經濟性。但當發(fā)動機達到一定轉速時，由電子液壓控制的連桿會將兩個進氣搖臂和那個特殊搖臂連接為一體，此時三個搖臂就會同時被高角度凸輪驅動，而氣門升程也會隨之加大，單位時間內的進氣量更大，從而發(fā)動機動力更強。

除了R系列發(fā)動機外，國內本田的思鉑睿、雅閣和CR-V的2.4L車型均搭載的是DOHC雙頂置凸輪軸結構的K系列發(fā)動機，同樣都裝備了可變氣門升程技術。此外本田的VTEC系統(tǒng)可在DOHC雙頂置凸輪軸發(fā)動機的進排氣端均進行氣門升程的調節(jié)，不過這功能并非所有本田DOHC發(fā)動機均有，只限定某些車型。

工作原理和R系列發(fā)動機的進氣端完全相同，都是通過三根搖臂的鏈接與分離實現(xiàn)的，不過既然排氣氣門升程也可得到提升，就表示高轉速下排氣效果將更高，可以更默契的和提高效率的進氣氣門協(xié)作來增強發(fā)動機的動力輸出。

日產可變氣門升程技術：VVEL

如果說本田是可變氣門升程技術的先驅者的話，那么日產絕對可以說是這項技術的后來者，直至2007年末第四代G37的上市，日產才開始使用自己的可變氣門升程技術VVEL。它被首先應用到了日產的VQ系列發(fā)動機上，而之后VK系列發(fā)動機則成為了日產奇?zhèn)b第二款使用可變氣門升程技術的發(fā)動機。不過可惜的是，目前為止日產在自己的低端車型發(fā)動機上還沒有使用VVEL技術。

本田的VETC是利用不同的凸輪來實現(xiàn)不同轉速下氣門升程的改變，而日產則是在驅動氣門運動的搖臂上做文章。為了實現(xiàn)連續(xù)可變這個功能就必須研發(fā)出一種可無級改變工作狀況的機構，日產的VVEL系統(tǒng)利用一個簡單的螺桿和螺套達到了這個目的。

螺桿我們可以理解為日常生活中常見的螺栓，而螺套就是擰在螺栓上的螺母，螺母隨著轉動就可沿著螺栓上的螺紋上下運動，換個角度來看這就是一種無級調節(jié)方式。日產的工程師就是將一組螺桿（螺栓）和螺套（螺母）加到了發(fā)動機的氣門搖臂上來使氣門升程連續(xù)（無級）可變的。

日產的這套VVEL連續(xù)可變氣門升程系統(tǒng)在一定范圍內（這個范圍的大小由螺桿的長度和輸出凸輪的角度來決定）可實現(xiàn)無級連續(xù)調節(jié)，針對不同的發(fā)動機轉速都有相應的氣門升程，這種形式無疑更加靈活自主，不過目前VVEL系統(tǒng)只應用在進氣端，因此還存在進化的余地。

寶馬可變氣門升程技術：Valvetronic

與日產的VVEL可變氣門升程技術相比，寶馬的Valvetronic可變氣門升程技術就要讓我們熟悉的多，這個寶馬在2001年發(fā)布的可變氣門升程技術現(xiàn)在被廣泛的應用到寶馬旗下車型上。和日產的VVEL一樣，寶馬的Valvetronic也是目前少數(shù)可以實現(xiàn)連續(xù)可變的氣門升程技術之一。

寶馬的Valvetronic系統(tǒng)同樣是依靠改變搖臂結構來控制氣門升程。傳統(tǒng)的發(fā)動機大多都是利用凸輪軸上的凸輪擠壓搖臂帶動氣門挺桿來使氣門上下運動，而寶馬的工程師在凸輪軸與傳統(tǒng)搖臂間加裝了一根偏心凸輪軸，利用偏心凸輪軸上的凸輪位置的改變來實現(xiàn)氣門升程的改變。

日產的VVEL的作用范圍取決于螺桿長度，而寶馬的Valvetronic的氣門升程范圍則由偏心凸輪的角度及高度而定，據(jù)官方介紹，這套系統(tǒng)可以將氣門升程最大增加10mm，這對高轉速下增大進氣量是很有幫助的。

不過寶馬的Valvetronic和VVEL一樣，目前也只應用在發(fā)動機的進氣端，因此研發(fā)出更強大、更輕巧、可以用于發(fā)動機排氣端的新型Valvetronic系統(tǒng)也許正是寶馬現(xiàn)在在做的事情。

總結:

通過介紹我們已經詳細的了解了發(fā)動機可變氣門正時/升程的基本原理，可變氣門正時的高效性和可變氣門升程的動力性都是它們典型的特點。隨著汽車技術的發(fā)展，目前可變氣門正時/升程技術已經不再是一個新鮮的技術了，它們除了被應用在進氣端外，甚至在部分品牌車型的排氣端上也已經開始使用這兩種技術。而像菲亞特、奧迪、保時捷、豐田、三菱以及斯巴魯?shù)葟S家也開始在自己的車輛上使用可變氣門正時/升程技術，但我更希望看到的是隨著中國汽車市場的擴大，自主品牌技術的逐漸提升，這兩項已經不算新的發(fā)動機技術可以早日應用到自主品牌發(fā)動機上。

第二篇：汽車維修技師論文-可變氣門正時

廣東省工人技師職務申請評 審 論 文

論文題目： 淺談可變氣門正時技術

姓 名: 單 位: 擬申報工種級別: 申 報 時 間:

廣東省人力資源和社會保障廳制

摘要

本文介紹了從進氣晚關角及進排氣的動態(tài)效應幾方面著手，不斷改進發(fā)動機的配氣相位以及進排氣系統(tǒng)，使發(fā)動機的實際性能曲線逐步接近計算機仿真曲線。配氣相位、進氣門間隙、排氣門間隙、轉速、負荷五個調整參數(shù)之間是相互影響的。

通過在配氣機構多剛體模型中引入柔性體,描述了配氣機構的動力學性能;建立了柔性體氣門彈簧,分析了氣門彈簧動剛度的非線性行為,并且依據(jù)模態(tài)技術計算得到其動態(tài)應力;該方法為優(yōu)化設計配氣機構等機械產品及對其進行疲勞性能研究提供了依據(jù)。該儀器可檢測各種汽、柴油發(fā)動機的啟動性能、高壓點火性能、燃油噴射性能、充電性能、動力性能、配氣相位、發(fā)動機異響震動分析等30余種技術參數(shù)，并分析故障產生的原因、檢測過程中，可隨時顯示各種波形及技術參數(shù)和結果并可隨機打印，該儀器內存有一百多種國內外發(fā)動機技術參數(shù)，內容十分豐富，隨時可以與檢測結果對比。Passat B5轎車有4缸和6缸兩種發(fā)動機,4缸機有4G54與4G64兩種型號,6缸機型號為6G72,其配氣機構均采用頂置凸輪軸式配氣機構。介紹了氣門間隙自動調整器的結構、工作原理,以及其維護與保養(yǎng)。關鍵詞：可變配氣正時、內燃機配機機構

一、可變氣門正時技術

傳統(tǒng)的發(fā)動機氣門正時系統(tǒng)，是一種配氣相位即氣門開啟和關閉都一成不變機械系統(tǒng)，這種配氣系統(tǒng)很難滿足發(fā)動機在多種工況對配氣的需要，不能滿足發(fā)動機在各種轉速工況下均輸出強勁的動力要求。而可變氣門正時系統(tǒng)是一種改變氣門開啟時間或開啟大小的電控系統(tǒng)，通過在不同的轉速下為車輛匹配更合理的氣門開啟和關閉，來增強車輛扭矩輸出的均衡性，提高發(fā)動機功率并降低車輛的油耗。

1.可變氣門正時系統(tǒng)的原理

四行程發(fā)動機在工作過程中，吸入新鮮空氣，排出高溫廢氣。這種進氣和排氣的全過程，稱為換氣過程。在高速發(fā)動機中，每個循環(huán)的進排氣過程時間極短，在這極短的時間內，被吸入的可燃混合氣越多，廢氣排的越干凈、越徹底，發(fā)動機發(fā)出的功率就可能越大。反之，發(fā)出的功率就越小，發(fā)動機的動力性和經濟性就會下降。因此，需要適時開啟和關閉進排氣門。由內燃機原理可知，氣門的開閉位置和活塞的位置有關，活塞的位置和曲軸的轉角有關，用曲軸轉角來表示氣門的開閉時間，就是配氣相位。從配氣相位圖中，可以看出，發(fā)動機的進排氣門 的開啟和關閉分別提前打開和延遲關閉。以便爭取最大的“時間斷面”。把氣門提前開啟時刻稱作提前角，氣門遲后關閉時刻稱作遲閉角。由于排氣遲后關閉和進氣提前開啟，這就存在著一個進、排氣門同時開啟的氣門重疊階段，氣門疊開時的曲軸轉角稱為氣門重疊角。

實驗證明，在高轉速時，氣門重疊角大一些對發(fā)動機是十分有利的。就配氣相位而言，氣門重疊角的大小與發(fā)動機的轉速有關，若發(fā)動機轉速高，則氣門重疊角就相應設置大些。

由上述可知，配氣相位與發(fā)動機的轉速有關。原則上，一種配氣相位只適合一種發(fā)動機轉速。配氣相位取決于凸輪輪廓的形狀，配氣相位對發(fā)動機的性能影響很大，且由于凸輪型線的不同，也決定了發(fā)動機是高速性能還是低速性能。如果是高速性能的發(fā)動機，則在高轉速范圍功率很大，但在中低轉速范圍功率下降很多；反之，則在高轉速范圍功率下降很多。現(xiàn)代發(fā)動機要求在任何轉速范圍都能獲得較大的功率，這就要求配氣相位能夠根據(jù)發(fā)動機的工作情況及時做出調整，因此，可變配氣相位技術應運而生。2.可變配氣相位調整原理

從配氣相位圖上可以看出，活塞從上止點移到下止點的進氣過程中，進氣門會提前開啟和延遲關閉；當發(fā)動機做功完畢后，活塞從下止點移到上止點的排氣過程中，排氣門會提前開啟和延遲關閉。這樣，必然會出現(xiàn)進、排氣門同時開啟的時刻，即氣門重疊階段，有可能會造成廢氣倒流，為了消除這一缺陷，采用了“可變式”的氣門驅動機構。

可變式氣門驅動機構就是在發(fā)動機低速工作時減少氣門行程，而在發(fā)動機高速時增大氣門行程，改變氣門重疊階段的時間，使發(fā)動機在高轉速時能提供強大的功率，在低轉速時又能產生足夠的扭矩，從而改善發(fā)動機的工作性能。即氣門可變驅動機構能根據(jù)汽車的運行狀況，隨時改變配氣相位，改變氣門升程或氣門開啟的持續(xù)時間?？勺兣錃庀辔坏恼{整原理： 3.可變配氣相位技術條件

理想的配氣相位應滿足以下條件：

1)低速時，采用較小的氣門疊開角和較小的氣門升程，防止汽缸內新鮮充量向進氣系統(tǒng)倒流，以增加扭矩，提高燃油經濟性。

2）高速時，應具有最大氣門升程和進氣門遲閉角，最大限度的減小流動阻力，充分利用流動慣性，提高充氣系數(shù)，以滿足動力性要求。

3）能夠對進氣門從開啟到關閉的持續(xù)期進行調整，以實現(xiàn)最佳的進氣定時。

二.可變氣門正時技術的現(xiàn)狀

可變配氣相位機構能使氣門正時、氣門開啟持續(xù)時間及氣門升程等參數(shù)中的一個或多個隨發(fā)動機的工況變化實時進行調節(jié)，從而獲得更好的燃油經濟性、更優(yōu)異的扭矩和功率特性，提高怠速穩(wěn)定性和降低尾氣排放。在現(xiàn)在的汽車發(fā)動機上，經?？梢钥匆娤馰VT、VVT—i、VVTL—i、i—VTEC、VVL等技術符號，這些發(fā)動機都采用了可變配氣正時的技術。

國外研究機構對可變氣門正時技術早就進行了大量的研究，美國自1880年就已經出現(xiàn)了有關可變氣門的專利，至1987年約有近800件，近年來仍在持續(xù)不斷的發(fā)展。但是出現(xiàn)在1980年以前的很多機構存在的問題較多，1980年以后，電子技術的發(fā)展促進了可變配氣相位機構產品化，有些技術已經在汽車上使用，取得了較好的效果。

例如：“可變氣門正時和氣門升程電子控制系統(tǒng)（VTEC）”是日本本田公司在1989年推出的自行研制的世界上第一個能同時控制氣門開閉時間及升程的氣門控制系統(tǒng)，其凸輪軸上有多種不同角度的凸輪。本田公司的VTEC發(fā)動機一直享有“可變氣門發(fā)動機的代名詞”之稱。

“智能可變氣門正時系統(tǒng)（VVT—i）”是豐田公司推出的可連續(xù)調節(jié)氣門正時但不能調節(jié)氣門升程的可變氣門控制系統(tǒng)。當發(fā)動機由低速向高速轉換時，電子計算機就能自動地將機油壓向進氣凸輪軸驅動齒輪內的葉片，這樣，在壓力的作用下，固定的凸輪軸上的葉片就相對于齒輪殼旋轉一定的角度，從而使凸輪軸在40°的范圍內向前或向后旋轉，從而改變進氣門開啟的時刻，達到連續(xù)調節(jié)氣門正時的目的。

德國大眾的張緊器式可變配氣機構，通過將原液壓張緊器改進設計為可變位置張緊器及電控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對進氣門關閉角的提前和滯后控制。

寶馬公司的全可變氣門控制系統(tǒng)由電腦決定其動作，通過控制活塞兩側的機油壓力，就可以移動斜齒輪，斜齒輪的直線移動可以帶動凸輪軸發(fā)生一定的旋轉角度，經由可移動活塞位置的改變，控制凸輪軸正是提前或延遲。

三、可變氣門正時技術的發(fā)展趨勢

目前大多數(shù)發(fā)動機使用機械式氣門系，這種驅動形式的有效性、可靠性強，但是缺點也很明顯：不能改變氣門正時、延續(xù)時間和進氣門升程。隨著汽油直噴式發(fā)動機、混合動力發(fā)動機的不斷推出以及排放法規(guī)的強化等，為了解決上述問題，可變配氣機構得到了廣泛的應用。伴隨著發(fā)動機的高性能化，可變配氣機構作為一個重要的手段正變得越來越必要和不可缺少。

為了實現(xiàn)配氣機構的最大可能的多自由度的可變，利用電磁閥進行驅動的開 發(fā)也在進行中，這種系統(tǒng)能對氣門開啟角實現(xiàn)各種角度的可變，將來也可能實現(xiàn)批量生產，但從成本方面來說，可能還不能完全取代現(xiàn)行的可變配氣機構。無凸輪驅動可變配氣相位機構可分為電磁驅動可變配氣相位機構、電液驅動可變配氣相位機構、電氣驅動可變配氣相位機構以及其他驅動方式的可變配氣相位機構。

電磁驅動可變配氣相位機構是利用電磁鐵產生的電磁力驅動氣門；電液驅動可變配氣相位機構是利用一種壓縮性較小流體的彈性特征對氣門的開啟和關閉起加速和減速的作用，對內燃機氣門正時、氣門升程和氣門運動速度提供了連續(xù)的可變控制；電氣驅動可變配氣相位機構與前者的工作原理相似，只不過所用的介質是空氣。

在未來的發(fā)動機開發(fā)過程中，無凸輪軸可變氣門正時技術將成為研究與應用的主流，它將集成在ECU中，高效可靠地發(fā)揮提高發(fā)動機輸出功率和扭矩、降低排放和燃油消耗的雙重作用。

二、國內外可變氣門配氣機構的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

（一）、可變配氣機構分類

根據(jù)內燃機理論上對配氣機構的要求，目前成為主流的可變配氣機構按功能上可分為兩大類：①可變氣門正時(Variable Valve Timing,VVT),即氣門開啟與關閉時刻可變。（見圖1.1）其原理是低速時,提前關閉進氣門減少進氣回流;高速時,推遲關閉進氣門,充分利用氣流的慣性過后充氣,提高充氣效率.最早是1983年由阿爾法羅密歐公司開始批量生產，現(xiàn)在已逐漸成為主流。②可變氣門升程(Variable Valve Lift,VVL),即改變氣門開啟的最大升程。（見圖1.2）其原理是在小負荷時,利用較小的氣門升程,控制進入缸內的混合氣的量,同樣可以實現(xiàn)無節(jié)氣門的負荷控制方式.而且,由于氣門升程較小,流過氣門的氣流速度較快,改善了燃油與空氣的混合,進而可以改善燃燒過程。這種機構1992年首次在本田的VTEC發(fā)動機上實現(xiàn)。另外，在這兩大類的基礎上，將①和②同時應用于汽油機在一些高檔車上應用逐漸多起來。

（二）、可變氣門技術的發(fā)展現(xiàn)狀

與燃油控制技術相比，配氣機構控制技術早期的研究進展比較緩慢，主要成果是在1985年以后取得的。20世紀90年代，國外對可變氣門技術的研究成為熱點，開發(fā)出了一系列基于凸輪軸的可變氣門機構，并且應用于車用發(fā)動機，其中可變凸輪軸相位機構應用最廣。2O世紀9O年代中后期，開始研究無凸輪氣門機構。其中，F(xiàn)EV、Aura、BMW、Ford 等分別展開了電磁閥驅動式氣門機構的研究； 5 Ford、Lotus、Bosch 等分別展開了電液驅動式氣門機構的研究。但是目前無凸輪的氣門機構還處于研究階段，未見到其大量應用于車用發(fā)動機的研究報道。

我國從20世紀90年代逐步開始進行可變氣門技術的研究。在90年代中期開發(fā)出了一種用諧波傳動實現(xiàn)可變凸輪相位的機構，可實現(xiàn)小級差的多級調相。2000年后，吉林大學、上海交通大學與長春汽車研究所等設計了一種液壓張緊器式可變配氣相位機構，可將氣門正時在小范圍內變化(進氣門：提前15°CA，滯后13°CA)；清華大學開展了電磁閥驅動式氣門機構的研究；浙江大學對電磁閥驅動式氣門機構進行了模型仿真研究。但與國外相比，可變氣門技術只是局限于試驗室研究，還沒有形成具有自主知識產權、可以廣應用于車用發(fā)動機的可變氣門構.三、連續(xù)可變配氣凸輪軸設計淺析

（一）、連續(xù)可變凸輪軸作用

連續(xù)可變凸輪軸的作用是根據(jù)發(fā)動機工況，調整節(jié)氣門升程，改善原有可變配氣相位技術節(jié)氣門只有高、低兩個升程的現(xiàn)狀，致力于實現(xiàn)節(jié)氣門升程根據(jù)發(fā)動機工況連續(xù)可變，以更好的實現(xiàn)節(jié)能、降低排放污染、提高發(fā)動機功率的效果。

（二）、連續(xù)可變配氣凸輪軸的工作原理

連續(xù)可變配氣凸輪軸在工作時，需要配合節(jié)氣門升程傳感器，將節(jié)氣門升程傳至發(fā)動機ECU，發(fā)動機根據(jù)實時車輛負載情況、發(fā)動機工況、氣門實際升程，計算出該工況下最佳氣門升程，發(fā)出指令令帶式制動器動作，由于帶式制動器對應部分軸體上的螺紋的作用，凸輪軸發(fā)生軸向移動，另楔形凸輪的大端或小端頂住氣門連桿，此時，由于正時齒輪由花鍵槽與凸輪軸連接，凸輪軸發(fā)生軸向移動時，并不影響其轉動速度，因此凸輪軸正常運轉。需要注意的是，凸輪軸上兩段螺紋的方向是相反的，因此，兩個不同的帶式制動器可以控制凸輪軸的左、右移動。

（三）、可變配氣相位技術條件

理想的配氣相位應滿足以下條件：

1低速時，采用較小的氣門疊開角和較小的氣門升程，防止汽缸內新鮮充量向進氣系統(tǒng)倒流，以增加扭矩，提高燃油經濟性。

2高速時，應具有最大氣門升程和進氣門遲閉角，最大限度的減小流動阻力，充分利用流動慣性，提高充氣系數(shù)，以滿足動力性要求。

3能夠對進氣門從開啟到關閉的持續(xù)期進行調整，以實現(xiàn)最佳的進氣定時?？勺兣錃庀辔桓淖兞伺錃庀辔还潭ú蛔兊臓顟B(tài)，在發(fā)動機運轉工況范圍內提 供最佳的配氣正時，提高了充氣系數(shù)，較好的解決了高轉速與低轉速，大負荷與小負荷條件下動力性與經濟性的矛盾，在一定程度上改善了廢氣排放、怠速穩(wěn)定性和低速平穩(wěn)性，降低了怠速轉速

結束語

目前大多數(shù)發(fā)動機使用機械式氣門系，這種驅動形式的有效性、可靠性強，但是缺點也很明顯：不能改變氣門正時、延續(xù)時間和進氣門升程。隨著汽油直噴式發(fā)動機、混合動力發(fā)動機的不斷推出以及排放法規(guī)的強化等，為了解決上述問題，可變配氣機構得到了廣泛的應用。伴隨著發(fā)動機的高性能化，可變配氣機構作為一個重要的手段正變得越來越必要和不可缺少。

參考文獻

1.蘇巖;李理光;肖敏 可變配氣相位對發(fā)動機性能的影響 [期刊論文]-汽車技術2000 2.何玲 電噴發(fā)動機可變進氣系統(tǒng)的研究 [學位論文] 2002 3.邵顯龍 可變配氣機構的種類、構造和未來動向 [期刊論文]-汽車研究與開發(fā)2001 4.期刊論文 液氮發(fā)動機及其性能分析農機使用與維修2004 7.期刊論文 某型發(fā)動機壓氣機轉子葉片失效分析-航空維修與工程2005

第三篇：汽油發(fā)動機技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

汽油機控制技術發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析

內燃機的發(fā)明，帶動了汽車的發(fā)展，給世人在“行”上帶來極大的便利，使得窨距離縮小，人們的工作速度得以提高。近年來隨著電子技術的發(fā)展，又使汽車發(fā)動機如虎添翼，成為高新技術的集成。

一、世界汽油機技術發(fā)展現(xiàn)狀

為了適應汽車對節(jié)油、環(huán)保、安全的需要，車用汽油機主要朝著更節(jié)油、更環(huán)保的方向發(fā)展，因此歐洲己執(zhí)行歐Ⅳ標準。以下為國外在汽油機方面主要先進技術。

1．多氣門技術：每缸3-5個氣門（大多為4氣門），可提高功率，改善燃燒質量，如捷達王5氣門、豐田8A4氣門等。

2．雙頂置凸輪軸（D.HC）可提高轉速、提升可靠性。

3．可變氣門正時（VVT）：根據(jù)不同轉速調節(jié)氣門時，可節(jié)省燃油，改善排放，如本田VTEC、豐田VVT-i等。

4．汽油機增壓：可提高升功率，在排量不變的情況下，可提高功率，如帕薩特1.8T轎車。

5．可變進氣道長度（VIM）：在不同轉速下使用不同進氣道長度，保證在任何工況下都有較好的充氣效率，如奧迪A6。

6．停缸技術：在輸出功率減小時，使一部分氣缸停止工作，可節(jié)省燃油，如通用開拓者EXT 2005款有8個氣缸，需要時可使4個氣缸一停止工作。

7．全鋁發(fā)動機：使用鋁缸體、缸蓋、活塞等，可減小質量，節(jié)省燃油，如日本鈴木1.3L、1.4L汽油機。

8．智能驅動氣門（SVA）：取代傳統(tǒng)凸輪軸，每一個氣門挺桿上有一個獨立的驅動器，可以減少20%油耗及污染物，如：法國法雷奧公司已設計出樣機，2009年可大批量投產。9．可變壓縮比汽油機：將傳輸功率與壓縮比控制功能進行整合，壓縮比可變。2005年法國MCE-5公司己開發(fā)出樣機。

10．汽油機直噴（GDI）和稀薄燃燒技術：將高壓汽油直接噴射到氣缸內，周圍為稀薄混合氣，實現(xiàn)分層燃燒，可提高燃料經濟性，節(jié)油約20%，如豐田皇．冠3.0L V6汽油機（國產皇冠無GDI技術）。

11．可控燃燒速率系統(tǒng)（CBR）：兩個進氣道，有一個是切向進氣的，另一個是中性的。噴油器向兩個進氣道噴入等量的燃油。改變進氣口封閉控制閥的位置，可調節(jié)氣缸內空氣渦流強度和混合氣濃度，實現(xiàn)稀薄燃燒；

12．發(fā)動機控制用ECU已達32位，匹配參數(shù)超過6000個。

二、國內汽油機技術現(xiàn)狀及發(fā)展水平

我國早期汽油機大多是引進和測繪仿制產品，如：一汽解放載貨車用CA6102、BJ2020車用BN492Q、南汽輕型貨車用6427等。之后隨著中外合資企業(yè)的建立及技術引進，我國汽車行業(yè)已生產多種機型，例如：切諾基BJ498Q、BJ698Q（2.5L、4.0L）；桑塔納AEE（1.8L）；帕薩特AWL（1.8L）；北京現(xiàn)代伊蘭特B4GB（1.8L）；天津一汽夏利TJ376Q（LOL）；長安奧拓JL368Q（0.8L）；廣州豐田凱美瑞（豐田2.4L）；廣州本田雅閣（2.0L、2AL、3.0L）；廣州本田飛度（1.3L、1.5L）；東風日產（1.6L、1.8L、2.0L）；一汽轎車引進技術生產的克萊斯勒CA488（2.2L）；沈陽航天三菱引進的三菱4G63、4664（2.0、2.4L）和4669系列汽油機；東安動力引進的三菱4G1（1.3L、1.6L），4G9（1.8L、2.0L）;東風悅達起亞千里馬（1.6L）,以及國內沈陽新光、保定長城等企業(yè)生產的491Q（豐田4Y），吉利生產的JL376（LOL）、JL479（1.3、1.50、JL481（1.8L）汽油機等。

在技術應用方面，大多數(shù)引進機型和合資企業(yè)生產的機型都采用一些國外先進技術。1．天津豐田8A、5A,東風本田，北京現(xiàn)代，奇瑞SQR372（0.8L）、SQR481Q（1.6L），神龍公司愛麗舍（1.6L）等都使用多氣門和DOHC技術。

2．東風本田發(fā)動機，天津豐田發(fā)動機有限公司生產的花冠、皇冠汽油機，東風日產，北京現(xiàn)代等生產的汽油機型都引進可變氣門技術（VTEC、VVT-i、CVVT等）。特別是奇瑞公司，在AVL公司幫助下開發(fā)的自主品牌1.6LSQR481H和2.0L SQR484H汽油機使用了VVT可變氣門技術，吉利也開發(fā)出了帶可變技術的自主品牌汽油機。

3．汽油機直噴（GDI）發(fā)動機國內尚未批量生產，但奇瑞公司在AVL公司幫助下開發(fā)的自主品牌2.0L SQR484J汽油機使用了GDI技術。

4．全鋁發(fā)動機國內產品較多，如長安鈴木雨燕1.3L汽油機、東風本田發(fā)動機的產品、上海大眾POLO發(fā)動機等，奇瑞動力1.6L SQR481F（已投產）和SQR481 H及未投產的SQR484J、SQR681 V（2.4L）、SQR684V（3.0L）都是全鋁發(fā)動機。

5．國內奇瑞公司已投產的自主品牌SQR481H（1.6L）具有CBR系統(tǒng)，奇瑞公司其他樣機中不少機型也裝有CBR系統(tǒng)。

6．國內引進的已投產機型中已有不少機型采用渦輪增壓技術：如PASSAT 1.8T、寶來1.8T等；華晨金杯在德國FEV公司幫助下開發(fā)的1.8T汽油機，也是增壓機型（配裝中華轎車）。

7．停缸技術、智能氣門、可變壓縮比等技術尚未在國內生產的汽油機中采用。

8．發(fā)動機電噴管理系統(tǒng)（EMS）國內主要有聯(lián)合電子有限公司、北京萬源德爾福發(fā)動機管理系統(tǒng)公司，分別是中方與德國BOSCH公司和中方與美國德爾福公司的合資企業(yè)。同時，還有馬瑞利、電裝和摩托羅拉等企業(yè)生產。

9．汽油機電噴系統(tǒng)中傳感器、電控噴油泵等國內己批量生產；汽油機排氣系統(tǒng)中三效催化轉化器及陶瓷芯等，國內己批量生產，如：大連華克吉來特、天津卡達克高新技術公司等生產三效催化轉化器；在蘇州的日本獨資企業(yè)NGK（蘇州）環(huán)保陶瓷有限公司生產國Ⅲ、國Ⅳ汽油機用三效催化轉化器陶瓷芯等。

三、汽車產量持續(xù)增加引發(fā)系列問題

全球汽車總保有量將從目前的約8億輛增加到2020年的12億輛，21世紀中葉，將達38億輛，其中，發(fā)展中國家汽車保有量將增長15倍以上。目前全球每年新生產的各種汽車約6400萬輛，按平均每輛車年消耗10到15桶石油及石油制品計算，汽車的石油消耗量每年達85至127億桶，約占世界石油產量的一半。石油資源的開采每年達幾十億噸，經過長期的現(xiàn)代化大規(guī)模開采，石油資源日漸枯竭，按科學家預測，地球上的石油資源如果按目前的開采水平，僅僅可以維持60到100年左右。2007年我國進口石油1.9億噸，預計到2020年前后我國的石油進口量有可能超過日本，成為亞太地區(qū)第一大石油進口國。國務院發(fā)展研究中心預測，預計到2010年和2020年，我國汽車消耗石油為1.38億噸和2.56億噸，約占全國石油總消耗量的43%和67％。因此能源危機是我們必需面對的重要問題。

汽車擁有量的增長帶來了許多問題，如健康威脅、環(huán)境污染、氣候變化、能源短缺和交通擁擠等。目前空氣污染在城區(qū)已經成為非常嚴重的問題，汽車的有害物排放對人類的生存環(huán)境形成了一種公害性的破壞，據(jù)資料顯示，市區(qū)的大氣污染物60%來自于汽車尾氣。全球變暖、氣候變化正在吸引人們更大的注意力，與之相對應的二氧化碳排放將成為汽車制造商要解決的主要問題。2010年左右，發(fā)展中國家能源的供需平衡問題將會導致世界石油價格的波動，在保證環(huán)保的同時，使用替代能源的汽車將成為汽車制造商開發(fā)的重點。2008年，歐盟要求轎車CO2排放達到140克/公里，對于汽油車，對應油耗將達到6升/100公里以下；2012年，CO2排放要求達到120克/公里。因此，降低油耗、降低排放將是汽車行業(yè)目前急需解決的問題。

四、汽油機技術的發(fā)展趨勢

由于汽油機的燃油經濟性比柴油機差，所以降低汽油機的能耗已經成為汽車界當前必須要解決的一個問題。具有理論空燃比的均質混合氣的燃燒理論在火花點火發(fā)動機上被廣泛使用，它的最大優(yōu)點是可以實用三效催化器來降低CO、HC和NOx等廢氣的排放。不足之處是不能獲得較高的燃油經濟性，為了提高發(fā)動機的熱效率和降低廢氣排放，燃燒技術在不斷地發(fā)展。汽油機經歷了由完全機械控制的化油器供油為主到采用電控噴射、缸內直噴、電輔助增壓和電動氣門、可變壓縮比、停缸等技術的變化，汽油機發(fā)展的最終方案將采用綜合汽油機和柴油機優(yōu)點的燃燒控制技術。

目前最有代表性的三大汽油機技術是：

a.汽油直噴技術。開發(fā)車用具有汽油機優(yōu)點同時具有柴油機部分負荷高燃油經濟性優(yōu)點的發(fā)動機是主要的研究目標。汽油缸內直噴是提高汽油機燃油經濟性的重要手段，近些年來，以缸內直噴汽油機(Gasoliine Direct Injection, GDI)為代表的新型混合氣形成模式的研究和應用，極大地提高了汽油機的燃油經濟性。以日本為代表的非均質直噴技術面臨燃燒穩(wěn)定性和后處理等問題，同時以歐洲為代表的均質直噴技術正在興起。

b.電動氣門與無凸輪發(fā)動機。發(fā)動機可變氣門正時技術(Variable Valve Timing, VVT)是針對在常規(guī)車用發(fā)動機中,因氣門定時固定不變而導致發(fā)動機某些重要性能在整個運行范圍內不能很好的滿足需要而提出的。VVT技術在發(fā)動機運行工況范圍內提供最佳的配氣正時，較好地解決了高轉速與低轉速，大負荷與小負荷下動力性與經濟性的矛盾，同時在一定程度在一定程度上改善了排放性能。隨著環(huán)境保護和人類可持續(xù)發(fā)展的要求，低能耗和低污染已成為汽車發(fā)動機的發(fā)展目標。VVT技術由于自身的優(yōu)點，日益受到人們重視，尤其是當今電子技術的飛速發(fā)展，促進了VVT技術從研究階段向實用階段發(fā)展。電動氣門具有與電控噴射同等重要的意義，它將給發(fā)動機空氣系統(tǒng)控制和循環(huán)過程管理帶來一系列技術變革，如取消節(jié)氣門、可變壓縮比、部分停缸等。

c.燃燒方式的混合。傳統(tǒng)的火花點火發(fā)動機的燃燒過程在火焰?zhèn)鞑ブ?，火焰前鋒的溫度比未燃混合氣高很多。所以這種燃燒過程雖然混合氣時均勻的，但是溫度分布仍是不均勻，局部的高溫會導致在火焰經過的區(qū)域形成NOx。柴油機的燃燒過程是擴散型的，燃燒過程中燃燒速率由混合速率決定，點火在許多點發(fā)生，這種類型的燃燒過程混合和燃燒都是不均勻的，NOx在燃燒較稀的高溫區(qū)產生，固體微粒在燃料較濃的高溫區(qū)產生。在均質充量壓縮點燃(Homogeneous Charge Compression Ignition, HCCI)過程中，理論上是均勻的混合氣和殘余氣體，在整個混合氣體中由壓縮點燃，燃燒是自發(fā)的、均勻的并且沒有火焰?zhèn)鞑?，這樣可以阻止NOx和微粒的形成。這種汽油機均質與柴油機壓燃混合的燃燒方式，以燃料技術和控制技術為基礎，綜合汽油機和柴油機兩種燃燒方式優(yōu)點的均質壓燃HCCI內燃機技術正在興起。

汽車產量持續(xù)的發(fā)展面臨著許多問題，降低燃油消耗量和二氧化碳排放將成為汽車制造商要解決的主要問題。隨著汽油機電子控制系統(tǒng)性能的提高，相信在不久我們將使用上更節(jié)能、更高性能的汽車。

第四篇：07款搭載CVVT技術發(fā)動機

07款搭載CVVT技術發(fā)動機，動力提升7%，油耗降低10%,就是發(fā)動機,裝上了現(xiàn)代起亞的全球十佳CVVT發(fā)動機提高輸出,降低油耗!

此次推出的07款賽拉圖1.6L采用與國際同步的CVVT發(fā)動機，實現(xiàn)了產品的動力性能和節(jié)油性的全面提升。全新配備的CVVT發(fā)動機，可根據(jù)車輛的不同行駛狀況，自動對氣門進行延時關閉與提前打開，從而確保空燃混合物的最完全燃燒以得到最佳的動力輸出。經過東風悅達起亞近一年的實際測試，對比非CVVT發(fā)動機車型，07款賽拉圖1.6L最大功率輸出提升了7%左右。對應全新CVVT發(fā)動機的性能提升，賽拉圖的變速器經過了重新調校，從而實現(xiàn)了動力的強勁與穩(wěn)定的高度平衡。另外，全新適用的CVVT發(fā)動機實現(xiàn)了對燃油消耗的有效控制，如07款賽拉圖1.6L M/T 90km等速油耗由原來的6.17L下降到5.52L，實現(xiàn)了高達10%的油耗節(jié)省。07款賽拉圖的另外一個亮點是1.6L GLS、1.8L GLS和1.8L SPORTS均采用了全新中網設計，簡潔大方，線條更為硬朗，更加凸顯了賽拉圖風尚魅力。

第五篇：發(fā)動機凸輪軸的磨削技術

汽車凸輪軸的磨削技術

簡介：CBN砂輪磨削具有高效、高精度、低成本等顯著優(yōu)點，是凸輪軸磨削加工技術發(fā)展的必然趨勢。依據(jù)多年實驗研究的結果和相關技術文獻，文章指出了國內在將凸輪軸的CBN磨削技術推向市場的過程中主要的制約因素，并提出了積極的建議，以期在凸輪軸加工中廣泛采用CBN磨削技術，提高發(fā)動機整體的加工技術水平。凸輪軸作為發(fā)動機的關鍵零件之一，其加工質量的好壞直接影響發(fā)動機的動力特性；同時，凸輪軸又是一種非圓磨削的工關鍵字：刀具夾具切削銑削車削機床測量

CBN砂輪磨削具有高效、高精度、低成本等顯著優(yōu)點，是凸輪軸磨削加工技術發(fā)展的必然趨勢。依據(jù)多年實驗研究的結果和相關技術文獻，文章指出了國內在將凸輪軸的CBN磨削技術推向市場的過程中主要的制約因素，并提出了積極的建議，以期在凸輪軸加工中廣泛采用CBN磨削技術，提高發(fā)動機整體的加工技術水平。

凸輪軸作為發(fā)動機的關鍵零件之一，其加工質量的好壞直接影響發(fā)動機的動力特性；同時，凸輪軸又是一種非圓磨削的工件，其加工余量大且材料難磨，對磨削精度和生產效率要求都很高，加工難度比較大。因而，凸輪軸的磨削技術一直是業(yè)內人士關注的重點。如何提高磨削效率和加工質量是凸輪軸磨削急需解決的問題，主要應考慮如下幾個■影響因素：

■機床的特性；

■凸輪輪廓磨削成形的方式； ■砂輪性能和冷卻液；

■磨削工藝，包括修整工具及修整工藝?！鰢鴥韧馔馆嗇S磨削技術發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國內多數(shù)轎車主機廠的凸輪軸生產線和專業(yè)生產凸輪軸的廠家均引進了CBN磨削技術，但仍有很多的載重汽車、柴油機和摩托車發(fā)動機的凸輪依然采用傳統(tǒng)的剛玉砂輪、靠模仿形的磨削工藝。粗磨工序使用的是國產中低速磨床(35m/s以下)，精磨工序部分廠家使用進口磨床，但使用速度均在60m/s以下，修整工具以單點金剛石筆居多，進口磨床和少數(shù)國產磨床采用金剛石滾輪修整。這種傳統(tǒng)技術給凸輪軸的磨削帶來的問題主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

凸輪輪廓精度低且難以提高

采用靠模樣板磨削，凸輪輪廓形狀誤差最小只能控制在±0.03mm范圍內，而全數(shù)控無靠模磨削則可控制在±0.01mm內。另外，普通磨料砂輪在使用時，外徑變化范圍大(80～100mm)，而砂輪直徑每變化1mm就會使凸輪輪廓產生0.007mm的變化，因而難以進一步提高凸輪輪廓精度。

凸輪表面易產生燒傷、裂紋等缺陷，很難提高生產效率

由于凸輪磨削余量大且材料難磨，普通磨料砂輪的性能很難適應，磨削質量和生產效率兩者往往不能兼顧。

綜合經濟效益不高

普通磨料砂輪的耐用度和使用壽命低，需頻繁修整或更換，使修整工具損耗加快，輔助時間和勞動強度增加，既影響了生產效率，又加大了生產成本。另外，砂輪用量大，其質量波動也影響了磨削工藝的穩(wěn)定性，又因大量磨削殘物的產生，增加了磨削液的過濾清理量，對環(huán)境造成一定的污染。

CBN磨削技術的應用，使傳統(tǒng)凸輪軸磨削過程中的難題迎刃而解。十幾年前，有關使用CBN砂輪磨削凸輪軸的報導只在有限的國外文獻中見到。在大規(guī)模工業(yè)化生產中，使用CBN專用數(shù)控凸輪軸磨床磨削凸輪軸的技術在某些西方發(fā)達國家也剛剛進入實用階段。緊跟世界先進制造技術發(fā)展的潮流，鄭州磨料磨具磨削研究所于20世紀90年代初，在國內率先自主研究開發(fā)了用于汽車凸輪軸磨削的陶瓷結合劑CBN砂輪，在國產普通高速（60m/s）強力凸輪軸磨床上粗磨冷激鑄鐵凸輪軸，取得了良好的使用效果。但由于受到當時機床條件和砂輪制造技術的限制，還沒能達到更理想的效果。至90年代中期，工業(yè)化國家的多數(shù)汽車制造廠均已采用了CBN砂輪磨削凸輪軸，國內主要的轎車生產線上也陸續(xù)引進了這項技術。它是以CBN專用數(shù)控CNC凸輪軸磨床、高速及高性能陶瓷CBN砂輪、專用磨削液、修整滾輪和磨削工藝整套技術的形式引進的。該技術的主要特點是：砂輪使用速度高（80～125m/s），加工效率高（工件由毛坯粗、精磨一次完成，效率是普通砂輪的2～3倍）。隨著凸輪軸的CBN磨削技術及其專用磨床的不斷引進，國內研究的CBN專用高速數(shù)控凸輪軸磨床也即將進入市場。對此，在完善國產磨床用CBN砂輪粗磨凸輪軸技術，積極研究用CBN砂輪精磨凸輪軸的同時，鄭州磨料磨具磨削研究所又開始研制為進口CBN專用數(shù)控凸輪軸磨床配套的高速、高效陶瓷CBN砂輪，并已取得了一定成果。研制的砂輪使用速度為80m/s，耐用度和壽命相當于進口砂輪的1/2，而價格只有進口砂輪的1/3。研制的陶瓷CBN砂輪與同類進口砂輪相比，主要差距在于耐用度、壽命和產品質量穩(wěn)定性偏低，不能完全替代進口砂輪在凸輪軸生產線上連續(xù)使用。為了迎頭趕上這種快速發(fā)展的技術水平，近兩年，鄭州磨料磨具磨削研究所又研發(fā)成功了使用速度為125m/s的磨凸輪軸陶瓷CBN砂輪，其使用速度、磨削效率、磨削質量均達到進口同類產品水平，具有很高的性價比，產品質量穩(wěn)定質量，完全可以替代進口。這些都表明我國CBN砂輪的制造和應用技術已達到了新的水平。

凸輪軸的CBN磨削技術要素

工業(yè)化國家在研發(fā)CBN磨削技術時的一個顯著特點是將CBN磨料、磨具、磨床和磨削工藝作為一個系統(tǒng)工程來進行的。如美國在20世紀90年代初，為解決凸輪軸的CBN磨削技術，聯(lián)合了GE公司(CBN磨料)、Norton公司(磨具)和Landis公司(磨床)三家本行業(yè)的頂級公司共同攻關。他們最終是以高速CBN砂輪、高速數(shù)控CBN專用磨床和CBN磨削工藝一整套技術提供給市場。

在凸輪軸的磨削系統(tǒng)中，必須同時考慮到CBN砂輪制造和應用技術所涉及的各方面的影響因素，才會最終得到令人滿意的磨削結果。凸輪軸CBN磨削技術的重要影響因素主要有：

CBN砂輪

性能優(yōu)越的砂輪必須同時具備磨削鋒利、自銳性好和耐用度高等特征。在制造和選擇砂輪時主要考慮結合劑、磨料、砂輪濃度和磨具硬度。

結合劑

在CBN磨具的四種結合劑(樹脂、陶瓷、金屬、電鍍)中，以陶瓷結合劑的CBN磨具發(fā)展最快。在世界范圍內，陶瓷CBN磨具的比例已由20世紀80年代的4%上升到現(xiàn)在的50%以上，增速迅猛。由于陶瓷CBN磨具具有磨削效率高、形狀保持性好、耐用度高、易于修整、磨料利用率高(為75%以上，其余類型結合劑為50～60%)、砂輪使用壽命長等優(yōu)勢，因而成為高效、高精度磨削的首選磨具。目前，用于凸輪軸磨削的CBN砂輪全部采用陶瓷結合劑。Mli>磨料選擇

在磨削加工中，磨料是磨具中的主體，其性能好壞直接影響磨削效果。CBN磨料與剛玉磨料相比，具有更高的硬度和強度，因而切削鋒利且耐磨。在凸輪軸加工這樣高強度的磨削情況下，使用CBN磨料是最佳選擇。不同牌號的CBN磨料，因制造工藝的不同，其晶體形態(tài)、顆粒形狀也各不相同，它們各自具有不同的強度、熱穩(wěn)定性、耐化學侵蝕性和破碎特性。應根據(jù)結合劑的種類、磨削工件和磨削方式的不同，選擇不同牌號的磨料。需要指出的是，CBN磨料在高溫下易與水和堿性氧化物發(fā)生化學反應而使其結構受到破壞，這是在選擇磨削液的種類、壓力和流量時必須考慮的因素。

濃度

砂輪濃度的高低表示在磨削時砂輪工作面單位面積上參加磨削的磨粒數(shù)的多少，高濃度可帶來高的磨削比，200%濃度比100%濃度砂輪壽命長4～5倍。目前，高速、高效磨削均采用較高的砂輪濃度，如進口磨凸輪軸磨床配套的陶瓷CBN砂輪濃度一般均為200%。

硬度

磨具的硬度等級表示結合劑對磨料把持力的大小，它是制造商工藝控制的重要指標，也是用戶選擇磨具性能的主要參數(shù)。砂輪硬度均勻和穩(wěn)定及硬度高低的合理選擇是保證磨削質量的重要前提。國外陶瓷CBN砂輪一般有3～7個硬度等級可供選擇，國內目前尚未制訂CBN砂輪(包括金剛石磨具)的硬度檢驗標準，制造商僅以配方硬度進行控制。磨床

砂輪作為以磨床為中心的磨削體系中的一個附件，只有通過磨床所具有的優(yōu)異特性并優(yōu)化各種磨削參數(shù)，才能最大限度地發(fā)揮優(yōu)勢，對CBN磨削來說尤其如此。

高速度

提高砂輪的工作線速度可明顯提高磨削效率和磨削比，降低磨削力，從而降低磨削成本。如使用陶瓷CBN砂輪磨削凸輪軸，當砂輪速度從80m/s提高到160m/s時，磨削時間相同，則修整間隔(耐用度)增加2倍；當砂輪速度由35m/s增加至60m/s時，在不同的單位金屬去除率(Q'w)情況下，法向磨削力(F'n)均減小1/3左右。CBN砂輪因其結構特點及CBN磨料的特性，為高速、超高速磨削提供了可能。80～125m/s的使用速度已成為目前國內進口的CBN專用凸輪軸磨床基本特征之一。在條件允許的情況下，使用盡可能高的速度是提高CBN磨削的技術性和經濟性的重要前提。

機床的高剛性和抗震性

高速磨削和CBN砂輪磨削的特點，要求機床主軸和整體要具有很高的剛性和良好的抗震性，從而保證磨削工件的精度和表面質量，這是CBN高速磨削技術中對磨床的基本要求。不具備這些條件，在使用CBN砂輪時，要想獲得更高的金屬去除量，工件的幾何精度和表面質量就會變差。波紋是常見的表面質量缺陷，它是由振動產生的。引起振動的原因有多種，包括機床剛性低、抗震性差、機床共振或砂輪參數(shù)設計不合理造成磨削力過大等。有資料顯示：機床的剛度應不小于100N/0.001mm的數(shù)量級為好。修整

使用金剛石滾輪修整，不僅可提高修整效率，更重要的是可獲得較好的砂輪形貌。使用其他修整工具，很難完成對高硬度砂輪表面的修整。修整裝置的進給精度要高，每次進給量應在mm級，過量的修整既影響磨削質量又會大大減少砂輪使用壽命。修整速比Vr /Vc是修整工藝中一個重要的參數(shù)，它的改變會使砂輪表面形貌顯著變化，并最終影響到工件的表面質量。

冷卻液

在磨削過程中，90%以上的能量轉化為熱能，這些熱必須被冷卻液最大限度地吸收，否則工件就會被燒傷。對CBN砂輪來講，還要考慮CBN磨料與水在高溫下所產生的化學反應對磨料的破壞。正確選擇冷卻液種類和冷卻工藝參數(shù)，往往會收到事半功倍的效果。不同的冷卻液，會使砂輪的磨削比相差幾倍甚至十幾倍。表5為冷卻液對CBN砂輪的影響，結果表明砂輪在磨削過程中的機械磨損、化學侵蝕和熱損傷的程度與冷卻效果密切相關。問題和建議

目前，國內在將凸輪軸的CBN磨削技術推向市場的過程中的制約因素主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

進口的磨床和配套的CBN砂輪價格昂貴，磨床價格是國內普通凸輪軸磨床的10倍左右，是國內研制同類磨床的3～4倍；進口CBN砂輪的價格是國內同類砂輪的3～5倍，使得在國內市場的進一步推廣受到成本方面的制約。

國產凸輪軸加工用的磨床大多數(shù)速度低，其精度、剛性、抗振性、修整、冷卻等條件均不能滿足使用CBN砂輪的要求。因此，在使用CBN砂輪時，往往得不到期望的效果。

國內CBN砂輪的主要磨削性能已達到國外同類產品水平，只是在砂輪的耐用度、使用壽命和質量穩(wěn)定、適應性方面略低，但價格較低，因而有著較高的性價比，其技術和經濟性已為國內許多汽車主機廠和配套廠所認可，但仍需進一步提高CBN砂輪制造技術水平。

新技術宣傳力度不夠，部分企業(yè)因循守舊，對新工藝的需求不強烈，對提高生產效率和加工質量不重視，是這項技術推廣的外部制約因素。建議

加快開發(fā)國產CBN專用高速數(shù)控凸輪磨床，重點解決其剛性和抗振性的關鍵技術，首先使80m/s的磨床盡快投放市場，使其技術性和經濟性能滿足大多數(shù)中小企業(yè)的需要。在此基礎上，再開發(fā)速度更高、性能更完善的產品。

CBN砂輪的研究應立足于提高性能、完善工藝、穩(wěn)定質量和批量化生產。應加強基礎理論研究和專用設備的研發(fā)。通過為進口磨床配套砂輪的研制解決其制造的關鍵技術，滿足進口砂輪國產化的需要。同時，考慮到目前國產凸輪軸磨床的技術現(xiàn)狀，在CBN砂輪制造技術參數(shù)的設計上盡量滿足這部分磨床使用CBN砂輪的要求，使CBN磨削盡可能地發(fā)揮最大效果。

在磨床、磨具制造和用戶之間建立緊密聯(lián)系，加強溝通和協(xié)作，共同促進CBN磨削技術的不斷提高。