V形發(fā)動機(jī)正時鏈條系統(tǒng)裝調(diào)技術(shù)研究與應(yīng)用

谷傳磊，王樂，董樂，陳渤桐，左云盛

摘要：本技術(shù)方案基于V形發(fā)動機(jī)三層鏈條結(jié)構(gòu)，將曲軸固定在一缸上止點(diǎn)，把凸輪軸固定初始位置；采用“分層裝配、旋轉(zhuǎn)調(diào)整、有效固定及順序擰緊”技術(shù)，用自主設(shè)計的框架式工裝固定VVT鏈輪，創(chuàng)新輪廓線測量法檢驗正時，從而降低鏈條裝配過程受力，避免鏈條拉伸變形，解決由于鏈輪轉(zhuǎn)動造成正時偏差，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)配氣相位實(shí)際角度符合設(shè)計理論值。為V形發(fā)動機(jī)探索出一種有效三層鏈條系統(tǒng)裝調(diào)技術(shù)方案。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)；配氣相位；鏈條系統(tǒng)；正時裝調(diào)

目前，由于國內(nèi)V形高端發(fā)動機(jī)開發(fā)較少，現(xiàn)有鏈條系統(tǒng)多數(shù)是單層鏈條系統(tǒng)，一般采用鏈條標(biāo)記、順序安裝方法，使用工藝模擬漲緊器先對鏈條漲緊限位，在固定凸輪軸后再擰緊鏈輪螺栓。該方法在裝配過程易產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣量造成正時偏差較大，而且標(biāo)記法裝配精度較低，無法滿足V形發(fā)動機(jī)三層鏈條系統(tǒng)技術(shù)要求。

框架式凸輪軸鏈輪固定工裝結(jié)構(gòu)如圖1所示。

V形發(fā)動機(jī)曲軸通過鏈輪將作用力傳遞給曲軸鏈條，再由中間惰輪傳遞到凸輪軸驅(qū)動鏈條，從而帶動左、右兩側(cè)進(jìn)、排氣凸輪軸轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)進(jìn)、排氣門開閉。由于曲軸沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)，所以鏈條左側(cè)早于右側(cè)傳遞力矩，出現(xiàn)左側(cè)緊，右邊松現(xiàn)象。基于運(yùn)轉(zhuǎn)方向、動力路徑、先后時刻以及鏈條結(jié)構(gòu)而確定三層鏈條之間裝配關(guān)系，按照由左側(cè)鏈條組、曲軸鏈條組、右側(cè)鏈條組順序裝配，從而消除運(yùn)動遲滯產(chǎn)生氣門開閉滯后現(xiàn)象。

有序分層裝配，消除遲滯實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)同步

全新V形發(fā)動機(jī)正時鏈條系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。鏈條有序分層裝配。先用工裝將曲軸和進(jìn)、排氣凸輪軸固定初始位置，再安裝左側(cè)鏈條組，將左側(cè)進(jìn)、排氣鏈輪分別安裝到對應(yīng)凸輪軸，螺栓與鏈輪貼合暫不擰緊，將左側(cè)凸輪軸鏈條掛在鏈輪上，與齒輪緊密貼合。再安裝曲軸鏈條組，將曲軸鏈輪和機(jī)油泵鏈輪分別套裝到對應(yīng)曲軸和機(jī)油泵軸，使限位面完全貼合，惰輪軸涂潤滑油后穿入惰輪，再將螺栓套入惰輪止推片和惰輪軸，惰輪外側(cè)套入左側(cè)凸輪軸鏈條，安裝到缸體前端軸孔內(nèi)。

同理，將右側(cè)惰輪軸安裝到缸體前端。再將曲軸鏈條掛在曲軸鏈輪和左、右惰輪上，將曲軸惰輪套上鏈條安裝在缸體上。

最后安裝右側(cè)鏈條組，將右側(cè)進(jìn)、排氣鏈輪分別安裝在右側(cè)進(jìn)、排氣凸輪軸上，螺栓與鏈輪貼合暫不擰緊，將右側(cè)凸輪軸鏈條掛在鏈輪上，保證鏈條與齒輪緊密貼合。

在調(diào)整階段，將鏈條對應(yīng)導(dǎo)軌、漲緊器安裝到位。按照鏈輪螺栓不擰緊，漲緊器不能漲緊原則。按照曲軸鏈條、左側(cè)凸輪軸鏈條、右側(cè)凸輪軸鏈條順序，依次漲緊導(dǎo)軌。用150N·m力矩擰緊曲軸皮帶輪，拆卸正時工裝，逆時針方向旋轉(zhuǎn)曲軸45°，曲軸帶動三層鏈條一起轉(zhuǎn)動，再反向旋轉(zhuǎn)曲軸45°，安裝正時工裝，沿順時針方向?qū)崿F(xiàn)三層鏈條緊邊受力張緊和松邊在漲緊器作用下處于張緊狀態(tài)，消除鏈條竄動造成正時誤差。

有效固定鏈輪、順序擰緊，避免鏈條變形，消除竄動產(chǎn)生裝配誤差現(xiàn)代發(fā)動機(jī)安裝鏈輪時，只將凸輪軸固定，由于沒有固定凸輪軸鏈輪，在旋轉(zhuǎn)螺栓與凸輪軸鏈輪貼合后繼續(xù)擰緊鏈輪螺栓產(chǎn)生摩擦力，帶動鏈輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動凸輪軸鏈條運(yùn)動，導(dǎo)致漲緊器回彈失去作用，出現(xiàn)凸輪軸鏈條緊邊變松，松邊變緊問題，嚴(yán)重出現(xiàn)跳齒，以及鏈條拉伸變形，最終造成凸輪軸旋轉(zhuǎn)滯后曲軸。

在上一代V形發(fā)動機(jī)開發(fā)過程中，為了防止凸輪軸旋轉(zhuǎn)滯后曲軸，在漲緊器設(shè)置限位塊防止鏈條回彈，通過鏈條受力來抵消擰緊摩擦力（見圖3）。這種方法雖然解決鏈輪滯后旋轉(zhuǎn)問題，但未解決鏈條受力變形問題。

為解決鏈條受力變形，必須保證在擰緊螺栓時將凸輪軸鏈輪和凸輪軸直接固定，防止出現(xiàn)相對運(yùn)動。在新一代V形發(fā)動機(jī)開發(fā)階段，提出采用框架式工裝固定凸輪軸鏈輪技術(shù)方案，直接設(shè)計鏈輪固定槽，工裝主要包括框架、插銷、插銷設(shè)置插頭與凸輪軸鏈輪連接，用螺栓將插銷固定在框架上（見圖4）。

具體方法：先將左列框架支撐面與缸體貼合，用螺栓固定，采用插銷工具（見圖5）將插銷分別插入左列進(jìn)、排氣VVT鏈輪銷孔，施加10N·m力矩沿逆時針先后旋轉(zhuǎn)左列進(jìn)氣VVT鏈輪、左列排氣VVT鏈輪使鏈條繃緊，在固定插銷后擰緊框架螺栓。同理，用工裝固定右列進(jìn)、排氣VVT鏈輪，最后沿順時針先后固定擰緊鏈輪螺栓，完成三層鏈條裝配。

三層鏈條系統(tǒng)裝調(diào)與框架式工裝使用如圖6所示。

輪廓線測量法檢驗正時角度，實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)轉(zhuǎn)只有實(shí)現(xiàn)氣門開啟與關(guān)閉時刻所對應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角符合設(shè)計值，才能使氣缸換氣更加充分，有利于提高燃燒熱效率?；谕馆嗇喞€軌跡而采用輪廓線測量法驗證配氣正時（見圖7），在凸輪兩側(cè)取對稱點(diǎn)，測量實(shí)際對應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角而計算出中點(diǎn)所對應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角，計算出氣門在開啟最大時刻所對應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角。凸輪上升階段選取一個測量點(diǎn)，安裝百分表，旋轉(zhuǎn)曲軸，取曲軸轉(zhuǎn)角A，對應(yīng)的凸輪升程H，繼續(xù)轉(zhuǎn)動曲軸，在凸輪下降段升程H對應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角B，凸輪軸實(shí)測相位F計算公式

F=（A+B）/2 （1）

結(jié)合轉(zhuǎn)角儀在180°內(nèi)循環(huán)實(shí)際分別測量左右進(jìn)排氣凸輪軸，實(shí)測相位F計算公式

F左進(jìn)= [（180－A）+B]/2 （2）

F左排= [（720－A）+（720－B）]/2 （3）

F右進(jìn)= [A +（180－B）]/2 （4）

F右排= [（540－A）+（540－B）]/2 （5）

為了減少測量誤差，實(shí)際每組凸輪軸檢測一般選取3個點(diǎn)測量，所以該側(cè)凸輪軸相位測量均值

F平均值=（F1+F 2+F 3）/3 （6）

最終，凸輪軸相位偏差值

F偏差值=F平均值－F理論值 （7）

結(jié)語

通過對V形發(fā)動機(jī)正時鏈條裝調(diào)技術(shù)研究，有效控制凸輪軸相位偏差值F≤0.3°。實(shí)試驗數(shù)據(jù)表明，配氣正時精度提高近10倍，解決鏈條受力變形和凸輪軸滯后旋轉(zhuǎn)技術(shù)難題，目前已推廣應(yīng)用到3款發(fā)動機(jī)新產(chǎn)品。

本技術(shù)方案有效降低鏈條力，避免鏈條因受力產(chǎn)生拉伸變形，防止鏈輪因轉(zhuǎn)動慣量出現(xiàn)凸輪軸與鏈輪相對運(yùn)動而產(chǎn)生正時偏差，提高發(fā)動機(jī)配氣初始相位精度，極大提高裝配質(zhì)量和效率，降低生產(chǎn)成本，促進(jìn)汽車發(fā)動機(jī)開發(fā)驗證技術(shù)水平提高。