全可变液压气门机构对汽油机泵气损失及机械效率的影响

设计一种全可变液压气门机构(fully hydraulic variable valve system,FHVVS),实现气门最大升程、开启持续角和配气相位的连续可变,通过进气门早关方式取代传统节气门来控制发动机的负荷。试验结果表明:与传统节气门汽油机相比,无节气门汽油机可以显著降低中小负荷工况下的平均泵气损失压力,大幅度降低泵气损失、提高机械效率。在小于等于50%负荷工况点,发动机转速为2000 r/min时无节气门汽油机的机械效率可以提高3. 6%～10. 2%,3000 r/min时机械效率可以提高2. 8%～7. 1%。     

多缸汽油机全可变液压气门系统的开发与试验研究

提出了一种适用于4缸汽油机的全可变液压气门系统,通过凸轮驱动和液压传动使进气门开启,通过开启控油阀使进气门回落,通过调节控油阀的泄油时刻改变进气门的最大升程和开启持续角。建立了气门运动规律测量试验台架,并对全可变液压气门系统的气门升程进行了试验测量。试验结果表明:该系统可实现最大气门升程在0到最大设计升程之间连续可变,进气门开启持续角在曲轴转角0°~284°之间连续可变。进一步研究表明:全可变液压气门系统按汽油机标定转速5 000r/min高速运行时,在不同气门升程下均未出现气门运动规律的"失真"现象,说明该系统能够满足汽油机高速运行的需求。试验还发现多缸机液压气门机构存在相互干涉问题,通过改进设计控油阀结构,消除了由此导致的气门异常开启现象。     

凸轮驱动式全可变液压气门系统仿真与试验研究

提出了一种凸轮驱动式发动机全可变液压气门系统(fully hydraulic variable valve system,FHVVS),搭建了AMESim仿真计算模型,探究了泄油起始时刻、终止时刻和节流面积等因素对气门运动规律的影响,优选了FHVVS柱塞控油装置泄油节流方案。在此基础上研制了某6缸柴油机的全可变液压气门系统,并进行了相应的试验测量和模拟仿真计算。研究结果表明:随发动机转速增高,FHVVS的液压波动幅值明显增大,柱塞控油装置的节流作用对液压压力波动具有"削峰填谷"的效果;研制的FHVVS可以实现气门的最大升程、开启持续期和配气相位的无级连续可变,并具有良好的循环稳定性和气门动力学性能。     

发动机排气门电液驱动可变配气相位机构的设计

在不改变气缸盖结构和保留原机进气门驱动机构的基础上,设计了一种电液驱动可变配气相位的排气门驱动机构.通过与原机机械结构对比试验得出:该机构气门升程曲线具有良好的重复性;在不同发动机转速下,该机构可以按原机配气相位开启和关闭,开启速度、排气流通截面积明显优于原机;改变液压系统的驱动压力,可以改变气门的开启速度;该机构可以实现气门正时和气门升程的连续可变.     

全可变液压气门机构的气门落座特性

在BJ486EQ汽油机上开发了一种全可变液压气门系统(FHVVS),采用凸轮驱动和液压传动控制进气门开启和关闭,采用气门落座缓冲机构控制气门落座速度.建立FHVVS气门运动特性测试平台,采用激光位移传感器试验测量了FHVVS的气门升程.讨论了FHVVS的气门落座过程和特性,重点分析了两种气门落座缓冲机构的气门落座速度和反跳高度.结果表明:液压活塞侧面节流的气门落座缓冲机构显著降低了FHVVS的气门落座速度和反跳高度.与传统气门机构相比,FHVVS实现了气门平稳落座,且4缸汽油机的各缸落座特性均匀一致.     

负荷控制方式对汽油机燃油经济性的影响

采用全可变气门机构是改善汽油机燃油经济性的有效措施.在一款进排气门相位和升程均连续可变的4缸汽油机上研究了节气门负荷控制、进气门最大升程负荷控制和负气门重叠角负荷控制等3种负荷控制方式下的汽油机燃油经济性.对3种负荷控制方式下的泵气损失、气门机构驱动功率以及燃烧持续期进行分析.结果表明,在小负荷下采用无节气门负荷控制的汽油机,由于气门最大升程的降低而造成的气门机构驱动功率的减小是汽油机燃油经济性改善的重要原因,其改善效果与泵气损失降低对燃油经济性的改善效果相当.     

全可变气门机构技术现状的分析与研究

全可变气门机构能实现发动机配气定时和气门升程的连续可变,是可变气门技术的发展趋势。本文主要分析了全可变气门技术的优越性,论述了当前应用全可变气门技术的典型机构,最后介绍了一种新型全可变液压气门机构。通过实验证明这种液压气门机构可通过改变泄油初始相位角实现进气门最大升程和进气迟闭角的连续可变。     

一种新型电液驱动无凸轮配气机构特性研究

通过对传统下置凸轮轴驱动式配气机构的驱动系统进行改造,以适应无旋转机构的特种发动机配气机构及对配气机构有柔性调节要求的传统发动机配气机构的驱动需求,实现了电子控制液压驱动的无凸轮柔性调节配气.与原凸轮轴驱动的配气机构对比试验结果表明:该配气机构在气门开启速度、气门时面值等方面明显优于原机;同时实现气门正时、气门升程、气门开启持续时间等参数的柔性调节.     

全可变液压气门机构的气门运动特性

通过对全可变液压气门机构的气门升程和液压压力的试验测量,研究了全可变液压气门机构的气门运动特性.采用流通面积随气门升程可变的节流孔控制气门落座速度,分析了节流孔形状、最小节流面积和节流面积变化率等对气门落座过程的影响;采用单向阀通道降低液压系统内的液压流体的压力波动,保证了气门的平稳开启.通过对多种工况下气门落座速度的分析,得出气门最大升程对气门落座速度有重要影响,而发动机转速对气门落座速度的影响相对较小的结论.试验结果表明,通过合理匹配有关结构参数,全可变液压气门机构可实现气门平稳开启和平稳落座.     

无节气门汽油机燃烧循环变动特性试验

一种全可变液压气门机构(FHVVS)可实现气门升程和开启持续期的连续可变,采用进气门早关的方式可取代节气门实现无节气门负荷控制方式.通过试验测量缸内压力,发现无节气门汽油机在小负荷工况下的燃烧循环变动明显增大,燃烧速率显著降低.通过增大点火提前角,使燃烧重心(CA 50)调整至5°~10°,CA ATDC的推荐位置,却导致出现失火循环.探讨了通过组织进气涡流和增大点火能量的方式改善燃烧性能,结果表明:螺旋进气门能够在小升程时产生较强的进气涡流,显著改善了无节气门汽油机在小负荷工况下的燃烧循环变动和失火循环,提高了指示热效率;增大点火能量对改善燃烧循环变动也有一定作用.     

汽油机可变进气门相异升程机构研究

提出了汽油机可变进气门相异升程机构方案,通过调整进气凸轮相异角改变两个进气门升程差产生涡流和调整涡流。计算表明当齿轮螺旋角增大、分度圆半径减小时,相异角增大;存在相异角时,两进气凸轮转角不同,转矩与液压平衡力也不同,进气持续期随相异角增大而增加。有限元分析结果显示该机构凸轮轴安全系数为2.04,最大等效应变为6.73×10-4 mm,强度及刚度均符合要求,且不会发生共振。缸内稳流试验证实进气门相异升程能够产生大尺度涡流,并且进气流量几乎不变。当相异角为8°时涡流强度可达0.24,平均流量系数偏差仅为0.93%,滚流随相异角增加略有增强。相异升程汽油机性能试验表明适当的相异角会使中低速转矩提高2.94%,高速功率提高3.03%。     

一种连续可变气门升程机构试验

基于某汽油发动机开发一款具有升程异步开启及相位可变功能的连续可变气门升程机构。在缸盖试验台上测试该CVVL机构运动特性,测量多个凸轮轴转速下进气门的升程与偏心控制轴转角的关系,气门反跳验证以及在不同升程下气道数据采集。结果表明:该CVVL机构进气门实测升程与理论设计升程对比,效果良好,在凸轮轴转速3 000 r·min~(-1)以内,CVVL机构运行正常,未出现明显的气门升程曲线失真现象。     

中压共轨电控柴油机可变气门系统的研制

对柴油机配气实行电子控制的必要性进行了阐述，介绍了135型柴油机所设计的一套电子控制液压驱动的可变气门系统。包括液压系统的选择，气门驱动机构的设计及其有关参数的确定，以及电子控制单元的硬件设计等，并给出了初步实验结果，试验证明，针对135型柴油机所设计的电控可变气门系统基本能够满足设计的初步要求，在1500r/min时，270℃A内能完成气门的开启与开闭动作，并且其时面值可以调节，基本上能满足其他非标定转速，尤其是低转速工况下对气门正时进行调节的需要。     

全可变气门机构中的液压压力波动现象

液压压力波动决定了全可变液压气门机构的最高允许转速.当发动机转速达到或超过该最高允许转速时,液压系统内压力波动将加剧,最低压力波谷值将会达到或低于低压系统的压力值.在此情况下,液压油将不能及时得到排泄,气门运动规律已失去有效控制,气门机构对进气量也失去调节作用.通过研究发现,降低气门机构运动件质量,提高液压气门机构的刚度,减小液压系统内的节流作用,合理设计配气凸轮型线,能够有效降低气门机构中液压压力波动.试验结果表明,经过改进设计后,全可变液压气门机构中的压力波动明显降低,最高允许转速已达5,600,r/min.     

可变气门相异升程4气门汽油机稳态流动特性

4气门汽油机在双进气门全开的情况下只存在滚流,当关闭其中一个气门后会得到较强的涡流,但流通能力比双进气门全开差.提出可变进气门相异升程概念,研制了可变进气门相异升程凸轮轴.使汽油机在双气门全开的过程中不仅存在滚流,而且在流通能力基本不变情况下得到较强涡流,综合表现出斜轴涡流特性,并可通过调整进气凸轮相异角实时改变两个进气门的升程差,满足汽油机不同工况对缸内大尺度气体运动的不同需求.试验表明:在不同相异角、相同凸轮轴转角下,流通系数变化不大;相同凸轮轴转角下,涡流比、滚流比和无因次斜轴涡流比随着相异角的增加而增大,斜轴涡流倾角随着相异角增加而减小;进气过程中产生两次方向相反的涡流和斜轴涡流.     

基于可变气门技术的柴油机配气机构设计

设计一种能够实现气门正时和气门升程连续、同步可变的配气机构。介绍该配气机构的结构组成、工作原理和控制过程,设计适配的凸轮型线。用AVL Excite软件仿真分析配气机构的运动学和动力学性能,实机验证配气机构正时调整、升程可变的功能和零部件的稳定性。经分析与试验,该配气机构具备正时调整、升程可变和连续可变的功能,零部件工作稳定可靠,可提高柴油机的综合性能。     

具有升程异步开启及相位可变功能的连续可变气门升程机构的设计

基于某型汽油机开发一种机械式具有升程异步开启及相位可变功能的连续可变气门升程机构,在控制转角0~201°范围内,可实现进气门升程可在0.3~8.6 mm的范围内连续可调,气门开启持续期在100~210°之间变化,气门升程由大升程至小升程调节时,可实现升程工作相位相应提前0~54°。通过设计气门升程调整机构,对差异不符合要求的气门升程进行调整,保证了生产时所有气门升程的一致性控制在±3%以内。     

可变进气门升程对汽油机泵气损失的控制及对燃烧过程的影响

为了降低汽油机部分负荷泵气损失,改善燃油经济性,在自主开发的进排气门升程和相位全可变的4VVAS(4 variable valve actuation system)单缸汽油机上开展了可变进气门升程控制负荷的试验研究,研究了进气门升程对进气量和负荷的控制作用以及进气门升程控制对泵气损失以及燃烧过程的影响,比较分析了采用可变进气门升程对汽油机性能的影响.研究结果表明.保持节气门全开,通过采用进气门升程调整的负荷控制方式,与节气门控制负荷方式相比,部分负荷的泵气损失可以降低20%～30%,指示燃油消耗率降低3%～12%,中低转速下机械损失也有所降低.但是燃烧过程持续期会变长,影响了燃油经济性的进一步改善.     

无节气门负荷控制策略对汽油机性能影响的研究

在汽油机上取消节气门,采用可变气门升程和气门定时控制进气量,继而控制发动机负荷,实现汽油机的无节气门负荷控制.针对一台4缸汽油机采用可变气门驱动负荷控制方式建立了无节气门汽油机仿真模型,并得到试验验证.在此基础上研究了不同负倚控制方式对汽油机性能的影响.结果表明,采用可变气门开启持续期(VET)负荷控制方式可以有效降低汽油机部分负荷泵气损失,最大降低幅度达到57%,同时比油耗降低了5.63%.VET同样可以使伞负荷时低速转矩和高速功率得到提高,其中低速转矩提升达到了27.8%.但VET实现汽油机怠速控制较为困难,需要同时采用降低气门升程的(VVL)控制方式,该控制方式下泵气损失有所提高,但是气门升程降低造成进气流通特性的改变使燃油雾化及燃烧得到改善.     

柴油机高次分配气凸轮影因素分析

本文通过对4210柴油机配气机构高次方凸轮计算结果进行分析,探讨了多项式高次方凸轮各项幂指数,气门弹簧刚度,凸轮作用角,气门开启速度,气门升程,传动系统弹性变形等对配气机构主要性能,么寻求设计的合理选取这些参数的途径。