凸轮驱动式液压可变气门机构优化

发布时间：2020-08-31 21:32

　　能源环境的恶劣现状与汽车行业蓬勃发展的景象形成的鲜明的对比,要求汽车从业科研工作者就发动机技术提出更新、更高效的想法。可变气门技术作为一种应用广泛的发动机新型技术,能够在燃烧、排放和油耗等多方面做出改善。当今可变气门技术主要分为凸轮驱动式和非凸轮驱动式两大类。综合凸轮驱动式和非凸轮驱动式两类可变气门技术的优点,规避两者相应的缺点,课题组提出并设计开发了一套凸轮驱动式液压可变气门机构,能够以相对简单的机构配置实现气门关闭时间及气门升程的连续可变。然而对原机构进行发动机倒拖试验研究过程中,暴露出其在气门落座速度控制方面的问题;同时,后续研究过程中发现,原机构在工作运行中,溢流阀作为系统内部关键控压元件,每一循环都要启闭一次,而阀门的启闭是有一定的响应时间和持续时间的,这势必增强缸内液压波动,影响气门控制。因此有必要就其落座缓冲和实现方式两方面做出优化改进。本文首先基于课题组前期设计开发的凸轮驱动式液压可变气门机构气门落座速度控制方面和实现方式方面的不足,提出了针对原机构进行的优化改进方案:实现方式方面,除应用溢流阀控制高压系统压力进而实现气门可变的控制外,补充应用节流阀控制高压系统压力的气门可变实现方式;气门落座速度控制方式方面,改用均布四孔逐渐关闭节流控制以及薄壁小孔节流控制。并对从原理上更新优化后的新机构系统结构、工作原理以及工作过程进行相应的详细介绍。然后对仿真研究平台和倒拖试验研究平台的建立进行了主要介绍。重新搭建了方案(a)均布四孔逐渐关闭缓冲节流、电液比例溢流阀实现气门连续可变的AMESim仿真模型,和方案(b)薄壁小孔节流缓冲、节流阀控制泄油的AMESim仿真模型,并对凸轮子模型、落座缓冲模块等主要更新的模块进行参数设置介绍。试验研究平台建立方面,基于原试验台架设计,根据优化方案(a)和方案(b)对相关零部件重新设计加工,并在新的倒拖试验平台上加装温度控制系统和压力采集系统。最后,本文就模拟仿真结果和倒拖试验结果对气门落座缓冲方式进行分析优选,并对气门运动规律的影响因素进行了研究。比较倒拖试验中各缓冲方案下的气门落座速度,结合气门升程曲线,得出薄壁小孔节流的缓冲方案是控制气门落座速度效果更为良好的缓冲方案。而溢流阀设定压力越大、节流阀开度越小、发动机转速越高时,气门运动参数变化趋势均为最大升程越大、最大升程对应曲轴转角越大、关闭时刻越晚。而供油压力越大时,气门开启时刻越早,而对气门最大升程和关闭时刻的影响不大。同时,凸轮驱动式液压可变气门机构内部存在液压波动的现象,正文最后就控制参数对可变气门方案(b)液压波动现象的影响进行了探究,转速越高、节流阀开度越小,液压波动现象越剧烈;并从理论上提出可以通过增大气门活塞面积、减小运动件质量等方式改善液压波动现象。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U464.134.3
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