全可变液压气门系统的建模仿真与试验研究

发布时间：2020-09-05 13:27

　　 全可变液压气门系统(Fully Hydraulic Variable Valve System,简称 FHVVS)能够获得进气门升程、开启持续期以及配气相位三者的连续可变。传统汽油机采用节气门改变进入发动机内的新鲜空气量,而FHVVS可以改变气门升程和关闭时刻调节进入气缸内的新鲜空气量,它实现了节气门的功能,因此能够取消节气门,实现无节气门控制策略。由于全可变气门技术对节约能源和减少环境污染等问题的解决具有重要作用,因此可变气门技术是现今发动机新技术的重要研究方向之一。本文研究了一个创新型的可变气门机构FHVVS,主要开展了以下工作内容:(1)简要的介绍了 FHVVS系统各部分的结构及原理,利用机械式控油阀改变泄油相位角,从而可以调节不同发动机转速下的气门升程。FHVVS系统设计了独特的落座缓冲机构,在气门升程下降到2mm时,控制气门落座速度,使气门能够平稳落座。(2)以四缸汽油机BJ486EQ为样机,搭载了 FHWVS系统,在倒拖试验台架上研究了气门运动规律以及FHWS系统内部的液压波动现象。利用气门下方的位移传感器进行气门升程的测量,在FHVVS系统挺柱腔安装了压力传感器在试验过程中采集压力信号,将采集的数据通过Matlab软件处理。(3)本文采用高级工程软件AMESim进行建模仿真,搭建了 FHVVS的计算机仿真模型。通过FHVVS系统结构参数设置仿真模型的输入参数,使得模型实现了FHVVS系统的功能,可以进行气门升程、速度等参数的模拟仿真。通过计算机仿真,优化了落座缓冲机构,实现了气门落座的软着陆,未发生反跳等异常现象;为了使FHVVS系统具有更好的加速度特性,在不同凸轮型线方案中优选了进气凸轮型线;优化了 FHVVS系统的刚度参数,使得气门具有更好的高速动力学性能,工作更加平稳可靠。(4)研究了 FHVVS系统的性能参数。通过分析试验测量结果,可以证明在发动机高速运转时,进气门具有良好的高速动力学特性。通过对比研究仿真数据与实测数据,证明了两者的一致性,仿真误差很小,不会对仿真分析的结果准确性造成影响。分析了进气门升程曲线多循环的波动,并研究了造成这种不均匀性的原因。(5)FHVVS系统通过液压传动来驱动气门开启与关闭,液压油具有波动性,随着转速的增加,这种波动现象越来越严重,若发动机达到一定的高转速,FHVVS系统可能无法正常工作,实现不了控制气门的目的,因此需要探究这种压力波动是否能够对FHVVS系统的运行造成不利的影响。随着速度的增加,液压波动越来越剧烈,相应的气门加速度的峰值越来越大,但是并没有超过理论加速度曲线,因此FHVVS系统可以在标定最高转速5000r/min工况下工作。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U467.2
【部分图文】：

了用气门升程的变化控制负荷，取代了节气门的作样机，通过分析试验数据，泵气损失减低，大大的机械式可变气门机构由Ｖａｌｖｅｔｒｏｎｉｃ调节气门升程，与气门运动的机件过多，机构过于复杂，高转速下变气门机构逡逑变气门机构的主要特点是利用电磁力驱动气门运动［４在每一个气门分别安装一个电磁阀单独控制气门电磁式可变气门机构采用电磁阀作为控制气门运使用传统配气机构中的挺住等驱动件，精简了配气１５６，５７］。它全部通过电子元器件进行控制，信号传输应速度快，控制方便。在发动机小负荷时，可以断

逑＾气门杆逡逑图１－３无弹簧电磁式可变气门机构逡逑图１－４示出了单弹簧电磁式可变气门机构的结构简图，它通过一个储能弹簧逡逑来控制气门的运动。逡逑逦１电子控制逡逑供应邋Ｉ逦Ｊ逡逑ｍ逡逑一电磁阀逡逑＿逡逑ｒ逦Ｋ：丨逦ａ逡逑＾ｒｒ＾＾ｒｒｒｒｒｚＡ邋Ｉｃｉｆ邋ｙ＾，ｖｓｒ７Ｊ＾７＾逡逑＇；ｆ逡逑ｉ．邋＾邋Ｔ＾－ｚｒ＾－ｚｒ．逡逑图１＿４单弹簧电磁式可变气门机构逡逑图１－４所示机构的工作过程为：电磁铁通电产生较大的电磁力，驱动气门开逡逑启；若要保持气门全开，需维持电磁铁的通电状态；将电磁铁变为断电状态，气逡逑门弹簧由拉伸状态恢复产生了较大的弹簧力，使气门关闭。单弹簧电磁式可变气逡逑门机构存在着反应速度慢，气门反跳过大等缺陷。逡逑双弹簧电磁式可变气门机构是目前研究较多的一种机构，经过多年不断地研逡逑宄，此技术己经可以装载到汽车上进行商用化。图１－５示出了双弹簧电磁式可变逡逑气门机构

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本文编号：2813072