凸轮驱动的液压全可变气门机构研究

考虑到电液式可变气门大多需要高响应性的电磁阀,成本高昂控制复杂,而目前市面上技术较为成熟且应用较广VVT和VVL技术,对于配气参数的调节是有限且有级的.作者设计了一种凸轮驱动的可变液压气门机构,并进行了台架试验研究.该可变液压气门机构的提前泄油量的调节可以使气门升程和关闭角同时可变,而延后压油量的调节可以使气门升程,开启角和关闭角均可变.结果表明,所设计的可变气门机构实现了气门开启角,关闭角和气门升程的配气参数全无极可变,并且该系统成本低廉、控制方便.      

汽油机全可变气门机构的运行能耗

在汽油机中配置可变气门机构会改变因驱动气门机构而消耗的能量.为了研究全可变气门机构汽油机气门机构消耗的能量,在实验台架上测取了可变气门正时(VVT)、可变气门升程(VVL)执行器消耗的电能以及驱动气门机构的扭矩,并计算了驱动功率.实验结果表明,VVT及VVL电子执行器消耗的电能较小,气门机构驱动消耗机械能量相对较大.发动机转速为1,500,r/min,机油温度为60,℃时,气门升程从9,mm下降到1,mm,气门机构驱动功率从700,W下降到50,W.负气门重叠角负荷控制在发动机转速1,500,r/min,平均有效压力0.2 MPa时最高可节油18.8%,进排气门最大升程均较小是其节油的重要原因.     

新型发动机连续可变气门装置原理及分析

为了适应发动机不同工况对进气系统的要求,提出一种新型连续可变气门装置的原理及实现方法.新装置以液压作为驱动进气门运动的动力,其特色在于采用可控转角的调相凸轮调控进气门的相位、采用可控升程的气门升程调节器调控进气门的升程,据此实现发动机配气相位及气门升程的连续无级可变.对一台采纳新型配气机构的摩托车发动机进行了数学建模及仿真分析,结果表明:发动机进气迟闭角(IVC)的调节范围可达16～44℃A,进气早开角(IvO)的调节范围可达8～14℃A,进气门升程h调节范围可达0～7.825 mm,由此将配气机构的最佳适应范围拓宽至常用工况区域,从而有利于改善摩托车在中小负荷和中低转速区的性能,并为研制无节气门汽油机奠定了设计基础.     

涡轮增压发动机二冲程制动性能

考虑到进、排气管内的压力波与涡轮增压器对发动机进、排气过程的影响,应用GT-POWER软件建立一种二冲程制动工况下的涡轮增压发动机模型,并通过对发动机制动过程仿真计算,分析发动机转速、排气门开启时刻与发动机制动性能之间的关系.仿真结果表明,在排气门工作参数一定时,发动机制动转矩、制动功率随转速增加而增大;在排气门升程曲线、第二次开启发生时刻均一定时,对应每个发动机转速,均存在唯一的第一次开启发生时刻使得制动功率最大,而且该时刻随发动机转速而变化;在排气门升程曲线、第一次开启发生时刻均一定时,第二次开启发生时刻延迟,将使得压气机运行点趋近甚至超出喘振线.     

柴油机可变相位参数耦合对气路状态的影响

为研究单位附加升程持续角和单位附加升程峰值与原机气门型线峰值间隔角的耦合作用对气路状态参数的影响,以DK4A柴油机为研究对象,在发动机转速为2 800 km·h~(-1),50%负荷工况下,导入不同气门升程型线进行模拟.分析了单位附加升程持续角和单位附加升程峰值与原机气门型线峰值间隔角对气路状态参数影响权重的变化规律.结果表明:单位附加升程峰值与原机气门型线峰值间隔角为100°～140°,单位附加升程持续角为92°～132°,两者耦合作用对进气状态参数变化率的影响存在权重相等的情况;单位附加升程峰值与原机气门型线峰值间隔角的增加有利于增加其对气路状态参数的影响权重,且单位附加升程峰值与原机气门型线峰值间隔角对进气状态参数变化率的影响权重大于单位附加升程持续角的影响权重.     

液压气门运动特性仿真

液压气门实现的气门的柔性控制是未来发动机的一个发展方向。该文在设计的液压气门的基础上,建立了气门运动方程,并进行了仿真计算,研究了不同因素对气门运动的影响。液压气门是利用液压力驱动气门,与传统的凸轮轴式驱动气门相比,属于柔性控制,在发动机上应用后,更有可能实现任意时刻的气门开启和关闭正时和气门升程的控制。无论在动力性匹配还是在排放控制等方面具有凸轮轴式驱动气门不可比拟的优势。但是,液压气门的运动速度影响因素、落座冲击控制、指令的滞后性等方面的研究是制约该类机构大范围实际应用的主要原因。     

附加升程曲线对柴油机进气状态的影响

以自主研发的DK4A型柴油机可变气门系统为研究对象,利用数值模拟与试验相结合的方式,系统化研究附加升程峰值与原机气门升程峰值间隔角、附加升程高度和附加升程持续角对进气状态参数的影响.结果表明:峰值间隔角存在一个临界值,当峰值间隔角小于临界值时,峰值间隔角不影响发动机缸内气体状态参数;当峰值间隔角大于临界值时,进气门关闭角随着峰值间隔角的增大而延迟,进气总管气体质量流量越小,压缩上止点气体温度和压力越低;在附加升程高度不影响进气门关闭角的情况下,附加升程高度的增加能放大发动机缸内气体状态参数的变化率;当附加升程持续角影响进气门关闭角时,附加升程持续角越大进气门关闭角越延迟,发动机进气流量、压缩上止点温度和压力也随着附加升程持续角的增大而减小.     

连续可变气门升程系统对发动机燃烧和排放的影响

为了深入分析连续可变气门升程(CVVL)系统对增压直喷(TGDI)汽油发动机性能的影响,通过对典型工况点的台架测试,对比分析了可变气门升程对HC、NO_x、CO、比油耗以及平均指示有效压力燃烧循环变动系数(COV-IMEP)的影响规律。结果表明,在各个转速下,COV-IMEP随发动机负荷增加而下降;低转速中等负荷时,COV-IMEP随气门升程的减小显著下降。HC随气门升程下降而下降,但下降幅度较小。NO_x随气门升程下降显著上升,通过优化气门升程和推迟排气门正时机构相位角,可以有效抑制NO_x的上升。利用CVVL系统的上述特点,在综合工况循环冷起动排放优化中,更多推迟点火角,加速三效催化器的起燃,而COV-IMEP保持在可接受的水平,从而大幅降低了排放水平。     

传统汽油机改进成混合动力Atkinson循环专用发动机的节油效果

基于传统汽油机的实测数据建立GT-POWER模型;分析改进成Atkinson循环发动机的节油潜力及爆震指数。先选择3种方案并利用GT-POWER模型对部分负荷与万有特性对Atkinson循环进行计算,3种方案分别为:(1)只用可变气阀正时(VVT)技术推迟进气阀关闭时刻;(2)增加凸轮型线包角并用VVT技术推迟进气阀关闭时刻,(3)在第二方案上将压缩比由10增加到12。计算结果表明:方案三节油效果明显,在5个典型工况及全转速范围上中小负荷节油率达7%以上。再分析推迟排气阀开启时刻对实现部分负荷节油基本没有应用价值;传统汽油机改进成Atkinson循环发动机的最佳方案为增加进气凸轮型线包角使进气持续期为350o,用VVT技术推迟进气阀关闭时刻来调节负荷,再将压缩比由10增加到12,而排气凸轮型线及相位不变。     

切换凸轮型线VVT机构的结构强度

切换凸轮型线VVT机构通过高、低速摇臂的切换来实现不同转速的气门升程控制和正时系统.采用多体动力学的方法,仿真分析高、低速摇臂在切换前后的动力学特性,并将其作为有限元分析的边界条件,施加于切换前后高、低速摇臂和活塞上,从而进行结构分析.计算结果显示,高、低速摇臂满足设计要求,切换活塞的尺寸偏差不影响VVT机构的工作.     

发动机电磁气门驱动的LQR法软着陆控制

为减轻发动机电磁气门驱动(electromagnetic valve actuation,EVA)的落座冲击,对EVA初始化和过渡过程的前期都用开环控制,运动后期,即当衔铁/气门接近落座位置时采用线性二次调节器(linear quadratic regulator,LQR)法控制落座速度。并对作者研制的EVA建立了数学模型,将其在落座位置附近线性化,编制了控制软件;在EVA实验测试系统上实现了初始化、单次过渡过程控制以及EVA连续动作控制;LQR法的3个状态量是实测的衔铁/气门位移、速度和线圈电流。结果表明,EVA初始化、单次过渡过程以及EVA连续动作的落座速度分别是0.05m/s、0.06m/s和0.20m/s。     

发动机电磁气门驱动的LQR法软着陆控制

为减轻发动机电磁气门驱动(electromagnetic valveactuation,EVA)的落座冲击,对EVA初始化和过渡过程的前期都用开环控制,运动后期,即当衔铁/气门接近落座位置时采用线性二次调节器(linear quadratic regulator,LQR)法控制落座速度,并对作者研制的EVA建立了数学模型,将其在落座位置附近线性化,编制了控制软件。在EVA实验测试系统上实现了初始化、单次过渡过程控制以及EVA连续动作控制。LQR法的3个状态量是实测的衔铁/气门位移、速度和线圈电流。结果表明,EVA初始化、单次过渡过程以及EVA连续动作的落座速度分别是0.05 m/s、0.06m/s和0.20 m/s。     

发动机电磁气门驱动设计试验与仿真

为探索发动机电磁气门驱动(EVA)的关键技术,设计制作了试验研究用EVA装置及其开环控制系统、试验装置和测试系统,对EVA进行了电磁铁静吸力特性试验、动态试验和仿真计算。结果表明:电磁铁基本达到了设计要求;只要控制参数适当,EVA就能初始化和正常运动,但开环条件下的气门落座速度难于控制;EVA仿真计算结果与试验结果吻合较好,仿真计算可用于EVA方案优选与分析。     

汽车空调压缩机变排量控制阀的研究现状

结合相关课题，针对目前应用较广的斜盘式压缩机的变排量控制阀进行了研究，在对现有的几种变排量压缩机控制阀的结构和控制方法进行分析后，认为：与目前普遍使用的气动型控制阀相比，电动型控制阀作为一种新型的控制元件，可以自动调节压缩机排量，有助于汽车空调系统整体综合控制的实现，因而，结合系统整体的运行特性，研制电动型变排量控制阀，制定最优的控制策略，将是汽车空调变排量控制的发展方向。     

滑阀结构对比例泵变量性能的影响

分析了滑阀结构对比例泵变量性能的影响因素，提出了滑阀主要参数的确定原则。     

实现汽车发动机可变气门相位的新方法

介绍一种用于双顶置凸轮轴式发动机的采用两级谐波传动的新型进气凸轮轴调相机构。它由输入刚轮（正时带轮）、柔轮、输出刚轮（与进气凸轮轴联接）、固定波发生器、动波发生器和步进电机等组成。用步进电机驱动动波发生器可改变输出、输入刚轮的相对位置，从而改变进气相位。该机构能在很大角度范围内，以小步长实现多级调相，轴向尺寸小，转动惯量小，控制驱动功率小。２００ｈ试验表明，该机构工作可靠，能够准确地根据控制信号进行凸轮轴的调相。     

摩托车发动机三维凸轮可变配气机构的研究

为了拓宽摩托车发动机配气机构的最佳工作区间,提出一种基于三维凸轮的发动机新型可变配气机构,该机构控制的进气门相位及升程凸轮具有连续光顺变化的三维型面,能根据发动机不同的运行工况选择与之相匹配的工作型线.研究表明,采用三维形式的进气凸轮不仅可以方便地调控进气门的启闭相位,而且还能在一定的幅值范围内调节进气门的升程,从而可将配气机构的最佳工作参数从标定工况的狭窄区域延展至发动机的常用工况区域.