无凸轮电液驱动气门

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1、毛毳学号：110010156无凸轮电液驱动气门改变内燃机气门开启持续时间、气门升程和气门正时等，使其随着内燃机工况变化而变化，可以改善怠速的稳定性、增加低速下外特性转矩、改善内燃机部分负荷时的燃油经济性和减少有害排放。传统气门驱动系统通常只能保证在某一工况优化内燃机的性能，其凸轮形线是固定的，这些固定的气门运行参数只是内燃机在各种工况下运行对气门工作要求各种综合矛盾的一种折衷。这种折衷能满足内燃机大部分工况的基本要求，所以被认为是可行的。但是，随着对内燃机燃油经济性和降低有害排放物的要求不断提高，迫使广大内燃机设计人员寻

2、求更多新式的配气机构。无凸轮电液驱动配气机构的内燃机，就是用电液驱动装置取代传统的机械式凸轮轴来控制气门的运行，其最显著的优点是气门开启时刻、气门升程、开启持续时间和气门在内燃机各个循环中的开启位置等可以相互独立。因此，在内燃机的工作过程中，气门的运行参数是可变的，能实现内燃机配气机构在各个工况下均能以最佳参数运行，从而能优化内燃机燃油经济性、改善动力性和降低排放。另外，与传统的内燃机相比，采用无凸轮电液驱动配气机构的内燃机还具有以下一些特别的优点：1）由于取消了凸轮轴及其相关零部件，从而简化了内燃机的结构，10毛毳学号

3、：110010156减小了内燃机的重量和高度，使得内燃机结构更为紧凑，同时，增大了气门布置的灵活性，使气门不是必须布置在与凸轮轴中心线相垂直的平面内，实现了气门设计的柔性化，因而能使换气过程与燃烧室匹配得更好。2）能灵活、单独、精确地控制气门的运行。气门运行参数包括气门定时、气门开启持续时间、气门升程和气门运行速度以及工作频率。控制气门的定时、开启持续时间、升程除了能使换气过程更加完善，优化内燃机的工作性能外，还有助于实现新概念的燃烧方式。例如，目前实现HCCI燃烧方式的一个重要途径就是利用适当的内部EGR率，这就可以通

4、过控制排气门的定时来提供所需的内部EGR率。控制气门运行速度，既可以减少磨损和冲击噪声，又有助于缸内气流运动形式的实现。在多缸机上，在无需内燃机满负荷工作的情况下，可以有选择地关闭部分气门以及变换气门的关闭频率，从而依次关闭一部分气缸或者使其怠速运转，而又不让这些气缸冷却下来，从而改善怠速稳定性。3)可以通过改变气门定时来改变多燃料内燃机的有效压缩比，以适应不同燃料的要求。基本原理无凸轮电液驱动配气机构就是取消凸轮轴及其从动件，利用一种压缩性较小流体的弹性特征对气门的开启和闭合起加速和减速的作用，对内燃机气门定时、气门升

5、程和气门运动速度提供了连续的可变控制。气门加速时流体的势能转化为气门的动能，气门减速时的动能又转化为流体的势能，在整个过程中能量损失很少。10毛毳学号：110010156近20多年，多家机构对无凸轮电液驱动配气机构进行过或正在进行研究。由于这种新型驱动模式涉及到液压、电子、自动控制等领域，结构较为复杂，目前只见用于大型卡车和船用内燃机。例如，国际载货车与内燃机公司开发出一种无凸轮轴柴油机，利用电子控制装置替代传统的凸轮轴和推杆来控制气门的开关。利用电子和液压装置驱动气门，可使柴油机转矩提高40%，转矩曲线更加平坦，因而使

6、汽车加速更加平稳。电液驱动活塞无弹簧系统这种系统取消了凸轮轴和回位弹簧，典型代表是福特公司的电液气门驱动系统。这种电液驱动活塞无弹簧系统，原理如图1。该系统有高压和低压油源各一个，气门顶部装有一个双作用的液压活塞，活塞上部的油腔分别与高低压源相通；活塞下部油腔则一直与高压油源连通。液压活塞上部的面积明显大于下腔的面积。高压电磁阀在气门开启的加速过程中开启，减速过程中关闭。低压电磁阀的开启和关闭则控制气门的关闭过程。系统还包括一个高压单向阀和一个低压单向阀，以保证气门在开启到最大行程时活塞上部油腔压力不会太低，气门在落座之

7、前活塞上部油腔压力不至于过高。10毛毳学号：110010156图1福特公司无凸轮电液驱动配气机构的基本原理图电液驱动活塞单弹簧系统这种系统取消了凸轮轴，但是回位弹簧作为气门复位装置被保留下来。图2就是Lucas公司的电液驱动活塞单弹簧系统。该系统是由一个常闭型和一个常开型两位两通电磁阀共同作用控制气门的开启和关闭，通过复位弹簧回位，液压系统的压力10~35MPa。这种系统中，气门的开启与关闭点以及气门的开启速度和气门升程由电控单元（ECU）控制。ECU能根据内燃机转速和负荷等信息优化内燃机性能。10毛毳学号：110010

8、156图2Lucas公司电液驱动单弹簧单系统示意图图3是南卡莱罗纳大学开发的电液驱动无凸轮内燃机系统。该内燃机气门动作是通过如下过程完成：从控制硬件发出一个电脉冲引起压电管的扩张；这个线性扩张将会转变为液压伺服阀的运动；伺服阀的轻微运动将会激励压力液体流动和压力变化，同时会通过作用到与气门相连接的液压活塞的方式转变为