無凸輪電液驅(qū)動氣門@汽車發(fā)動機(jī)精品資源池

1、無凸輪電液驅(qū)動氣門改變內(nèi)燃機(jī)氣門開啟持續(xù)時間、氣門升程和氣門正時等，使其隨 著內(nèi)燃機(jī)工況變化而變化，可以改善怠速的穩(wěn)定性、增加低速下外特 性轉(zhuǎn)矩、改善內(nèi)燃機(jī)部分負(fù)荷時的燃油經(jīng)濟(jì)性和減少有害排放。傳統(tǒng)氣門驅(qū)動系統(tǒng)通常只能保證在某一工況優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)的性能，其凸輪形線是固定的，這些固定的氣門運(yùn)行參數(shù)只是內(nèi)燃機(jī)在各種工況下運(yùn)行 對氣門工作要求各種綜合矛盾的一種折衷。 這種折衷能滿足內(nèi)燃機(jī)大 部分工況的基本要求，所以被認(rèn)為是可行的。但是，隨著對內(nèi)燃機(jī)燃 油經(jīng)濟(jì)性和降低有害排放物的要求不斷提高，迫使廣大內(nèi)燃機(jī)設(shè)計人 員尋求更多新式的配氣機(jī)構(gòu)。無凸輪電液驅(qū)動配氣機(jī)構(gòu) 的內(nèi)燃機(jī)，就是用電液驅(qū)動裝置取代傳 統(tǒng)的機(jī)

2、械式凸輪軸來控制氣門的運(yùn)行，其最顯著的優(yōu)點(diǎn)是氣門開啟 時刻、氣門升程、開啟持續(xù)時間和氣門在內(nèi)燃機(jī)各個循環(huán)中的開啟位 置等可以相互獨(dú)立。因此，在內(nèi)燃機(jī)的工作過程中，氣門的運(yùn)行參數(shù) 是可變的，能實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)在各個工況下均能以最佳參數(shù)運(yùn) 行，從而能優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性、改善動力性和降低排放。另外， 與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)相比，采用無凸輪電液驅(qū)動配氣機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)還具有 以下一些特別的優(yōu)點(diǎn)：1）由于取消了凸輪軸及其相關(guān)零部件，從而簡化了內(nèi)燃機(jī)的結(jié) 構(gòu)，減小了內(nèi)燃機(jī)的重量和高度，使得內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)更為緊湊，同時， 增大了氣門布置的靈活性，使氣門不是必須布置在與凸輪軸中心線相 垂直的平面內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了氣門設(shè)計的柔性化

3、，因而能使換氣過程與燃燒 室匹配得更好。2）能靈活、單獨(dú)、精確地控制氣門的運(yùn)行。氣門運(yùn)行參數(shù)包括氣門定時、氣門開啟持續(xù)時間、氣門升程和氣門運(yùn)行速度以及工作頻 率?？刂茪忾T的定時、開啟持續(xù)時間、升程除了能使換氣過程更加完 善，優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)的工作性能外，還有助于實(shí)現(xiàn)新概念的燃燒方式。 例如，目前實(shí)現(xiàn)HCCI燃燒方式的一個重要途徑就是利用適當(dāng)?shù)膬?nèi)部 EGR率，這就可以通過控制排氣門的定時來提供所需的內(nèi)部EGF率?？刂茪忾T運(yùn)行速度，既可以減少磨損和沖擊噪聲，又有助于缸內(nèi)氣流 運(yùn)動形式的實(shí)現(xiàn)。在多缸機(jī)上，在無需內(nèi)燃機(jī)滿負(fù)荷工作的情況下， 可以有選擇地關(guān)閉部分氣門以及變換氣門的關(guān)閉頻率， 從而依次關(guān)閉 一部

4、分氣缸或者使其怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，而又不讓這些氣缸冷卻下來，從而改 善怠速穩(wěn)定性。3）可以通過改變氣門定時來改變多燃料內(nèi)燃機(jī)的有效壓縮比， 以適應(yīng)不同燃料的要求?；驹頍o凸輪電液驅(qū)動配氣機(jī)構(gòu)就是取消凸輪軸及其從動件，利用一種壓縮性較小流體的彈性特征 對氣門的開啟和閉合起加速和減速的作 用，對內(nèi)燃機(jī)氣門定時、氣門升程和氣門運(yùn)動速度提供了連續(xù)的可 變控制。氣門加速時流體的勢能轉(zhuǎn)化為氣門的動能， 氣門減速時的動 能又轉(zhuǎn)化為流體的勢能，在整個過程中能量損失很少。近20多年，多家機(jī)構(gòu)對無凸輪電液驅(qū)動配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)行過或正在 進(jìn)行研究。由于這種新型驅(qū)動模式涉及到液壓、 電子、自動控制等領(lǐng) 域，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，目前只見用

5、于大型卡車和船用內(nèi)燃機(jī)。例如，國際載貨車與內(nèi)燃機(jī)公司開發(fā)出一種無凸輪軸柴油機(jī)， 利用電子控制裝 置替代傳統(tǒng)的凸輪軸和推桿來控制氣門的開關(guān)。 利用電子和液壓裝置 驅(qū)動氣門，可使柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩提高40%轉(zhuǎn)矩曲線更加平坦，因而使汽 車加速更加平穩(wěn)。電液驅(qū)動活塞無彈簧系統(tǒng)這種系統(tǒng)取消了凸輪軸和回位彈簧，典型代表是福特公司的電液 氣門驅(qū)動系統(tǒng)。這種電液驅(qū)動活塞無彈簧系統(tǒng)，原理如圖1。該系統(tǒng)有高壓和低壓油源各一個，氣門頂部裝有一個雙作用的液壓活塞， 活 塞上部的油腔分別與高低壓源相通；活塞下部油腔則一直與高壓油源 連通。液壓活塞上部的面積明顯大于下腔的面積 。高壓電磁閥在氣門 開啟的加速過程中開啟，減速過程中關(guān)閉。低壓電磁閥的開啟和關(guān)閉 則控制氣門的關(guān)閉過程。系統(tǒng)還包括一個高壓單向閥和一個低壓單向 閥，以保證氣門在開啟到最大行程時活塞上部油腔壓力不會太低，氣門在落座之前活塞上部油腔壓力不至于過高。圖1福特公司無凸輪電液