摘要：液壓氣門實(shí)現(xiàn)的氣門的柔性控制是未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)發(fā)展方向。本文在設(shè)計(jì)的液壓氣門的基礎(chǔ)上，建立了氣門運(yùn)動(dòng)方程，并進(jìn)行了仿真計(jì)算，研究了不同因素對(duì)氣門運(yùn)動(dòng)的影響。

液壓氣門是利用液壓力驅(qū)動(dòng)氣門，與傳統(tǒng)的凸輪軸式驅(qū)動(dòng)氣門相比，屬于柔性控制，在發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用后，更有可能實(shí)現(xiàn)任意時(shí)刻的氣門開啟和關(guān)閉正時(shí)和氣門升程的控制。無(wú)論在動(dòng)力性匹配還是在排放控制等方面具有凸輪軸式驅(qū)動(dòng)氣門不可比擬的優(yōu)勢(shì)。但是，液壓氣門的運(yùn)動(dòng)速度影響因素、落座沖擊控制、指令的滯后性等方面的研究是制約該類機(jī)構(gòu)大范圍實(shí)際應(yīng)用的主要原因。

關(guān)鍵詞：液壓氣門；運(yùn)動(dòng)仿真；影響因素； 柔性控制

中圖分類號(hào)： TK413 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)1672-3791（2015）10（b）-0000-00

1.液壓氣門的設(shè)計(jì)性能

應(yīng)用的發(fā)動(dòng)機(jī)為柴油機(jī)，最高轉(zhuǎn)速為2300r/min。氣門最大升程為12mm，氣門的開啟146°CA ATDC，關(guān)閉時(shí)刻380°CA BTDC。因此，設(shè)計(jì)的技術(shù)性能要求如下：①氣門升程可以連續(xù)變化，滿足最大升程。②氣門的正時(shí)可以連續(xù)變化。③滿足發(fā)動(dòng)機(jī)在2200r/min下的性能要求。

設(shè)計(jì)的液壓驅(qū)動(dòng)氣門的具體結(jié)構(gòu)如圖所示。圖中1、3為活塞，2為活塞體、4為氣門彈簧、5為氣門、6為進(jìn)油口，單獨(dú)設(shè)計(jì)有液壓源，利用二位兩通電磁閥控制液壓油路的開啟和關(guān)閉。該液壓驅(qū)動(dòng)氣門為單向液壓作用力，氣門的回位依靠彈簧。氣門工作時(shí)，從6進(jìn)油口進(jìn)油，液壓油進(jìn)入活塞體內(nèi)推動(dòng)活塞1、3，當(dāng)液壓推力大于氣門彈簧力4后，活塞下行，推動(dòng)氣門打開。如果液壓力不變，氣門保持在開啟位置，當(dāng)電磁閥換向后，油口6與油箱接通，在彈簧的作用下，氣門向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞關(guān)閉6口的下油道后，油液經(jīng)6口上油道回流，油路上設(shè)置有薄壁節(jié)流孔，產(chǎn)生落座緩沖力。

2仿真模型建立

利用牛頓方程和伯努利方程建立了氣門的仿真模型[1]，并利用Matlab[2]進(jìn)行了仿真計(jì)算。利用仿真研究了活塞直徑、液壓力、節(jié)流孔直徑、等因素對(duì)氣門運(yùn)動(dòng)性能的影響。以圖2相同壓力不同直徑的仿真結(jié)果來(lái)說(shuō)明。

可以看到隨著柱塞直徑的增大，氣門開啟時(shí)段速度相應(yīng)增大，但是到達(dá)一定時(shí)間后，柱塞直徑14mm的氣門運(yùn)動(dòng)速度反而下降了，低于柱塞直徑12mm的氣門運(yùn)動(dòng)速度。這是因?yàn)?，活塞體內(nèi)的壓力，隨著柱塞運(yùn)動(dòng)速度增大和流量增大，體內(nèi)壓力相應(yīng)降低?？梢姡⒉皇腔钊睆皆酱?，氣門的速度就越大，還要受到液壓系統(tǒng)流量或電磁閥的流量約束。如果系統(tǒng)的流量或電磁閥的性質(zhì)已選定，會(huì)有一個(gè)最佳的活塞直徑滿足開啟速度大而到達(dá)最高位置的沖擊下的要求。

3結(jié)論

建立了液壓氣門運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，利用Matlab建立的仿真計(jì)算平臺(tái)，對(duì)探索液壓氣門運(yùn)動(dòng)性能的影響因素，作為液壓氣門機(jī)構(gòu)的輔助設(shè)計(jì)、確定和優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)及縮短機(jī)構(gòu)開發(fā)周期等方面具有重要作用。

參考文獻(xiàn)

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[3]胡順堂；謝輝；陳韜；趙華；；可變進(jìn)氣門升程對(duì)汽油機(jī)泵氣損失的控制及對(duì)燃燒過(guò)程的影響[J]；燃燒科學(xué)與技術(shù)；2011年01期