一种全可变气门的仿真研究

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【摘要】固定式配气机构，其气门正时、气门相位及开启持续期，都是固定的，不能同时满足发动机高速与低速时动力性、经济性和排放性的要求。而液压可变配气机构取消了凸轮轴的限制，利用液压力驱动气门的开启和关闭，可以实现任意时刻的气门正时、气门升程和气门持固定续期，控制灵活，是未来可变配气机构的发展方向，可以满足发动机低速时的扭矩，高速时的功率需求，而且燃料经济性好、排放低。

【关键词】全可变气门；仿真

【中图分类号】TH 【文献标识码】A

【文章编号】1007-4309（2013）07-0059-1.5

一、液压气门系统的组成

主要包括液压动力源部分、气门执行机构、控制单元三个部分。各部分组成如下：

1.液压动力源：为系统提供液压动力。主要由电动液压泵、溢流阀、调压阀、滤清器、具有变送功能的压力表、蓄能器等组成。

2.气门执行机构：在控制单元的控制下能准确开启和关闭进、排气门。主要由两位三通高速电磁阀、液压执行单元（液压缸、运动柱塞、单向阀、节流阀）、气门弹簧组件等组成。

3.控制单元：该部分作为整个系统的中枢，利用控制策略对气门执行机构进行控制，并与上位机进行通讯，完成在线标定。主要由单片机、传感器、输入调理接口、驱动接口、通讯接口等组成。

二、建立仿真模型

利用牛顿方程和伯努利方程建立了驱动机构的仿真模型，利用Matlab编程仿真计算得到驱动机构的设计参数，如大、小柱塞的直径、长度、运动加速度、速度、液压缸中的油道位置、油道的直径、节流孔直径等参数，这样可提高机构的设计精度，减少设计―加工―优化的周期。建立的仿真模型还可以用于分析机构运动的影响因素。

实际配气机构固有频率远高于外界干扰的频率，外界的干扰相当于静载荷，可以将柱塞及气门组件的运动看作一个单自由度弹性系统，各部件的当量质量集中于气门上，其运动模型简图如图2所示。

图3是气门升程曲线，可以看到，液压力增大使得气门到达最大升程的时间缩短。同时，从图4中可以知道，气门开启过程中的速度随液压力的增大而提高。

在设计该机构时，在满足其他条件要求时，尽量选择高的液压力对提高系统的响应速度有较大的意义。

【作者简介】王云开：装甲兵技术学院。 刘国夫：装甲兵技术学院。 范洪亮：装甲兵技术学院。