车用发动机可变气门驱动技术进展

本文对迄今已有的发动机可变气门驱动机构进行了分类介绍,并以有关汽车公司的产品为例,总结了不同可变气门驱动机构的结构、工作原理和技术特点,指明了可变气门驱动技术今后的研究方向。

发动机可变气门驱动的研究与进展

根据优化发动机性能对配气机构提出的要求、可变气门驱动机构采用的方式 ,对发动机各种可变气门驱动机构进行分类 ,介绍不同气门驱动机构的组成、工作原理。

四连杆连续可变气门驱动机构的结构设计和试验分析

提出了一种机械式四连杆连续可变气门驱动机构,并完成了结构布置设计和第二凸轮型线设计。针对该连续可变气门驱动(CVVA)机构样机进行了试制安装,并在试验台上成功地运转到7200 r/min,通过对不同控制轴转角下的气门升程和加速度进行测量分析,结果表明该CVVA机构能达到预期的设计目标。

可变气门驱动机构电磁阀驱动波形设计

基于磁场基尔霍夫定律,分析了电磁铁电流变化率随气隙的变化规律,结论表明气隙最小时电流变化率激增,在电流波形上有明显的突变特征点;开关电磁阀通常采用Peak&Hold电流驱动波形,保证电磁阀快速落座的同时降低能耗,在此基础上,可变气门驱动机构(VVA)电磁阀驱动电流采用"闭环-开环-闭环"的设计思路,电流达到峰值之后采用固定占空比的脉宽调制(PWM)波控制,从而电流波形会出现明显的拐点;VVA电磁阀的动态试验结果表明,电流波形上拐点与电磁阀落座的时刻完全一致,因此电控单元(ECU)通过对该点的检测判断,可以将驱动电流作为检测电磁阀落座时刻的传感器使用。

汽车发动机可变式气门驱动机构

阐述了配气相位对发动机性能的影响,说明了车用发动机对配气相位的要求及采用可变气门驱动机 构的优点。着重介绍了本田公司的可变气门驱动机构VTEC的结构和工作原理。

电磁气门驱动设计及其电磁铁静吸力特性试验

根据双弹簧、双电磁铁的电磁气门驱动 (Electromagnetic Valve Actuation,EVA)原理 ,设计制作了用于探索性试验研究的 EVA装置及其电磁铁静吸力特性试验系统 ,测量了电磁铁的静吸力特性。试验结果表明 :1)电磁铁的电磁力达到了设计点的要求 ;2 )在 EVA动态试验中应考虑 3个问题 ,即 :在初始化过程后期线圈逐渐减小电流、保持阶段保证电磁力大于弹簧力以及过渡过程后期线圈所通电流随气隙而变化。

发动机电磁气门驱动动态特性试验研究

在电磁气门驱动(EVA)研究中,设计制作了EVA动态特性试验装置和测试系统,对所研制的EVA进行了初始化试验和往复运动试验。试验结果表明,所设计的EVA能够按照其工作原理和控制系统的要求运动,但在开环控制的条件下,不可能实现软着陆,因此EVA必须采用闭环控制系统。

发动机无凸轮轴气门驱动的研究与进展

阐述了在发动机上以电磁、电液、电气或其他方式驱动气门 ,实现无凸轮轴气门驱动 ,可以灵活改变气门正时 ,简化发动机结构 ,能有选择地闭缸 ,灵活改变发动机有效压缩比以适应多种燃料要求 ,使发动机获得比采用一般可变气门驱动更多的好处。无凸轮轴气门驱动的主要问题是响应速度不够高、气门落座冲击、能耗过高以及驱动系统复杂昂贵。

发动机电磁气门驱动中的电磁铁结构方案分析

在发动机电磁气门驱动(EVA)研究中,利用电磁驱动通用CAE软件FLUX2D/3D对一已有EVA的电磁铁进行了静吸力计算。仿真结果与试验结果基本相符,说明计算中的几何建模、物理属性的配置以及划分网格等处理均合理可行。在此基础上,对5种电磁铁结构方案进行了静吸力计算和比较分析,得出直流E型电磁铁适用于发动机电磁气门驱动的结论。

发动机电磁气门驱动中的电磁铁特性分析

发动机电磁气门驱动系统(EVA)是机械、电磁耦合的复杂系统。以所研制的EVA装置为例,采用仿真计算和实测相结合的方法,对EVA电磁铁的电感、磁链和铁磁材料的磁化状态进行了研究。结果表明,EVA工作时电磁铁基本上处于铁磁材料磁化曲线线性区,因此在仿真建模时可将电磁铁磁链、电感按磁化曲线线性区处理。

发动机电磁气门驱动(EVA)机构的设计及试验

为给电磁气门驱动(Electromagnetic Valve Actuation,EVA)气门软着陆研究提供适用的平台和探索电磁气门驱动小型化设计,研制了一个装在每缸4气门汽油机缸盖上的EVA装置。采用电磁驱动的传统设计方法与CAE相结合,确定了电磁铁结构、尺寸和线圈参数,其中铁芯由E型硅钢片堆叠而成。EVA装置的总体装配关系中主要考虑了铁芯固定、衔铁运动限位、EVA与缸盖联结等。此外在EVA中布置了电磁铁磁链测量线圈、励磁线圈温度测量电阻。报告了EVA设计过程及初步的仿真和试验结果。

发动机电磁气门驱动动态仿真与分析

用有限元法和集总参数法对一试验用电磁气门驱动(EVA)系统进行了动态仿真。在集总参数法中,根据牛顿第二定律和基尔霍夫电压定律分别建立EVA系统的动力学模型和电路模型,而把电磁力随气隙、电流的变化和电流随气隙、磁链的变化分别做成数据表。用集总参数法进行动态仿真,分析了EVA中电磁铁内涡流、励磁线圈电阻和电磁力对EVA动态工作特性的影响。两种仿真都与实验结果吻合较好,但集总参数法计算效率更高,且可仿真EVA的闭环控制过程。

汽车发动机可变式气门驱动机构

汽车发动机进气门和排气门开启开始与关闭终止的时刻，通常以曲轴转角来表示，称为配气相位。由于发动机工作时的转速很高，4冲程发动机的一个工作行程……

发动机电磁气门驱动有限元法仿真计算

在发动机电磁气门驱动(EVA)研究中,利用电磁驱动CAE软件FLUX_2D/3D进行了EVA装置的仿真计算。仿真结果与试验结果基本相符,说明计算中建立的几何模型、动力学模型、网格划分、对驱动电路的处理以及设置的各种边界条件均合理可行。这种方法可用于EVA设计方案预选,并可分析影响EVA动态特性和电磁铁吸力的各种关键因素。

发动机电磁气门驱动的精确线性化控制

电磁气门驱动(Electromagnetic Valve Actuation,EVA)是一项可变气门技术,具有很大的潜在技术优势。目前EVA还没有得到实用化,主要难点是控制气门软着陆。EVA是一个非线性系统,气门落座速度控制通常采用的方法是在落座平衡点附近将EVA模型进行泰勒展开,然后使用比较成熟的线性方法控制。双电磁气门驱动EVA将采用精确线性化方法变换成一个全局的线性模型,然后使用LQR线性方法进行控制。其结果是:初始化平均落座速度为0.08 m/s,单次过渡过程平均速度为0.05 m/s。分析可能影响控制效果的诸因素,结果表明:双气门控制中进排气门子系统之间基本上没有干扰,选择合适的控制开始时间可以得到理想的落座速度,但系统参数和传感器测试信号的准确性对控制有较大的影响。

发动机电磁气门驱动过渡过程的闭环控制

以一个发动机电磁气门驱动(EVA)装置为对象,采用试验方法研究EVA过渡过程。根据EVA的过渡过程工作特点,把过渡过程分为远程、近程两段分别予以控制。远程采用PI控制,控制目标是在远程结束时励磁线圈达到某一电流;近程则采用跟踪位移理想曲线的方法,使落座速度降低。通过试验确定了远程阶段的目标电流和PI控制参数、近程阶段的理想位移曲线和控制点数目,使单次上下行过渡过程落座速度分别达到了0．22m/s和0．10 m/s,实现了EVA连续动作且可使EVA动作适应转速变化。

无节气门负荷控制策略对汽油机性能影响的研究

在汽油机上取消节气门,采用可变气门升程和气门定时控制进气量,继而控制发动机负荷,实现汽油机的无节气门负荷控制。针对一台4缸汽油机采用可变气门驱动负荷控制方式建立了无节气门汽油机仿真模型,并得到试验验证。在此基础上研究了不同负荷控制方式对汽油机性能的影响。结果表明,采用可变气门开启持续期(VET)负荷控制方式可以有效降低汽油机部分负荷泵气损失,最大降低幅度达到57%,同时比油耗降低了5.63%。VET同样可以使全负荷时低速转矩和高速功率得到提高,其中低速转矩提升达到了27.8%。但VET实现汽油机怠速控制较为困难,需要同时采用降低气门升程的(VVL)控制方式,该控制方式下泵气损失有所提高,但是气门升程降低造成进气流通特性的改变使燃油雾化及燃烧得到改善。

进气门晚关对柴油HCCI燃烧和排放影响的数值模拟

将包括完整发动机循环的三维计算流体力学(CFD)模型与详细反应动力学机理耦合,研究进气门晚关(LIVC)对柴油均质压燃(HCCI)发动机燃烧和排放的影响。结果发现,使用LIVC可降低有效压缩比,进而有效地控制着火点并显著降低氮氧化物(NOx)排放,由于降低了燃烧温度和缸内缺少氧气,会增加碳烟、碳氢(HC)和一氧化碳(CO)的排放。为揭示LIVC策略降低柴油HCCI发动机排放的潜力,进一步通过在调整进气门关闭定时的情况下,研究了进气压力、废气再循环(EGR)率和喷油定时(SOI)的影响。计算表明,通过LIVC和增加进气压力可实现NOx的超低排放,保持较低的碳烟、HC和CO排放,但在运行过程中需要足够的EGR量和优化的喷油定时加以辅助。在部分负荷下,通过使用260°CA的进气门关闭时刻、0.18MPa的进气压力、50%的EGR量和20°CABTDC的喷油定时,可避免NOx和碳烟的排放。

电液VVA电磁阀电流驱动计算分析及试验研究

设计了3种电磁阀电流驱动,试验研究不同电流驱动对电磁阀响应性、阀落座速度、反跳高度的影响,并计算分析了各电流驱动对电磁阀能耗的影响,分析结果表明:电磁阀电流驱动对电磁阀响应性、能耗、阀落座速度及反跳高度等皆有重要的影响,较短的电流上升时间和较高的电流峰值会缩短电磁阀开启响应时间,但是也会增加电磁阀的损耗功率;较高的驱动电流峰值会使阀的落座速度和落座后的反跳高度增加,阀回位过程主要由电磁阀回位弹簧控制,较高的保持电流会使阀的关闭响应降低,保持电流对阀的回位冲击速度没有明显影响。

燃烧室EGR策略下汽油CAI燃烧试验Ⅰ:气门定时影响及实现CAI燃烧定时区域

燃烧室EGR策略是实现可控自燃(CAI)的一种有效技术手段.在装备电控液压驱动可变气门机构的单缸机试验系统上,研究了使用燃烧室EGR策略实现CAI燃烧时,进、排气门定时对汽油CAI燃烧的影响.试验结果表明,在1,000,r/min采用对称负气门重叠角(NVO)定时变化时,在NVO为140～240°CA内能够实现CAI燃烧,采用非对称的NVO定时变化,可以拓宽实现CAI燃烧的NVO范围,改善CAI燃烧状态.此外,排气门关闭定时对缸内残余废气量的影响要大于进气门开启定时,在能实现CAI燃烧的气门定时区域内,排气门关闭角(EVC)变化范围较小为50°CA,进气门开启角(IVO)变化范围可达200°CA.