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本文根据某汽油机气缸盖参数,研制了一种全可变液压气门(FHVVS,Fully Hydraulic Variable Valve System),该机构利用凸轮驱动挺柱摇臂和液压传动的传动方式,减小了液压配气系统的磨损。FHVVS通过直流电机控制转子阀部件中转子阀芯与阀套的瞬时位置来改变系统中机油的泄油时刻,从而间接控制进气门升程。若加载原机排气凸轮轴端的相位器,则可以达到控制进气门提前角、升程和开启时间连续变化的目的,拥有控制系统稳定、反应时间短、价格便宜、气缸盖结构改动小的优势。文中围绕汽油机的FHVVS结构做了如下介绍:(1)基于系统稳定、响应快、价格便宜、方便安装、对原机结构参数改动小的设计思想,确定了 FHVVS在汽油机气缸盖上的总体布置方案和整体布局,详细介绍了转子阀的工作原理和基于原理设计系统的工作过程;相继设计了前后壳体、液压挺柱、活塞、转子阀、进气惰轮等其他零部件的三维模型和二维图纸,并对其功能给予说明。(2)FHVVS采用机械与液压复合传动方式,根据带有凸轮相位器的原机进排气门升程数据采用高次函数多项式拟合,得到原机气门曲线的基本设计参数;结合原机的基本配气参数和FHVVS的工作特点,设计了适用于该系统的进气门升程曲线,再利用液压挺柱和活塞的面积比以及顶置式气门摇臂计算公式反推出进气凸轮型线;最后根据汽油机凸轮相位的要求,计算FHVVS进排气凸轮之间相位角。(3)根据FHVVS的设计原理,对结构和模型进行适当简化,将系统分为凸轮和挺柱摇臂模块、液压挺柱及活塞传动模块、气门运动组件模块、液压管路模块和控制信号模块,分析了每个模块和控制信号之间的相互关系,并结合机构的设计参数,利用AME-Sim软件搭建了适用于该系统的仿真计算模型;采用理论设计气门、凸轮曲线对模型仿真结果给予初步验证,为分析FHVVS的气门动力学特性和液压波动以及系统的机构优化打下良好基础。(4)利用系统AME-Sim模型模拟计算得到FHVVS在系统转速为2000r/min、3000r/min时,泄油相位角等间隔增加至最大条件下的气门参数,模拟计算结果显示,系统能够实现气门升程和开启时间连续变化的功能,达到最高转速时系统能够稳定运行,满足设计要求,理论上初步验证了设计的FHVVS的功能。(5)计算了 FHVVS系统在工况3000r/min,泄油时刻144° CA时的液压挺柱腔、活塞腔内压力,将气门升程按油压与速度关系分为四个阶段。研究了部分结构参数对系统的影响,结果表明,合理调整气门弹簧刚度和油道直径等参数可以提高FHVVS可靠性。利用转子阀细长矩形出油孔,可以在升程几乎不变情况下,增加气门的时面值,从而增加相同泄油相位角条件下汽油机的输出功率。