先進制造與機電一體化技術 車用發動機全可變液壓氣門系統
全可變氣門機構(Fully Variable Valve System, 簡稱 FVVS)可實現氣門最 大升程、氣門開啟持續角和配氣相位三者的連續可變,對發動機的節能減排具 有重要意義。FVVS 能夠采用進氣門早關(EIVC)的方式控制進入氣缸內的工 質數量,從而取消節氣門,這種無節氣門汽油機將大幅度地降低泵氣損失,使 中小負荷時的燃油耗降低 10-15%。此外,全可變氣門機構與增壓系統匹配可實 現米勒循環(Miller cycle),大幅度改善發動機熱效率;全可變氣門技術可以 拓展 HCCI 運行范圍,并通過發動機內部 EGR 減少有害氣體的排放;因此 FVVS 技術已成為內燃機新技術的重要發展方向之一。 目前,典型的全可變液壓氣門機構是舍弗勒的 MultiAir 系統。該系統的工 作原理如下:由凸輪推動液壓活塞,液壓活塞通過液壓腔與驅動活塞相連,而 液壓腔則由一個開關式電磁閥控制。通過對電磁閥開閉時刻的控制,即可實現 各種不同的氣門運動規律,實現全可變氣門機構的功能。舍弗勒 MultiAir 系統 被美國《汽車新聞》評為“2012 年度汽車供應商杰出貢獻獎”(2012 Automotive News PACE)。 山東大學車輛系多年來一直從事全可變液壓氣門機構的研究工作,研發了 一種配氣凸輪驅動的全可變液壓氣門機構,簡稱 SDFVVS 系統。該機構通過設 置在配氣凸輪與進氣門之間的液壓氣門驅動機構驅使進氣門開啟,用泄油控制 機構釋放液壓系統中的油壓使進氣門關閉,并采用落座緩沖機構控制氣門落座 速度。SDFVVS 系統的工作原理與舍弗勒的 MultiAir 技術基本相同,都屬于電 控全可變液壓氣門機構。但其核心技術卻有本質的區別,MultiAir 技術采用高 頻電磁閥(200Hz 以上)作為液壓系統的油控開關;而山大研制的 SDFVVS 系 統采用了泄油控制機構作為液壓系統的油控開關。SDFVVS 系統已在北汽福田 BJ486 汽油機上已成功實現了實現氣門最大升程、氣門開啟持續角和配氣相位 三者的連續可變。
山東大學
2021-04-13