先进制造与机电一体化技术 车用发动机全可变液压气门系统
全可变气门机构(Fully Variable Valve System, 简称 FVVS)可实现气门最 大升程、气门开启持续角和配气相位三者的连续可变,对发动机的节能减排具 有重要意义。FVVS 能够采用进气门早关(EIVC)的方式控制进入气缸内的工 质数量,从而取消节气门,这种无节气门汽油机将大幅度地降低泵气损失,使 中小负荷时的燃油耗降低 10-15%。此外,全可变气门机构与增压系统匹配可实 现米勒循环(Miller cycle),大幅度改善发动机热效率;全可变气门技术可以 拓展 HCCI 运行范围,并通过发动机内部 EGR 减少有害气体的排放;因此 FVVS 技术已成为内燃机新技术的重要发展方向之一。 目前,典型的全可变液压气门机构是舍弗勒的 MultiAir 系统。该系统的工 作原理如下:由凸轮推动液压活塞,液压活塞通过液压腔与驱动活塞相连,而 液压腔则由一个开关式电磁阀控制。通过对电磁阀开闭时刻的控制,即可实现 各种不同的气门运动规律,实现全可变气门机构的功能。舍弗勒 MultiAir 系统 被美国《汽车新闻》评为“2012 年度汽车供应商杰出贡献奖”(2012 Automotive News PACE)。 山东大学车辆系多年来一直从事全可变液压气门机构的研究工作,研发了 一种配气凸轮驱动的全可变液压气门机构,简称 SDFVVS 系统。该机构通过设 置在配气凸轮与进气门之间的液压气门驱动机构驱使进气门开启,用泄油控制 机构释放液压系统中的油压使进气门关闭,并采用落座缓冲机构控制气门落座 速度。SDFVVS 系统的工作原理与舍弗勒的 MultiAir 技术基本相同,都属于电 控全可变液压气门机构。但其核心技术却有本质的区别,MultiAir 技术采用高 频电磁阀(200Hz 以上)作为液压系统的油控开关;而山大研制的 SDFVVS 系 统采用了泄油控制机构作为液压系统的油控开关。SDFVVS 系统已在北汽福田 BJ486 汽油机上已成功实现了实现气门最大升程、气门开启持续角和配气相位 三者的连续可变。
山东大学
2021-04-13