液压气门运动迟滞性研究

王云开　夏远哲

（装甲兵技术学院吉林长春130117）

液压气门运动迟滞性研究

王云开夏远哲

（装甲兵技术学院吉林长春130117）

液压气门的特点是可以实现气门独立控制，具有较大的灵活性，但是也具有控制的滞后性，本文分析了影响气门运行迟滞性的主要因素，为机构的设计和改进提供了重要的参考作用。

液压气门运行迟滞性气门正时

液压气门灵活控制气门正时和气门升程的特点，能够解决发动机的动力性与排放性之间的矛盾，使之具有较大的应用潜力。但是在控制气门运动时，由于控制指令与液压传动具有一定的延迟性，探索气门运动的延迟规律，对实现气门正时和升程的精确控制具有非常重要的作用。［1］

一、试验台架的建立

为了验证液压气门的结构是否合理，探索改进其性能的方法和途径。研制了液压气门试验台，使液压气门不需要发动机就可以工作。该实验台结构简单，操作方便，可以进行液压气门的响应性、气门正时、气门升程、气门开启关闭特性等研究工作。

该台架主要有发动机模拟装置、控制单元、液压源、传感系统和数据采集系统等组成。图1为组成示意图。

图1　台架试验示意图

利用直流调速电机模拟发动机转速，利用广电编码器和霍尔传感器分别模拟发动机和凸轮轴转角信号，其中二者获得的转速信号为二比一的关系。利用控制单元控制二位两通高速电磁阀控制气门的开启和关闭，利用非接触式位移传感器测量气门的升程，可以得到控制信号的上沿信号、气门开启和关闭的时刻等参数。液压源提供6-15Mpa的可调压力，流量满足系统要求。控制单元为自己开发，利用了Intel 80C196KC单片机，主要由主控单元、电源管理部分、信号输入部分、信号输出及驱动部分组成［1］。数据采集系统主要是利用研华818HG数据采集卡已每通道50K的采集的频率工作［2］，多通道同时采集气门驱动脉冲信号和气门升程信号。

二、气门开启响应延迟

在下达气门开启控制指令气门后，单片机高速输出信号给驱动部分，为电磁阀提供电流，电磁阀开启的延迟时间为3ms，电磁阀开启到完全开启需要一定的时间，而液压系统油液从电磁阀出油口到活塞腔需要一定的流动时间。由于电磁阀的延迟特性取决于自身的特性，基本变化不大，而油液的流动时间，取决于系统液压力、油液的粘度等，受外界影响较大。当液压力固定后，油液的粘度主要受到温度的影响，为此，保持系统的温度、系统的油压，对测量结果准确性非常重要。［2］

经试验，排气门开启100次测量动态响应延迟时间的最大偏差为0.5ms，均方差为0.243ms，当模拟的发动机转速为2200r/min时，0.243ms响应延迟时间为对应的曲轴转角为4.2度。在实际发动机的应用中，可以考虑进一步通过控制策略来减小因响应延迟造成的对发动机工作的影响。

三、气门开启响应延迟

气门在关闭过程中，气门弹簧是关闭动力。其延迟主要取决于电磁阀延迟和液压油的粘度。液压油的温度高，气门关闭响应延迟有下降的趋势。主要是因为油液粘度随温度升高而下降，回流的流动阻力降低加快了气门的关闭速度。可见只要稳定控制系统的油液的温度，就可以保证气门关闭正时的控制精度。进气门的关闭响应延迟最大偏差为0.4ms，均值均方差

四、结论

通过试验，气门的开启和关闭的延迟符合正态分布，通过前馈与反馈相结合的控制方式，可以得到比较精确的气门正时和气门升程控制。

［1］王云开等，无凸轮轴电液配气机构性能试验，汽车技术2008，第五期，p45-47.

［2］818HG数据采集卡使用说明书