液壓氣門運(yùn)動遲滯性研究

王云開　夏遠(yuǎn)哲

（裝甲兵技術(shù)學(xué)院吉林長春130117）

液壓氣門運(yùn)動遲滯性研究

王云開夏遠(yuǎn)哲

（裝甲兵技術(shù)學(xué)院吉林長春130117）

液壓氣門的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)氣門獨(dú)立控制，具有較大的靈活性，但是也具有控制的滯后性，本文分析了影響氣門運(yùn)行遲滯性的主要因素，為機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供了重要的參考作用。

液壓氣門運(yùn)行遲滯性氣門正時

液壓氣門靈活控制氣門正時和氣門升程的特點(diǎn)，能夠解決發(fā)動機(jī)的動力性與排放性之間的矛盾，使之具有較大的應(yīng)用潛力。但是在控制氣門運(yùn)動時，由于控制指令與液壓傳動具有一定的延遲性，探索氣門運(yùn)動的延遲規(guī)律，對實(shí)現(xiàn)氣門正時和升程的精確控制具有非常重要的作用。［1］

一、試驗(yàn)臺架的建立

為了驗(yàn)證液壓氣門的結(jié)構(gòu)是否合理，探索改進(jìn)其性能的方法和途徑。研制了液壓氣門試驗(yàn)臺，使液壓氣門不需要發(fā)動機(jī)就可以工作。該實(shí)驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可以進(jìn)行液壓氣門的響應(yīng)性、氣門正時、氣門升程、氣門開啟關(guān)閉特性等研究工作。

該臺架主要有發(fā)動機(jī)模擬裝置、控制單元、液壓源、傳感系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成。圖1為組成示意圖。

圖1　臺架試驗(yàn)示意圖

利用直流調(diào)速電機(jī)模擬發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，利用廣電編碼器和霍爾傳感器分別模擬發(fā)動機(jī)和凸輪軸轉(zhuǎn)角信號，其中二者獲得的轉(zhuǎn)速信號為二比一的關(guān)系。利用控制單元控制二位兩通高速電磁閥控制氣門的開啟和關(guān)閉，利用非接觸式位移傳感器測量氣門的升程，可以得到控制信號的上沿信號、氣門開啟和關(guān)閉的時刻等參數(shù)。液壓源提供6-15Mpa的可調(diào)壓力，流量滿足系統(tǒng)要求?？刂茊卧獮樽约洪_發(fā)，利用了Intel 80C196KC單片機(jī)，主要由主控單元、電源管理部分、信號輸入部分、信號輸出及驅(qū)動部分組成［1］。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是利用研華818HG數(shù)據(jù)采集卡已每通道50K的采集的頻率工作［2］，多通道同時采集氣門驅(qū)動脈沖信號和氣門升程信號。

二、氣門開啟響應(yīng)延遲

在下達(dá)氣門開啟控制指令氣門后，單片機(jī)高速輸出信號給驅(qū)動部分，為電磁閥提供電流，電磁閥開啟的延遲時間為3ms，電磁閥開啟到完全開啟需要一定的時間，而液壓系統(tǒng)油液從電磁閥出油口到活塞腔需要一定的流動時間。由于電磁閥的延遲特性取決于自身的特性，基本變化不大，而油液的流動時間，取決于系統(tǒng)液壓力、油液的粘度等，受外界影響較大。當(dāng)液壓力固定后，油液的粘度主要受到溫度的影響，為此，保持系統(tǒng)的溫度、系統(tǒng)的油壓，對測量結(jié)果準(zhǔn)確性非常重要。［2］

經(jīng)試驗(yàn)，排氣門開啟100次測量動態(tài)響應(yīng)延遲時間的最大偏差為0.5ms，均方差為0.243ms，當(dāng)模擬的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為2200r/min時，0.243ms響應(yīng)延遲時間為對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為4.2度。在實(shí)際發(fā)動機(jī)的應(yīng)用中，可以考慮進(jìn)一步通過控制策略來減小因響應(yīng)延遲造成的對發(fā)動機(jī)工作的影響。

三、氣門開啟響應(yīng)延遲

氣門在關(guān)閉過程中，氣門彈簧是關(guān)閉動力。其延遲主要取決于電磁閥延遲和液壓油的粘度。液壓油的溫度高，氣門關(guān)閉響應(yīng)延遲有下降的趨勢。主要是因?yàn)橛鸵赫扯入S溫度升高而下降，回流的流動阻力降低加快了氣門的關(guān)閉速度?？梢娭灰€(wěn)定控制系統(tǒng)的油液的溫度，就可以保證氣門關(guān)閉正時的控制精度。進(jìn)氣門的關(guān)閉響應(yīng)延遲最大偏差為0.4ms，均值均方差

四、結(jié)論

通過試驗(yàn)，氣門的開啟和關(guān)閉的延遲符合正態(tài)分布，通過前饋與反饋相結(jié)合的控制方式，可以得到比較精確的氣門正時和氣門升程控制。

［1］王云開等，無凸輪軸電液配氣機(jī)構(gòu)性能試驗(yàn)，汽車技術(shù)2008，第五期，p45-47.

［2］818HG數(shù)據(jù)采集卡使用說明書