基于全可变气门机构的无节气门汽油机进气性能
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３ Ｓ ｈ ｏ Ｍｅ ｈ ｎｃ ｌ ｎ ｌ ｔ ｎｃ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｓ ａ ｄ ｎ ｉｎ ｈ ｎ ｖ ｒｉ ， ｉａ ５ １ １ Ｃ ｉａ ． ｃ ｏ ｌ ｆ ｃ ａ ｉ ｄＥ ｅ ｒ ｉ Ｅ ｇｎ ｅ ｉ ， ｈ ｎ ｏ ｇＪ ｚ ｕ Ｕ ｉ ｓ ｙ Ｊ ｎ２ ０ ０ ， ｈｎ ） ｏ ａａ ｃｏ ｎ ａ ｅ ｔ ｎ
ＡｂｔａｔＦｒｎ ｒｔｄ ａｏｎ ｎｉ ｓｓｂｔ ｔｎ ｆｕｙ ａｉ ｌｖｌ ｙｔｍ （ Ｖ ｓｆｒｈ ｔ ｓｓ ｓｒｃ：ｏ ｔ ｏｌ ｓｌｅ ｇ ｅ，ｕｓｔｉ ｌ ｒｂ ａｅｓｓ ｓＦ Ｓ）ｏｔｏｌ ｕｈｔ ｇ ｉ ｅ ｎ ｅ ｉ ｏ ｏｆｌｖ ａ ｅ ｖ ｕ ｅ Ｖ ｒｔ ｉ ｅ
油
油的流量。当气 ｉ Ｈ落到一定升程高度 （ ＇ ｌ 通常为 ２ｍｍ
左右 ） 置时，落座缓冲机构通 过减小 液体 流通面 积， 位
泄油 控制 机 构
落 座 缓冲 机 构
入 Ｉ Ｉ Ｉ Ｕ
溢流 阀
图 ２ 泄 油控 制 机 构 简 图
Ｆｇ． ｅ Ｄｉｇ ａ ｏ ｎ ｒ ｉ ２ Ｔｈ ａ ｒ ｍ ｆ Ｃｏ ｔｏｌ Ｍｅｃ ａｎｓ ｆ ａｎ ｇ ｈ ｉｍ Ｄｒ ｉａ ｅ ｏｒ
图１ 中的落座缓冲机构主要 控制气 门落座 时液 压
压 系统 处于密封状态 ，此 时气 门的运动取 决于配气 凸
轮型线；当转子油孔 Ａ转动到与转 子套油孔 Ｂ相通时， 高压油腔与低压 油腔相通 ，高压油处于泄 油状态 ，液 压油通 过转子 轴中心孔流 回低压 系统，气 门在气 门弹 簧力的作用下回落。将高压油腔开始泄油的曲轴转角定 义 为泄油相位角 。 由于转动转 子套 可调整 油孑 Ｌ Ｂ的 位 置，从而控制泄 油相位角 的大小。 当转子 套油孑 Ｌ Ｂ顺转子轴转动的方向转动 后，转子油孔 Ａ与油孔 Ｂ连通 的相位角将相 应推 迟 ２ ，即泄油相 位角增大 ２ ｔ ；同理 ，将转 子套 逆转 子轴转 动 的方 向转过 角度 ｂ
２８ ５
汽车安全与节能学报
２ １ 年 第 ２卷 第 ３期 ０１
传统汽 油机 采用节气 门控制进人气 缸内的工 质质
全可变气 门机构 按机械传动 系统则分为驱动机构 和控制机构两部 分。驱动机构包 括配气 凸轮 、液压挺
柱 、液压活塞和气 门组件等部分，工作时配气凸轮驱动 液压挺 柱使之上 升，产生 的油压 又驱动液压活塞克服 气门弹簧力使进气 门开启； 控制机构主要 由泄油控制机 构 、落座缓 冲机构和人 口单 向阀组成 ，主要 控制液压 油的流出和流人 。显然 ，当高压系统处于密封状态时， 气门的运动规律完全取决于配气 凸轮型线 。
ｖ ｅ ２ １－７ ｌ
基金项 目／ ｐ ｒ ｄｂ 汽车安全与节能国家重 点实验 室开放基金项 目（ Ｆ ０ ７ ） 山东省 自 Ｓ ｏ ｔ ｙ： ｅ Ｋ １０ ２ ； 然科学基金项 目（ Ｒ ０ ９ Ｍ０ ０ Ｚ ２ ０Ｆ ４ ）
第一作者 ／ ｉ ｔ ｕｈ ｒ 谢宗法，（１６一 ） Ｆｒ ｔｏ ： ｓａ ９ ３ ，男 （ ） 汉 ，山东，副教授。 Ｅｍａｌｚ ｎ ｆｘ ｄ ．ｄ ． — ｉ ｏ ｇａ ＠ｓｕｅ ｕｃ ： ｎ 第二作者 ／ ｅ ｏ ｄａ ｔｏ ： Ｓ ｃ ｎ ｕｈ ｒ 秦磊 ，硕士研究生 。Ｅ ｍａｌｑｎｅ２ ８ ６ ． ｒ － ｉ ｉｌ ３ ＠１３ｃｎ ： ｉ ｏ
配气相位和气 门升程也会发生相应的改变。
其作用是 向液压 系统提 供油 压在 ０ ～ ． ＭＰ ． ０５ ａ之 间的 ２
液压油；高压系统 主要 由挺柱腔 、液压活塞腔 、入 口单
向阀 、 落座缓冲机构 、 泄油控制机构及其连接管路组成， 其主要作用是传递控制气门开启和关闭的液压动力。
ｌ ｎ ｔｋ ｆｃ ｎ ｙｏ Ｖ Ｓｗｔ ｎｉ ａ ｅｆ ｗ ｍｅｅ ｓ ｄｌ ａ ｕｅｌｅａｒｎｌｗｏ ｅｕ ｔｒｔｅ ｉ ａ ｄｉ ａ ｅｅｆ ｉ ｃ ｆ Ｖ ｉ ａ ｔｋ ｏ — ｔｒ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｈ ｉｉ ｏ ｆｈ ｎｈｏｔ ｄ ｆ ｆ ｎ ｉｅ Ｆ ｈ ｎ ｌ ｕ ０ ｆ ｌ ｌ
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本文 提 出了一种 凸轮驱 动 的全 可变 气 门机 构 ］ ，
该 机 构可实 现 进 气 门早关 （ ｒ ｔ ｅ ａ ｅｃ ｓ ｇ ｅ ｌ ｉ ａ ｌ ｌ ｉ ， ａｙｎ ｋ ｖ ｖ ｏ ｎ ＥＶ ） Ｉ Ｃ 或进气 门晚关 （ ｔ ｉｔ ｅｖｌｅ ｌｓ ｇ ＬＶ 。 １ ｅ ｎａ ａ ｏｉ ， Ｉ Ｃ） ａ ｋ ｖｃ ｎ 汽油机采用 Ｅ Ｖ Ｉ Ｃ或 Ｌ Ｖ Ｉ Ｃ的方 式控制进人气缸内的工 质质量，从而实现对负荷的调节作用。与传统节气 门控 制 负荷 的调节方 式相比，ＥＶ Ｉ Ｃ或 ＬＶ Ｉ Ｃ的负荷 控制方 式使中， 荷 时的泵气损失降低 ５ ％～ ０ １ Ｊ 负 ０ ８ ％［ 。 为了探索采用 全可变气 门机 构研制无节气 门汽 油 机的可行 性 ，本 文对全可变气 Ｉ￣ 构的气 门运动规律 ＇Ｊ １Ｌ 和进气量 的调节作用进行了研究。
摘 要： 全可变气门机构 （ Ｖ） Ｆ Ｓ对汽车的节能减排具有重要意义。该文采用位移传感器试验测量了 Ｖ
全可变气门机构 的气门升程，采用进 气流量 计试验测量了 无节气门汽油机 的进气量。根据实测气门升 程和充量 系数 ，分析 了 全可变气 门机 构的气 门运动特 性，讨论了 全可变气 门机构对进 气量的调节作用。
Ｉ ｔ ｋｅｐｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｆｕｎｔ ｏ ｔｅ ａ ｏ ｉ ｎｇ ｎｅ ｓ ｄ ｏ ｎ ａ ｒ ｏ ｍ ｎ ｅ ｏ ｈｒ ｔｌ ｄ ｇ ｓ ｌｎｅｅ ｉ ｓｂａ ｅ ｎ ｆ ｌ ｒ ａ ｅｖ ｌ ｅｓ ｓ ｅ ｓ ｕｌｙ ｖａ ｉ ｂｌ ａ ｖ ｙ ｔ ｍ
ｗｔｔｅ ｄ ｓ ｅ ｔ０ｌｅｎ ｋ ｉ ｏ ｍ ｙ Ｖ Ｓｂ ｉ ｉ ｕｓ ｄＴ ｅｒ ｕｓ ｈｗｌ ｆ ｅ ｕｙ ａｉ ｌ ｉ ｊ ｔ ｎ ｔ ｅ ｒ ｌ ｅ Ｖ ｅ ｇ ｓ ｓｅ ． ｈ ｓｌ ｏ ａｆ ｌ ｒ ｂ ｈ ｈ ａ ｕ ｍ ｓ ｆｈ ｉａ ａ ｕ ｂ Ｆ ｖ ｎ ｄｃ ｅ ｔｓ ｈ ｆｌｖ ａ ｅ ｈ
Ｋｅ ｒ ｓｕｔｏｌ ｓｌｅ ｎｉ ｓｆｌｖｒｂ ｌ ｓ ｍ（Ｖ Ｓ； ｓ ｖｌ ｔｉａｅｅｉｅｃ ｙｗｏｄ：ｎ ｒｔｄｇ ｏｎ ｇ ｅ； ｌ ａｉ ｌｖｖ ｓ ｔ Ｆ Ｖ ）ｔ ｔ ａｅｌ； ｔ ｆ ｉ ｙ ｈ ｔｅ ａ ｉ ｅ ｎ ｕｙ ａ ｅ ａ ｅ ｙ ｅ ｅ； ｖ ｉ ｎｋ ｆ ｎ ｆ ｃ
ＩＳ ６４ ８ ８ 汽车安全 与节能 学报 ，２ １ 年 ，第 ２卷 第 ３ Ｓ Ｎ １７ —４ ４ ０１ 期
ＣＮ １ ５ ０４ Ｕ １ —９ ／ ＪＡｕｔ ｍ ｏ ｉ ｆ ｔ ｎ Ｅｎｅ ｇｙ ２０１ ， ｏ ｔｖｅＳａ ｅ ｙ ａ ｄ ｒ ， １ Ｖｏ１ ２ ｏ． ． Ｎ ３
，
１ 全可变气门机构 的工作原 理
１１ 液 压气 门机构 简介 ＿ 图１ 示出全 可变气 门机 构的传 动系统简图，该 机 构按液压 系统划分可分为高压 系统和低压 系统两部分。 低压系统主要 南油箱 、 油泵、 流阀及其连接管路组成， 溢
时，泄油相 位角减小 ２ 。泄油 相位角的改变 ，使
１ ／３ ２ １
２５ ７—２６ ２
基于全可变气门机构的无节气门汽油机进气性能
谢 宗法 ，秦
（． １山东大学
磊 ，刘永田 ３ ３王志明
能源与动力工程学院，济南 ２ ０ ６ ； ５０１
机械工程学院，济南 ２ ０ ６； ２ 山东大学 ５０１ ． ３ 山东建筑大学 ．
机电工程学院，济南 ２ ００ ） ５ １１
量，这种负荷控制方式增加了进气 阻力 ，增大了吸气损
失功，对于经常处于 中小负荷 下运行的车用汽油机 的经 济性能和排放性能非常不利 ［］ １。 － ３ 因此，探 索和研 究一种 非节气 门控 制负荷 的进 气
调节方 式 ，对车用汽油机 的节能减排 具 有非常重要 的 意 义。
全 可 变 气 门 机 构 （ｕｌ ｖｒ ｂｅｖｌｅｓｓ ｍ， ｆｌ ａｉ ｌ ａ ｔ ｙ ａ ｖ ｙｅ Ｆ ＶＳ 可实现气 门升程 、气 门开启 持续角和配气 相位 Ｖ ）
者的连续可变，对 内燃机 的节 能减排具 有重 要意义
［－］ ４５
。
１２ 可变气 门定 时的控 制 ．
图 ２ 出泄 油控制机构 的＿作原理 简图，该机 构 示 Ｔ 主要 由转 子轴 、转子套 和外壳组 成，其主要功 能是 控 制液压油 的排泄时 间。其 中转子 轴与配气凸轮轴 同步 转动 ，当转子轴 油孔 Ａ与转子套 油孔 Ｂ不相通时，高
ＸＩ ｏ ｇ ａ ’ Ｑ Ｉ ｅ’ Ｌ Ｕ Ｙ ｎ ｔ ｎ Ｗ ＡＮＧ ｉ ｉｇ Ｅ Ｚ ｎ ｆ 一 Ｎ Ｌ ｉ Ｉ ｏ ｇｉ 。 ａ Ｚｈｍ ｎ
，
，
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油
油的流量。当气 ｉ Ｈ落到一定升程高度 （ ＇ ｌ 通常为 ２ｍｍ
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泄油 控制 机 构
落 座 缓冲 机 构
入 Ｉ Ｉ Ｉ Ｕ
溢流 阀
图 ２ 泄 油控 制 机 构 简 图
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图１ 中的落座缓冲机构主要 控制气 门落座 时液 压
压 系统 处于密封状态 ，此 时气 门的运动取 决于配气 凸
轮型线；当转子油孔 Ａ转动到与转 子套油孔 Ｂ相通时， 高压油腔与低压 油腔相通 ，高压油处于泄 油状态 ，液 压油通 过转子 轴中心孔流 回低压 系统，气 门在气 门弹 簧力的作用下回落。将高压油腔开始泄油的曲轴转角定 义 为泄油相位角 。 由于转动转 子套 可调整 油孑 Ｌ Ｂ的 位 置，从而控制泄 油相位角 的大小。 当转子 套油孑 Ｌ Ｂ顺转子轴转动的方向转动 后，转子油孔 Ａ与油孔 Ｂ连通 的相位角将相 应推 迟 ２ ，即泄油相 位角增大 ２ ｔ ；同理 ，将转 子套 逆转 子轴转 动 的方 向转过 角度 ｂ
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汽车安全与节能学报
２ １ 年 第 ２卷 第 ３期 ０１
传统汽 油机 采用节气 门控制进人气 缸内的工 质质
全可变气 门机构 按机械传动 系统则分为驱动机构 和控制机构两部 分。驱动机构包 括配气 凸轮 、液压挺
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基金项 目／ ｐ ｒ ｄｂ 汽车安全与节能国家重 点实验 室开放基金项 目（ Ｆ ０ ７ ） 山东省 自 Ｓ ｏ ｔ ｙ： ｅ Ｋ １０ ２ ； 然科学基金项 目（ Ｒ ０ ９ Ｍ０ ０ Ｚ ２ ０Ｆ ４ ）
第一作者 ／ ｉ ｔ ｕｈ ｒ 谢宗法，（１６一 ） Ｆｒ ｔｏ ： ｓａ ９ ３ ，男 （ ） 汉 ，山东，副教授。 Ｅｍａｌｚ ｎ ｆｘ ｄ ．ｄ ． — ｉ ｏ ｇａ ＠ｓｕｅ ｕｃ ： ｎ 第二作者 ／ ｅ ｏ ｄａ ｔｏ ： Ｓ ｃ ｎ ｕｈ ｒ 秦磊 ，硕士研究生 。Ｅ ｍａｌｑｎｅ２ ８ ６ ． ｒ － ｉ ｉｌ ３ ＠１３ｃｎ ： ｉ ｏ
配气相位和气 门升程也会发生相应的改变。
其作用是 向液压 系统提 供油 压在 ０ ～ ． ＭＰ ． ０５ ａ之 间的 ２
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摘 要： 全可变气门机构 （ Ｖ） Ｆ Ｓ对汽车的节能减排具有重要意义。该文采用位移传感器试验测量了 Ｖ
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１ ／３ ２ １
２５ ７—２６ ２
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谢 宗法 ，秦
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能源与动力工程学院，济南 ２ ０ ６ ； ５０１
机械工程学院，济南 ２ ０ ６； ２ 山东大学 ５０１ ． ３ 山东建筑大学 ．
机电工程学院，济南 ２ ００ ） ５ １１
量，这种负荷控制方式增加了进气 阻力 ，增大了吸气损
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调节方 式 ，对车用汽油机 的节能减排 具 有非常重要 的 意 义。
全 可 变 气 门 机 构 （ｕｌ ｖｒ ｂｅｖｌｅｓｓ ｍ， ｆｌ ａｉ ｌ ａ ｔ ｙ ａ ｖ ｙｅ Ｆ ＶＳ 可实现气 门升程 、气 门开启 持续角和配气 相位 Ｖ ）
者的连续可变，对 内燃机 的节 能减排具 有重 要意义
［－］ ４５
。
１２ 可变气 门定 时的控 制 ．
图 ２ 出泄 油控制机构 的＿作原理 简图，该机 构 示 Ｔ 主要 由转 子轴 、转子套 和外壳组 成，其主要功 能是 控 制液压油 的排泄时 间。其 中转子 轴与配气凸轮轴 同步 转动 ，当转子轴 油孔 Ａ与转子套 油孔 Ｂ不相通时，高
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