全可变液压气门系统(Fully Hydraulic Variable Valve System,简称 FHVVS)可实现气门最大升程、气门开启持续期和配气相位三者的连续可变,从而可取代节气门,实现对进气量的连续调节作用。该系统能够大幅度降低汽油机泵气损失,使中小负荷时的燃油耗降低10-15%,对汽油机的节能减排具有重要意义。因此全可变气门技术已成为内燃机新技术的重要发展方向之一。配气系统的动力学特性对于提高发动机的动力性和可靠性、改善燃油经济性、降低配气机构振动噪声等方面都有重要影响,本文通过仿真建模和试验研究,对全可变液压气门系统动力学特性进行分析研究,主要进行了以下工作:第一,介绍FHWS系统的结构和工作原理。该系统采用凸轮-液压挺柱-液压活塞-气门的驱动方式。通过凸轮驱动液压挺柱产生高压油驱动气门开启;通过控油阀作为油控开关,控制系统泄油时刻;通过落座缓冲机构控制气门落座速度,使其平稳落座。第二,基于AMESim软件,建立FHVVS系统的仿真模型。仿真建模时将FHWS系统分为凸轮驱动系统、液压传动系统、气门运动组件以及控制系统,利用仿真模型模拟FHVVS系统在发动机不同转速和泄油相位角下的工作过程。第三,搭建试验台架,测量FHVVS系统的气门升程以及液压挺柱腔的压力波动。利用变频电机,通过传动链条,驱动凸轮轴转动,用来模拟发动机配气系统的工作状态。利用液压油泵供给整个系统温度和压力适宜的液压油,用来模拟配气机构的润滑系统。选用激光位移传感器和压电式压力传感器测量气门升程和液压挺柱腔压力信号。第四,对试验测量结果进行分析,主要从气门运动规律以及液压传动系统的压力波动规律两方面对FHVVS系统进行了分析研究。结果表明,采用FHVVS系统后,可以实现气门最大升程、气门开启持续期的连续可变,从而达到取消传统节气门,实现对进气量连续调节的目的;随着气门升程的增大,液压系统呈现周期性波动,波动的频率不受发动机转速和泄油相位角的影响,且在高速5000r/min运行时,压力最低波谷值均不低于低压系统,未出现气门升程的“失控”现象。第五,分析仿真结果和试验测量结果的偏差,验证了仿真结果具有理论参考价值。利用仿真模型和试验结果,分析FHVVS系统的动力学性能。结果表明,在发动机高速运转时,气门运动不出现“失真”的现象,气门运动的升程、速度曲线光滑,加速度曲线不超过理论最大允许值,能够满足汽油机高速运转的需求,动力学特性良好;分析了影响FHVVS系统气门落座速度的因素,通过合理的减小落座缓冲机构的节流面积,在气门开启阶段增加单向阀,可以改善气门的落座速度以及系统的压力波动;分析了长条孔和圆孔两种不同的控油阀泄油结构对于系统动力学性能的影响,圆孔和长条孔的控油阀结构相比较,采用圆孔结构的控油阀,气门开启持续期增长,相同泄油角下气门最大升程增大,气门回落阶段速度减小;分析了影响FHVVS系统内部的压力波动的因素,可以通过增大系统的刚度,减小运动部件的质量,并且配合合理的气门弹簧刚度和预紧力,改善液压系统的压力波动情况,提高发动机的允许使用转速,优化FHVVS系统的动力学性能。