CN102562213A - 汽车发动机的气门无级升程控制系统 - Google Patents

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CN102562213A CN2011104178226A CN201110417822A CN102562213A CN 102562213 A CN102562213 A CN 102562213A CN 2011104178226 A CN2011104178226 A CN 2011104178226A CN 201110417822 A CN201110417822 A CN 201110417822A CN 102562213 A CN102562213 A CN 102562213A
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Abstract

本发明公开了一种汽车发动机的气门无级升程控制系统,它是由控制器、液压缸、滑轨、支架、摇臂、凸轮、凸轮轴、发动机气门控制杆以及设在发动机气门控制杆上的复位弹簧构成,液压缸,用以推动支架沿滑轨移动,控制器用以对液压缸上的电磁换向阀进行控制;摇臂压在发动机气门控制杆的端部,凸轮设在摇壁的顶部并且摇臂紧密接触;控制器是由主控单元、支架位置传感器、发动机转速传感器和节气门位置传感器构成。由于采用上述的结构形式,实现了发动机气门升程变化的连续性,从而提高发动机在所有转速范围内的动力性能和降低尾气的排放; 降低发动机的排放,改善发动机怠速及低速时的稳定性。

Description

汽车发动机的气门无级升程控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种发动机,具体是一种发动机的可变气门升程控制系统。 背景技术
[0002] 发动机配气机构的功用是按照发动机每一汽缸内所进行的工作的循环和发火次序的要求,定时开启和关闭进排气门,使新鲜充量得以及时进入汽缸,而废气得以及时排出。在发动机运转过程中,理论上当活塞运行到做功行程末端下死点的时候,排气门开启, 废气开始排出汽缸,运行到排气行程末端上死点的时候,进气门开启,新鲜充量开始进入汽缸。但在实际情况中,由于气门并不能瞬间完全打开或关闭,在整个过程中存在着气门开启很小的情况,由于节流作用,会使进排气的阻力增加,使进排气不完全,从而影响发动机的工作状况。所以为了解决这个问题,进排气门必须提前开启一段时间和推迟关闭一段时间, 以此来使进排气更充分。排气门在膨胀行程到达下死点前的某一曲轴转角位置提前开启, 这一角度成为排气提前角;同理排气门在上死点后关闭的角度较排气门迟闭角;进气门提前开启的角度称为进气提前角;活塞到达下死点时,进气门并未马上关闭,而是推迟到下死点后某一曲轴转角才关闭,这个滞后角称为进气门迟闭角。恰当的气门提前角和迟闭角可以使发动机工作在一个最佳工作点,但是这个最佳角度也并不是一成不变的,随着发动机转速的变化这个最佳角度也是变化的,因此为了使发动机工作在最佳的工作点,必须使气门提前角和迟闭角随发动机转速的变化而变化。不仅如此随着发动机转速的提高,为了以最大程度减小流动阻力充分利用过后充气提高充量系数,也应该具有较大的气门升程,即随着发动机转速的提高,气门升程也要增加。
[0003] 由传统的配气机构结构可知,由于传统的配气机构的凸轮等机构是固定不动的, 因此传统的配气机构是无法实现气门提前角迟闭角和气门升程随转速提高而变化这一目的的,这就在一定程度上限制了发动机的工作,影响了发动机的性能,为了解决这一问题, 在上个世纪九十年代,出现了很多技术,并且已经相对成熟,最具有代表性的就是丰田公司的VVT-i和本田公司的VTEC。
[0004] 活塞的内、外表面上有螺旋形花键。活塞沿轴向的移动,会改变内、外齿轮的相对位置,从而产生配气相位的连续改变。VVT外壳通过安装在其后部的剪式齿轮驱动排气门凸轮轴。凸轮轴正时控制阀根据ECU的指令控制阀轴的位置,从而将油压施加给凸轮轴正时带轮以提前或推迟配气正时。发动机停机时,凸轮轴正时控制阀处于最延迟的位置。VT — i系统视控制器的安装部位不同而分成两种,一种是安装在排气凸轮轴上的,称为叶片式 VVT-I0另一种是安装在进气凸轮轴上的,称为螺旋槽式VVT — i。两者构造有些不一样, 但作用是相同的。
[0005] “VTEC”为英文“Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System,, 的缩写,中文意思为“可变气门正时及升程电子控制系统”。VTEC通过改变进气门开度来改变进气量,提高发动机扭矩。整个VTEC系统由发动机电子控制单元(ECU)控制,ECU接收发动机传感器(包括转速、进气压力、车速、水温等)的参数并进行处理,输出相应的控制信号,通过电磁阀调节摇臂活塞液压系统,从而使发动机在不同的转速工况下由不同的凸轮控制,及时调整进气门的开度和时间。在VTEC系统中,其进气凸轮轴上分别有三个凸轮面,分别顶动摇臂轴上的三个摇臂,当发动机处于低转速或者低负荷时,三个摇臂之间无任何连接,左边和右边的摇臂分别顶动两个进气门,使两者具有不同的正时及升程,以形成挤气作用效果。此时中间的高速摇臂不顶动气门,只是在摇臂轴上做无效的运动。当转速在不断提高时,发动机的各传感器将监测到的负荷、转速、车速以及水温等参数送到电脑中, 电脑对这些信息进行分析处理。当达到需要变换为高速模式时,电脑就发出一个信号打开 VTEC电磁阀,使压力机油进入摇臂轴内顶动活塞,使三只摇臂连接成一体,使两只气门都按高速模式工作。当发动机转速降低达到气门正时需要再次变换时,电脑再次发出信号,打开 VTEC电磁阀压力开头,使压力机油泄出,气门再次回到低速工作模式。
[0006] 以上两种技术都可以有效的改善不同发动机转速下气门的开度和时间,从而改善发动机的性能,但是,这两种技术也有他们的不足之处,对于VVT-I来说,他只能控制气门开启的时刻,而无法改变气门的升程,所以效果有限;对于VTEC来说,它既控制了气门的开启时刻与持续时间也控制了气门的升程规律,但是,由于VTEC系统的气门升程和正时的变换动作明显将发动机的状态划分为两个阶段,它们之间的转换不够平滑,在VTEC系统启动前后发动机的表现截然不同,连发出的声音也不一样。
[0007] 因此,我们需要一种可以连续变化的气门升程系统,即无级可变气门升程系统,而本产品就是基于这样的一个研究思路,改变其机械机构从而达到气门生成变化的连续性。
发明内容
[0008] 本发明所要解决的技术问题是提供一种使发动机更节能环保、性能稳定的汽车发动机的气门无级升程控制系统。
[0009] 为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
汽车发动机的气门无级升程控制系统,它是由控制器、液压缸、滑轨、支架、摇臂、凸轮、 凸轮轴、发动机气门控制杆以及设在发动机气门控制杆上的复位弹簧构成,所述摇臂的一端铰接在支架上,所述支架设在滑轨上,液压缸设在支架的一侧,用以推动支架沿滑轨移动,所述控制器用以对液压缸上的电磁换向阀进行控制;所述摇臂压在发动机气门控制杆的端部,凸轮设在摇壁的顶部并且摇臂紧密接触,凸轮设在凸轮轴上,所述凸轮轴通过传动机构由发动机曲轴带动。
[0010] 所述控制器是由主控单元、支架位置传感器、发动机转速传感器和节气门位置传感器构成,所述主控单元与电磁换向阀电连接,支架位置传感器、发动机转速传感器和节气门位置传感器分别与主控单元电连接。
[0011] 所述主控单元上还连接有发动机进气管路的空气压力传感器。
[0012] 所述主控单元上还连接有发动机水箱的水温传感器。
[0013] 由于采用上述的结构形式,实现了发动机气门升程变化的连续性,即气门升程的无级变化,使气门升程变化满足优化控制发动机工作状态的要求,从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、经济性和降低尾气的排放;提高发动机的动力性和经济性,降低发动机的排放,改善发动机怠速及低速时的性能及稳定性,从而达到提高发动机的性能的目的。附图说明
[0014] 下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
[0015] 图1为本发明的结构示意图;
图2为图1所示的控制器的结构框图。
[0016] 图中:1、控制器;2、液压缸;3、滑轨;4、支架;5、摇臂;6、凸轮;7、凸轮轴;8、发动机气门控制杆;9、复位弹簧;10、电磁换向阀;11、主控单元;12、支架位置传感器;13、发动机转速传感器;14、节气门位置传感器;15、空气压力传感器;16、水温传感器。
[0017] 具体实施方式
如图1所示,汽车发动机的气门无级升程控制系统,它是由控制器1、液压缸2、滑轨3、 支架4、摇臂5、凸轮6、凸轮轴7、发动机气门控制杆8以及设在发动机气门控制杆8上的复位弹簧9构成,所述摇臂5的一端铰接在支架4上,所述支架4设在滑轨3上,液压缸2设在支架4的一侧,用以推动支架4沿滑轨移动,所述控制器1用以对液压缸2中液压管路上的电磁换向阀10进行控制;所述摇臂5压在发动机气门控制杆8的端部,凸轮6设在摇壁 5的顶部并且摇臂5紧密接触,凸轮6设在凸轮轴7上,所述凸轮轴7通过传动机构由发动机曲轴带动。
[0018] 如图2所示,所述控制器1是由主控单元11、支架位置传感器12、发动机转速传感器13和节气门位置传感器14构成,所述主控单元与电磁换向阀电连接,支架位置传感器、 发动机转速传感器和节气门位置传感器分别与主控单元电连接。另外,所述主控单元上还连接有发动机进气管路的空气压力传感器15和发动机水箱的水温传感器16。
[0019]
工作原理:发动机曲轴转动,通过链条传动带动凸轮轴转动,凸轮转动使得摇臂上下摆动,从而驱动发动机气门控制杆上下往复运动,实现气门的开闭,并保持一定的周期性;支架的移动由放置在支架左端的液压活塞实现,主控单元储存了最佳气门升程参数值,支架位置传感器、进气歧管空气压力传感器、节气门位置传感器、发动机转速传感器、水温传感器等反馈信息汇集到主控单元并与预定参数值进行对比计算,计算出修正参数并发出指令到电磁换向阀上,通过电磁换向阀的操作,改变油路的导通情况,从而控制液压油进出油缸的方向,从而控制活塞的运动方向,使支架的向前,向后运动或保持不变,实现了发动机气门升程变化的连续性,即气门升程的无级变化,使气门升程变化满足优化控制发动机工作状态的要求。
[0020] 以上所述是本发明的优选实施方式而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明的保护范围。

Claims (3)

1. 一种汽车发动机的气门无级升程控制系统,其特征在于:它是由控制器、液压缸、滑轨、支架、摇臂、凸轮、凸轮轴、发动机气门控制杆以及设在发动机气门控制杆上的复位弹簧构成,所述摇臂的一端铰接在支架上,所述支架设在滑轨上,液压缸设在支架的一侧,用以推动支架沿滑轨移动,所述控制器用以对液压缸上的电磁换向阀进行控制;所述摇臂压在发动机气门控制杆的端部,凸轮设在摇壁的顶部并且摇臂紧密接触,凸轮设在凸轮轴上,所述凸轮轴通过传动机构由发动机曲轴带动;所述控制器是由主控单元、支架位置传感器、发动机转速传感器和节气门位置传感器构成,所述主控单元与电磁换向阀电连接,支架位置传感器、发动机转速传感器和节气门位置传感器分别与主控单元电连接。
2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机的气门无级升程控制系统,其特征在于:所述主控单元上还连接有发动机进气管路的空气压力传感器。
3.根据权利要求1所述的汽车发动机的气门无级升程控制系统,其特征在于:所述主控单元上还连接有发动机水箱的水温传感器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103953410A (zh) * 2014-03-21 2014-07-30 哈尔滨工程大学 驱动压力可变增压式排气机构
CN104034355A (zh) * 2013-03-06 2014-09-10 通用汽车环球科技运作有限责任公司 发动机气门位置感测系统和方法
CN106401687A (zh) * 2015-07-27 2017-02-15 长城汽车股份有限公司 气门升程控制系统及其控制方法

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PB01 Publication
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