CN107288699A - 一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构，其可以实现对发动机气门开启正时，开启升程的灵活控制，系统响应时间短，气门落座冲击小，气门的运动曲线可以在大范围内自由控制，满足发动机不同工况以及各种新型燃烧技术的需求。一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构，包括压电驱动器，传动块，液压缸，安装在液压缸上的大活塞和小活塞，以及被大活塞和小活塞密封的液压腔，与液压腔相连的单向阀和蓄压器。当需要气门开启时，压电驱动器在输入的高电压作用下，变形伸长，产生较小的位移推动大活塞运动压缩液压腔，推动小活塞产生足够的行程和驱动力使气门开启。当需要气门关闭时，压电驱动器的输入电压较低，气门在气门弹簧作用下回位落座。

Description

一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构
技术领域
本发明涉及一种发动机配气机构，具体是发动机无凸轮轴气门驱动机构，特指一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构。
背景技术
发动机配气机构的工作性能对于发动机的动力性，经济性，排放性等都有着非常重要的影响，在不同的发动机工作状态下，所需要的最佳配气正时，进气量等都是有所不同的。而传统的凸轮轴式配气机构由于配气正时单一，气门升程固定，只能在某一工作状态下满足发动机工作性能最佳的要求，而在其他工况下，凸轮轴式配气机构无法使发动机的工作性能达到最优。因此，为了提高发动机在不同工况下的工作性能，在凸轮轴式配气机构的基础上进行改进，得到了可变气门机构。
可变气门机构改善了不同工况下发动机的工作性能，在所有可变气门机构中，对气门的配气正时和开启升程可变范围最大的，是无凸轮轴气门驱动机构。目前的无凸轮轴气门驱动机构，大都采用电磁阀，控制液压油驱动活塞，进而驱动气门动作。通过电磁阀开闭时刻的不同，工作周期的不同，得到不同的气门开启正时和气门升程。但在这种系统中，液压油流出，气门落座时冲击很大，气门落座速度很难通过电磁阀进行控制，只有通过节流等方式降低落座冲击，整个系统比较复杂，另外，大部分无凸轮轴气门驱动机构很难实现气门部分开启并保持这一升程，要实现这一目的必须采用更为复杂，更为精密的驱动机构，降低了系统的工作可靠性，同时提高了整机成本。
发明内容
本发明的目的在于提出一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构。通过ECU控制压电驱动器推动大活塞下行，压缩液压腔中的油液，利用大活塞和小活塞的直径不同在小活塞上得到多倍放大的驱动行程，直接推动气门开启；当ECU控制输入压电驱动器的电压降低时，压电驱动器缩短，气门在气门弹簧的作用下回位，推动小活塞上行，同时大活塞在压电驱动器输入电压作用下，控制气门的落座速度，减小落座冲击。因此，通过ECU对压电驱动器输入电压的调整，可以灵活的控制气门正时，气门升程，得到参数多变，工作可靠的气门工作曲线，更好地满足发动机工作需求。
实现本发明目的的技术方案如下：
设有一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构，包含液压缸、蓄压器、单向阀、大O形密封圈、大活塞、传动块、压电驱动器、小O形密封圈、小活塞；其特征在于所述的大O形密封圈装在大活塞上，所述的小O形密封圈装在小活塞上，大活塞和小活塞装在液压缸上，大活塞和小活塞之间是被密封的液压腔，液压腔通过单向阀与蓄压器相连，压电驱动器和传动块紧密接触，传动块另一端和大活塞紧密接触，小活塞与气门紧密接触，大活塞和小活塞两者的直径比由压电驱动器的工作行程和气门的最大开度决定。
压电驱动器的输入电压由电控单元ECU控制，可根据发动机工作需要自由调节。
大活塞与液压缸之间密封无泄漏，小活塞与液压缸之间有微量泄漏。
蓄压器工作压力较低，仅用于保证大活塞始终与传动块紧密接触，小活塞始终与气门紧密接触。
附图说明
图1是本发明的一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构的结构示意图。
附图中标注说明：1-气门 2-气门弹簧 3-小活塞 4-液压缸 5-蓄压器 6-单向阀 7-大O形密封圈 8-大活塞 9-传动块 10-压电驱动器 11-液压腔 12-小O形密封圈
具体实施方式
参考附图，对本发明的一个实施例进行详细描述。
如图1所示，一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构包含液压缸(4)、安装在液压缸(4)上的单向阀(6)，与单向阀出口相连的蓄压器(5)，安装在液压缸(4)一端的大活塞(8)，其上装有大O形密封圈(7)以保证可靠密封无泄漏，安装在液压缸(4)另一端的小活塞(3)，其上装有小O形密封圈(12)，小活塞(3)与液压缸(4)之间有微量泄漏，以补偿气门热胀冷缩，压电驱动器(10)由ECU控制，通过传动块(9)与大活塞(8)紧密接触，小活塞(3)与气门(1)紧密接触，气门(1)上安装有气门弹簧(2)，在大活塞(8)和小活塞(3)之间是被密封的液压腔(11)，通过单向阀(6)与蓄压器(5)内部低压油液相通。
当气门(1)关闭时，ECU控制输入压电驱动器(10)的电压较低，压电驱动器(10)的伸长量较小，液压腔(11)内压力较低，单向阀(6)关闭，传动块(9)与大活塞(8)紧密接触，小活塞(3)与气门(1)紧密接触，但压力远小于气门弹簧(2)的作用力。
当需要气门(1)开启时，ECU控制输入压电驱动器(10)的电压较高，压电驱动器(10)变形伸长，通过传动块(9)推动大活塞(8)产生较小的位移，压缩液压腔(11)，液压腔(11)内压力升高，从而小活塞(3)对气门(1)的推力增大，克服气门弹簧(2)的作用力，使气门开启。由于大活塞(8)的直径远大于小活塞(3)的直径，因此小活塞(3)的行程远大于大活塞(8)的位移，而且，压电驱动器(10)的响应速度快，变形伸长时驱动力大，位移精度高，因此可以精确控制大活塞(8)的位移，进而控制小活塞(3)的行程，即气门(1)的开度。
当需要气门(1)部分开启时，只要通过ECU控制输入压电驱动器(10)的电压，压电驱动器(10)的变形伸长量适当缩短，从而使大活塞(8)的位移适当减小，此时小活塞(3)即可使气门(1)部分开启。
当气门(1)开启到预定开度时，ECU保持输入压电驱动器(10)的电压不变，则压电驱动器(10)的变形伸长量不变，大活塞(8)和小活塞(3)都保持在各自的位置，气门(1)保持当前开度不变，获得较大的时面值。
当需要气门(1)关闭时，ECU控制输入压电驱动器(10)的电压逐渐降低，则压电驱动器(10)的变形伸长量逐渐减小，此时气门(1)在气门弹簧(2)的作用下，推动小活塞(3)回位，小活塞(3)压缩液压腔(11)，推动大活塞(8)回到初始位置，同时获得适当的落座速度和较低的落座冲击。
由于大活塞(8)和传动块(9)始终紧密接触，小活塞(3)与气门(1)始终紧密接触，而当发动机处于冷态和热态时，各机构及气门(1)等都有一定的热变形，因此，在小活塞(3)和液压缸(4)之间有微量泄漏，当气门(1)温度升高尺寸增加时，通过小活塞(3)与液压缸(4)之间的微量泄漏对气门(1)的变形量进行补偿，保持系统工作稳定。当发动机工作状态变化，气门(1)温度降低尺寸减小时，在气门(1)关闭状态下，液压腔(11)内压力低于蓄压器(5)内压力，少量油液经过单向阀(6)流入液压腔(11)，对气门(1)的变形量进行补偿。在正常工作状态下，经小活塞(3)和液压缸(4)之间微量泄漏的油液也通过此方法进行补充。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构，包含液压缸(4)、蓄压器(5)、单向阀(6)、大O形密封圈(7)、大活塞(8)、传动块(9)、压电驱动器(10)、小O形密封圈(12)、小活塞(3)；其特征在于所述的大O形密封圈(7)装在大活塞(8)上，所述的小O形密封圈(12)装在小活塞(3)上，大活塞(8)和小活塞(3)装在液压缸(4)内，大活塞(8)和小活塞(3)之间是被密封的液压腔(11)，液压腔(11)通过单向阀(6)与蓄压器(5)相连，压电驱动器(10)和传动块(9)紧密接触，传动块(9)另一端和大活塞(8)紧密接触，小活塞(3)与气门(1)紧密接触，大活塞(8)和小活塞(3)两者的直径比由压电驱动器(10)的工作行程和气门(1)的最大开度决定。
2.根据权利要求1所述的一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构，其特征在于压电驱动器(10)的输入电压由电控单元ECU控制，可根据发动机工作需要自由调节。
3.根据权利要求1所述的一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构，其特征在于大活塞(8)与液压缸(4)之间密封无泄漏，小活塞(3)与液压缸(4)之间有微量泄漏。
4.根据权利要求1所述的一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构，其特征在于蓄压器(5)工作压力较低，仅用于保证大活塞(8)始终与传动块(9)紧密接触，小活塞(3)始终与气门(1)紧密接触。
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