CN107288699B - 一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构 - Google Patents

一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构 Download PDF

Info

Publication number
CN107288699B
CN107288699B CN201610235526.7A CN201610235526A CN107288699B CN 107288699 B CN107288699 B CN 107288699B CN 201610235526 A CN201610235526 A CN 201610235526A CN 107288699 B CN107288699 B CN 107288699B
Authority
CN
China
Prior art keywords
valve
piston
piezoelectric actuator
hydraulic cavity
hydraulic cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610235526.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107288699A (zh
Inventor
董颖
常占辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Normal University CJNU
Original Assignee
Zhejiang Normal University CJNU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Normal University CJNU filed Critical Zhejiang Normal University CJNU
Priority to CN201610235526.7A priority Critical patent/CN107288699B/zh
Publication of CN107288699A publication Critical patent/CN107288699A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107288699B publication Critical patent/CN107288699B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F01L9/24—Piezoelectric actuators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

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 (2)

1.一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构，包含气门(1)、气门弹簧(2)、液压缸(4)、蓄压器(5)、单向阀(6)、第一O形密封圈(7)、第一活塞(8)、传动块(9)、压电驱动器(10)、第二O形密封圈(12)、第二活塞(3)和液压腔(11)；第一活塞(8)比第二活塞(3)更大，第一O形密封圈(7)比第二O形密封圈(12)更大，其特征在于：
所述的第一O形密封圈(7)装在第一活塞(8)上，所述的第二O形密封圈(12)装在第二活塞(3)上，第一活塞(8)和第二活塞(3)装在液压缸(4)内，第一活塞(8)和第二活塞(3)之间是被密封的液压腔(11)，单向阀(6)安装在液压缸(4)上，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)另一端和第一活塞(8)紧密接触，压电驱动器(10)由ECU控制，通过传动块(9)与第一活塞(8)紧密接触，第二活塞(3)与气门(1)紧密接触，气门(1)上安装有所述气门弹簧(2)，第一活塞(8)和第二活塞(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；第一活塞(8)与液压缸(4)之间密封无泄漏，第二活塞(3)与液压缸(4)之间有微量泄漏，以补偿气门热胀冷缩的影响；蓄压器(5)内部为低压油液，仅用于保证第一活塞(8)始终与传动块(9)紧密接触，第二活塞(3)始终与气门(1)紧密接触；
当气门关闭时，ECU控制输入压电驱动器(10)的电压降低，压电驱动器(10)回缩，单向阀(6)关闭，液压腔(11)内压力小于气门弹簧(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)的电压升高，压电驱动器(10)变形伸长，通过传动块(9)推动第一活塞(8)产生位移，压缩液压腔(11)，液压腔(11)内压力升高，从而第二活塞(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；
当需要气门(1)部分开启时，通过ECU控制输入压电驱动器(10)的电压，使压电驱动器(10)的变形伸长量缩短，从而使第一活塞(8)的位移减小，此时第二活塞(3)可使气门(1)部分开启；
当气门(1)温度升高、尺寸增加时，通过第二活塞(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；当气门(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，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。
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ECU控制，能够根据发动机工作需要自由调节。
CN201610235526.7A 2016-04-11 2016-04-11 一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构 Active CN107288699B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610235526.7A CN107288699B (zh) 2016-04-11 2016-04-11 一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610235526.7A CN107288699B (zh) 2016-04-11 2016-04-11 一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107288699A CN107288699A (zh) 2017-10-24
CN107288699B true CN107288699B (zh) 2023-08-29

Family

ID=60095683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610235526.7A Active CN107288699B (zh) 2016-04-11 2016-04-11 一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107288699B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108798820B (zh) * 2018-06-01 2020-08-11 南京理工大学 应用于内燃机的落座缓冲式电磁全可变气门系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103415677A (zh) * 2011-01-27 2013-11-27 史古德利集团公司 变力阀门弹簧
DE102012022295A1 (de) * 2012-11-14 2014-05-28 Rüdiger Ufermann Vollvariabler piezohydraulischer Ventiltrieb für Brennkraftmaschinen
CN103953415A (zh) * 2014-04-08 2014-07-30 天津大学 基于逆压电效应的新型压电式无级可变气门机构

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10113722A1 (de) * 2001-03-21 2002-09-26 Mahle Ventiltrieb Gmbh Hydraulischer Stellantrieb zum Betätigen eines Gaswechselventils eines Verbrennungsmotors
KR100679594B1 (ko) * 2003-03-24 2007-02-08 요코하마 티엘오 가부시키가이샤 내연 기관의 가변동 밸브 장치와 그 제어 방법 및 유압액튜에이터
DE10358818B3 (de) * 2003-12-12 2004-12-30 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Piezoelektrisch-hydraulischer Ventiltrieb und Verfahren zum Betreiben eines piezoelekrisch-hydraulischen Ventiltriebs
CN102705031A (zh) * 2012-06-20 2012-10-03 浙江吉利汽车研究院有限公司杭州分公司 发动机无级可变气门升程系统
CN105156166B (zh) * 2015-08-17 2017-08-08 天津大学 压电晶体电控液压快速vvt及vvl装置及其控制方法
CN205654389U (zh) * 2016-04-11 2016-10-19 浙江师范大学 一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103415677A (zh) * 2011-01-27 2013-11-27 史古德利集团公司 变力阀门弹簧
DE102012022295A1 (de) * 2012-11-14 2014-05-28 Rüdiger Ufermann Vollvariabler piezohydraulischer Ventiltrieb für Brennkraftmaschinen
CN103953415A (zh) * 2014-04-08 2014-07-30 天津大学 基于逆压电效应的新型压电式无级可变气门机构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郭新华.《汽车发动机构造与维修》.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社,2005,第115页. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107288699A (zh) 2017-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5350235B2 (ja) 可変弁作動装置及びエンジンブレーキ
EP2239463B1 (en) Fluid working machine and method of operating a fluid working machine
EP2872748B1 (en) Actuator for axial displacement of a gas exchange valve in a combustion engine
CN103277163A (zh) 一种可变升程驱动器
US20060070593A1 (en) Valve drive for a cam-operated valve
EP3121444A1 (en) Fluid working machine and method of operating a fluid working machine
US7194990B2 (en) Electro-hydraulic engine valve actuation
CN205654389U (zh) 一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构
US6886511B1 (en) Lost motion assembly for a poppet valve of an internal combustion engine
JP2018513316A (ja) 物体の軸方向変位のためのアクチュエータ
CN107288699B (zh) 一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构
CN104454066B (zh) 一种连续可变升程驱动器
US7121237B2 (en) Device and a method for the generation of pressure pulses
US6857618B2 (en) Device for controlling a gas exchange valve
JP2018513312A (ja) 物体の軸方向変位のためのアクチュエータ
US10746063B2 (en) System and method for actuating an engine valve of an internal combustion engine
EP2206940B1 (en) Valve actuator
RU2406831C2 (ru) Устройство управления приводом клапана двигателя внутреннего сгорания
EP3901426B1 (en) Valve train and engine
CN116927917A (zh) 一种无凸轮轴气门驱动机构
CN109322719B (zh) 一种液压式可变气门摇臂装置
CN116696504A (zh) 一种气门驱动机构
EP1843013A2 (en) Variable-actuation, electro-hydraulic system and device controlling the valves of internal combustion engines
CN107869368A (zh) 一种压电驱动的液压式无凸轮轴气门驱动机构
EP2211078B1 (en) Valve actuator

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant