CN206054024U - 一种压电驱动的液压式无凸轮轴气门驱动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压电驱动的液压式无凸轮轴气门驱动机构，利用压电驱动器在不同输入电压下产生不同变形伸长量的特性，通过差径活塞的组合机构传递运动同时放大行程，产生足够的驱动力开启气门。系统具有结构刚度大，响应时间短，气门升程控制灵活，气门的落座速度可控等优点，气门的运行参数可以在极大范围内灵活控制，满足发动机不同工况以及各种新型燃烧技术的需求。一种压电驱动的液压式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，对应安装在大、小活塞上的密封圈，被大活塞和小活塞密封的液压腔，以及被小活塞驱动的液压挺柱。

Description

一种压电驱动的液压式无凸轮轴气门驱动机构

技术领域

本实用新型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液压式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。可变气门机构可以改善不同转速下发动机的工作性能，但由于可变气门机构基于传统的凸轮轴配气机构，因此对于气门的配气正时和开启升程等参数的改变范围相对受限。无凸轮轴气门驱动机构取消了传统配气机构中的凸轮轴，采用其他的方式直接驱动气门动作，目前主要有电磁驱动、电液驱动、电气驱动等几种工作形式。无凸轮轴气门驱动机构对于气门的工作参数控制比较灵活，气门的工作状态可以在极大范围内实现多样性的变化，满足各种工况下的发动机工作要求，但对于气门的落座速度控制，以及气门运动轨迹的精确控制等方面还存在一些问题，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。

压电驱动器是利用压电陶瓷材料的逆压电效应，当输入一定的电压时，压电驱动器将产生随电压升高而逐渐增大的变形量，从而将电能转变成机械运动，具有强度大，功耗低，响应速度快，位移控制精度高等一系列优点。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种压电驱动的液压式无凸轮轴气门驱动机构。通过ECU控制压电驱动器变形伸长，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差，使压电驱动器在不同输入电压下的变形伸长量经传动块传递到大活塞后，在小活塞上得到多倍放大，推动液压挺柱驱动气门开启。当ECU控制输入压电驱动器的电压逐渐降低时，压电驱动器的变形伸长量减小，大活塞随之微量上移，同时气门在气门弹簧的作用下回位落座，通过液压挺柱推动小活塞上行。通过对压电驱动器输入电压变化的控制，可以减小气门的落座冲击。

实现本实用新型目的的技术方案如下：

设有一种压电驱动的液压式无凸轮轴气门驱动机构，包含液压挺柱、小活塞、液压缸、大密封圈、大活塞、传动块、压电驱动器、小密封圈；其特征在于所述的大密封圈安装在大活塞上，所述的小密封圈安装在小活塞上，大活塞和小活塞安装在液压缸内，大活塞和小活塞之间是被密封的液压腔，大活塞可沿自身轴线方向移动，小活塞一端伸出液压缸之外，并可沿自身轴线方向移动，当大活塞和小活塞移动时，被密封的液压腔内液体数量不变；传动块位于大活塞和压电驱动器之间，一端和大活塞紧密接触，另一端和压电驱动器紧密接触；压电驱动器的另一端被固定安装；小活塞伸出液压缸的一端与液压挺柱紧密接触；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升程决定。

压电驱动器的输入电压由电控单元ECU根据发动机工作需要自由调节，当发动机工作状况变化时，ECU控制压电驱动器的输入电压，调节压电驱动器的变形量，最终控制气门的开度大小及气门轨迹曲线。

大活塞与液压缸之间被大密封圈密封，无泄漏，小活塞与液压缸之间被小密封圈密封，无泄漏。

压电驱动器处于自由状态时，小活塞伸出液压缸的长度最短，此时液压挺柱的进油口与发动机气缸盖上的压力润滑油道相通。

当气门落座时ECU控制压电驱动器的输入电压变化，可以对气门的落座速度进行控制。

液压挺柱的工作尺寸可以在一定范围内变化，以补偿发动机工作温度不同时的热变形。

传动块用于将压电驱动器在不同输入电压下的变形伸长和驱动力传递到大活塞上。

附图说明

图1是本实用新型的一种压电驱动的液压式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-液压挺柱 4-小活塞 5-液压缸 6-大密封圈 7-大活塞 8-传动块 9-压电驱动器 10-液压腔 11-小密封圈

具体实施方式

参考附图，对本实用新型的一个实施例进行详细描述。

如图1所示，一种压电驱动的液压式无凸轮轴气门驱动机构包含液压缸(5)，安装在液压缸(5)一端的大活塞(7)，其上装有大密封圈(6)保证两者之间可靠密封无泄漏。安装在液压缸(5)另一端的小活塞(4)，其上装有小密封圈(11)保证两者之间的配合密封可靠无泄漏。大活塞(7)和小活塞(4)都可以沿自身轴线方向移动，当两活塞在液压缸(5)内沿自身轴线方向移动时，被大活塞(7)和小活塞(4)密封的液压腔(10)内液体的数量不变。小活塞(4)的一端伸出液压缸(5)之外，与液压挺柱(3)紧密接触。液压挺柱(3)下面是装有气门弹簧(2)的气门(1)。压电驱动器(9)一端通过传动块(8)与大活塞(7)紧密接触，另一端被固定安装。

当气门(1)关闭时，ECU控制输入压电驱动器(9)的电压为零，压电驱动器(9)处于自由状态，液压挺柱(3)的进油孔和发动机润滑油道相通，液压挺柱(3)内部充满一定压力的润滑油，使小活塞(4)以较低的压力压缩液压腔(10)内的油液，从而使大活塞(7)产生一定的压力通过传动块(8)作用在压电驱动器(9)上，保持各接触面的紧密接触。

当需要气门(1)开启时，ECU控制输入压电驱动器(9)的电压逐渐升高，压电驱动器(9)变形伸长，通过传动块(8)推动大活塞(7)产生较小的位移，压缩液压腔(10)，由于液压腔(10)内液体数量保持不变，而大活塞(7)的直径比小活塞(4)的直径大很多，因此小活塞(4)产生更大的位移，推动液压挺柱(3)下行，克服气门弹簧(2)的作用力开启气门(1)。由于压电驱动器(9)的变形伸长量随输入电压的变化而变化，位移精度极高，因此通过控制压电驱动器(9)的输入电压大小，就可以精确的控制大活塞(7)的位移，从而控制小活塞(4)通过液压挺柱(3)开启气门(1)的起始位置，开启时长，最大升程等参数，得到理想的气门升程曲线。

当需要气门(1)部分开启时，只需要通过ECU控制输入压电驱动器(9)的最高电压，使压电驱动器(9)的最大变形伸长量适当减小，从而使大活塞(7)的位移相应减小，即可实现气门(1)的部分开启状态。

当需要气门(1)保持某一开度时，ECU控制输入压电驱动器(9)的电压保持不变，则压电驱动器(9)的变形伸长量保持不变，大活塞(7)和小活塞(4)均保持在该电压下的行程位置，气门(1)保持在预定开度位置不变。

当需要气门(1)关闭时，ECU控制输入压电驱动器(9)的电压逐渐降低，则压电驱动器(9)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，推动液压挺柱(3)上行回位，通过小活塞(4)压缩液压腔(10)，推动大活塞(7)逐渐回到初始位置。通过ECU控制输入压电驱动器(9)的电压变化，可以得到适当的气门落座速度和理想的气门落座冲击。输入压电驱动器(9)的电压最终变为零时，压电驱动器(9)恢复初始尺寸，气门(1)完全关闭，各接触位置在液压挺柱(3)内部的油压作用下紧密接触。

当发动机工作温度变化时，气门及驱动机构等都有一定的热变形，由于热变形产生的尺寸变化通过液压挺柱(3)的工作尺寸改变加以补偿。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型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，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种压电驱动的液压式无凸轮轴气门驱动机构，包含液压挺柱(3)、小活塞(4)、液压缸(5)、大密封圈(6)、大活塞(7)、传动块(8)、压电驱动器(9)、小密封圈(11)；其特征在于所述的大密封圈(6)安装在大活塞(7)上，所述的小密封圈(11)安装在小活塞(4)上，大活塞(7)和小活塞(4)安装在液压缸(5)内，大活塞(7)和小活塞(4)之间是被密封的液压腔(10)，大活塞(7)可沿自身轴线方向移动，小活塞(4)一端伸出液压缸(5)之外，并可沿自身轴线方向移动，当大活塞(7)和小活塞(4)移动时，被密封的液压腔(10)内液体数量不变；传动块(8)位于大活塞(7)和压电驱动器(9)之间，一端和大活塞(7)紧密接触，另一端和压电驱动器(9)紧密接触；压电驱动器(9)的另一端被固定安装；小活塞(4)伸出液压缸(5)的一端与液压挺柱(3)紧密接触；大活塞(7)和小活塞(4)两者的直径比由压电驱动器(9)的工作行程和气门(1)的最大升程决定。

2.根据权利要求1所述的一种压电驱动的液压式无凸轮轴气门驱动机构，其特征在于压电驱动器(9)的输入电压由电控单元ECU根据发动机工作需要自由调节，当发动机工作状况变化时，ECU控制压电驱动器(9)的输入电压，调节压电驱动器(9)的变形量，最终控制气门(1)的开度大小及气门轨迹曲线。

3.根据权利要求1所述的一种压电驱动的液压式无凸轮轴气门驱动机构，其特征在于大活塞(7)与液压缸(5)之间被大密封圈(6)密封，无泄漏，小活塞(4)与液压缸(5)之间被小密封圈(11)密封，无泄漏。

4.根据权利要求1所述的一种压电驱动的液压式无凸轮轴气门驱动机构，其特征在于压电驱动器(9)处于自由状态时，小活塞(4)伸出液压缸(5)的长度最短，此时液压挺柱(3)的进油口与发动机气缸盖上的压力润滑油道相通。

5.根据权利要求1所述的一种压电驱动的液压式无凸轮轴气门驱动机构，其特征在于当气门落座时ECU控制压电驱动器(9)的输入电压变化，可以对气门的落座速度进行控制。

6.根据权利要求1所述的一种压电驱动的液压式无凸轮轴气门驱动机构，其特征在于液压挺柱(3)的工作尺寸可以在一定范围内变化，以补偿发动机工作温度不同时的热变形。

7.根据权利要求1所述的一种压电驱动的液压式无凸轮轴气门驱动机构，其特征在于传动块(8)用于将压电驱动器(9)在不同输入电压下的变形伸长和驱动力传递到大活塞上。