壓電晶體電控液壓快速vvt及vvl裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，特別是涉及內(nèi)燃機(jī)工作過程控制，具體的說是一種涉及電控液壓快速氣門可變正時(shí)(VVT)及氣門可變升程(VVL)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣相位機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)向氣缸提供汽油燃燒做功所必須的新鮮空氣，并將燃燒后的廢氣排出，從工作原理上講，配氣相位機(jī)構(gòu)的主要功能是按照一定的時(shí)限來開啟和關(guān)閉各氣缸的進(jìn)、排氣門，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸換氣補(bǔ)給的整個(gè)過程。對(duì)于沒有可變氣門技術(shù)的普通發(fā)動(dòng)機(jī)而言，進(jìn)排氣們開閉時(shí)間及升程都是固定的，內(nèi)燃機(jī)的配氣相位不能根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速而改變，這種固定不變的氣門正時(shí)及升程很難顧及到發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速工況時(shí)的工作需要。因此為了滿足發(fā)動(dòng)機(jī)全工況的工作要求，就要設(shè)計(jì)可變氣門，提升發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力表現(xiàn)，使燃燒更有效率。
[0003]VVT技術(shù)改變了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)中配氣相位固定不變的狀態(tài)，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況范圍內(nèi)提供最佳的配氣正時(shí)，較好地解決了高轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷與小負(fù)荷下動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的矛盾，同時(shí)在一定程度上改善了廢氣排放。VVL技術(shù)可以在發(fā)動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速、不同負(fù)荷時(shí)匹配合適的氣門升程，使得發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速、小負(fù)荷時(shí)使用較小的氣門升程，改善冷啟動(dòng)和降低油耗。高轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷時(shí)使用較大的氣門升程，減少氣門節(jié)流損失，提高充氣效率，提高發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷時(shí)的功率輸出并能降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗，提高燃油經(jīng)濟(jì)性，降低HC，NOx的排放。
[0004]目前，VVT和VVL技術(shù)已經(jīng)在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，如本田的1-VTEC系統(tǒng)就是典型的VVL技術(shù)在汽車中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的氣門升程變化，但是增加第三根搖臂和第三根凸輪軸的機(jī)構(gòu)使其機(jī)械系統(tǒng)更加復(fù)雜，而且分段式的氣門調(diào)節(jié)方式使其動(dòng)力輸出不夠線性；BMff的Valvetronic系統(tǒng)在傳統(tǒng)的配氣相位機(jī)構(gòu)上增加了偏心軸，步進(jìn)電機(jī)和中間推桿等部件，該系統(tǒng)借由步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，再在一系列機(jī)械傳動(dòng)后巧妙的改變進(jìn)氣門升程的大小，但是只能在一定范圍內(nèi)改變升程大小，而且如何在正確的時(shí)間使氣門升程處于正確的位置是該技術(shù)的難點(diǎn)；奧迪的AVS系統(tǒng)以及豐田的VVTL-1技術(shù)等都是代表性的可變氣門技術(shù)，但是由于機(jī)械控制系統(tǒng)本身存在的誤差和磨損，這些系統(tǒng)仍然存在不足，因此氣門可變技術(shù)的控制需要向電控技術(shù)傾斜，如菲亞特的Multiair電控液壓進(jìn)氣系統(tǒng)，使用了電控液壓控制系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)氣門的正時(shí)和升程，卻取消了進(jìn)氣門一側(cè)凸輪軸，排氣門側(cè)的凸輪軸通過液壓機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門，但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且利用ECU控制一個(gè)電磁閥同時(shí)實(shí)現(xiàn)VVT和VVL也在一定程度上增加了控制的難度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型主要解決的問題是實(shí)際運(yùn)行中發(fā)動(dòng)機(jī)氣門正時(shí)和升程的無極可調(diào)，通過利用排氣側(cè)凸輪軸和活塞、液壓機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)正常的配氣相位，利用壓電晶體控制機(jī)構(gòu)和高低壓油路機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)VVT和VVL，減小了電控機(jī)構(gòu)控制的難度，壓電晶體的快速響應(yīng)特性使氣門變化更迅速，增強(qiáng)了發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)不同工況的適應(yīng)能力，而且機(jī)械結(jié)構(gòu)的安排減小了配氣機(jī)構(gòu)的慣性，減小了高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的能量損失。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出的一種壓電晶體電控液壓快速VVT及VVL裝置，包括壓電晶體控制機(jī)構(gòu)、進(jìn)氣門機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)、高低壓油路機(jī)構(gòu)以及發(fā)動(dòng)機(jī)ECU ;所述壓電晶體控制機(jī)構(gòu)和所述液壓機(jī)構(gòu)分別設(shè)置在一圓柱殼體內(nèi)的兩側(cè)；所述圓柱殼體的中部設(shè)有四個(gè)油路過孔；所述壓電晶體控制機(jī)構(gòu)包括依次設(shè)置的壓電晶體堆、位移放大器、放大腔室和第一活塞，所述壓電晶體堆與所述殼體的一側(cè)固定；所述位移放大器腔室的直徑大于放大腔室的直徑，所述壓電晶體堆與所述位移放大器之間以及所述位移放大器和所述第一活塞之間均分別設(shè)置有回位彈簧；所述位移放大器腔室與所述放大腔室貫通；所述進(jìn)氣門機(jī)構(gòu)包括氣門挺桿；所述液壓機(jī)構(gòu)包括一個(gè)封閉的液壓腔，所述液壓腔由設(shè)置在所述圓柱殼體內(nèi)、且可移動(dòng)的第一擋板和第二擋板之間的空間構(gòu)成，所述第一擋板與所述氣門挺桿相連；在排氣門的一側(cè)設(shè)有凸輪軸，所述凸輪軸通過搖臂帶動(dòng)一第二活塞，所述搖臂采用“工”字型結(jié)構(gòu)，增加搖臂的強(qiáng)度，搖臂連接銷采用實(shí)體圓柱銷，所述第二活塞帶動(dòng)一設(shè)置在一液壓缸內(nèi)的圓形推板，所述圓形推板具有與所述液壓缸相同的直徑，所述液壓缸與所述液壓腔貫通；所述高低壓油路機(jī)構(gòu)包括高壓油路通道和低壓油路通道及設(shè)置在圓柱殼體中部的一伺服控制閥和中心控制部；所述伺服控制閥設(shè)有回位腔，所述回位腔內(nèi)設(shè)有伺服控制閥回位彈簧；所述中心控制部包括由一擋板劃分的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室內(nèi)設(shè)有擋板回位彈簧；所述高壓油路通道和所述低壓油路通道的一端均分別連接至高壓油軌，所述高壓油路通道的另一端通過兩個(gè)油路過孔穿入圓柱殼體內(nèi)并分為三個(gè)支路分別連接至所述放大腔室、所述回位腔和第二腔室；連通所述放大腔室的高壓油路分支通道A上設(shè)有電控減壓閥；所述低壓油路通道的另一端通過另外兩個(gè)油路過孔穿入圓柱殼體內(nèi)并分為兩個(gè)支路分別連接至所述伺服控制閥和第一腔室；連通所述第一腔室的低壓油路分支通道B上設(shè)有截止閥；所述伺服控制閥的閥體與所述第一腔室之間連接有一旁路C ;所述伺服控制閥與所述第一活塞連接；所述壓電晶體堆和所述電控減壓閥，以及所述截止閥均與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU聯(lián)接。
[0007]本實(shí)用新型使用壓電晶體控制機(jī)構(gòu)作為氣門可變技術(shù)的核心，通過高低壓油路的作用連通液壓腔，同時(shí)液壓腔與一個(gè)小活塞相連，省略進(jìn)氣門一側(cè)凸輪軸，利用排氣門側(cè)的凸輪軸推動(dòng)活塞，進(jìn)而通過液壓腔驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門，實(shí)現(xiàn)精確的氣門控制，發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶根據(jù)工況的不同控制電控減壓閥開度，調(diào)節(jié)高壓油的壓力大小，同時(shí)調(diào)節(jié)壓電晶體的形變，從而實(shí)現(xiàn)VVT、VVL。通過上述方式，本實(shí)用新型能夠?qū)⑦B續(xù)可變氣門正時(shí)和連續(xù)可變氣門升程技術(shù)巧妙的融合，同時(shí)壓電晶體的快速響應(yīng)特性以及電控技術(shù)的柔性控制，能夠更好的使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行工況相匹配，提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0009]省略了進(jìn)氣門側(cè)的凸輪軸，擺脫了傳統(tǒng)氣門機(jī)械驅(qū)動(dòng)形式，利用排氣門側(cè)凸輪軸結(jié)合電子控制技術(shù)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)氣門運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)可變氣門，從而減少了機(jī)械系統(tǒng)之間的摩擦和慣性，適于內(nèi)燃機(jī)單循環(huán)內(nèi)氣門根據(jù)工況瞬態(tài)變化，適用于HCC1、GDI等發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門工作要求；開創(chuàng)性的結(jié)合壓電晶體和液壓技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)氣門正時(shí)和氣門升程的柔和控制；液壓腔空間封閉，液壓油不需額外補(bǔ)充，減少了液壓油的浪費(fèi)，降低使用成本；既可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門運(yùn)動(dòng)模式，也可以實(shí)現(xiàn)VVT、VVL，同時(shí)還可以融合VVT/VVL技術(shù)協(xié)同工作，VVT和VVL結(jié)合使用，互相補(bǔ)充，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠適應(yīng)多種工況，大大拓寬了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍；壓電晶體控制機(jī)構(gòu)結(jié)合高低壓油路機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)VVT、VVL的形式減小了電控技術(shù)的難度，壓電晶體的快速響應(yīng)特性不僅能夠降低氣門可變的響應(yīng)時(shí)間，而且系統(tǒng)只需要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況改變壓電晶體兩端的電壓和減壓閥的開度即可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣門升程的無極可調(diào)和氣門正時(shí)可調(diào)。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型一種壓電晶體電控液壓快速VVT及VVL裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是本實(shí)用新型中壓電晶體控制機(jī)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3(a)是本實(shí)用新型中高低壓油路機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3(b)是本實(shí)用新型中高低壓油路機(jī)構(gòu)內(nèi)部油路示意圖；
[0014]圖4(a)是本實(shí)用新型中液壓機(jī)構(gòu)液壓腔部分示意圖；
[0015]圖4(b)是本實(shí)用新型中液壓機(jī)構(gòu)搖臂部分示意圖。
[0016]圖中:1-壓電晶體堆，2-位移放大器，3-放大腔室，4-第一活塞，5-回位腔，61-第一腔室，62-第二腔室，7-擋板，8-第二擋板，9-液壓腔，10-第一擋板，11-伺服控制閥，12、13-回位彈簧，14-減壓閥，15-高壓油軌，16-第二活塞，17-搖臂，18-凸輪軸，19-位移放大器腔室，20-伺服控制閥腔室，21-圓形推板，22-截止閥，23-液壓缸。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實(shí)施例僅對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行解釋說明，并不用以限制本實(shí)用新型。
[0018]如圖1所示，本實(shí)用新型一種壓電晶體電控液壓快速VVT及VVL裝置，包括壓電晶體控制機(jī)構(gòu)、進(jìn)氣門機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)、高低壓油路機(jī)構(gòu)以及發(fā)動(dòng)機(jī)ECU;所述壓電晶體控制機(jī)構(gòu)和所述液壓機(jī)構(gòu)分別設(shè)置在一圓柱殼體內(nèi)的兩側(cè)；所述圓柱殼體的中部設(shè)有四個(gè)油路過孔。
[0019]如圖1和圖2所示，所述壓電晶體控制機(jī)構(gòu)包括依次設(shè)置的壓電晶體堆1、位移放大器2、放大腔室3和第一活塞4，所述壓電晶體堆I與所述殼體的一側(cè)固定；所述壓電晶體堆I的形變隨加載在其兩端的電