一種實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)米勒循環(huán)的氣門電液驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在環(huán)境問題日益嚴(yán)峻的今天，發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制尤其是降低NOX排放是目前的研宄熱點(diǎn)之一。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)表明，采用米勒循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)可有效降低NOX排放。事實(shí)上，米勒循環(huán)是奧托循環(huán)的一種改良，并不是一種新的熱機(jī)循環(huán)。它有兩種實(shí)現(xiàn)形式，即:進(jìn)氣門早關(guān)和進(jìn)氣門晚關(guān)。a，進(jìn)氣門早關(guān):當(dāng)活塞還未到達(dá)下止點(diǎn)之前就將進(jìn)氣閥提前關(guān)閉，終止進(jìn)氣，減少進(jìn)入缸內(nèi)的新鮮沖量，且讓新鮮沖量在進(jìn)氣沖程中膨脹冷卻氣缸。然后再進(jìn)行壓縮，由于進(jìn)氣量少，所以壓縮比減小，從而降低燃燒初始溫度，進(jìn)而降低缸內(nèi)最高燃燒溫度，降低NOX排放。b，進(jìn)氣門晚關(guān):在壓縮沖程中，繼續(xù)保持開啟進(jìn)氣門，將一部分新鮮沖量排出，當(dāng)達(dá)到所設(shè)定的延遲關(guān)閉角時(shí)，才將進(jìn)氣閥關(guān)閉。從而減少進(jìn)入缸內(nèi)的實(shí)際氣體量，降低實(shí)際壓縮比，而膨脹比也不變，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。
[0004]以往的可變氣門驅(qū)動(dòng)技術(shù)不能滿足全工況下發(fā)動(dòng)機(jī)性能最優(yōu)，因而不適宜應(yīng)用米勒循環(huán)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供利用全可變電液驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門來實(shí)現(xiàn)米勒循環(huán)的一種實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)米勒循環(huán)的氣門電液驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本實(shí)用新型一種實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)米勒循環(huán)的氣門電液驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征是:包括曲軸位置傳感器、ECU、高壓油箱、低壓油箱、主活塞、反饋活塞，檢測(cè)曲軸位置的曲軸位置傳感器連接E⑶，E⑶分別連接兩位三通電磁閥和常開電磁閥，兩位三通電磁閥分別連接高壓油箱、低壓油箱以及錐形滑閥，反饋活塞設(shè)置在反饋活塞筒里，主活塞設(shè)置在主活塞筒里，反饋活塞筒固定在主活塞筒上，反饋活塞和主活塞通過活塞桿固連在一起，反饋活塞與其上、下的反饋活塞筒壁分別形成反饋上腔和反饋下腔，主活塞與其上、下的主活塞筒分別形成主上腔和主下腔，主活塞連接進(jìn)氣門，主活塞與其下方的主活塞筒之間安裝彈簧，錐形滑閥分別連接反饋上腔、主上腔以及主下腔，主下腔上設(shè)置限位孔，常開電磁閥連接反饋上腔，限位孔和常開電磁閥通過同一條管路連接低壓油箱。
[0008]本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于:
[0009]1.該系統(tǒng)針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)米勒循環(huán)的實(shí)現(xiàn)，其技術(shù)通用性強(qiáng)、可移植性好。凸輪可變配氣機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)米勒循環(huán)受機(jī)械系統(tǒng)制約，本實(shí)用新型基于電液驅(qū)動(dòng)，可以靈活調(diào)節(jié)氣門正時(shí)、持續(xù)期、升程等參數(shù)，能滿足不同發(fā)動(dòng)機(jī)任意工況下米勒循環(huán)的配氣需要。
[0010]2.在實(shí)現(xiàn)米勒循環(huán)的同時(shí)，氣門落座相位、速度精確可控，落座沖擊小。當(dāng)氣門關(guān)閉時(shí)，由于活塞上行，上液壓腔壓力升高，錐形滑閥下移逐漸鎖住油路，實(shí)現(xiàn)氣門落座相位、速度精確可控。
[0011]3.在實(shí)現(xiàn)米勒循環(huán)的同時(shí)，氣門最大升程可控且開啟穩(wěn)定。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了位于主活塞側(cè)壁的限位孔，氣門開啟過程中，活塞下行到期望升程時(shí)遮擋限位孔，實(shí)現(xiàn)節(jié)流并逐漸關(guān)閉限位孔，穩(wěn)步到達(dá)最大升程。
【附圖說明】
[0012]圖1a為正常氣門正時(shí)圓圖，圖1b為進(jìn)氣門早關(guān)的氣門正時(shí)圓圖，圖1c為進(jìn)氣門晚關(guān)的氣門正時(shí)圓圖；
[0013]圖2為E⑶邏輯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4為為兩位三通電磁閥Vl和電磁閥V2的開啟關(guān)閉流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新型做更詳細(xì)地描述:
[0017]結(jié)合圖1a?4，該系統(tǒng)由以下四個(gè)主要部分構(gòu)成，曲軸位置傳感器、電子控制單元(ECU)、電液全可變氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣門位移傳感器。其中曲軸位置傳感器為市售常用霍爾效應(yīng)式傳感器，用來測(cè)量曲軸下止點(diǎn)(BDC)位置；電子控制單元中的核心部件單片機(jī)采用飛思卡爾9S12系列；全可變電液驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要包括高壓油箱、低壓油箱、兩位三通電磁閥V1、常開電磁閥V2、錐形滑閥Vc構(gòu)成的反饋腔、以及由主活塞Pl和反饋活塞P2構(gòu)成的推進(jìn)腔(P1P2剛性連接)；氣門位移傳感器為直線位移傳感器，功能在于把直線機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)來測(cè)定氣門瞬時(shí)升程大小。
[0018]系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣閥的原理'
[0019]曲軸位置傳感器采集到曲軸位置信號(hào)后(見圖2)，進(jìn)過整形濾波AD轉(zhuǎn)換進(jìn)入單片機(jī)(見圖3)，單片機(jī)根據(jù)事先設(shè)定的程序依次輸出兩個(gè)信號(hào)至大功率驅(qū)動(dòng)電路，放大后的驅(qū)動(dòng)電流分別為outl、out2 (見圖2)。outl使兩位三通閥Vl通電，接通高壓油箱，高壓油通過錐形滑閥Vc進(jìn)入主活塞Pl上腔，使主活塞下行并頂推發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門開啟。當(dāng)主活塞Pl右側(cè)壁完全堵住右側(cè)限位孔，卸油管路被封閉時(shí)，主活塞Pl下腔右側(cè)油路切斷，下腔油壓升高，反饋錐形滑閥向上移動(dòng)，切斷高壓油路。此時(shí)驅(qū)動(dòng)器停止移動(dòng)，進(jìn)氣門完全開啟，升程最大。當(dāng)Vl斷電后，Vl兩位三通閥復(fù)位。主活塞Pl和反饋活塞P2在彈簧力的作用下上行，主活塞Pl上腔液壓油回流至低壓油箱。當(dāng)out2電流使電磁閥V2通電時(shí)，反饋活塞P2上腔右側(cè)油路切斷，P2上腔油壓升高，反饋錐形滑閥向下移動(dòng)，切斷回油油路。此時(shí)驅(qū)動(dòng)器停止移動(dòng)，氣門落座。至此完成一次進(jìn)氣門開啟到落座的過程。重復(fù)這一過程即可滿足發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)工作需要(見圖3)。
[0020]系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)米勒循環(huán)的方法
[0021]實(shí)現(xiàn)米勒循環(huán)即要求進(jìn)氣門提前關(guān)閉或者延后關(guān)閉。所以要求兩位三通電磁閥Vl于曲軸轉(zhuǎn)到下止點(diǎn)之前斷電，這樣氣門回座時(shí)刻比正常提前，實(shí)現(xiàn)第一種米勒循環(huán)；或者要求兩位三通電磁閥Vl于曲軸轉(zhuǎn)到下止點(diǎn)之后斷電，電磁閥V2延后通電，這樣氣門回座時(shí)刻比正常延后，實(shí)現(xiàn)第二種米勒循環(huán)。
[0022]原機(jī)以及兩種米勒循環(huán)不同的氣門正時(shí)圓圖如圖1所示。通過控制outl的持續(xù)時(shí)間以及out2的通電時(shí)刻即可控制進(jìn)氣門早關(guān)或者晚關(guān)。如果outl的持續(xù)時(shí)間短，out2的通電時(shí)刻提前，就可實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣門早關(guān)的米勒循環(huán)；如果outl的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，out2的通電時(shí)刻延后，就可實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣門晚關(guān)的米勒循環(huán)。
[0023]如圖4所示，首先在用戶計(jì)算機(jī)(上位機(jī))參數(shù)設(shè)置界面輸入待運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。發(fā)動(dòng)機(jī)以額定轉(zhuǎn)速正常運(yùn)行后，曲軸位置傳感器獲得曲軸位置信號(hào)，單片機(jī)不斷將該位置信號(hào)與數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)兩位三通閥Vl通電開啟的曲軸位置進(jìn)行比對(duì)。當(dāng)曲軸到達(dá)預(yù)設(shè)Vl開啟位置時(shí)單片機(jī)輸出信號(hào)OUtl并經(jīng)過放大電路驅(qū)動(dòng)Vl開啟，在額定工況下，氣門向下運(yùn)動(dòng)到最大升程；之后當(dāng)曲軸到達(dá)預(yù)設(shè)Vl復(fù)位位置時(shí)單片機(jī)輸出信號(hào)outl = 0，Vl復(fù)位，氣門在彈簧作用下回座；最后當(dāng)曲軸到達(dá)預(yù)設(shè)V2關(guān)閉位置時(shí)單片機(jī)輸出信號(hào)out2并經(jīng)過放大電路驅(qū)動(dòng)V2關(guān)閉，氣門減速落座，延時(shí)若干毫秒后，單片機(jī)輸出信號(hào)out2 = O, V2電磁閥以及整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位。重復(fù)以上過程即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)可調(diào)的發(fā)動(dòng)機(jī)米勒循環(huán)，并進(jìn)行有效配氣。對(duì)應(yīng)不同發(fā)動(dòng)機(jī)不同的工況，輸出電流outl、out2時(shí)所對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)曲軸轉(zhuǎn)角位置不同。利用氣門位置傳感器在上位機(jī)顯示界面反饋的氣門位置信息，方便地調(diào)整V1V2電磁閥預(yù)設(shè)的開啟關(guān)閉位置，這樣就可以在不同發(fā)動(dòng)機(jī)任意工況下實(shí)現(xiàn)兩種米勒循環(huán)。
[0024]應(yīng)用本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)不同發(fā)動(dòng)機(jī)任意工況下的兩種米勒循環(huán)的方法:調(diào)整本系統(tǒng)電磁閥的通電斷電時(shí)刻，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)及工況需要任意改變開啟及落座時(shí)刻(在下止點(diǎn)之前或之后)，來實(shí)現(xiàn)以減少NOX排放為主要目的的進(jìn)氣門早關(guān)的米勒循環(huán)，或者實(shí)現(xiàn)以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性為主要目的的進(jìn)氣門晚關(guān)的米勒循環(huán)；
[0025]在實(shí)現(xiàn)米勒循環(huán)的同時(shí)，反饋活塞P2具備良好的落座緩沖功能，氣門落座相位、速度精確可控，落座沖擊小，反饋活塞P2在落座過程中起到了阻尼作用，電磁閥V2通電時(shí)，反饋活塞P2上腔右側(cè)油路切斷，導(dǎo)致壓力增加，錐形滑閥下行，整個(gè)過程減少落座沖擊；
[0026]在實(shí)現(xiàn)米勒循環(huán)的同時(shí)，氣門運(yùn)動(dòng)到最大升程根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)及不同工況可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制，主活塞PI下行時(shí)，活塞側(cè)壁緩慢遮擋右側(cè)限位孔，逐漸鎖閉右側(cè)卸油油路，氣門逐漸停止在最大升程處；
[0027]錐形滑閥具有自鎖作用，受到錐形滑閥上下兩腔，即主活塞Pl下腔和反饋活塞P2上腔壓力影響，自鎖油路，分別實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣門最大升程和氣門緩沖落座；
[0028]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)米勒循環(huán)的方法，可移植性強(qiáng)，根據(jù)不同機(jī)型、不同負(fù)荷、不同轉(zhuǎn)速下，任意調(diào)整驅(qū)動(dòng)電流的輸出時(shí)刻，重新載入單片機(jī)內(nèi)控制V1V2兩個(gè)電磁閥的程序，以滿足不同工況的配氣需要。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)米勒循環(huán)的氣門電液驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征是:包括曲軸位置傳感器、ECU、高壓油箱、低壓油箱、主活塞、反饋活塞，檢測(cè)曲軸位置的曲軸位置傳感器連接ECU，ECU分別連接兩位三通電磁閥和常開電磁閥，兩位三通電磁閥分別連接高壓油箱、低壓油箱以及錐形滑閥，反饋活塞設(shè)置在反饋活塞筒里，主活塞設(shè)置在主活塞筒里，反饋活塞筒固定在主活塞筒上，反饋活塞和主活塞通過活塞桿固連在一起，反饋活塞與其上、下的反饋活塞筒壁分別形成反饋上腔和反饋下腔，主活塞與其上、下的主活塞筒分別形成主上腔和主下腔，主活塞連接進(jìn)氣門，主活塞與其下方的主活塞筒之間安裝彈簧，錐形滑閥分別連接反饋上腔、主上腔以及主下腔，主下腔上設(shè)置限位孔，常開電磁閥連接反饋上腔，限位孔和常開電磁閥通過同一條管路連接低壓油箱。
【專利摘要】本實(shí)用新型的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)米勒循環(huán)的氣門電液驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，曲軸位置傳感器連接ECU，ECU分別連接兩位三通電磁閥和常開電磁閥，兩位三通電磁閥分別連接高壓油箱、低壓油箱以及錐形滑閥，反饋活塞筒固定在主活塞筒上，反饋活塞和主活塞通過活塞桿固連在一起，主活塞連接進(jìn)氣門，主活塞與其下方的主活塞筒之間安裝彈簧，錐形滑閥分別連接反饋上腔、主上腔以及主下腔，主下腔上設(shè)置限位孔，常開電磁閥連接反饋上腔，限位孔和常開電磁閥通過同一條管路連接低壓油箱。本實(shí)用新型針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)米勒循環(huán)的實(shí)現(xiàn)，其技術(shù)通用性強(qiáng)、可移植性好。
【IPC分類】F01L1/34, F01L9/02
【公開號(hào)】CN204677250
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520248217
【發(fā)明人】路勇, 何豐碩, 惠小亮, 呂坤, 李新玲
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年4月23日