[發明專利]一種活塞式發動機氣門正時及可變升程驅動系統

有效

• 申請號: 201410307844.0
• 申請日: 2014-06-28
• 公開（公告）號: CN104121054B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 范洪雷;陳繼夢;范永建;王福忠
• 申請（專利權）人: 范永建
• 主分類號: F01L13/00
• 分類號: F01L13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種活塞式發動機氣門的驅動技術，具體涉及活塞式發動機氣門開啟提前角、關閉延遲角和升程可變的氣門凸輪驅動技術領域。?

背景技術

當前，提高發動機性能(包括動力性、經濟性、強化程度、排氣清潔性、低速穩定性和低溫起動性等)，已成為發動機技術研究追求的最重要的目標?；钊桨l動機結構優化、燃燒機理和試驗等方面的研究結果告訴我們：氣門正時(對應氣門開啟提前角、關閉延遲角和持開角。它們是指：以發動機活塞壓縮上止點或排氣上止點為參考點，氣門提前開啟時刻、延遲關閉時刻和持續開啟時間對應的曲軸轉角，氣門持開角等于氣門開啟提前角和關閉延遲角之和)和氣門升程(對應氣門閥口開度)，直接影響了氣缸充氣系數和進氣質量(狀態和可燃混合氣均勻度)，進而影響了發動機各種性能。在氣門開啟提前角、關閉延遲角和升程不變的情況下，隨發動機轉速的增加，進排氣速度增加，氣門閥口節流阻力急劇增加(由流體力學知識很容易知道)，引起進氣充分性和排氣徹底性急劇惡化、氣缸充氣系數急劇下降，導致發動機動力性和強化程度急劇下降；發動機在低溫(發動機熱車狀態，轉速較低)和低速工況下，若氣門升程過大、氣體(混合氣或空氣)進入氣缸的速度較小，缸內氣體狀態不佳，混合氣進一步混合或形成困難，燃燒時混合氣的均勻度差，燃燒不穩定、不徹底，導致發動機低溫起動困難、低速運轉不平穩、經濟性和排氣清潔性差。也就是說，發動機在高速工況下，要獲得更佳的動力性和強化程度，氣門應有較大的開啟提前角、關閉延遲角和升程；低溫、低轉速工況下，發動機要獲得更佳低溫起動性、低速穩定性、經濟性和排氣清潔性，氣門應有較小的升程。?

通過氣門控制實現發動機性能優化，是當前活塞式發動機技術研究的重點課題。現有氣門正時和可變升程控制技術方案主要有以下幾種：①VVT(可變氣門正時系統)：由ECU(電控單元)協調控制，來自發動機各部位的傳感器隨時向ECU報告運轉工況。ECU中儲存有氣門更佳正時參數(由實驗標定)，隨時控制凸輪軸正時控制液壓閥，根據發動機轉速調整氣門的開啟時刻，試圖達到優化燃燒效率目的；②i-VTEC(智能可變氣門正時系統)：利用中間搖臂和中間凸輪即實現了氣門升程變化。當發動機達到一定轉速時，系統就會控制連桿將兩個進氣搖臂和中間搖臂連接為一體，三個搖臂就會同時被高角度凸輪驅動，而氣門升程也會隨之加大，單位時間內的進氣量更大，從而發動機動力更強；③MIVEC(可變氣門正時與升程管理系統)：對于每缸四氣門發動機，采用兩進兩排的設計，控制每缸兩個進氣門的開閉。在低速時，MIVEC系統發出指令控制兩個進氣門其中一個升程很小，這時相當于一臺兩氣門發動?機。由于只有一個進氣門工作，吸入的空氣不會通過汽缸中心，所以能產生較強的進氣渦流，對于低速行駛，尤其是冷車怠速條件下能提高燃燒速率，使燃燒更充分從而大大提高了經濟性；④VVEL(連續可變氣門升程系統)：在驅動氣門運動的搖臂有一組螺桿(螺栓)和螺套(螺母)，螺套由一根連桿與控制桿相連，連桿又和一個搖臂和控制桿相連帶動氣門頂端的凸輪。螺套的橫向移動可以帶動控制桿轉動，控制桿轉動時上面的搖臂隨之轉動，而搖臂又與l?inkB(連桿B)相連，搖臂逆時針轉動時就會帶動link?B去頂氣門挺桿上端的輸出凸輪，最后輸出凸輪就會頂起氣門來改變氣門升程；⑤Double-VANOS(雙凸輪軸可變氣門正時系統)：根據油門踏板和發動機轉速控制扭矩曲線，進氣和排氣氣門正時根據凸輪軸上可控制的角度按照發動機的運行條件進行無級的精準調節。通過移動凸輪軸的位置，在發動機低轉速時氣門延時打開，提高怠速質量并改進功率輸出的平穩性，轉速增加時，氣門提前打開，增強扭矩，降低油耗并減少排放。發動機高轉速時，氣門重新又延時打開，為全額功率輸出提供條件。?

上述技術方案存在的問題：①VVT技術，結構較復雜、控制較困難，實踐證明，對發動機性能提升作用并不明顯；②i-VTEC技術，結構復雜、控制較困難，動力輸出線性差，發動機性能提升不夠理想；③MIVEC技術，結構更加復雜、控制較困難，動力輸出不夠線性，發動機性能提升也不夠理想；④VVEL技術，結構和控制非常復雜、布置和控制較困難；⑤Double-VANOS技術，結構非常復雜，控制較困難?？傊鲜黾夹g，由于采用了電子控制技術和較為復雜的機械結構，都存在故障點多、工作可靠性低、成本較高、結構布置和維修困難的問題，且有的對提升發動機性能作用并不理想。?

發明內容