[發明專利]一種集約型液壓軸向移動式兩階段可變氣門驅動系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201611142461.8
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106854999B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 崔靖晨;隆武強;田華;田江平;王陽;劉威;楊添淏
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F01L1/344
• 分類號: F01L1/344;F01L13/00;F01L13/06;F01L9/02;F02D13/02;F02D13/04
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 花向陽;楊翠翠

一種集約型液壓軸向移動式兩階段可變氣門驅動系統及其控制方法，屬于內燃機氣門驅動領域。它包括凸輪軸軸套、第一執行機構、第二執行機構、第一控制機構、第二控制機構、高壓源、低壓源等。凸輪軸軸套上設置有兩個凸輪和兩個切換槽。一套第一控制機構控制多個氣缸的第一執行機構來實現這些氣缸的凸輪軸軸套向左移動，一套第二控制機構控制多個氣缸的第二執行機構來實現這些氣缸的凸輪軸軸套向右移動，最終實現了兩個凸輪之間的切換，極大地簡化了系統結構，降低了成本。根據實際需要，采用不同的凸輪，實現內燃機不同工況或者不同模式運行的要求，達到綜合提高發動機動力性、燃油經濟性、排放性和制動安全性的目標。

技術領域

本發明涉及一種集約型液壓軸向移動式兩階段可變氣門驅動系統及其控制方法，屬于內燃機氣門驅動領域。

背景技術

隨著能源和環境問題的日益嚴重，以及人們對車輛的駕駛性和安全性的專注，未來發動機需要在滿足排放指標的前提下，綜合考慮動力性、經濟性、排放性和安全性。這就需要在驅動和制動全工況范圍內，優化發動機性能。而目前備受關注的可變氣門、可變沖程數、停缸、輔助制動、新型燃燒方式、可變壓縮比、可變EGR等技術大多只在發動機小范圍運行工況區域內對其性能進行改善。如現有可變氣門技術只應用于在固定沖程數發動機的驅動工況下，并且大多用于汽油機的進氣門來降低泵氣損失。可變沖程數技術在國內外尚處于研究階段，并且只用于驅動工況下。現有具有停缸技術的車型只能提供停缸功能，因此，對油耗改善程度偏低，大多只能獲得7％左右的油耗降低。另一方面，隨著發動機保有量的急劇增加，車輛安全性越來越受到人們的重視，越來越多的國家將輔助制動系統列為車輛必備的附件之一。然而目前輔助制動系統大多存在制動部件長時間工作容易過熱、制動效率快速降低、制動效率可控程度低、制動時車輛容易跑偏、制動系統占用有限的車輛空間等問題。在目前發動機輔助制動技術中，減壓輔助制動技術的制動效果最好，它是在進/排氣門運行情況不變的基礎上，在壓縮上止點附近以較小開度開啟排氣門或者減壓閥來實現減壓制動效果，發動機每720°曲軸轉角實現一次制動循環，屬于四沖程制動，其制動效果無法滿足車輛大負載制動時的要求。

針對上述發動機研究領域的問題，大連理工大學內燃機研究所燃燒課題組基于在驅動-制動全工況范圍內分區優化發動機性能的思想，提出一種多模式發動機，并且給出各種模式的應用工況以及對氣門啟閉時刻的要求：在低速大負荷的驅動工況下，采用二沖程驅動模式，以達到提高動力輸出的目的；在其他發動機驅動工況下，采用四沖程驅動模式，以達到降低燃油消耗和排放物生成的目的；在大負載制動工況下，采用二沖程制動模式，以達到提高制動功率輸出的目的；在小負載制動工況下，采用四沖程制動模式，根據制動負載的要求，改變制動模式的沖程數來調節制動輸出，以達到提高車輛安全性的目的。

目前，實用化了的可變氣門驅動系統大多保留了配氣凸輪，大多采用機械式結構，主要分為：1)凸輪軸調相式，如TOYOTA的VVT系統、BMW的Vanos系統等；2)分階段可變氣門升程式，如Honda的VTEC系統等；3)連續可變氣門升程式，如BMW的Valvetronic系統、Hyundai的CVVL系統等，這類系統通過控制中間傳動機構來實現發動機各缸氣門的啟閉正時和最大行程三者的同步調節。

較有凸輪可變氣門驅動系統而言，無凸輪系統可實現更加靈活的氣門事件，同時結構復雜、成本昂貴，并且需要在可靠性、耐用性和氣門熱膨脹補償控制等方面進行更加深入的研究。這類系統主要包括電磁式和電液式兩類。電磁式系統在運動精確控制、氣門升程可調程度等方面有待進一步改善。較電磁式系統而言，電液式系統具有相對更高的氣門可調靈活度、更高的功率密度、布置靈活等特點，是目前最具潛力的可變氣門驅動系統。該系統主要包括共軌供油式和凸輪供油式兩大類。