一种实现发动机米勒循环的气门电液驱动系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种发动机的气门装置及其驱动方法。
【背景技术】
[0002]在环境问题日益严峻的今天，发动机排放控制尤其是降低NOX排放是目前的研宄热点之一。
[0003]现有技术表明，采用米勒循环的发动机可有效降低NOX排放。事实上，米勒循环是奥托循环的一种改良，并不是一种新的热机循环。它有两种实现形式，即:进气门早关和进气门晚关。a，进气门早关:当活塞还未到达下止点之前就将进气阀提前关闭，终止进气，减少进入缸内的新鲜冲量，且让新鲜冲量在进气冲程中膨胀冷却气缸。然后再进行压缩，由于进气量少，所以压缩比减小，从而降低燃烧初始温度，进而降低缸内最高燃烧温度，降低NOX排放。b，进气门晚关:在压缩冲程中，继续保持开启进气门，将一部分新鲜冲量排出，当达到所设定的延迟关闭角时，才将进气阀关闭。从而减少进入缸内的实际气体量，降低实际压缩比，而膨胀比也不变，从而提高发动机的经济性。
[0004]以往的可变气门驱动技术不能满足全工况下发动机性能最优，因而不适宜应用米勒循环。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供利用全可变电液驱动机构驱动发动机进气门来实现米勒循环的一种实现发动机米勒循环的气门电液驱动系统及方法。
[0006]本发明的目的是这样实现的:
[0007]本发明一种实现发动机米勒循环的气门电液驱动系统，其特征是:包括曲轴位置传感器、ECU、高压油箱、低压油箱、主活塞、反馈活塞，检测曲轴位置的曲轴位置传感器连接ECU，ECU分别连接两位三通电磁阀和常开电磁阀，两位三通电磁阀分别连接高压油箱、低压油箱以及锥形滑阀，反馈活塞设置在反馈活塞筒里，主活塞设置在主活塞筒里，反馈活塞筒固定在主活塞筒上，反馈活塞和主活塞通过活塞杆固连在一起，反馈活塞与其上、下的反馈活塞筒壁分别形成反馈上腔和反馈下腔，主活塞与其上、下的主活塞筒分别形成主上腔和主下腔，主活塞连接进气门，主活塞与其下方的主活塞筒之间安装弹簧，锥形滑阀分别连接反馈上腔、主上腔以及主下腔，主下腔上设置限位孔，常开电磁阀连接反馈上腔，限位孔和常开电磁阀通过同一条管路连接低压油箱。
[0008]本发明一种实现发动机米勒循环的气门电液驱动方法，其特征是:采用如下气门电液驱动装置:包括曲轴位置传感器、ECU、高压油箱、低压油箱、主活塞、反馈活塞，检测曲轴位置的曲轴位置传感器连接ECU，ECU分别连接两位三通电磁阀和常开电磁阀，两位三通电磁阀分别连接高压油箱、低压油箱以及锥形滑阀，反馈活塞设置在反馈活塞筒里，主活塞设置在主活塞筒里，反馈活塞筒固定在主活塞筒上，反馈活塞和主活塞通过活塞杆固连在一起，反馈活塞与其上、下的反馈活塞筒壁分别形成反馈上腔和反馈下腔，主活塞与其上、下的主活塞筒分别形成主上腔和主下腔，主活塞连接进气门，主活塞与其下方的主活塞筒之间安装弹簧，锥形滑阀分别连接反馈上腔、主上腔以及主下腔，主下腔上设置限位孔，常开电磁阀连接反馈上腔，限位孔和常开电磁阀通过同一条管路连接低压油箱；
[0009]曲轴位置传感器采集到曲轴位置信号后，将信号发送至ECU，ECU输出两个信号经放大后分别为outl、out2，将outl通向两位三通电磁阀，两位三通电磁阀接通高压油箱，高压油箱里的高压油通过锥形滑阀进入主上腔，使主活塞下行并顶推进气门开启，当主活塞右侧壁完全堵住限位孔，卸油管路被封闭时，主下腔右侧油路切断，主下腔油压升高，锥形滑阀向上移动，切断高压油路，此时进气门完全开启，升程最大；将outl与两位三通电磁阀断开，两位三通阀复位，主活塞和反馈活塞在弹簧弹力的作用下上行，主上腔液压油回流至低压油箱；将out2通向常开电磁阀，反馈上腔右侧油路切断，反馈上腔油压升高，锥形滑阀向下移动，切断回油油路，此时气门落座，至此完成一次进气门开启到落座的过程，重复这一过程实现发动机的连续工作。
[0010]本发明一种实现发动机米勒循环的气门电液驱动方法还可以包括:
[0011]OUtl与两位三通电磁阀断开的时机为发动机的曲轴转到下止点之前，实现第一种米勒循环或者两位三通电磁阀于发动机的曲轴转到下止点之后与outl断开，同时常开电磁阀延后通电，实现第二种米勒循环。
[0012]本发明的优势在于:
[0013]1.该系统针对发动机米勒循环的实现，其技术通用性强、可移植性好。凸轮可变配气机构实现米勒循环受机械系统制约，本发明基于电液驱动，可以灵活调节气门正时、持续期、升程等参数，能满足不同发动机任意工况下米勒循环的配气需要。
[0014]2.在实现米勒循环的同时，气门落座相位、速度精确可控，落座冲击小。当气门关闭时，由于活塞上行，上液压腔压力升高，锥形滑阀下移逐渐锁住油路，实现气门落座相位、速度精确可控。
[0015]3.在实现米勒循环的同时，气门最大升程可控且开启稳定。本发明设计了位于主活塞侧壁的限位孔，气门开启过程中，活塞下行到期望升程时遮挡限位孔，实现节流并逐渐关闭限位孔，稳步到达最大升程。
【附图说明】
[0016]图1a为正常气门正时圆图，图1b为进气门早关的气门正时圆图，图1c为进气门晚关的气门正时圆图；
[0017]图2为E⑶逻辑结构示意图；
[0018]图3为本发明的结构示意图；
[0019]图4为为两位三通电磁阀Vl和电磁阀V2的开启关闭流程图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
[0021]结合图1?4，该系统由以下四个主要部分构成，曲轴位置传感器、电子控制单元(ECU)、电液全可变气门驱动机构、气门位移传感器。其中曲轴位置传感器为市售常用霍尔效应式传感器，用来测量曲轴下止点(BDC)位置；电子控制单元中的核心部件单片机采用飞思卡尔9S12系列；全可变电液驱动机构主要包括高压油箱、低压油箱、两位三通电磁阀V1、常开电磁阀V2、锥形滑阀Vc构成的反馈腔、以及由主活塞Pl和反馈活塞P2构成的推进腔(P1P2刚性连接)；气门位移传感器为直线位移传感器，功能在于把直线机械位移量转换成电信号来测定气门瞬时升程大小。
[0022]系统驱动发动机气阀的原理'
[0023]曲轴位置传感器采集到曲轴位置信号后(见图2)，进过整形滤波AD转换进入单片机(见图3)，单片机根据事先设定的程序依次输出两个信号至大功率驱动电路，放大后的驱动电流分别为outl、out2 (见图2)。outl使两位三通阀Vl通电，接通高压油箱，高压油通过锥形滑阀Vc进入主活塞Pl上腔，使主活塞下行并顶推发动机进气门开启。当主活塞Pl右侧壁完全堵住右侧限位孔，卸油管路被封闭时，主活塞Pl下腔右侧油路切断，下腔油压升高，反馈锥形滑阀向上移动，切断高压油路。此时驱动器停止移动，进气门完全开启，升程最大。当Vl断电后，Vl两位三通阀复位。主活塞Pl和反馈活塞P2在弹簧力的作用下上行，主活塞Pl上腔液压油回流至低压油箱。当out2电流使电磁阀V2通电时，反馈活塞P2上腔右侧油路切断，P2上腔油压升高，反馈锥形滑阀