液壓傳動在汽車精細控制中的巧妙應(yīng)用

1、液壓傳動在汽車精細控制中的巧妙應(yīng)用 1 現(xiàn)代汽車精細控制的特點 現(xiàn)代汽車氣門正時智能可變制系統(tǒng)(如人們常常在汽車上看見的vvt-i系統(tǒng))是液壓傳動在現(xiàn)代汽車精細控制成功應(yīng)用的例子之一。 1.1 液壓傳動的穩(wěn)態(tài)控制與瞬態(tài)控制 液壓傳動以其獨特的優(yōu)點在大量設(shè)備上得到很好的應(yīng)用，在機床類設(shè)備上的應(yīng)用大都以穩(wěn)態(tài)控制為主，這是機床類設(shè)備工作特點所決定的。汽車工作時，隨著路況、路面及駕駛?cè)藛T動作不停的變化，汽車自身被控部件的動作是瞬息萬變的，這種變化時間有的短到只有0.005 g左右(如發(fā)動機氣門的動作)，現(xiàn)代汽車控制特點就是要在這么短的時間內(nèi)對汽車有關(guān)部件的動作進行精細控制，保證汽車每個瞬間總是處于最佳

2、工作狀態(tài)。要跟上這樣的變化速度，現(xiàn)代汽車的液壓傳動系統(tǒng)必須與自動控制系統(tǒng)結(jié)合，向靈敏、準確、快捷、智能方向發(fā)展，以適應(yīng)汽車精細控制的要求，這是由汽車的工作特點所決定的。 汽車上應(yīng)用液壓傳動實現(xiàn)氣門智能可變正時瞬態(tài)精細控制拓寬了液壓系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。1.2 汽車的正時條件與正時傳動機構(gòu)三點兩準原則是發(fā)動機良好工作的基本條件，這個基本條件稱為正時條件，簡稱正時。三點：活塞與氣門配合位置；火花塞點火時刻；噴油器噴油時刻3個要點動作準時(時間)、準確(空間)，簡稱三正時(氣門正時、點火正時、噴油正時)，正時條件由發(fā)動機的正時傳動機構(gòu)來保證，本文只討論氣門正時控制。發(fā)動機正時傳動機構(gòu)有齒輪傳動、齒形皮帶傳

3、動和鏈條傳動，3種形式的共同點是曲軸帶動凸輪軸控制活塞與氣門實現(xiàn)兩準。鏈條傳動的氣門正時傳動機構(gòu)如圖1，曲軸8通過正時鏈條2帶動凸輪軸4運動，實現(xiàn)正時傳動。圖1 發(fā)動機的正時傳動機構(gòu)聯(lián)接曲上機構(gòu)和配氣機構(gòu)如果曲軸正時鏈輪1與曲軸8，凸輪軸正時鏈輪3與凸輪軸4均是剛性連接，則曲軸與凸輪軸的傳動比是固定的，氣門的開啟位置及關(guān)閉時問與曲軸的轉(zhuǎn)動角度有精密的配合但不可調(diào)節(jié)，老式汽車對有這樣的準確配合已經(jīng)很滿意了。 隨著現(xiàn)代汽車精細控制理論的深入研究發(fā)現(xiàn)，這種不可調(diào)節(jié)的配合是不能適應(yīng)瞬息萬變的汽車運動狀態(tài)的，正時傳動機構(gòu)的傳動比要跟蹤發(fā)功機工況的瞬息變化不停地調(diào)整才能真正滿足發(fā)動機的需求，使發(fā)動機每個時

4、刻都是處于最佳工作狀態(tài)。隨著現(xiàn)代液壓技術(shù)的進步，這種快速跟蹤成為可能，這就是由機、電、光、液共同組成的氣門正時智能可變制系統(tǒng)(簡稱vvt-i系統(tǒng))來實現(xiàn)。2 液壓傳動在鏈條傳動式氣門智能可變正時精細控制中的巧妙應(yīng)用 vvt-i系統(tǒng)由傳感器、控制電腦ecu和執(zhí)行器三大部分組成二它的執(zhí)行器有步進電機控制與液壓控制兩類，液控類執(zhí)行器是一個由機械與液壓裝置巧妙組合形成的快速反應(yīng)裝置，下面分別介紹由擺動式液壓缸和移動式液壓缸組成的vvt-i系統(tǒng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)及工作原理，它們的共同點是在凸輪軸正時鏈輪與凸輪軸之間裝一個液壓缸，通過電腦控制液壓缸的運動來控制鏈輪與凸輪軸之間的相對位置，達到智能控制氣門正時的目

5、的。 2.1 擺動液壓缸在氣門智能可變正時中的應(yīng)用擺動式液壓缸氣門正時智能可變制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理如圖2所示，正時鏈輪1沒有直接與凸輪軸剛性連接，其內(nèi)部是一個三葉片式擺動液壓缸，二葉片式擺動活塞2與凸輪軸5用鍵3剛性連接，密封件4把液壓缸兩腔分隔開。各類傳感器隨時把汽車的各種信息傳給電腦ecu，ecu迅速命令三位四通電磁閥做出相應(yīng)反應(yīng)，使擺動液壓缸的兩腔供油或排油，擺動液壓缸帶動凸輪軸相對轉(zhuǎn)動一個角度，改變了正時傳動裝置傳動比，實現(xiàn)了氣門智能可變正時控制。2 擺動式液壓缸氣門正時智能可變控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理圖 2.2 往復(fù)液壓缸在氣門智能可變正時中的應(yīng)用 往復(fù)式液壓缸氣門智能可變控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6、及工作原理如圖3。正時鏈輪1與凸輪軸4之間通過一個往復(fù)式液壓缸連接，缸體3與正時鏈輪1剛性連成一體，缸體3內(nèi)表面右旋內(nèi)螺紋與活塞2外表面的右旋外螺紋旋合在一起；活塞2內(nèi)表面左旋內(nèi)螺紋與凸輪軸1外表面相同的左旋外螺紋旋合在一起，兩組螺旋副組成剛性連接，保證正時傳動準確傳遞。活塞2由導(dǎo)向裝置(圖中未畫出)保證只能軸向移動，不能轉(zhuǎn)動?；钊?內(nèi)外兩組螺紋副都是螺旋升角較大的不自鎖螺紋副，只要有相對軸向運動，就會同時產(chǎn)生相對旋轉(zhuǎn)運動。圖3 往復(fù)式液壓缸氣門正時智能可變控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理圖 密封件5將活塞2兩邊隔開形成密封腔。在ecu控制下，當液壓缸3的a腔進油，b腔回油，活塞2向右作軸向運動的同時外表面右旋螺紋推動與鏈輪1連成一體的液壓缸3作逆時針轉(zhuǎn)動(從左邊看)，內(nèi)表面左旋螺紋推動凸輪軸4作順時針轉(zhuǎn)功，相互運動的結(jié)果使氣門開啟時刻延遲；反之如果a腔回油，b腔進油，運動情況正好相反，氣門開啟時刻提前，這就改變了正時傳動比，達到氣門正時可變的目的。3 結(jié) 論 無論是擺動式或是往復(fù)式都要求液壓系統(tǒng)控制有很高的精度，元件動作靈敏度也要與汽車氣門動作要求的變化速度相匹配，加上與光、電子控制元件組成智能自動控制系統(tǒng)，使得人們期望精細控制汽車氣門正時，使之由固定傳動比變成可以隨時動態(tài)跟蹤汽車工作狀態(tài)而智能地自動調(diào)節(jié)的愿望成為現(xiàn)實，極大地提高了汽車的動力性、經(jīng)濟性和環(huán)保性，這是液壓傳