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CN101688473A - 闭路循环驱动可变压缩比发动机的控制千斤顶的电动液压装置 - Google Patents

闭路循环驱动可变压缩比发动机的控制千斤顶的电动液压装置 Download PDF

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CN101688473A CN200880020059A CN200880020059A CN101688473A CN 101688473 A CN101688473 A CN 101688473A CN 200880020059 A CN200880020059 A CN 200880020059A CN 200880020059 A CN200880020059 A CN 200880020059A CN 101688473 A CN101688473 A CN 101688473A
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Abstract

本发明涉及一种控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置，所述电动液压装置包括至少一个带非止回阀的双向电子阀(81)，所述电子阀可以打开和关闭控制千斤顶(8)的上腔室(121)和下腔室(122)之间的至少一条液压管道(83)；控制齿条(7)的至少一个位置传感器(82)；用于调节压缩比的所述发动机的曲轴(9)的角度位置传感器(88)；以及至少一台计算机(84)。

Description

闭路循环驱动可变压缩比发动机的控制千斤顶的电动液压装置
技术领域
本发明涉及一种闭路循环驱动可变压缩比发动机的控制千斤顶的电动液压装置，该电动液压装置包括至少一个液力传送阀和一个控制齿条位置传感器。
背景技术
本申请人的国际专利申请WO98/51911，WO00/31377，WO03/008783，公开了可变排汽量式引擎的多种机械装置。
应注意到，本申请人的国际专利申请WO98/51911描述了一种装置，该装置用于提高在可变载荷和速度下用活塞式内燃机的总效率，其在运转中配合它们的有效排汽量和/或它们的容积比来达成。由于本领域的技术人员已经知道这种类型的发动机称为“可变压缩比发动机”，因此，下文将采用该名称。
应注意到，按照本申请人的国际专利申请WO00/31377，可变压缩比发动机的机械传动装置包括活塞，该活塞底部固定到传动件上，该传动件一方面与滚动导引装置相互配合，另一方面与固定到连接杆上的齿轮相互配合，使得能够在所述活塞和所述连接杆之间传递运动。
应注意到，按照本申请人的国际专利申请WO00/008783，可变压缩比发动机的机械传动装置包括至少一个汽缸，活塞在其中移动而活塞底部固定到传动件上，该传动件一方面通过小型齿条与滚动导引装置相互配合，另一方面通过另一大型齿条与固定到连接杆上的齿轮相互配合。
所述可变压缩比发动机的机械传动装置还包括：与齿轮相互配合的至少一控制齿条，将活塞与提供夹紧预应力(clamping prestress)的传动件连接的装置，能够使齿条的齿部增强的连接装置，以及使齿轮结构加强和减轻的装置。
可以看出，按照国际专利申请WO98/51911和PCT/FR2007/000149，可变压缩比发动机的压缩比通过控制液压千斤顶来调节，控制液压千斤顶的运动由移动部件的惯性以及发动机排气压力产生的力来提供，所述发动机排气压力施加到所述千斤顶所固定的控制齿条上。根据这些专利，应注意到，控制千斤顶的位置总是跟随连接杆的位置，连接杆对阀的打开和关闭起作用，这些阀与控制千斤顶的活塞的顶面和底面接触。所述阀允许液压流体通过控制千斤顶的上腔室去到控制千斤顶的下腔室，或反之亦然，以便减小或是增大可变压缩比发动机的压缩比。国际专利申请PCT/FR2007/000150和PCT/FR2007/000147描述了通过由至少一台计算机控制的一或多台电动机可以调节控制千斤顶的位置的很多种变型。
还应注意到，根据国际专利申请PCT/FR2007/000149，控制千斤顶包括液压流体进口，该液压流体进口设置成补偿所述控制千斤顶的任何泄漏，并为增加所述千斤顶的垂直位置中设定点的保持精度，通过减少油的压缩性影响且同时防止任何空穴现象来提供预载压。
如本申请人的国际专利申请PCT/FR2007/000147中所要求保护的，单台电动机通过凸轮或偏心杆就可以控制几个汽缸的压缩比。在该同一专利中可以见到，可用独立的调节装置来进行每一汽缸的初始压缩比的调节，所述独立的调节装置可以在转动中保持固定不动。
本发明的闭路循环调节控制千斤顶的电动液压装置有可能解决与可变压缩比发动机的控制汽缸的控制相关的下述一些问题：
-多个阀及其弹簧以及涉及的控制杆使得控制千斤顶的直径相当大，因这些部件装在所述千斤顶的活塞周围。这样减小了控制千斤顶的运作压力和响应性，增加了上腔室和下腔室之间的液压流体的传输流速，并增加了控制千斤顶组件的空间需求及重量。
-独立控制发动机每个汽缸的压缩比是难于达成的，因为在此情况下，需要为每条控制杆提供电子致动器，而每一致动器要通过特定的传送装置与其控制杆连接。
-压缩比控制对包含传输装置的可变压缩比发动机的所有汽缸通用，所述传输装置位于用于控制可变压缩比发动机的每个汽缸的压缩比和控制杆的电动机和对每个汽缸有特别意义的调节装置之间。这些元件增加了可变压缩比发动机的空间需求、重量以及成本价格。
因此，为了大幅减小空间需求、成本价格以及重量，并增加可变压缩比发动机的压缩比的控制响应性和精度，本发明的装置有可能：
·省却控制杆及其导引和密封装置以及与之相互配合的弹簧；
·减小同一行程的千斤顶活塞的直径和位移，以控制压缩比；
·省却控制压缩比和传输的电动机以及与此相关的与控制杆链接的调节装置。
发明内容
本发明的控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置包括至少一个电子阀，该电子阀可以打开或关闭控制千斤顶的上腔室和下腔室之间的至少一条液压管道；控制千斤顶的至少一个位置传感器；调节压缩比的发动机曲轴的角度位置传感器；以及至少一台计算机。
本发明的控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置包括位于控制千斤顶的上腔室和下腔室之间的管道，该管道设置在所述千斤顶的活塞中。
本发明的控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置包括位于控制千斤顶的上腔室和下腔室之间的管道，该管道设置在可变压缩比发动机的汽缸座中。
本发明的控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置包括控制千斤顶的上腔室和下腔室，分别把压力下液压流体由液压单元经由两个打开的增压器止回阀供应到所述上腔室和下腔室的每个腔室内，并使液压流体能够进入所述腔室，同时防止液压流体离开。
本发明的控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置与爆燃探测器(pinking detector)相互配合，以便根据发动机每个汽缸自身的物理特性独立调节每个汽缸的压缩比。
本发明的控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置包括除气电子阀，使其有可能将控制千斤顶的上腔室与发动机的油底壳链接。
本发明的控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置包括带非止回阀的双向电子阀。
附图说明
下面将参照以非限制方式给出的附图进行描述，这样有可能更好地理解本发明，所提出的特征以及本发明很可能提供的优点。
图1所示为根据本发明的第一变型实施例的电动液压装置的可变压缩比发动机中的主要部件以及它们的位置的剖视图，该实施例包括两个独立的电子阀，每个电子阀设置在装有止回阀的线路上，所述电子阀与检测控制千斤顶的位置的传感器以及计算机相互配合。
图2所示为根据本发明第二变型实施例的电动液压装置的可变压缩比发动机中的主要部件以及它们的位置的剖视图，该实施例包括单个电子阀，该电子阀包括电控滑阀(spool)以及限定两条独立线路的两个进口和两个单独出口，每条线路上均装有止回阀，所述电子阀与检测控制千斤顶的位置的传感器以及计算机相互配合。
图3所示为根据本发明第三变型实施例的电动液压装置的可变压缩比发动机中的主要部件以及它们的位置的剖视图，该实施例包括单个电子阀，该电子阀与检测控制千斤顶的位置的传感器、可变压缩比发动机的曲轴的角度位置传惑器以及计算机相互配合。
具体实施方式
图1至图3所示为根据本发明的闭路循环驱动可变压缩比发动机的控制千斤顶的电动液压装置80。
根据本申请人的专利申请和专利，可变压缩比发动机包括机械传动装置1，该机械传动装置的底部包括活塞2，固定到活塞上的传动件3，该传动件一方面与滚动导引装置4相互配合，另一方面与齿轮5相互配合。
齿轮5与连接到曲轴9上的连接杆6相互配合，以在活塞2和所述曲轴9之间传递运动。
背对传动件3齿轮5与控制齿条7相互配合，控制齿条7的相对于汽缸座100的垂直位置由控制装置12控制，该控制装置包括控制千斤顶8，在起重油缸112内受导引的千斤顶活塞13，起重油缸设置在汽缸座100内。
控制千斤顶8包括位于千斤顶活塞13上面的上腔室121和位于千斤活塞13下面的下腔室122。控制千斤顶8由上千斤顶杆10，与千斤顶活塞13相互配合的下千斤顶杆16组成。
控制千斤顶8的上千斤顶杆10以其扩展和密封方式与设置在可变压缩比发动机的汽缸盖300内的腔室184相互配合。
上千斤顶杆10可以在其内部和中心包括增压器止回阀185，增压器止回阀185的进口与设置在控制千斤顶8的汽缸盖300内的腔室184联通，而增压器止回阀185的出口与设置在控制千斤顶8的千斤顶活塞13内的管道187连接并出现在下腔室122中。
设置在汽缸盖300内的腔室184通过管道与装在所述汽缸盖内的另一增压器止回阀188连接，该增压器止回阀188与控制千斤顶8的上腔室121联通。
因此，分别把压力下液压流体由液压单元经由两个打开的增压器止回阀185，188供应到控制千斤顶8的上腔室121和下腔室122的每个腔室中，并使液压流体能够进入所述腔室，同时防止液压流体离开。
固定到活塞2上的传动件3的其中一表面上设置第一大型齿条35，该大型齿条的齿部34与齿轮5的齿部51相互配合。
传动件3背对第一齿条35处包括第二齿条37，第二齿条的小型齿部38与滚动导引装置4的滚轮40的齿部相互配合。
汽缸座100固定到带齿条46的支承件41上，所述齿条46使滚动导引装置4的滚轮40的运动与活塞2的运动同步。
控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置80的每个控制千斤顶均包括至少一个电子阀81，该电子阀可以打开或关闭所述控制千斤顶8的上腔室121和下腔室122之间的至少一条液压管道83。
控制电动液压装置80的汽缸盖和每个控制千斤顶8内包括至少一个位置传感器82，该位置传感器在计算机84辅助下有可能确定控制齿条7的位置。
控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置80包括位于控制千斤顶8的上腔室121和下腔室122之间的管道83，该管道设置在所述控制千斤顶8的千斤顶活塞13内。
作为变型，控制千斤顶8的上腔室121和下腔室122之间的管道83可以设置在可变压缩比发动机的汽缸座100内。
控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置80包括位于进口和出口的两个电子阀81，每个电子阀均可打开或关闭连接控制千斤顶8的上腔室和下腔室的管道83，如图1所示。
每个电子阀81包括止回阀85，86，以致于第一个电子阀81的止回阀85防止液压流体从控制千斤顶8的上腔室121去到下腔室122，反过来则可以；而第二个电子阀81的止回阀86防止液压流体从控制千斤顶8的下腔室122去到上腔室121，反过来则可以。
图2示出控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置80的第二种变型，其包括具有限定两条独立线路的两个进口和两个出口的电子阀81，以及三位阀芯87，该三位阀芯有可能将第一进口连接到第一出口，而第二进口为关闭，也可以将第二进口连接到第二出口，而第一进口为关闭，还可以使两个进口都关闭。
在该实施例中，带电控阀芯87的电子阀81包括两个止回阀85，86，第一个止回阀85防止液压流体从控制千斤顶8的上腔室121去到下腔室122，反过来则可以；而第二个止回阀86防止液压流体从控制千斤顶8的下腔室122去到上腔室121，反过来则可以。
图3示出控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置80的第三种变型，其由单个电子阀81组成，该电子阀可打开或关闭控制千斤顶8的上腔室和下腔室之间的至少一条液压管道83。
在该实施例中，电子阀81是一种带非止回阀而且可以是孔式工作循环控制(aperture duty cycle controlled)的双向电子阀。
在该实施例中，双向电子阀81与发动机的曲轴9的角度位置传感器88相互配合以调节压缩比，另外还与控制齿条7的位置传感器以及计算机相互配合。
双向电子阀81包括两条平行的通道，一条由具有高流速关闭和慢反应的装置关闭，而另一条则由低流速和快反应的装置关闭。
在每一实施例中，控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置80可以与爆燃探测器(图中未示)相互配合，以能根据发动机每个汽缸110的特定物理特性来单独调节每个汽缸的压缩比。
而且，控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置80包括除气电子阀(图中未示)，使其有可能将控制千斤顶8的上腔室121与发动机的油底壳连接。
操作
根据具体的实施例，每个控制千斤顶8在进口和出口设置两个电子阀81，每个电子阀均配置止回阀85，86，如图1所示，控制压缩比的电动液压装置80的操作如下：
控制齿条7上的力周期性地改变方向，取决于可变压缩比发动机工作的速度和荷载。
因此，控制千斤顶8的上腔室121的压力周期性地高于和低于控制千斤顶8的下腔室122的压力。
为了使效能、扭矩优化，或减少可变压缩比发动机的污染排放物，当需要减小压缩比时，由计算机84下指令打开用于减小压缩比的电子阀81。
考虑到施加在控制齿条7上的力，以及由设置在与保持打开的电子阀相同的管道83上的止回阀86产生的棘轮效应，所述控制齿条7在一或多个阶段中移动，直到所述控制齿条7的位置传感器82向计算机84指出控制齿条7的位置正确地相应于所需的压缩比为止。
当涉及提高发动机的压缩比时，操作是相同的，但当涉及打开其它电子阀81以增大压缩比时，则操作与止回阀相互配合。
如果控制千斤顶的上腔室121和下腔室122之间发生泄漏，控制齿条7的位置传感器82会将控制齿条7的位置的逐渐偏移情况通知计算机84。
控制齿条7的设定点位置与真实点位置之间超出某一差值时，计算机84则指令开启减小压缩比的电子阀81，或是开启增加压缩比的电子阀81，以便重建所述控制齿条7的设定点位置。
如果控制千斤顶8的上腔室121或是下腔室122与所述千斤顶的外侧之间发生液压流体泄漏，通过将液压流体供应到与发生泄漏的腔室相对的腔室中可自动补偿所述的泄漏，所述液体来源于例如本申请人的专利申请FR06/00714所述的液压单元并经由其中一个或另一个增压器止回阀185，188供应。
图2所示的第二变型实施例除电子阀81之外，其工作原理与图1中之前所述的实施例相同，本实施例中是以功能上不相同的单个电子阀81进行操作的，该电子阀81包括具有两个进口和两个出口的电控阀芯87。
然而在图3所示的实施例中情况则是不同的，该实施例省却了有利于可变压缩比发动机的曲轴9的角度位置传感器88的止回阀85，86，应该理解，该组件经已使用在最现代的发动机中。
根据图3所示的具体实施例，提供单个双向电子阀81，所述电子阀能够足够快速地打开和关闭，以使得控制齿条7的运动仅可供曲轴9作几个角度运动之用。
根据图3所示的具体实施例，计算机84将曲轴9的角度位置范围加入其内存中，在此过程中，当连接控制千斤顶8的上腔室121和下腔室122的管道打开时，施加到控制齿条7的力在增加和减小压缩比的方向上作用。
根据此实施例，施加到计算机84所控制的控制齿条7的力的方向变换控制住可变压缩比发动机的工作速度和荷载的整个范围。
为了使效能、扭矩优化，或减少可变压缩比发动机的污染排放物，当需要减小所述发动机的压缩比时，当曲轴9的角度位置与施加到控制齿条7且在减小压缩比的方向上作用的力一致时，由计算机84下指令打开双向电子阀81。
反过来，为了增加可变压缩比发动机的压缩比，只有在曲轴9的角度位置与在增加压缩比的方向上作用的力一致时，计算机84才下指令打开双向电子阀81。
只要有需要，这两种操作都可发生且可重复，直到控制齿条7在一或多个阶段中移动到所述控制齿条7的位置传感器向计算机84发出所述齿条的位置正确地相应于所需的压缩比的指示为止。
此外，应该理解，以上的叙述仅以示例方式，而不会以任何方式限定本发明的范围，在不脱离本发明保护范围情况下，使用者可以用任何其它等同物代替所述的实施细节。

Claims (7)

1.一种控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置，其特征在于，所述电动液压装置包括至少一个电子阀(81)，所述电子阀可以打开或关闭控制千斤顶(8)的上腔室(121)和下腔室(122)之间的至少一条液压管道(83)；控制齿条(7)的至少一个位置传感器(82)；用于调节压缩比的所述发动机的曲轴(9)的角度位置传感器(88)；以及至少一台计算机(84)。
2.如权利要求1所述的控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置，其特征在于，所述控制千斤顶(8)的上腔室(121)和下腔室(122)之间的所述管道(83)设置在所述千斤顶的活塞(13)中。
3.如权利要求1所述的控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置，其特征在于，所述控制千斤顶(8)的上腔室(121)和下腔室(122)之间的所述管道(83)设置在所述可变压缩比发动机的汽缸座(100)中。
4.如权利要求1所述的控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置，其特征在于，分别把压力下液压流体由液压单元经由两个打开的增压器止回阀(188，185)供应到所述控制千斤顶(8)的上腔室(121)和下腔室(122)的每个腔室内，并使液压流体能够进入所述腔室，同时防止液压流体离开。
5.如权利要求1所述的控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置，其特征在于，所述电动液压装置与爆燃探测器相互配合，以便根据所述发动机每个汽缸(110)本身的物理特性单独地调节每个汽缸的压缩比。
6.如权利要求1所述的控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置，其特征在于，所述电动液压装置包括除气电子阀，可使其有可能将控制千斤顶(8)的上腔室(121)与发动机的油底壳链接。
7.如权利要求1所述的控制可变压缩比发动机的压缩比的电动液压装置，其特征在于，所述电子阀(81)为双向电子阀，并包括非止回阀。
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