液压传动在汽车精细控制中的巧妙应用

　　1 现代汽车精细控制的特点

　　现代汽车气门正时智能可变制系统(如人们常常在汽车上看见的VVT-i系统)是液压传动在现代汽车精细控制成功应用的例子之一。

　　1.1 液压传动的稳态控制与瞬态控制

　　液压传动以其独特的优点在大量设备上得到很好的应用,在机床类设备上的应用大都以稳态控制为主,这是机床类设备工作特点所决定的。汽车工作时,随着路况、 路面及驾驶人员动作不停的变化,汽车自身被控部件的动作是瞬息万变的,这种变化时间有的短到只有01005 s左右(如发动机气门的动作),现代汽车控制特点就是要在这么短的时间内对汽车有关部件的动作进行精细控制,保证汽车每个瞬间总是处于最佳工作状态。要跟 上这样的变化速度,现代汽车的液压传动系统必须与自动控制系统结合,向灵敏、准确、快捷、智能方向发展,以适应汽车精细控制的要求,这是由汽车的工作特点 所决定的。

　　汽车上应用液压传动实现气门智能可变正时瞬态精细控制拓宽了液压系统的应用范围。

　　1.2 汽车的正时条件与正时传动机构

　　“三点两准”原则是发动机良好工作的基本条件,这个基本条件称为正时条件,简称正时。

　　三点:活塞与气门配合位置;火花塞点火时刻;喷油器喷油时刻3个要点动作准时(时间)、准确(空间),简称三正时(气门正时、点火正时、喷油正时),正时条件由发动机的正时传动机构来保证,本文只讨论气门正时控制。

　　发动机正时传动机构有齿轮传动、齿形皮带传动和链条传动,3种形式的共同点是曲轴带动凸轮轴控制活塞与气门实现0两准0。链条传动的气门正时传动机构如图1,曲轴8通过正时链条2带动凸轮轴4运动,实现正时传动。

　　如果曲轴正时链轮1与曲轴8,凸轮轴正时链轮3与凸轮轴4均是刚性连接,则曲轴与凸轮轴的传动比是固定的,气门的开启位置及关闭时间与曲轴的转动角度有精密的配合但不可调节,老式汽车对有这样的准确配合已经很满意了。

　　随着现代汽车精细控制理论的深入研究发现,这种不可调节的配合是不能适应瞬息万变的汽车运动状态的,正时传动机构的传动比要跟踪发动机工况的瞬息变化 不停地调整才能真正满足发动机的需求,使发动机每个时刻都是处于最佳工作状态。随着现代液压技术的进步,这种快速跟踪成为可能,这就是由机、电、光、液共 同组成的气门正时智能可变制系统(简称VVT-i系统[注])来实现。

　　2 液压传动在链条传动式气门智能可变正时精细控制中的巧妙应用

　　VVT-i系统由传感器、控制电脑ECU和执行器三大部分组成。它的执行器有步进电机控制与液压控制两类,液控类执行器是一个由机械与液压装置巧妙组合形 成的快速反应装置,下面分别介绍由摆动式液压缸和移动式液压缸组成的VVT-i系统执行器的结构及工作原理,它们的共同点是在凸轮轴正时链轮与凸轮轴之间 装一个液压缸,通过电脑控制液压缸的运动来控制链轮与凸轮轴之间的相对位置,达到智能控制气门正时的目的。