1 現(xiàn)代汽車精細(xì)控制的特點(diǎn)
    現(xiàn)代汽車氣門正時(shí)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(dòng)在現(xiàn)代汽車精細(xì)控制成功應(yīng)用的例子之一。
    1.1 液壓傳動(dòng)的穩(wěn)態(tài)控制與瞬態(tài)控制
    液壓傳動(dòng)以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)在大量設(shè)備上得到很好的應(yīng)用，在機(jī)床類設(shè)備上的應(yīng)用大都以穩(wěn)態(tài)控制為主，這是機(jī)床類設(shè)備工作特點(diǎn)所決定的。汽車工作時(shí)，隨著路況、路面及駕駛?cè)藛T動(dòng)作不停的變化，汽車自身被控部件的動(dòng)作是瞬息萬變的，這種變化時(shí)間有的短到只有0.005 g左右(如發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的動(dòng)作)，現(xiàn)代汽車控制特點(diǎn)就是要在這么短的時(shí)間內(nèi)對(duì)汽車有關(guān)部件的動(dòng)作進(jìn)行精細(xì)控制，保證汽車每個(gè)瞬間總是處于最佳工作狀態(tài)。要跟上這樣的變化速度，現(xiàn)代汽車的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)必須與自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)合，向靈敏、準(zhǔn)確、快捷、智能方向發(fā)展，以適應(yīng)汽車精細(xì)控制的要求，這是由汽車的工作特點(diǎn)所決定的。
  汽車上應(yīng)用液壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)氣門智能可變正時(shí)瞬態(tài)精細(xì)控制拓寬了液壓系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。
 1.2 汽車的正時(shí)條件與正時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
“三點(diǎn)兩準(zhǔn)”原則是發(fā)動(dòng)機(jī)良好工作的基本條件，這個(gè)基本條件稱為正時(shí)條件，簡稱正時(shí)。
 三點(diǎn)：活塞與氣門配合位置；火花塞點(diǎn)火時(shí)刻；噴油器噴油時(shí)刻3個(gè)要點(diǎn)動(dòng)作準(zhǔn)時(shí)(時(shí)間)、準(zhǔn)確(空間)，簡稱三正時(shí)(氣門正時(shí)、點(diǎn)火正時(shí)、噴油正時(shí))，正時(shí)條件由發(fā)動(dòng)機(jī)的正時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來保證，本文只討論氣門正時(shí)控制。
 發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有齒輪傳動(dòng)、齒形皮帶傳動(dòng)和鏈條傳動(dòng)，3種形式的共同點(diǎn)是曲軸帶動(dòng)凸輪軸控制活塞與氣門實(shí)現(xiàn)”兩準(zhǔn)”。鏈條傳動(dòng)的氣門正時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖1，曲軸8通過正時(shí)鏈條2帶動(dòng)凸輪軸4運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)正時(shí)傳動(dòng)。
圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)的正時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接曲上機(jī)構(gòu)和配氣機(jī)構(gòu)
如果曲軸正時(shí)鏈輪1與曲軸8，凸輪軸正時(shí)鏈輪3與凸輪軸4均是剛性連接，則曲軸與凸輪軸的傳動(dòng)比是固定的，氣門的開啟位置及關(guān)閉時(shí)問與曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度有精密的配合但不可調(diào)節(jié)，老式汽車對(duì)有這樣的準(zhǔn)確配合已經(jīng)很滿意了。

    隨著現(xiàn)代汽車精細(xì)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)的，正時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比要跟蹤發(fā)功機(jī)工況的瞬息變化不停地調(diào)整才能真正滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的需求，使發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)時(shí)刻都是處于最佳工作狀態(tài)。隨著現(xiàn)代液壓技術(shù)的進(jìn)步，這種快速跟蹤成為可能，這就是由機(jī)、電、光、液共同組成的氣門正時(shí)智能可變制系統(tǒng)(簡稱VVT-i系統(tǒng))來實(shí)現(xiàn)。

2 液壓傳動(dòng)在鏈條傳動(dòng)式氣門智能可變正時(shí)精細(xì)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(jìn)電機(jī)控制與液壓控制兩類，液控類執(zhí)行器是一個(gè)由機(jī)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(dòng)式液壓缸和移動(dòng)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(diǎn)是在凸輪軸正時(shí)鏈輪與凸輪軸之間裝一個(gè)液壓缸，通過電腦控制液壓缸的運(yùn)動(dòng)來控制鏈輪與凸輪軸之間的相對(duì)位置，達(dá)到智能控制氣門正時(shí)的目的。

    2.1 擺動(dòng)液壓缸在氣門智能可變正時(shí)中的應(yīng)用

擺動(dòng)式液壓缸氣門正時(shí)智能可變制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理如圖2所示，正時(shí)鏈輪1沒有直接與凸輪軸剛性連接，其內(nèi)部是一個(gè)三葉片式擺動(dòng)液壓缸，二葉片式擺動(dòng)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(shí)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(dòng)液壓缸的兩腔供油或排油，擺動(dòng)液壓缸帶動(dòng)凸輪軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，改變了正時(shí)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)了氣門智能可變正時(shí)控制。
2 擺動(dòng)式液壓缸氣門正時(shí)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(shí)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)及工作原理如圖3。正時(shí)鏈輪1與凸輪軸4之間通過一個(gè)往復(fù)式液壓缸連接，缸體3與正時(shí)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(shí)傳動(dòng)準(zhǔn)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(dòng)，不能轉(zhuǎn)動(dòng)。活塞2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(duì)軸向運(yùn)動(dòng)，就會(huì)同時(shí)產(chǎn)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

圖3 往復(fù)式液壓缸氣門正時(shí)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(dāng)液壓缸3的A腔進(jìn)油，B腔回油，活塞2向右作軸向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)外表面右旋螺紋推動(dòng)與鏈輪1連成一體的液壓缸3作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(從左邊看)，內(nèi)表面左旋螺紋推動(dòng)凸輪軸4作順時(shí)針轉(zhuǎn)功，相互運(yùn)動(dòng)的結(jié)果使氣門開啟時(shí)刻延遲；反之如果A腔回油，B腔進(jìn)油，運(yùn)動(dòng)情況正好相反，氣門開啟時(shí)刻提前，這就改變了正時(shí)傳動(dòng)比，達(dá)到氣門正時(shí)可變的目的。

3 結(jié) 論

    無論是擺動(dòng)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(dòng)作靈敏度也要與汽車氣門動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)，使得人們期望精細(xì)控制汽車氣門正時(shí)，使之由固定傳動(dòng)比變成可以隨時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤汽車工作狀態(tài)而智能地自動(dòng)調(diào)節(jié)的愿望成為現(xiàn)實(shí)，極大地提高了汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，這是液壓傳動(dòng)在汽車精細(xì)控制中巧妙運(yùn)用的成功例子。齒輪傳動(dòng)、齒形皮帶傳動(dòng)的精細(xì)智能控制裝置與此類似。

    液壓傳動(dòng)由機(jī)床七穩(wěn)態(tài)精細(xì)控制發(fā)展到汽車上瞬態(tài)精細(xì)控制是一個(gè)很大的進(jìn)步，在提高汽車科技含金量的同時(shí)也促進(jìn)了液壓傳動(dòng)自身的進(jìn)一步發(fā)展。