CN100410513C - 一种配气定时连续可变的内燃机配气系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内燃机的配气机构和燃料供给系统，特别是涉及点燃式内燃机的燃料供给系统和配气机构。由气门组件、液压缸组件、液压缸出口控制装置、液压缸进口控制装置和凸轮轴传动组件等组成。气门的开启和升高由凸轮上升段控制；气门的下降和关闭时刻取决于液压缸内液体的排泄时刻。在液压缸出口控制装置内有转子和转子套，当与配气凸轮同步转动的转子转动到其油孔和转子套油孔相通时，液压缸内的液体即可排出，气门同时得到落座。转动转子套改变其油孔的位置，即可实现改变配气定时和气门升程的目的。配气定时连续可变对于改善内燃机的经济性和废气排放具有重大意义。

Description

一种配气定时连续可变的内燃机配气系统

技术领域

本发明涉及内燃机的配气机构和燃料供给系统，特别是涉及点燃式内燃机的燃料供给系统和配气机构。

技术背景

点燃式内燃机调节负荷是通过改变进入气缸内的可燃混合气数量来实现的，即通过调节节气门开度来改变进入气缸内的可燃混合气数量。在内燃机转速不变时，节气门开度增大，进入气缸内的可燃混合气数量增加，内燃机的输出功率相应增大；反之，则减小。当内燃机处于中小负荷工况下工作时，由于节气门开度小，内燃机的泵气损失将显著增加，最终导致燃油耗增加。此外内燃机理想的配气定时是在低速时具有较小的进气迟闭角、高速时具有较大的进气迟闭角，以满足动力性和经济性的要求。虽然有些内燃机通过变换凸轮型线实现可变凸轮机构或可变气门定时机构。但是这些机构不能实现配气定时的连续可变，从而不能满足内燃机中小负荷时具有低油耗，高转速时能实现大功率的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气门升程连续可变、配气定时连续可变的配气系统，该系统可以有效地控制进入内燃机气缸内的气体数量。对于点燃式内燃机可以取消节气门，减小泵气损失；对于普通内燃机可以通过改变配气定时提高动力性能和改善排放性能。

本发明的配气系统是由气门组件、液压缸组件、液压缸出口控制装置、液压缸进口控制装置和凸轮轴传动组件组成。所述气门组件与普通内燃机基本相同，由气门、气门座、气门导管、气门弹簧和气门弹簧座组成。所述凸轮轴传动组件由曲轴驱动，使凸轮轴与曲轴的转速比为1∶2。所述液压缸组件由挺柱、挺柱回位弹簧、液压活塞和液压缸体组成，液压缸体上设有进油孔和出油孔，进油孔的开启和关闭时刻由液压缸进口控制装置控制；出油孔的开启和关闭时刻由液压缸出口控制装置控制。该配气系统的工作过程可分为三个阶段：第一阶段为气门开启和升高阶段，在该阶段液压缸进、出油孔完全关闭，挺柱在凸轮上升段的驱动下通过缸体内的液压油和液压活塞推动气门开启和升高，在该阶段气门升程主要取决于凸轮型线；第二阶段为气门回落阶段，在液压缸出口控制装置的控制下，液压缸的出油孔打开，气门在气门弹簧的作用下回落至气门座，同时将液压油排出液压缸，该阶段气门升程与凸轮型线无关；第三阶段为挺柱回落阶段，当凸轮型线处于下降段时，在液压缸进口控制装置的控制下，进油孔打开，挺柱在挺柱回位弹簧的作用下回落至凸轮基圆上，同时将液压油吸入缸体中，该阶段结束后液压缸的进、出油孔均关闭。当凸轮再转至上升段时即开始了下一个循环的气门启闭过程。

如上所述，在气门回落阶段气门升程与凸轮型线无关，因此可以通过控制液压缸出油孔的开启时刻，改变气门升程和气门关闭时刻，从而实现配气定时和气门升程连续可变的目的。本发明所述液压缸进口控制装置和液压缸出口控制装置的功用即是控制液压缸体进、出油孔的启、闭时刻。其工作原理如下：

液压缸出口控制装置由转子、转子套和外壳组成。转子由曲轴驱动或作为凸轮轴的一部分，与配气凸轮轴同步转动，转子上设有油孔；转子套和外壳上同样设有相应的油孔；液压缸出油孔、外壳上的进油孔和转子套油孔始终处于连通状态。工作时，当转子油孔转动到与转子套油孔连通时，液压缸出口控制装置处于开通状态，液压活塞在气门弹簧力的驱动下，排出缸内的液压油，使气门回落并落座；反之，当转子油孔转动到与转子套油孔不连通时，液压缸出口控制装置处于关闭状态。由于转子套位置是可调的，当内燃机处于某一固定转速时，将转子套顺转子转动的方向转过Φ₁角时，转子油孔与转子套油孔连通的相位角将相应推迟2·Φ₁度曲轴转角，气门落座的相位角将相应推迟；同理，将转子套逆转子转动的方向转过Φ₂角时，转子油孔与转子套油孔连通的相位角将相应提前2·Φ₂度曲轴转角，气门落座的相位角也将相应提前。由于Φ₁或Φ₂能在0°至90°曲轴转角内连续可变的，因此气门关闭的相位角能在0°至180°曲轴转角内连续可变，气门最大升程也将随液压缸出油孔开启的时间作相应的改变。

本发明的液压缸进口控制装置由进口转子和进口转子壳组成。所述进口转子壳上设有进油口和出油口，进口转子壳出油口与液压缸进油孔连通；进口转子壳进油口则与液压系统连通。进口转子也与凸轮轴同步转动，进口转子上设有油槽。当凸轮处于下降段时，进口转子上的油槽处于将进口转子壳上的进油口和出油口连通的位置，挺柱在挺柱回位弹簧的作用下回落，液压油同时进入液压缸内；当挺拄处于凸轮基圆的位置时，液压油已充满液压缸，进口转子上的油槽将转动到不再使进口转子壳上的进油口和出油口连通的位置，至下一个循环的凸轮下降段开始前液压缸进口控制装置将一直处于关闭状态。

本发明所述液压系统由液压泵、滤油器、溢流阀、压力表、蓄能器、油箱和液压管路等组成，液压油与发动机用润滑油相同，因此本发明所述液压系统与发动机润滑系统可以合并为一个系统。

本发明的有益效果是：取消节气门，通过改变进气迟闭角来调节进气量，从而达到减小泵气损失改善燃油经济性的目的；通过改变排气定时，实现适当的内部EGR率，降低废气排放；使配气定时满足内燃机高转速时的需求，提高内燃机的动力性。

附图说明

图1为本发明的气门驱动机构示意图；

图2为本发明的液压缸出口控制装置示意图；

图3为图2在A-A方向的剖面图；

图4为本发明的液压缸进口控制装置示意图；

图5为图4在B-B方向的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的工作原理。在图1、图2、图3、图4和图5中，液压缸进油孔9与进口控制装置的出口18通过油管连通；液压缸出油孔5与出口控制装置的进口12通过油管连通。凸轮1、出口控制装置转子10和进口控制装置转子20为同一根轴，转速为曲轴转速的二分之一。其工作原理如下：

第一阶段即气门开启阶段。如图1所示，在该阶段凸轮1的上升段驱动挺柱2，液压缸进油孔9、出油孔5在液压缸出口控制装置和液压缸进口控制装置的作用下处于关闭状态。挺柱2在凸轮1的驱动下压缩液压缸内的液压油，使液压活塞6克服气门弹簧7的弹力推动气门8开启并升高，在该阶段气门升程主要取决于凸轮1的型线。

第二阶段为气门回落阶段。由于凸轮1和出口控制装置转子10是同步转动的，当转子10转到径向孔与转子套11的径向孔相通时，液压缸内的液压油在活塞6的推动下依次经出油口5、出口控制装置的进口12、出口控制装置的内腔13、转子套11的径向孔、转子10的径向孔和轴向孔15流回液压油箱。与此同时，气门8在气门弹簧7的作用下回落至气门座。显然该阶段气门升程和气门关闭时刻与凸轮1的型线无关。为防止气门落座冲击过大，气门落座的后期可采用节流的方式控制气门落座速度。

第三阶段为挺柱回落阶段。当凸轮1转至下降段与挺柱2接触时，液压缸进口控制装置的进口转子20也转至将进油孔21和出油孔18连通的位置。挺柱2在挺柱回位弹簧4的作用下回落至凸轮基圆上，同时将液压油吸入液压缸中，该阶段结束后液压缸的进油孔9和出油孔5在液压缸出口控制装置和液压缸进口控制装置的作用下均处于关闭状态。当凸轮再转至上升段时即开始了下一个循环的气门启闭过程。

如图2、图3所示，转子套11外圆镶有齿圈16，在齿条17的调节作用下转子套11能绕转子10的中心线转动任意一个角度。当内燃机处于某一固定转速时，将转子套11顺转子10转动的方向转过Φ₁角时，转子10与转子套11的径向油孔开始连通的相位角将相应推迟2·Φ₁度曲轴转角，气门落座的相位角角将相应推迟2·Φ₁度曲轴转角；同理，将转子套11逆转子10转动的方向转过Φ₂角时，转子10与转子套11的径向油孔连通的相位角将相应提前，气门落座的相位角相应提前2·Φ₂度曲轴转角。由于Φ₁或Φ₂能实现连续可变，液压缸出口控制装置开启时刻即能实现连续可调。因此可使进气迟闭角或排气迟闭角能在-150°至120°曲轴转角内连续可变，气门最大升程也将随液压缸出油孔开启的时间作相应的改变。由于进气迟闭角的大小可改变进入内燃机气缸内可燃混合气的数量。因此调节转子套11的位置，即可改变进入气缸内的可燃混合气数量。从而实现去除节气门，降低泵气损失的目的。

Claims (2)

1. 一种配气定时连续可变的内燃机配气系统，包括气门组件、液压缸组件、液压缸出口控制装置、液压缸进口控制装置和凸轮轴传动组件，其特征在于液压缸组件包括挺柱、挺柱回位弹簧、液压活塞和液压缸体，且液压缸体上设有进油孔和出油孔，当液压缸出口控制装置和液压缸进口控制装置处于关闭状态时，配气凸轮通过挺柱、液压油和液压活塞驱动气门开启和上升；当液压缸出口控制装置处于开通状态时，气门弹簧驱动液压活塞排出液压油，使气门下降并落座，液压缸出口控制装置包括转子、转子套和外壳，液压缸体出油孔、外壳上的进油孔和转子套油孔始终处于连通状态，转子上设有油孔且转子与配气凸轮轴同步转动，当转子上的油孔转动到与转子套油孔相通时，液压缸出口控制装置处于开通状态；当转子上的油孔转动到与转子套油孔不相通的位置时，液压缸出口控制装置则处于关闭状态。

2. 根据权利要求1所述的一种配气定时连续可变的内燃机配气系统，其特征在于转子套在调节机构的作用下能绕转子轴中心线任意转动0°至180°转角。

Images