CN101377138A - 滑阀式两模式发动机进气门延时关闭系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种滑阀式两模式发动机进气门延时关闭系统，包括有：底座和沿底座上、下滑动且顶端连接气门摇臂、底端连接发动机凸轮轴的液压挺杆总成，还设置有向液压挺杆总成供油的供油系统，所述的液压挺杆总成上形成有总成进油孔和总成泄油孔；所述的底座上形成有一端与供油系统相连通，另一端与液压挺杆总成上的总成进油孔相连通的进油孔；底座上还形成有与液压挺杆总成上的总成泄油孔对应连通的泄油孔。本发明系统零件少，结构简单，工作过程通过机械滑阀式控制，工作安全可靠，成本较低，元件的使用寿命长，可实现各缸进排气的相互独立调整，最大限度的发挥进气相位调整的灵活性，优化发动机的性能，易于实现技术的产业化。

Description

滑阀式两模式发动机进气门延时关闭系统

技术领域

本发明涉及一种对内燃机气门的控制。特别是涉及一种系统零件少，结构简单，机械式控制安全方便的滑阀式两模式发动机进气门延时关闭系统。

背景技术

传统的活塞式四冲程发动机普遍采用机械式凸轮轴驱动进气门和排气门的配气机构。气门的运动通过曲轴与凸轮轴，凸轮轴与各气门之间的机械传动来控制定时。长期以来，这种机械式机构被证明是简单、有效和可靠的，并且费用相对低廉。然而，这种气门机构开启时间和相位等参数是固定不变的，无法在发动机运行中进行调节，工作缺乏柔性，不能在不同情况下改变正时，发动机性能潜力不能得到充分发挥。对配气时间进行一定改变，能满足内燃机大部分工况的基本要求，所以被认为是可行的。20世纪80年代以来，能源和环境问题日益突出，社会对燃油的经济性和有害排放物的要求日益严格，如何改善发动机的性能、提高热效率和减少有害排放越来越受到关注，这就要求对传统发动机进行改进。

配气相位和时间直接影响着发动机的进排气性能，对燃烧过程的优劣起着至关重要的作用。配气相位和时间的选择要考虑到发动机的高速功率、低速扭矩、怠速油耗、部分负荷下的燃油经济性、低速平稳性和废气排放等问题。为了获得较好的发动机性能，配气相位应随着转速和负荷的变化而变化。发动机在高速和大负荷下需要较大的气门重叠角和进气门关闭角，以便得到较高的功率输出；反之，在怠速和低速小负荷下则需要较小的进气门关闭角和气门重叠角，以便得到较好的怠速平稳性和废气排放性能。

随着发动机工作者对减少发动机有害物排放和提高发动机工作效率的努力，出现了废气再循环(EGR)和后处理技术，然而伴随着发动机有害排放物的减少，却导致了发动机效率的降低，而当采用高增压压力时可能导致发动机最高爆发压力过高。可变配气技术可以通过改变气门开启关闭时刻实现米勒循环，在发动机运行的一定工况下，可以利用延迟进气门关闭的时间，使一部分已经进入气缸的气体重新进入进气歧管，并在涡轮增压的作用下保持一定的气压，发动机的进气效率可以大大增加并降低泵吸损失。这样就造成了实际上的压缩空气没有进气时的多从而降低压缩比，造成膨胀比大于压缩比，减小发动机工作的最高爆发压力。

与固定配气相位相比，可变配气相位则可以在发动机不同工作范围内的转速和负荷下，提供可变的气门开启、关闭时刻或升程，从而改善发动机进、排气性能，较好的满足发动机在高转速与低转速、大负荷与小负荷时动力性、经济性、废气排放的要求，整体提高发动机综合性能。现代高科技的发展已将汽车发动机的节能、增效、低排放作为“节能—高效—环保”一体化课题进行综合研究和技术开发。配气相位固定不变的限制已越来越显得不适应时代要求，为此，可变气门技术已成为汽车发动机研究重点方向之一。

可变配气技术由于自身的优点，日益受到人们的重视，国外研究机构进行了大量的研究，出现了很多种可变气门驱动机构，有些系统实现了气门参数可变的功能，但只有少数结构简单、成本较低的机构实现了产品化，大多数可变气门驱动机构由于成本较高或者可靠性的问题，仅处于实验阶段。现有产品中的可变配气机构以改变凸轮轴的相位为主要方式，对原发动机的改动都比较大，多见于小功率汽油机。由于大功率柴油机进排气凸轮轴分为“顶置”和“侧底置”两种，由于“侧底置”凸轮轴使发动机结构简单，制造成本低，目前应用十分广泛，通常它的进排气门由同一凸轮轴驱动，很难使进排气门分别进行调整，所以大功率柴油机的可变气门技术有待开发。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种既对材料和加工设备的要求不高，对原柴油机改动小，同时又能可靠实现发动机进气门正时可变系统的滑阀式两模式发动机进气门延时关闭系统。

本发明所采用的技术方案是：一种滑阀式两模式发动机进气门延时关闭系统，包括有：底座和沿底座上、下滑动且顶端连接气门摇臂、底端连接发动机凸轮轴的液压挺杆总成，还设置有向液压挺杆总成供油的供油系统，所述的液压挺杆总成上形成有总成进油孔和总成泄油孔；所述的底座上形成有一端与供油系统相连通，另一端与液压挺杆总成上的总成进油孔相连通的进油孔；底座上还形成有与液压挺杆总成上的总成泄油孔对应连通的泄油孔。

所述的液压挺杆总成包括有由下至上一体形成的与发动机凸轮轴相连的推杆、油路结构和油压室，所述的油压室内设置有与气门摇臂连接的活塞。

所述的油路结构中心形成有与油压室相连通的油路，油路结构的周边形成有与油路连通的总成进油孔、总成主泄油孔和总成次泄油孔，所述的油路内由下至上设置有弹簧和内阀芯。

所述的底座上的泄油孔包括有与总成主泄油孔和总成次泄油孔对应连通的泄油大孔和泄油小孔。

所述的供油系统包括有机油箱、调压阀以及通过管路连接在机油箱和调压阀之间的油泵，所述的调压阀还直接通过管路连接机油箱，以及还通过管路连通底座上进油孔。

所述的油泵为齿轮泵、柱塞泵、转子泵及叶片泵中的一种。

本发明的滑阀式两模式发动机进气门延时关闭系统，系统零件少，结构简单，工作过程通过机械滑阀式控制，工作安全可靠，成本较低；对液压推杆偶件的加工精度及材料力学性能没有太高要求，元件的使用寿命长；气门延时关闭系统分两模式工作，故系统的功耗小，综合作用起到环保节能的效果；本发明独立作用于发动机各缸，可实现各缸进排气的相互独立调整，最大限度的发挥进气相位调整的灵活性，优化发动机的性能。系统可在普通发动机现有基础上进行改装，对原机改动小，易于实现技术的产业化。

附图说明

图1是本发明的滑阀式两模式发动机进气门延时关闭系统的整体结构示意图。

其中：

1：机油箱             2：油泵

3：调压阀             4：泄油大孔

5：液压挺杆总成       6：底座

7：油压室             8：活塞

9：进油孔             10：泄油小孔

11：油路              12：弹簧

13：供油系统          14：总成进油孔

15：总成主泄油孔      16：总成次泄油孔

17：推杆              18：油路结构

19：内阀芯            20：管路

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的滑阀式两模式发动机进气门延时关闭系统做出详细说明。

如图1所示，本发明的滑阀式两模式发动机进气门延时关闭系统，是一种机械滑阀式控制的、利用液压挺杆总成的伸缩实现气门相位调节的气门延时关闭系统。包括有：底座6和沿底座6上、下滑动且顶端连接气门、底端连接发动机的液压挺杆总成5，其特征在于，还设置有向液压挺杆总成5供油的供油系统13，所述的液压挺杆总成5上形成有总成进油孔14和总成泄油孔；所述的底座6上形成有一端与供油系统13相连通，另一端与液压挺杆总成5上的总成进油孔14相连通的进油孔9；底座6上还形成有与液压挺杆总成5上的总成泄油孔对应连通的泄油孔。

所述的液压挺杆总成5包括有由下至上一体形成的与发动机凸轮轴相连的推杆17、油路结构18和油压室7，所述的油压室7内设置有与气门摇臂连接的活塞8。所述的油路结构18中心形成有与油压室7相连通的油路11，油路结构18的周边形成有与油路11连通的总成进油孔14、总成主泄油孔15和总成次泄油孔16，所述的油路11内由下至上设置有弹簧12和内阀芯19。所述的推杆17可以采用原发动机推杆。

所述的底座6上的泄油孔包括有与总成主泄油孔15和总成次泄油孔16对应连通的泄油大孔4和泄油小孔10。

所述的供油系统12包括有机油箱1、调压阀3以及通过管路连接在机油箱1和调压阀3之间的油泵2，所述的调压阀3还直接通过管路20连接机油箱1，以及还通过管路连通底座6上进油孔9。所述的油泵2为齿轮泵、柱塞泵、转子泵及叶片泵中的一种。只要能够满足系统工作的压力和流量要求即可。

所述的推杆17可以采用原发动机推杆。即推杆可由发动机原机推杆进行改装而成，改装后的推杆体积不大，仍可以在原发动机上安装。

本发明的滑阀式两模式发动机进气门延时关闭系统可以配合凸轮轴一起工作。工作状态分为两种模式。当系统非工作模式下，所述油泵输送的机油经调压阀3直接进入机油箱1，所述液压推杆总成的长度不发生改变，液压推杆总成随发动机凸轮轴旋转进行上下往复运动，使进气门按照原机的定时与升程进行动作。气门运动过程表现为纯凸轮轴控制的状态。

当系统在工作模式下，调压阀不再短路，管路中产生压力。所述液压推杆总成在随发动机凸轮轴旋转进行上下往复运动过程中，液压推杆总成也在底座6中做轴向运动，在某一时刻液压推杆总成的进油孔与底座上的进油孔9接通，液压缸7开始进油，进油过程持续一定时间，此时活塞8上行，内阀芯19也随活塞上行。气门升程升到最高点后开始下降，在某一位置泄油小孔10首先打开，液压缸开始通过总成次泄油孔16缓慢泄油，当凸轮轴转到基圆和挺杆接触时，气门升程进入近似保持阶段，此时气门下降速度正比于活塞8的下降速度，并完全由泄油小孔10的直径决定。当活塞8继续下降，内阀芯19随之下降，在某一个恰当的位置使液压挺杆总成5上的总成主泄油孔15与底座6上的泄油大孔4导通，此时液压缸7内的机油迅速泄出，活塞8回位，气门关闭。完成发动机的一个配气循环内进气门关闭延时的调整。

本发明的发动机进气门延时关闭系统的特点是，外部油路中没有专门的控制通断的装置，工作机油直接通到底座6的进油孔9里，靠液压挺杆总成5上的各油孔与底座6上的各油孔的相对位置的不同，实现进出油相位的控制，进而实现气门升程的控制，底座6同时实现了液压挺杆的导向。通过仔细调整进出油孔的位置和孔径，可以满足发动机进排气的定时与升程控制的要求，从而调整发动机配气到较佳状态。

Claims (6)

1.一种滑阀式两模式发动机进气门延时关闭系统，包括有：底座(6)和沿底座(6)上、下滑动且顶端连接气门摇臂、底端连接发动机凸轮轴的液压挺杆总成(5)，其特征在于，还设置有向液压挺杆总成(5)供油的供油系统(12)，所述的液压挺杆总成(5)上形成有总成进油孔(14)和总成泄油孔；所述的底座(6)上形成有一端与供油系统(13)相连通，另一端与液压挺杆总成(5)上的总成进油孔(14)相连通的进油孔(9)；底座(6)上还形成有与液压挺杆总成(5)上的总成泄油孔对应连通的泄油孔。

2.根据权利要求1所述的滑阀式两模式发动机进气门延时关闭系统，其特征在于，所述的液压挺杆总成(5)包括有由下至上一体形成的与发动机凸轮轴相连的推杆(17)、油路结构(18)和油压室(7)，所述的油压室(7)内设置有与气门摇臂连接的活塞(8)。

3.根据权利要求2所述的滑阀式两模式发动机进气门延时关闭系统，其特征在于，所述的油路结构(18)中心形成有与油压室(7)相连通的油路(11)，油路结构(18)的周边形成有与油路(11)连通的总成进油孔(14)、总成主泄油孔(15)和总成次泄油孔(16)，所述的油路(11)内由下至上设置有弹簧(12)和内阀芯(19)。

4.根据权利要求1或3所述的滑阀式两模式发动机进气门延时关闭系统，其特征在于，所述的底座(6)上的泄油孔包括有与总成主泄油孔(15)和总成次泄油孔(16)对应连通的泄油大孔(4)和泄油小孔(10)。

5.根据权利要求1所述的滑阀式两模式发动机进气门延时关闭系统，其特征在于，所述的供油系统(12)包括有机油箱(1)、调压阀(3)以及通过管路连接在机油箱(1)和调压阀(3)之间的油泵(2)，所述的调压阀(3)还直接通过管路(20)连接机油箱(1)，以及还通过管路连通底座(6)上进油孔(9)。

6.根据权利要求5所述的滑阀式两模式发动机进气门延时关闭系统，其特征在于，所述的油泵(2)为齿轮泵、柱塞泵、转子泵及叶片泵中的一种。

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