CN101446214A - 连续可调机械液压气阀升程装置 - Google Patents

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连续可调机械液压气阀升程装置，属于内燃机技术领域。本发明包括配气凸轮、气门、气门弹簧、柱塞调节臂、柱塞弹簧座、挺柱柱塞、柱塞弹簧、挺柱柱塞套、锁紧螺母、低压油缸、第一垫片、第二垫片、执行柱塞、执行柱塞套。升程的大小由挺柱柱塞与挺柱柱塞套上第一油孔的相对位置决定。柱塞调节臂的对称平面与挺柱柱塞头部双斜截面的对称平面重合，取柱塞调节臂沿轴线的对称平面为参考平面，当需要最大升程时，旋转柱塞调节臂使参考平面与第一油孔轴线平行；当需要最小升程时，旋转柱塞调节臂使参考平面与第一油孔轴线垂直；当需要中间升程时，旋转柱塞调节臂使参考平面与第一油孔轴线呈0到90度的任意夹角。该装置结构简单，可同时连续调节气门升程、气门正时与持续期。

Description

连续可调机械液压气阀升程装置
技术领域
本发明涉及一种发动机气阀升程装置，特别是一种连续可调机械液压气阀升程装置，属于内燃机技术领域。
背景技术
为了满足环境保护和人类可持续发展的要求，节能减排是当今汽车发动机的发展目标。可变气门升程技术通过调节气门正时或升程改变进入缸内的混合气充量，改善发动机的动力性和燃油经济性。
理想的气门正时和升程规律应当根据发动机的运转工况及时作出调整，具有足够的灵活性。低速时，采用较小的气门叠开角以及较小的气门升程，防止缸内新鲜充量向进气系统的倒流；高速时，应当具有最大的气门升程和进气门迟闭角，减小流动阻力。专利申请号为200610069982.5，公开号为CN 1959072A，名称为一种电液控制的内燃机连续可变配气定时系统的发明专利，其具体实施方案中，只可控制气门的下降和关闭时刻，无法实现气门开启时刻的控制。专利申请号为200610169984.1，公开号为CN 101182807A，名称为连续可变气门升程装置的发明专利，可同时调节气门升程和气门开启及闭合持续时间，但明显加工复杂，从动件过多。
发明内容
为了克服已有技术的缺陷和不足，本发明提供了一种结构简单的连续可调机械液压气阀升程装置，使得发动机气门升程、持续期、正时连续可变，并控制缸内气体充量的质量。
为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：该发明包括配气凸轮、气门、气门弹簧；其特征在于还包括柱塞调节臂、柱塞弹簧座、挺柱柱塞、柱塞弹簧、挺柱柱塞套、锁紧螺母、低压油缸、第一垫片、执行柱塞、第二垫片、执行柱塞套；柱塞调节臂安装在挺柱柱塞的轴肩部，并与挺柱柱塞过盈配合，挺柱柱塞由配气凸轮直接驱动；挺柱柱塞的头部有两个沿轴线对称的斜截面，其对称平面与柱塞调节臂沿轴线的对称平面重合；柱塞弹簧座紧贴柱塞调节臂的底面安装在挺柱柱塞阶梯轴处，柱塞弹簧安装在柱塞弹簧座与锁紧螺母之间；锁紧螺母与低压油缸螺纹连接，第一垫片安装在挺柱柱塞套轴肩处，第二垫片安装在执行柱塞套轴肩处，执行柱塞套与挺柱柱塞套置于低压油腔内，挺柱柱塞套、低压油缸、执行柱塞套三者同轴，通过锁紧螺母压紧在一起；在挺柱柱塞套下端两侧开有对称的第一油孔；在低压油缸中部两侧开有对称的第二油孔；挺柱柱塞与执行柱塞之间为空心结构；气门由执行柱塞直接驱动。挺柱柱塞头部斜截面的最小间距与第一油孔直径相等，当配气凸轮未驱动挺柱柱塞时，挺柱柱塞头部平面与第一油孔上端齐平。柱塞调节臂有效调节范围为90度。
本发明的有益效果是：在低速时，采用较小的气门升程，减少泵气损失，增加低速扭矩，提高燃油的经济性；在高速时，采用最大的气门升程，提高充量系数，满足发动机高速时的动力性要求。对于多缸发动机，在低负荷时，改变进排气升程为零可实现停缸的方式来降低油耗。该该系统可在发动机全工况下可连续调整，保证发动机在各工况下的动力性和经济性，汽油机及高速柴油机均可适用。
附图说明
图1是本发明气阀升程装置的剖面结构示意图；
图2是本发明气阀升程装置分解立体结构图；
图3是本发明气阀升程装置最小升程状态时结构示意图；
图4是本发明气阀升程装置最大升程状态时结构示意图；
图5是本发明气阀升程装置中间升程状态时结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施做进一步描述。
如图1和图2所示，本发明包括配气凸轮1、气门13、气门弹簧14、柱塞调节臂2、柱塞弹簧座3、挺柱柱塞4、柱塞弹簧5、挺柱柱塞套6、锁紧螺母7、低压油缸8、第一垫片9、执行柱塞10、第二垫片11、执行柱塞套12；柱塞调节臂2安装在挺柱柱塞4的轴肩部，并与挺柱柱塞4过盈配合，挺柱柱塞4由配气凸轮1直接驱动；挺柱柱塞4的头部有两个沿轴线对称的斜截面，其对称平面与柱塞调节臂2沿轴线的对称平面重合；柱塞弹簧座3紧贴柱塞调节臂2的底面安装在挺柱柱塞4阶梯轴处，柱塞弹簧5安装在柱塞弹簧座3与锁紧螺母7之间；锁紧螺母7与低压油缸8螺纹连接，第一垫片9安装在挺柱柱塞套6轴肩处，第二垫片11安装在执行柱塞套12轴肩处，执行柱塞套12与挺柱柱塞套6置于低压油腔8内，挺柱柱塞套6、低压油缸8、执行柱塞套12三者同轴，通过锁紧螺母7压紧在一起；在挺柱柱塞套6下端两侧开有对称的第一油孔15；在低压油缸8中部两侧开有对称的第二油孔16；挺柱柱塞4与执行柱塞10之间为空心结构；气门13由执行柱塞10直接驱动。挺柱柱塞4头部斜截面的最小间距与第一油孔15直径相等，当配气凸轮1未驱动挺柱柱塞4时，挺柱柱塞4头部端面与第一油孔15上端齐平。柱塞调节臂2有效调节范围为90度。配气凸轮1驱动挺柱柱塞4，挺柱柱塞4可在挺柱柱塞套6内轴向移动，柱塞调节臂2可实现挺柱柱塞4在挺柱柱塞套6内转动，柱塞弹簧座3与柱塞弹簧5可实现挺柱柱塞4的轴向回位，第一油孔15既可从低压油缸8充油又可向低压油缸8内排油，低压油缸8内充满了液压油、第二油孔16通向低压油路或大气。第一垫片9和第二垫片12用于油路密封。执行柱塞10在执行柱塞套12内做轴向运动直接驱动气门13。
该连续可调机械液压气阀升程装置有以下三种工作状态，具体调节方式与运行原理如下：
第一种为最小升程状态，如图3所示，极限状态可实现发动机的停缸功能。取柱塞调节臂2沿轴线的对称平面为参考平面，旋转柱塞调节臂2使参考平面与第一油孔15轴线垂直。当配气凸轮1处于上升状态时，挺柱柱塞4在配气凸轮1的驱动下沿轴线压缩柱塞弹簧5向下移动，挺柱柱塞套6内的液压油被挤入低压油缸8。当配气凸轮1上升到最大升程时，由于挺柱柱塞4头部的斜截面未能封闭第一油孔15，因此执行柱塞10一直维持静止不动。当配气凸轮1处于下降状态时，挺柱柱塞4在柱塞弹簧5的作用下回位，由于真空作用低压油缸8内的液压油通过第一油孔15进入挺柱柱塞套6内完成充油。
第二种为最大升程状态，如图4所示。取柱塞调节臂2沿轴线的对称平面为参考平面，旋转柱塞调节臂2使参考平面与第一油孔15轴线平行。当配气凸轮1处于上升状态时，挺柱柱塞4在配气凸轮1的驱动下沿轴线压缩柱塞弹簧5向下移动，挺柱柱塞套6内的液压油被挤入低压油缸8。当挺柱柱塞4头部端面超过第一油孔15下端时，挺柱柱塞套6内液压油封闭。挺柱柱塞4继续向下运动并挤压液压油推动执行柱塞10，气门13在执行柱塞10的推动下实现开启。配气凸轮1达到最大升程时，气门13也达到了最大升程。当配气凸轮1处于下降状态时，执行柱塞10在气门13的作用下向上运动，此时挺柱柱塞套6内的液压油还是封闭的，液压油受挤压推动挺柱柱塞4向上运动，当挺柱柱塞4头部端面脱离第一油孔15下端时，液压油从第一油孔15泄出，执行柱塞10与气门13回复到起始状态，挺柱柱塞4在柱塞弹簧的作用下继续回位至头部端面与第一油孔15上端齐平。
第三种为中间升程状态，如图5所示。取柱塞调节臂2沿轴线的对称平面为参考平面，旋转柱塞调节臂2使参考平面与第一油孔15轴线呈0到90度内的任意夹角。由于夹角不同，可以使挺柱柱塞4斜截面外圈抛物线上的任意一点与第一油孔15下端重合封闭液压油路，同时改变液压油封闭时刻与泄油时刻。执行柱塞10和气门13的有效升程、持续期和正时也相应的发生变化。
总之，根据本发明典型实施例的连续可调机械液压气阀升程装置，可以同时改变气门升程、持续期、正时。

Claims (3)

1.一种连续可调机械液压气阀升程装置，包括配气凸轮(1)、气门(13)、气门弹簧(14)，其特征在于还包括柱塞调节臂(2)、柱塞弹簧座(3)、挺柱柱塞(4)、柱塞弹簧(5)、挺柱柱塞套(6)、锁紧螺母(7)、低压油缸(8)、第一垫片(9)、执行柱塞(10)、第二垫片(11)、执行柱塞套(12)；柱塞调节臂(2)安装在挺柱柱塞(4)的轴肩部，并与挺柱柱塞(4)过盈配合，挺柱柱塞(4)由配气凸轮(1)直接驱动；挺柱柱塞(4)的头部有两个沿轴线对称的斜截面，其对称平面与柱塞调节臂(2)沿轴线的对称平面重合；柱塞弹簧座(3)紧贴柱塞调节臂(2)的底面安装在挺柱柱塞(4)阶梯轴处，柱塞弹簧(5)安装在柱塞弹簧座(3)与锁紧螺母(7)之间；锁紧螺母(7)与低压油缸(8)螺纹连接，第一垫片(9)安装在挺柱柱塞套(6)轴肩处，第二垫片(11)安装在执行柱塞套(12)轴肩处，执行柱塞套(12)与挺柱柱塞套(6)置于低压油腔(8)内，挺柱柱塞套(6)、低压油缸(8)、执行柱塞套(12)三者同轴，通过锁紧螺母(7)压紧在一起；在挺柱柱塞套(6)下端两侧开有对称的第一油孔(15)；在低压油缸(8)中部两侧开有对称的第二油孔(16)；挺柱柱塞(4)与执行柱塞(10)之间为空心结构；气门(13)由执行柱塞(10)直接驱动。
2.根据权利1要求所述的连续可调机械液压气阀升程装置，其特征是所述的挺柱柱塞(4)头部斜截面的最小间距与第一油孔(15)直径相等，当配气凸轮(1)未驱动挺柱柱塞(4)时，挺柱柱塞(4)头部端面与第一油孔(15)上端齐平。
3.根据权利1要求所述的连续可调机械液压气阀升程装置，其特征是所述的柱塞调节臂(2)有效调节范围为90度。
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