CN102425471A - 液压气门驱动系统 - Google Patents

Abstract

一种发动机液压气门驱动系统，其特征是：在曲轴箱内置一根凸轮轴，其上的每个凸轮驱动一个液压活塞，所述的液压活塞通过油管连接气门控制液压活塞，所述的气门控制液压活塞上设有双向电磁阀和活塞位置传感器，所述的气门控制液压活塞，由主活塞和副活塞组成，副活塞固定连接气门杆，因为液压活塞与气门控制液压活塞及其连接油管之间为闭合状态，油压是恒定不变的，气门控制液压活塞在凸轮的驱动下，实现了气门的单独地精准地控制，并且消除了气门落座冲击。

Description

液压气门驱动系统

技术领域

本发明涉及一种发动机液压气门驱动系统，特别可以单个汽缸地控制单个气门的正时、升程、并可以根据发动机负载状态，关闭所需的任一汽缸，并能实现对气门全面控制。

背景技术

现有顶置凸轮轴气门驱动系统，因受其自身结构限制不能单独的变化气门，也不能使气门针对发动机所有工况，提供最佳的气门相位和升程，而目前公知气门驱动方法，如电磁驱动系统存在气门落座冲击大，响应速度不够快，能量消耗大，而气门落座冲击大会导致气门疲劳和强烈噪音。

电磁液压气门驱动系统的工作原理是，通过电磁阀的开启和关闭，实现气门的开启和关闭，这样的工作原理的先天性缺陷是，每一次气门的开启和关闭，都需要ECU控制电磁阀先开启或关闭，后高压油进入活塞液压腔，驱动气门的开启和关闭，从电磁阀的开启或关闭，到活塞液压腔内油压达到标准压力，是需要一定的时间的，这就造成了气门响应速度滞后的先天性缺陷，上述问题导致发动机不能在高速工况工作。

发明内容

本发明的目地是为了克服，上述现有和已知技术中存在的重大缺点，提供了一种对气门精准并全面地控制方法，能使发动机在任何一工况都能发挥最佳性能。

本发明的目地是通过如下措施来达到：该液压气门驱动系统包括，ECU、转速传感器、凸轮轴位置传感器、活塞位置传感器、凸轮轴和润滑油泵等组成，其特征是：在曲轴箱内设置一根凸轮轴，每个凸轮驱动一个液压活塞，在所述液压活塞与所述气门控制液压活塞之间的连接油管设有一个柱塞泵。

所述液压活塞的活塞容纳在活塞壳内，所述的活塞与活塞壳盖接触部分设有所述活塞的液压腔，所述活塞由内卡环维持在活塞壳内。

所述的气门控制液压活塞，由同一活塞壳内首尾接触的主活塞和副活塞组成，所述的主活塞与活塞壳盖接触部设有液压腔，因所述主活塞与所述副活塞首尾接触，并且所述主活塞前端直径比后端细，因此所述主活塞前端是所述副活塞的液压腔，所述副活塞由内卡环维持在活塞壳内。

在所述副活塞液压腔设有双向电磁阀和活塞位置传感器，所述的副活塞固定连接气门杆。

所述活塞壳下端内壁直经变粗，以容纳缓冲弹簧，并定位缓冲弹簧的上端，并在所述副活塞与所述缓冲弹簧对应的适当位置，设有定位垫圈和卡环，以定位所述缓冲弹簧的下端，所述的缓冲弹簧的弹力，小于气门回位弹簧的弹力。

所述柱塞泵是双向移动的柱塞泵，由所述的主液压腔及其上设置的双向电磁阀，和所述副液压腔与其上设置的双向电磁阀组成，在所述主液压腔与所述副液压腔之间设有柱塞限位传感器。

所述液压活塞通过油管连接所述气门控制液压活塞，并且所述液压活塞与所述气门控制液压活塞及连接油管之间为闭合状态，油压是恒定不变的。

所述的气门控制液压活塞和所述柱塞泵分别经过其各自的双向电磁阀并通过油管连接至所述多功能阀并连接润滑油泵。

本发明与现在有技术和已知技术相比具有的优点的有益效果：本液压气门驱动系统的气门开启或关闭，是在凸轮驱动的基础之上，通过ECU、凸轮轴位置传感器、活塞位置传感器、和双向电磁阀等的共同作用，精确地实现气门正时、升程、变排量和发动机制动，并且由于设有副活塞缓冲弹簧，在缓冲弹簧的作用下，消除了气门落座冲击，而且由于气门响应速度快，所以能适应发动机所有工况。

附图说明

本发明书包括如下4幅附图

图1是凸轮轴和液压活塞的视图

图2是气门控制液压活塞的视图

图3是柱塞泵的视图

图4是多功能阀的视图

具体实施例

如图1和图4所示内置一根凸轮轴(4)，由齿轮和曲轴正时齿轮相连(图中未标示)，凸轮轴(4)的转速是曲轴(1)的1半，润滑油泵(3)与曲轴(1)连接，，并且润滑油泵(3)先连接多功能阀(31)再连接气门控制液压活塞(10)和柱塞泵(27)，多功能阀(31)是利用高压油在管路传输过程中，液体与气体因自身比重不同，而形成液体位于下方而气体处于上方的自然现象，通过设置在多功能阀(31)顶部的放气口(34)将油路，内因发动机工作过程中形成的气泡过滤干净，消除因气阻障碍对气门驱动系统正常工作的不利影响。

限压口(35)和放气口(34)上的预紧弹簧(图中未标示)的弹力，应当使油压稳定在一个适合的压力范围内。

每个气缸对应2个凸轮(22)，一个凸轮(22)驱动一个液压活塞(7)(无论几气门每缸都用2个凸轮，一台发动机只用一根凸轮轴)液压活塞(7)外壳固定连接支承架(5)，另一端固定连接在发动机机体上(图中未标示)。

如图1和图2所示被凸轮驱动的液压活塞(7)，通过油管(24)连接气门控制液压活塞(10)，气门控制液压活塞(10)，的顶部固定连接在位于汽缸盖上方的固定机构(图中未标示)，气门控制液压活塞(10)，由同一活塞壳内首尾接触的主活塞(8)和副活塞(9)组成，主活塞(8)与活塞壳盖接触部设有主液压腔(13)，因为主活塞(8)与副活塞(9)首尾接触，并且主活塞(8)前端直径比后端直径细，因此主活塞(8)的前端是副活塞(7)的副液压腔(12)。气门控制液压活塞(10)的活塞壳下端内壁直径变粗，以容纳缓冲弹簧(25)，并定位缓冲弹簧(25)的上端，在副活塞(7)的前端与缓冲弹簧(25)对应的位置设有定位垫圈和内卡环(26)以定位缓冲弹簧(25)的下端。缓冲弹簧(25)的弹力，小于气门回位弹簧(图中未标示)的弹力，副活塞(7)由内卡环(26)维持在活塞壳内。在副液压腔(12)设有双向电磁阀(11)和活塞位置传感器(14)，副活塞(7)固定连接气门杆，副液压腔(12)通过电磁阀(11)油管(15)连接多功能阀(31)，并连接润滑油泵(3)，电磁阀(11)的回油口通过回油管(图中未标示)连接发动机润滑油回路。在可替换的实施例中副液腔(12)可设有一个进油口单向电磁阀和一个回油口单向磁阀

如图1和图2所示被凸轮驱动的液压活塞(7)的液压腔(23)容积，与气门控制液压活塞(10)的主液压腔(13)相加的容积相等(指多气门)，液压活塞(7)和气门控制液压活塞(10)，及其连接油管(24)之间是闭合状态，油压是恒定不变的。

下面将说明根据本发明的示例性实施例，所描述的液压气门驱动系统的操作方法。

发动机转动时带动凸轮轴(4)上的凸轮(22)转动，凸轮(22)驱动液压活塞(7)的活塞(6)向上移动，活塞(6)上移产生的压力通过油管(24)推动气门控制液压活塞(10)的主活塞(8)向下移动，因为主活塞(8)与副活塞(9)首尾接触，所以在主活塞(8)驱动下副活塞(9)也等距离向下移动，从而开启气门，并在凸轮(22)控制下平稳的关闭气门。气门控制液压活塞(10)的副活塞(9)在气门回位弹簧的压力下回移，从而推动液压活塞(7)的活塞(6)回到原位。

下面将说明根据本发明的示例性实施例，所描述的液压气门驱动系统的另一种操作方法。

在发动机工作时ECU根据发动机转速传感器、凸轮轴位置传感器(图中未标示)、活塞位置传感器等传感器回传信息，在凸轮(22)尚未接触液压活塞(7)的活塞(6)时，打开双向电磁阀(11)高压油进入副液压腔(12)，推动副活塞(9)向下移动实现气门正时(提前角)，紧接着凸轮(22)驱动液压活塞(7)的活塞(6)向上移动，活塞(6)产生的压力推动气门控制液压活塞(10)的主活塞(8)驱动副活塞(9)再度下移实现气门升程，副活塞(9)设有活塞位置传感器，其移动行程，由ECU通过双向电磁阀(11)精确控制。在关闭或减小气门正时和升程时，ECU根据凸轮轴位置传感器(图中未标示)、活塞位置传感器，打开双向电磁阀(11)的回油口高压油通过回油管(图中未标示)流回发动机润滑油回路排气门的工作原理和过程及功能同进气门。

如图3所示在液压活塞(7)与气门控制液压活塞(10)连接的油管(24)之间，设置柱塞泵(27)，柱塞泵(27)前端连接油管(24)，柱塞泵(27)是双向移动的双柱塞泵，由柱塞(28)和主液压腔(16)及其上设置的双向电磁阀(17)，和副液压腔(18)及其上设置的双向电磁阀(19)，以及在主副液压腔中间设置的限位传感器(20)组成，2根供油管(图中未标示)从润滑油泵(3)并经过多功能阀(31)，分别通过双向电磁阀(17)和(19)，连接主液压腔(16)和副液压腔(18)，一根回油管一端分别连接主副液压腔上设置的双向电磁阀，另一端连接发动机润滑油回路。可替换的也可在主液压腔设有1个进油单向电磁阀，和一个回油单向电磁阀，副液压腔也设有一个进油单向电磁阀和回油单向电磁阀。

下面将说明根据本发明的示例性实施例，所描述的液压气门驱动系统的再一种操作方法。

ECU根据发动机转速传感器、油门踏板位置传感器、变速箱档位传感器(图中未标示)，打开副液压腔(18)上的双向电磁阀(19)，高压油进入副液压腔(18)推动柱塞(28)向后移动吸入油管(24)内的润滑油5-6毫升，同时柱塞(28)后移接触限位传感器(20)，从而双向电磁阀(19)断电，柱塞(28)被副液压腔(19)内的高压油稳定在原位，此时液压活塞(7)与气门控制液压活塞(10)因欠压无法工作，进气门和排气门全部关闭，同时停止供油和火花塞断电，从而实现可变排量。

在恢复排量时，ECU打开双向电磁阀(17)高压油进入主液压腔(16)，，推动柱塞(28)向前移动，将吸入的5-6毫升润滑油，压回油管(24)内，此时因柱塞(28)前移接融限位传感器(20)，从而双向电磁阀(17)断电，柱塞(28)被主液压腔(16)内的高压油稳定在原位，此时液压活塞(7)与气门控制液压活塞(10)因压力恢复而正常工作。

特别说明：双向电磁阀(17)和双向电磁阀(19)，其中任一个打开进油口，另一个就同时打开回油口。

当驾驶员打开发动制动时，ECU根据凸轮轴位置传感器(图中未标示)，在活塞处于压缩冲程时，打开排气门，同时燃油系统断油、停电因为进气门正常启闭，发动机利用车辆的惯性力，对空气进行压缩，实现了发动机制动。

为了更方便解释和精确限定所附权利要求，术语“主活塞”“副活塞”“主液压腔”“副液压腔”“放气口”“限压口”是用于参考与图中显示的这些特征的位置，来描述是示例性实施例的特征。

依照相关法律标准，详细描述了本发明，因此该描述是示例性的而不是本质上的限制，凡是对本实施例所作的变形和修改，仍然落入本发明的保护范围内，因此本发明给出的法律保护范围，只能通过研究权利要求确定。

Claims (8)

1.一种发动机液压气门驱动系统，其特征是：在曲轴箱内设置一根凸轮轴，其每个凸轮驱动一个液压活塞，在所述液压活塞与所述气门控制液压活塞之间的连接油管设有一个柱塞泵。

2.根据权利要求1所述的液压活塞，其特征是：活塞容纳在活塞壳内，在所述活塞与活塞壳盖接触部设有所述活塞的液压腔，所述活塞由内卡环维持在活塞壳内。

3.根据权利要求1所述的气门控制液压活塞，其特征是：由同一活塞壳内首尾接触的主活塞和副活塞组成，所述的主活塞与活塞盖接触部设有液压腔；因所述的主活塞与所述副活塞首尾接触，并且主活塞前端直径比后端直径细，因此所述主活塞前端是所述副活塞的液压腔，所述副活塞由内卡环维持在活塞壳内。

4.根据权利要求3所述的气门控制液压活塞，其特征是：在所述副活塞液压腔设有双向电磁阀和活塞位置传感器；所述的副活塞固定连接气门杆。

5.根据权利要求1所述的气门控制液压活塞，其特征是：活塞壳下端内壁直经变粗，以容纳缓冲弹簧，并定位缓冲弹簧上端，并在所述副活塞前端与所述缓冲弹簧对应的适当的位置，设有定位垫圈和卡环，以定位所述缓冲弹簧下端，所述的缓冲弹簧的弹力，小于气门回位弹簧的弹力。

6.根据权利要求1所述的柱塞泵，其特征是：是双向移动的双柱塞泵，所述柱塞泵由主液压腔与其上设置的双向电磁阀，和副液压腔与其上设置的双向电磁阀组成，在所述主液压腔与所述副液压腔之间设有柱塞限位传感器。

7.根据权利要求1所述的润滑油泵，其特征是：润滑油泵与曲轴连接，并通过多功能阀由油管分别连接，所述气门控制液压活塞和所述柱塞泵。

8.根据权利要求7所述的多功能阀，其特征是：在多功能阀壳体上端左侧设有进油口，在所述多功能阀壳体右侧下端设有出油口，在所述多功能阀壳体顶部左侧设有限压口，所述限压口由钢球座、钢球和位于其上方的预紧弹簧组成，在所述多功能壳体顶部右侧设有放气口，所述放气口由钢球座、钢球和位于其上方的预紧弹簧组成。

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