CN102777225B - 一种可控配气机构及配气正时调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可控配气机构及配气正时调整方法。本发明气门阀体和座圈的进气位置设计成螺旋导流形状，气门的开启与关闭，采用液压油缸驱动；调整时通过油缸体内置的位移传感器，实时检测气门实际位置和实际开关气门时刻，通过曲轴上的光电位置传感器，实时检测曲轴的转角；根据配气正时要求，当曲轴转角到达需要气门开关的位置，给电磁换向控制阀发送控制信号，使液压油进入油缸，驱动气门开关；同时由通过实际检测到的气门开关时刻与配气正时所需的气门开关时刻比较，根据两者的差值，调整气门开关时刻。本发明在柴油机低速小负荷工况下，能保持足够的进气涡流强度，且同时能检测柴油机气门实际位置，并在线调节气门开启和关闭的时刻。
Description
技术领域
本发明属于机电一体化技术领域，涉及柴油机的一种可控配气机构及配气正时调整方法。
背景技术
配气正时是柴油机进气过程的关键因素之一，直接影响整机的动力性、经济性和排放性能。大型柴油机多采用液压机构控制气门开启过程，各液压缸之间工作状况差异将导致各缸配气正时不同，使各缸工作性能产生较大差异，影响整机性能。因此，柴油机装配过程中必须检查配气正时是否正确。传统装配工艺采用凸轮轴盘车方法检查液压驱动柱塞运动时刻，以此判断配气正时是否正确。其缺点在于实际工作状态存在缸内压力，影响气门开启过程，低速盘车状态下配气正时与整机工作状态下存在一定差异。同时，在柴油机低速小负荷工况下，往往存在进气强度弱的现象，造成油气混合不均匀、燃烧不充分，影响柴油机的燃油经济性与排放性能。因此，需要有一种新型的柴油机可控配气机构与配气正时调整方法，不仅在柴油机低速小负荷工况下，能保持足够的进气涡流强度，而且在柴油机运行工况下，能检测柴油机气门的实际位置，并在线调节气门开启和关闭的时刻，以满足配气正时的要求。本发明正是解决上述问题的一种有效方法。
发明内容
本发明针对柴油机现有配气机构存在的低速小负荷下进气涡流弱、不能在线调节气门开启和关闭时刻的不足，提供了一种可控配气机构及配气正时调整方法。
本发明包括阀壳、座圈、气门阀体、油缸体、阀杆、活塞、滑套、位移传感器。
阀壳上端与油缸体下端固定，且阀壳上端与油缸体下端相对应的中心均开有通孔，同时阀壳下端开有与座圈相对应的螺旋槽，活塞设置在油缸体内，阀杆的一端与活塞相连接，另一端穿过油缸体下端通孔、阀壳上下端通孔与座圈相连接，阀壳上端与阀杆通过滑套密封，位移传感器设置在油缸体侧壁上。
本发明的配气正时调整方法，具体过程如下
首先，将本发明的可控配气机构安装在柴油机内；
其次，通过油缸体上的位移传感器，实时检测可控配气机构的气门实际位置和实际开关气门时刻；
然后，通过柴油机内曲轴上的光电式脉冲传感器，实时检测曲轴的转角；根据配气正时要求，当曲轴转角到达需要气门开启的位置，柴油机内配气正时调整系统给配气机构电磁阀发送控制信号，使液压油进入油缸体上部，油缸体下部回油，向下驱动活塞和气门阀体，开启进气通道；当曲轴转角到达需要气门关闭的位置，柴油机内配气正时调整系统给配气机构电磁阀发送控制信号，使液压油进入油缸体下部，油缸体上部回油，向上驱动活塞和气门阀体，关闭进气通道，气门依靠油缸体下端通孔和滑套进行导向；当气门关闭时，依靠液压驱动力使气门阀体紧压在座圈上，利用气门阀体和座圈的斜面止口进行密封。
所述的气门阀体和座圈的斜面上有铣出的对应的螺旋槽，使气门阀体和座圈之间形成螺旋形气道，提高进气涡流强度。
本发明的有益效果：大型柴油机多采用液压机构控制气门开关过程，由于液压控制的滞后性以及各液压缸之间工作状况的差异，使得气门的实际开关时刻与配气正时要求有差距，影响了整机性能。同时，在柴油机低速小负荷工况下，往往存在进气强度弱的现象，造成油气混合不均匀、燃烧不充分，影响了柴油机的燃油经济性与排放性能。本发明提供的可控配气机构与配气正时调整方法，采用在线调整气门开关时刻方法以及气门气门阀体和座圈的进气位置设计成螺旋导流结构，能大幅提高柴油机的燃油经济性与排放性能，具有显著的经济、社会和环境效益。
附图说明
图1为本发明配气机构主剖面图。
图2为本发明配气机构俯视剖面图。
图3为本发明配气机构气门阀体的俯视图。
图4为本发明配气机构座圈的仰视图。
图5为本发明配气正时调整系统原理图。
图6为本发明配气正时调整系统的编码盘结构图。
其中，阀壳1、座圈2、气门阀体3、油缸体4、阀杆5、活塞6、滑套7、位移传感器8。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步描述。
如图1和图2所示，本发明的可控配气机构包括阀壳1、座圈2、气门阀体3、油缸体4、阀杆5、活塞6、滑套7、位移传感器8。
阀壳1上端与油缸体4下端固定，且阀壳1上端与油缸体4下端相对应的中心均开有通孔，同时阀壳1下端开有与座圈2相对应的螺旋槽，活塞6设置在油缸体4内，阀杆5的一端与活塞6相连接，另一端穿过油缸体4下端通孔、阀壳1上下端通孔与座圈2相连接，阀壳1上端与阀杆5通过滑套7密封，位移传感器8设置在油缸体4侧壁上。
所述的油缸体4为普通油缸。
一种可控配气机构的配气正时调整方法，具体过程如下：
首先，将本发明的可控配气机构安装在柴油机内；其次，通过油缸体上的位移传感器8，实时检测可控配气机构的气门实际位置和实际开关气门时刻，然后，通过柴油机内曲轴上的光电式脉冲传感器，实时检测曲轴的转角。根据配气正时要求，当曲轴转角到达需要气门开启的位置，柴油机内配气正时调整系统给配气机构电磁阀发送控制信号，使液压油进入油缸体4上部，油缸体4下部回油，向下驱动活塞6和气门阀体3，开启进气通道；当曲轴转角到达需要气门关闭的位置，柴油机内配气正时调整系统给配气机构电磁阀发送控制信号，使液压油进入油缸体4下部，油缸体4上部回油，向上驱动活塞6和气门阀体3，关闭进气通道，气门依靠油缸体4下端通孔和滑套7进行导向。当气门关闭时，依靠液压驱动力使气门阀体3紧压在座圈2上，利用气门阀体3和座圈2的斜面止口进行密封。
如图3和图4所示，气门阀体3和座圈2的斜面上铣出对应的螺旋槽，使气门阀体3和座圈2之间形成螺旋形气道，提高进气涡流强度。尤其在柴油机低速小负荷工况下，能保持足够的进气涡流强度，使油气混合均匀、燃烧充分，改善柴油机的燃油经济性与排放性能。
如图5所示，配气正时调整系统包括配气机构电磁阀、电感式直线位移传感器、卡装式不完全编码盘、光电式脉冲传感器。卡装式不完全编码盘与光电式脉冲传感器组合，检测曲轴离Ⅰ缸下止点的转角，并将该转角作为配气正时的基准点，当检测到设定的配气正时的进气开始角度时，CPU电路发出控制指令，通过驱动电路，使配气机构电磁阀得电，油缸体4上口进油、下口回油，这时气门打开，柴油机开始进气。当检测到设定的配气正时的进气结束角度时，CPU电路发出控制指令，通过驱动电路，使配气机构电磁阀失电，油缸体4下口进油、上口回油，这时气门关闭，柴油机结束进气。由于控制气门的液压机构的迟滞特性，以及各液压缸之间工作状况差异将导致各缸配气正时不同，使各缸工作性能产生较大差异，影响整机性能。因此，在气门打开、柴油机进气时，通过电感式直线位移传感器检测气门杆的实际位移，与检测到的曲轴离Ⅰ缸下止点的转角进行比较，其差值作为配气机构电磁阀得电的提前量，补偿液压迟滞特性以及各缸的差异。光电式脉冲传感器信号，经过脉冲信号变换与调理电路处理，接入CPU电路。电感式直线位移传感器信号，经过模数转换电路处理，接入CPU电路。CPU电路通过CAN总线电路，与主控系统通信。
如图6所示，不完全编码盘在圆周方向打714个孔，其中在下止点左右每隔1°打孔，其余每隔0.5打孔。下止点附近的7个孔用于确定下止点位置。
Claims (2)
1.一种可控配气机构，包括阀壳、座圈、气门阀体、油缸体、阀杆、活塞、滑套、位移传感器，其特征在于：
阀壳上端与油缸体下端固定，且阀壳上端与油缸体下端相对应的中心均开有通孔，同时气门阀体下端和座圈的斜面上铣有对应的螺旋槽，活塞设置在油缸体内，阀杆的一端与活塞相连接，另一端穿过油缸体下端通孔、阀壳上下端通孔与座圈相连接，阀壳上端与阀杆通过滑套密封，位移传感器设置在油缸体侧壁上，
所述的气门阀体和座圈的斜面上铣有对应的螺旋槽，使气门阀体和座圈之间形成螺旋形气道。
2.使用如权利要求1所述的可控配气机构的配气正时调整方法，其特征在于如下步骤：
首先，将可控配气机构安装在柴油机内；
其次，通过油缸体上的位移传感器，实时检测可控配气机构的气门实际位置和实际开关气门时刻；
然后，通过柴油机内曲轴上的光电式脉冲传感器，实时检测曲轴的转角；根据配气正时要求，当曲轴转角到达需要气门开启的位置，柴油机内配气正时调整系统给配气机构电磁阀发送控制信号，使液压油进入油缸体上部，油缸体下部回油，向下驱动活塞和气门阀体，开启进气通道；当曲轴转角到达需要气门关闭的位置，柴油机内配气正时调整系统给配气机构电磁阀发送控制信号，使液压油进入油缸体下部，油缸体上部回油，向上驱动活塞和气门阀体，关闭进气通道，气门依靠油缸体下端通孔和滑套进行导向；当气门关闭时，依靠液压驱动力使气门阀体紧压在座圈上，利用气门阀体的上部外圆锥面和座圈的上部内圆锥面进行密封。
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