CN103061845B - 一种气门机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气门机构，包括：气缸盖，开设有通道及高压油道；第一液压挺柱和第二液压挺柱，分别能滑动的设置于通道的两端，第一液压挺柱、第二液压挺柱及通道内壁围成液压腔，液压腔与高压油道通过连接油道连通；开关阀，设于连接油道并控制其通断；驱动部，连接第一液压挺柱并驱动其在通道内滑动；气门，连接于第二液压挺柱，本发明的气门机构能够实现气门升程和气门相位的无级调节，结构简单，成本低廉。

Description

一种气门机构

技术领域

本发明涉及发动机配气装置技术领域，特别是涉及一种气门机构。

背景技术

发动机技术已广泛的应用于汽车、轮船、飞机等载运工具。传统的发动机可包括有曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、点火系统、冷却系统以及润滑系统等，其中配气机构主要负责向发动机中输入燃料气体混合物以及排除废气。气门机构作为配气机构的重要组成部分，其运转的良好程度，特别是气门升程和气门相位的调节和控制，将严重影响整个发动机的工作性能和工作效率。

在实际工作中，针对各种工况环境，发动机工作的负荷率也有不同，高负荷工作状态下的发动机所获得的工作效率要远高于中、低负荷状态，相应的也会消耗较多的燃料，所以根据实际工况，适时适量的调节发动机的负荷率对节省燃料、提升工作效率有重要意义，通常是通过调节气门升程来实现。

传统的可变升程的气门机构大多采用两个或更多个不同升程的凸轮机构，配合相应的气门挺杆，以实现不同的气门升程，由于凸轮驱动机构的数量较多，造成气门机构结构臃肿复杂，容易产生故障，与当前发动机精简化、集成化的技术发展趋势格格不入。多个凸轮驱动机构组合的方式只能实现气门升程的多级变化，不能实现无级调节，升程所能变化的级数毕竟有限，不能满足多种多样的工况需要，再叠加设置更多的凸轮驱动机构势必会使气门机构更加复杂。另外，传统的气门机构只能跟随凸轮驱动机构打开或者关闭气门，不能实现气门相位的多样化调节和精确控制，导致发动机性能单一，不能适应多样化的工况需求。

鉴于上述情况，本设计人借其多年相关领域的技术经验以及丰富的专业知识，不断研发改进，并经大量的实践验证，提出了本发明的气门机构的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气门机构，能够实现气门升程和气门相位的无级调节，结构简单，成本低廉。

为了实现上述目的，本发明提供了一种气门机构，包括气缸盖，开设有通道及高压油道；第一液压挺柱和第二液压挺柱，分别能滑动的设置于所述通道的两端，所述第一液压挺柱、所述第二液压挺柱及所述通道内壁围成液压腔，所述液压腔与所述高压油道通过连接油道连通；开关阀，设于所述连接油道并控制其通断；驱动部，连接所述第一液压挺柱并驱动其在所述通道内滑动；气门，连接于所述第二液压挺柱。

上述的气门机构，其中，还包括：单向阀，设于所述高压油道出油口。

上述的气门机构，其中，所述驱动部为一个驱动凸轮，所述驱动凸轮顶抵于所述第一液压挺柱。

上述的气门机构，其中，所述第一液压挺柱与所述通道内壁间设有密封圈，所述第二液压挺柱与所述通道内壁间设有密封圈。

上述的气门机构，其中，所述开关阀为电磁阀。

上述的气门机构，其中，所述电磁阀为柱塞电磁阀，所述柱塞电磁阀的柱塞能够关闭或打开所述连接油道。

上述的气门机构，其中，所述通道竖直开设，所述第一液压挺柱设于所述通道顶端，所述第二液压挺柱设于所述通道底端。

上述的气门机构，其中，所述驱动部为驱动凸轮，其设置于所述第一液压挺柱上方并顶抵于所述第一液压挺柱的顶面；所述气门连接于所述第二液压挺柱下方。

上述的气门机构，其中，所述单向阀为弹簧单向阀。

本发明的气门机构至少具有以下优点及特点：

1、本发明的气门机构在气缸内开设液压油路，在油路中充入液压油，通过改变液压上挺柱和液压下挺柱间液压腔内的液压油量来调节气门升程，液压腔内的液压油量可连续变化，从而可实现气门升程的无级调节；同时，能够控制液压腔充放液压油的时机，从而控制气门开启的时机，也就是实现了气门相位的无级调节，能够满足多样化的工况需求。

2、本发明的气门机构通过组合使用常规的液压油路阀器件，如电磁阀、单向阀等，即可控制调节液压腔内的液压油量，从而实现气门升程和气门相位的无级调节，结构非常简单，成本低廉。

3、本发明的气门机构的驱动部可只包括一个驱动凸轮，相比现有技术，结构大幅简化，降低了故障发生率，并且缩小了整个气门机构的体积，节省了空间。

4、本发明的气门机构只需打开液压腔和高压油道间的开关阀，使液压腔和高压油道连通即可方便的实现气门关闭，利于发动机停缸操作的快速实现。

5、本发明的气门机构是在现有发动机结构的基础上进行的改进，设计灵活可变，适于推广应用。

附图说明

图1为本发明气门机构结构示意图。

主要元件标号说明：

1气缸盖

11通道

12高压油道

13液压腔

14连接油道

15卡止台

21第一液压挺柱

22第二液压挺柱

23密封圈

3开关阀

31柱塞

32线圈

4驱动部

41驱动凸轮

5气门

51气门杆

6单向阀

7卡止环

8弹簧

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。

请参考图1，为本发明气门机构结构示意图，如图所示，本发明的气门机构主要包括：气缸盖1，其内开设有通道11及高压油道12；第一液压挺柱21和第二液压挺柱22，能滑动的设置于通道11的两端，第一液压挺柱21、第二液压挺柱22及通道11内壁围成液压腔13，液压腔13与高压油道12通过连接油道14连通；开关阀3，设于连接油道14并控制连接油道14的通断；驱动部4，连接第一液压挺柱21并驱动其在通道11内滑动；气门5，连接于第二液压挺柱22并能与其连动；单向阀6，设于高压油道12出油口。

请继续参考图1，气缸盖1内开设的通道11可根据实际需要灵活设计，本实施例中，通道11为一条竖直开设的通道，第一液压挺柱21设于通道11顶端，第二液压挺柱22设于通道11底端，第一液压挺柱21和第二液压挺柱22均能在通道11内滑动，当然，根据实际需要，通道11的开设方式多种多样，并且不限于直通道。第一液压挺柱21、第二液压挺柱22及通道11内壁围成液压腔13，为保证第一液压挺柱21、第二液压挺柱22与通道11间的滑动密封性，可在第一液压挺柱21与通道11内壁之间以及第二液压挺柱22与通道11内壁之间均设置密封圈23。

高压油道12主要用于供给及排除高压的液压油，高压油道12进油口可直接连通外部高压油源，例如可为车辆自带油源等，以接收高压油液，此为常规技术，不再赘述；高压油道12的出油口设有单向阀6，以避免油液回流，该单向阀6的开启压力可设置为较小，高压油液能够较容易的开启单向阀6进行泄油。本实施例中单向阀6采用的为弹簧单向阀，其开启压力即为弹簧预紧力，关于弹簧单向阀的具体结构及工作原理已为常规技术，不再赘述。

高压油道12与液压腔13通过连接油道14连通，从而高压油道12中的高压油液能够经过连接油道14进入到液压腔13中，以在第一液压挺柱21和第二液压挺柱22之间传递推力。连接油道14设有开关阀3以控制连接油道14的通断。开关阀3可选用常见的电磁阀器件，通过电磁控制就能够方便快捷的开关电磁阀，进而实现连接油道14的通断控制。本实施例中，开关阀3采用的是柱塞电磁阀，柱塞电磁阀的柱塞31受电磁阀线圈32的控制关闭或打开连接油道14，例如线圈32通电，柱塞31关闭连接油道14，反之线圈32断电，柱塞31将打开连接油道14，关于柱塞式电磁阀的结构及工作原理已为常规技术，不再详细说明。

驱动部4连接并驱动第一液压挺柱21，使其在通道11内滑动。驱动部4可选择多种常规驱动装置，如驱动凸轮41，驱动凸轮41的轮面顶抵于第一液压挺柱21，当驱动凸轮41旋转时，即可推动第一液压挺柱21在通道11内滑动。如上所述，本实施例中，通道11为一条竖直开设的通道，第一液压挺柱21设于通道11顶端，第二液压挺柱22设于通道11底端，驱动凸轮41则设置于第一液压挺柱21的上方并顶抵于第一液压挺柱21的顶面，当驱动凸轮41转动时，将可下推第一液压挺柱21，使其在通道11内滑动。

值得提出的是，本发明气门机构的驱动部4可只包括一个驱动凸轮41，即可实现气门升程和气门相位的无级调节。

气门5连接于第二液压挺柱22并能与其连动，从而可实现气门的启闭，本实施例中，第二液压挺柱22设于通道11底端，气门5则连接于第二液压挺柱22的下方，当第二液压挺柱22向下滑动时，带动气门5向下运动，开启气门，反之，当第二液压挺柱22向上滑动时，带动气门5向上运动，关闭气门。

一般来说，常规的气门均设置有复位机构，用于气门开启后的复位，本实施例中气缸盖和气门之间设有常规的气门弹簧复位机构，其包括有：卡止环7，套设于气门5的气门杆51并与气门杆51固接；弹簧8，套设于气门杆51，气缸盖1内壁内凸形成卡止台15，弹簧8的一端卡抵于卡止环7，另一端卡抵于卡止台15，从而当气门开启时，气门移动使弹簧8被压缩，而当驱动凸轮压力消失时，弹簧8弹性恢复原状，带动气门回复原位，即关闭气门。关于气门弹簧复位机构的结构及工作原理，已为常规技术，故不再更加详细的说明。

下面结合图1来说明本发明气门机构的工作原理，首先，开关阀3打开，高压油道12接收外部油源的高压油液，高压油液通过连接油道14注入到液压腔13中，由于用高压油道14出油口单向阀6的开启压力较小，所以液压腔13中充满油液之后，高压油液将开启单向阀6进行泄油，也就是说，液压腔13中的油压可维持在较低水平；驱动凸轮41转动，下压第一液压挺柱21，使其在通道11内向下滑动，此时由于开关阀3为开启状态，液压腔13中的油液将经由连接油道14以及单向阀6排出，第二液压挺柱22及气门5不动；当需要开启气门时，控制关闭开关阀3，也就是切断连接油道14，此时液压腔13内充满油液并且无法排出，第一液压挺柱21受驱动凸轮41驱动向下滑动，通过液压腔13内的油液将推动第二液压挺柱22向下滑动，进而带动气门5向下运动，气门开启。本实施例中开关阀3为柱塞电磁阀，电磁阀线圈通电，控制电磁阀柱塞关闭连接油道14，实现油路切断。

由上述可知，适时关闭开关阀3即可实现气门5的开启，气门开启时机不再单纯的受制于驱动凸轮，通过控制开关阀3的开关时机，可以实现气门在凸轮驱动过程中的任意时刻开启，也就是实现了气门相位的无级调节；同时，气门升程也不再单纯的受制于驱动凸轮，适时的控制开关阀3，即可连续调节液压腔13内的液压油量，从而实现气门升程的无级调节，因此，驱动部4不再需要设置多个驱动凸轮，只需一个驱动凸轮即可实现气门升程的无级调节，结构大幅简化，降低了故障发生率。另外，通过液压油路以及电磁阀、单向阀等来实现液压腔内油量的调节，既简单又方便快捷，成本低廉。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种气门机构，其特征在于，包括：

气缸盖，开设有通道及高压油道；

第一液压挺柱和第二液压挺柱，分别能滑动的设置于所述通道的两端，所述第一液压挺柱、所述第二液压挺柱及所述通道内壁围成液压腔，所述液压腔与所述高压油道通过连接油道连通；

开关阀，设于所述连接油道并控制其通断；

驱动部，连接所述第一液压挺柱并驱动其在所述通道内滑动；

气门，连接于所述第二液压挺柱；

单向阀，设于所述高压油道出油口；在所述开关阀打开的情况下，所述高压油道接收外部油源的高压油液，高压油液通过所述连接油道注入到所述液压腔中，所述液压腔中充满油液之后，高压油液将开启所述单向阀进行泄油；

当所述开关阀打开时，所述驱动部下压所述第一液压挺柱，使所述第一液压挺柱在所述通道内向下滑动，此时由于所述液压腔中的油液将经由所述连接油道以及所述单向阀排出，所述第二液压挺柱及所述气门不动；

当需要开启所述气门时，控制关闭所述开关阀，切断所述连接油道，此时所述液压腔内充满油液，并且油液无法排出，所述第一液压挺柱受所述驱动部驱动向下滑动，通过所述液压腔内的油液推动所述第二液压挺柱向下滑动，带动所述气门向下运动，所述气门开启。

2.根据权利要求1所述的气门机构，其特征在于，所述驱动部为一个驱动凸轮，所述驱动凸轮顶抵于所述第一液压挺柱。

3.根据权利要求1所述的气门机构，其特征在于，所述第一液压挺柱与所述通道内壁间设有密封圈，所述第二液压挺柱与所述通道内壁间设有密封圈。

4.根据权利要求1所述的气门机构，其特征在于，所述开关阀为电磁阀。

5.根据权利要求4所述的气门机构，其特征在于，所述电磁阀为柱塞电磁阀，所述柱塞电磁阀的柱塞能够关闭或打开所述连接油道。

6.根据权利要求1所述的气门机构，其特征在于，所述通道竖直开设，所述第一液压挺柱设于所述通道顶端，所述第二液压挺柱设于所述通道底端。

7.根据权利要求6所述的气门机构，其特征在于，所述驱动部为驱动凸轮，其设置于所述第一液压挺柱上方并顶抵于所述第一液压挺柱的顶面；所述气门连接于所述第二液压挺柱下方。

8.根据权利要求1所述的气门机构，其特征在于，所述单向阀为弹簧单向阀。