CN103422929A - 平衡密封阀及其气门系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平衡密封阀及其气门系统。该平衡密封阀在进气口的上下两侧均设置活塞，利用帕斯卡原理，将两活塞所承受的压力相互抵消，从而能够可靠地将密封阀关闭，并且在频繁高速的开启和关闭动作中，只需要较小的力量就可以灵活驱动。

Description

平衡密封阀及其气门系统

技术领域

本发明涉及机械行业阀门技术领域，尤其涉及一种平衡密封阀及其气门系统。

背景技术

众所周知，传统的四冲程往复活塞式发动机“配气正时”，是指进、排气门开启与关闭时，活塞在气缸的位置，即活塞位于上、下止点前、后的曲轴转角，即进、排气持续角，是制造发动机时通过试验确定的并且有严格的规定，这项任务通过曲轴正时齿轮与配气凸轮轴齿轮的相关定位传动来完成。为使吸入气缸的可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气体压缩，使其容积缩小、密度加大、温度升高，即需要压缩过程，此时混合气压力会增加到0.6-1.2MPa，温度可达600-700K。在这个行程中有个很重要的概念，就是压缩比。所谓压缩比，就是压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比。一般压缩比越大，在压缩终了时混合气的压力和温度便越高，燃烧速度也越快，因而发动机发出的功率越大，经济性越好。一般家用轿车的压缩比在8-10之间。随着节能环保的呼声高涨，为实现在稀薄含油气体下的燃烧，需要追求与压缩比有密切关系的所谓高空燃比，这如果光是依靠气缸的吸气和压缩冲程，前述的压缩比就不能满足节油提效高空燃比的要求了，出现了油气直喷式发动机，如德国的哈尔舍(SKS)燃烧系统，其采用了把压力气体直接喷入气缸的方式。无论是上述的两种方式的哪一种，都需要解决压力气体进入燃烧室的阀门开闭问题。

图1为现有技术发动机活塞气缸气门系统的剖面示意图。如图1所示，气缸体1围成活塞空间，气门系统设置在气缸盖5上，活塞2可在活塞空间内上下运动，在活塞空间与的交界处设置进气密封阀10，在活塞空间与排气通道11的交界处设置排气密封阀4；在进气通道12的上壁设置喷油器10，在活塞空间与进气通道12的交界处设置进气密封阀3，进气密封阀3和排气密封阀4均成喇叭口形，凸轮机构中凸轮9绕其凸轮轴转动，挺柱8的一端连接至凸轮上，另一端抵接至气门摇臂7的中间支撑点，进气密封阀3和排气密封阀4的细端分别连接至气门摇臂的两端，在气缸盖和气门摇臂的两端分别设置气门弹簧6，分别用于保持进气密封阀3和排气密封阀4的闭合状态。以下介绍该气门系统的工作过程：

在吸气冲程：活塞2向下运动，气门摇臂进气密封阀3一侧下降，进气密封阀3打开，油气混合气进入活塞空间；

在压缩冲程：进气密封阀3关闭，活塞2向上运动，对进行活塞空间内的油气混合气进行压缩；

在膨胀做功冲程：火花塞点火，活塞空间内的油气混合气膨胀做功，推动活塞2向下运动；

在排气冲程：活塞2向上运动，气门摇臂7的排气密封阀4的一侧下降，排气密封阀4打开，燃烧后的废气通过排气通道13排出活塞空间。

可见，在图1所示的吸/排气系统中，进气密封阀由弹簧-凸轮控制，气缸靠真空负压吸入空气。对于图1所示的进气密封阀，在进气为常压气体时，可以靠气门弹簧6的力量将进气阀门10关闭，但是当进气为压力气体时，欲使张开的进气密封阀关闭，气门弹簧6的力量必须克服压力气体加在进气密封阀上的巨大压力，否则容易导致进气密封阀密封不严。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种平衡密封阀及其气门系统，以在进气气体为压力气体时，保证进气密封阀密封的可靠性。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种平衡密封阀，包括：阀体和阀芯。其中：阀体的中部挖空，形成圆柱形的轴线相互重合的自下而上的第一空间和第二空间；第一空间的半径大于第二空间的半径；在第一空间的侧面设置第一进气口；该第一进气口通过第一进气通道连通至阀体外部；在第一空间的下部设置圆锥形开口。阀芯包括轴线相互重合的颈部、第一活塞、连接部、第二活塞及圆锥盘形密封件；其中，颈部向上穿过第二空间；第一活塞位于第一空间内；连接部的半径小于第一空间的半径；第二活塞暴露于第一空间的上表面面积不大于第一活塞的下表面面积；圆锥盘形密封件与圆锥形开口相匹配。阀芯在截止状态和连通状态之间切换，当阀芯处于截止状态时，第一活塞的上表面抵接于第一空间的上表面，第二活塞和第一活塞均位于第一空间内，与位于其周围的阀体部分紧密接触，第一活塞的下表面与第二活塞的上表面分别位于第一进气口的上下两侧，圆锥盘形密封件扣合于第一空间下部的圆锥形开口；当阀芯处于连通状态时，第一活塞的上表面远离第一空间的上表面，并且高于第一进气口的下边沿；圆锥盘形密封件从圆锥形开口内脱离，第二活塞从第一空间内脱离。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种气门系统，包括：平衡密封阀，该平衡密封阀为上的平衡密封阀；连动机构，设置于主轴和平衡密封阀之间，用于根据主轴的相位信息来控制平衡密封阀处于截止状态或连通状态的时机。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明平衡密封阀具有以下有益效果：

(1)由于压力气体加在密封阀运动部件上的压力平衡，仅靠气门弹簧的力量就能够克服压力气体加在密封阀上的巨大压力，轻易地将密封阀关闭，从而密封阀在频繁高速的开启和关闭动作中，只需要较小的力量就可以灵活驱动；

(2)如果把压力气体加在密封阀运动部件上的压力做成不平衡，使密封阀运动部件一直受到关闭阀门的推力，就可以省略掉压缩次数寿命有限的气门弹簧，可以提高发动机的安全可靠性；

(3)本发明密封阀还可以控制一种或多种压力气体向缸体内的直接喷入，用途灵活多样。

附图说明

图1为现有技术发动机活塞气缸气门系统的剖面示意图；

图2为本发明第一实施例平衡密封阀的剖面示意图；

图3A为本发明第一实施例平衡密封阀中阀体的剖面示意图；

图3B为本发明第一实施例平衡密封阀中阀芯的剖面示意图；

图4为本发明第二实施例平衡密封阀的剖面示意图；

图5为本发明第二实施例平衡密封阀中阀芯的剖面示意图；

图6A为本发明第三实施例平衡密封阀处于截止状态时的剖面示意图；

图6B为本发明第三实施例平衡密封阀处于导通状态时的剖面示意图；

图7为本发明第三实施例平衡密封阀中阀芯的剖面示意图；

图8A为图6B所示平衡密封阀沿第二进气通道的水平剖面图；

图8B为本发明另一实施例平衡密封阀沿第二进气通道的水平剖面图；

图9为本发明实施例气门系统中连动装置的剖面示意图；

图10A为本发明实施例气门系统中密封阀处于导通状态时连动装置的示意图；

图10B为本发明实施例气门系统中密封阀处于截止状态时连动装置中凸轮和平衡密封阀中阀芯的配合关系图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。且在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中未绘示或描述的元件或实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。

为方便理解，首先将本申请文件中所涉及主要元件进行编号说明，如下所示：

【主要元件符号说明】

1-气缸体；            2-活塞；

3-进气密封阀；        4-排气密封阀；

5-气缸盖；            6-气门弹簧；

7-气门摇臂；          8-挺柱；

9-凸轮；                10-喷油器；

11-排气通道；           12-进气通道；

001-主轴；              100-气缸板；

200-阀体；              300-阀芯；

400-弹性复位件；        500-连接座；

600-连动装置；

210-第一空间；          220-第二空间；

230-第一进气通道；      240-通气孔；

250-定位减磨部件；      260-第二进气通道；

270-阀座；

310-颈部；              320-第一活塞；

330-连接部；            340-第二活塞

350-圆锥盘形密封件；    360-第三活塞；

610-正时齿轮；          620-同步链条；

630-同步齿轮；          640-凸轮轴轴承座；

650-凸轮轴；            660-凸轮；

670-压力轮；            700-气缸内部。

图2为本发明第一实施例平衡密封阀的剖面示意图。如图2所示，本实施例平衡密封阀包括：阀体200和阀芯300。

请参照图2及图3A，阀体200固定于气缸板100之上，其中部挖空，形成圆柱形的轴线相互重合的自下而上的第一空间210和第二空间220，其中第一空间210的半径大于第二空间220的半径，在第一空间的侧面设置第一进气口，该第一进气口通过第一进气通道230连通至阀体外部；在第一空间210的下部设置圆锥形开口。

请参照图2及图3B，阀芯300包括轴线相互重合的颈部310、第一活塞320、连接部330、第二活塞340及圆锥盘形密封件350；颈部310向上穿过阀体200的第二空间220并伸出；第一活塞320位于第一空间210内，与第一空间210的侧面始终紧密接触；连接部330的半径小于第一空间210的半径；第二活塞340暴露于第一空间210的上表面面积S2不大于第一活塞320的下表面面积S1；圆锥盘形密封件350与第一空间下部的圆锥形开口相匹配。

请参照图2、图3A和图3B，阀芯300在截止状态和连通状态之间切换，当阀芯300处于截止状态时，第一活塞320的上表面抵接于第一空间210的上表面，第二活塞340和第一活塞320均位于第一空间210内，与位于其周围的阀体部分紧密接触；第一活塞320的下表面与第二活塞340的上表面分别位于第一进气口的上下两侧，圆锥盘形密封件350扣合于第一空间210下部的圆锥形开口；当阀芯300处于连通状态时，第一活塞320的上表面远离第一空间210的上表面，依然与位于其周围的阀体部分紧密接触，并且高于所述进气口的下边沿；第二活塞340从第一空间210内脱离，圆锥盘形密封件350从圆锥形开口内脱离。

从图2可以看出，当阀芯300在截止状态时，第一进气通道230与气缸内部700隔绝，当阀芯300处于连通状态时，第一进气通道230通过连接部330的四周与第一空间210连通，高压气体通过阀体200与第二活塞340之间的空隙进入气缸内部700。

在上述的第一实施例中，第二活塞340暴露于第一空间210的上表面面积S2等于第一活塞320的下表面面积S1。以下将给出第二活塞340暴露于第一空间210的上表面面积S2小于第一活塞320的下表面面积S1的实施例。

本实施例中，如图2所示的第一进气通道230为沿阀体外围倾斜向下延伸至第一空间210，但是该第一进气通道230也可以是从阀体左侧或右侧水平延伸至第一空间210，也可以是其他的设置方式。无论是上述情况中的哪一种，采用本发明的方法均能够保证密封阀密封的可靠性，同样应当在本发明的保护范围之内。

如图2及图3A所示，为了保持阀芯300截止状态和连通状态的稳定性，本实施例平衡密封阀还可以包括：连接座500，与阀芯300的颈部310相连接，与阀体200的上表面隔开预设距离；弹性复位件400，位于连接座500和阀体300之间，其上端抵接于连接座的下表面，其下端抵接于阀体的上表面，用于利用其弹性维持阀芯的截止状态。该弹性复位件可以为弹簧或弹性橡胶。此时，当连接座500受到向下的作用力时，弹性复位件400压缩，阀芯300向下运动，其第二活塞340脱离第一空间210，其圆锥盘形密封件350脱离第一空间210的圆锥形开口。第一进气通道230与气缸内部700连通。当作用力撤销时，弹性复位件400恢复原形状，阀芯300向上运动，第二活塞340进入第一空间内，圆锥盘形密封件350与第一空间210的圆锥形开口闭合密封。在此运动过程中，第一活塞320始终与第一空间210的侧壁紧密接触。

为了保持阀芯300的颈部310在第二空间220运动的方向性和稳定性，如图2所示，阀体还包括：定位减磨部件250，固定于第二空间内，套设于阀芯颈部的四周。该定位减磨部件250为滑动轴套或直线运动滚珠轴套。此外，为了减小在第一活塞320在第一空间内上下运动的空气阻力，实现第一空间位于第一活塞上部的部分与外界大气压连通，在阀体上，第二空间220四周的阀体上开有供第一活塞320上部空气进出气的通气孔240，如图3A及图4所示。优选地，该通气孔240为对称的多个。此外，为了使第二活塞顺利的进入第一空间，在第二活塞的上部边沿设置倒角。

图4为本发明第二实施例平衡密封阀的剖面示意图。本实施例平衡密封阀与图2所示平衡密封阀的区别在于，阀体还包括：阀座270，呈圆筒形，其至少一部分套设于第一空间210内侧的下部，与位于其外围的阀体部分密封固定连接，其内半径小于第一空间的半径，在其上部形成圆柱形气缸，其下部形成圆锥形开口，该阀座270的顶端低于第一进气口的底端。

与该阀座270对应，阀芯300的第二活塞340的半径与阀座圆柱形气缸的半径相同，圆锥盘形密封件与阀座上圆锥形开口相互匹配，如图5所示。当阀芯处于截止状态时，所述第二活塞位于所述圆柱形气缸内，与圆柱形气缸的外侧面紧密接触；当阀芯位于连通状态时，第二活塞从所述圆柱形气缸内脱离。由于阀座270的内半径小于第一空间的半径，第二活塞340的半径与所述阀座圆柱形气缸的半径相同，而第一活塞320的半径与第一空间的半径相同，因此，第一活塞320的下表面面积S1大于第二活塞340的上表面面积S2。

本实施例中，阀座可以采用铜质材料制作，其圆锥形开口与阀芯的圆锥盘形密封件350表面研磨密封。阀座270的外半径可以等于第一空间的半径。优选地，阀座270的外半径大于第一空间210的半径，在这种情况下，就需要在第一空间的外围设置一更大的圆柱形空间来容纳该阀座270，以将阀座270密封固定于第一空间210内侧的下部。

对于上述两实施例的平衡密封阀，当第一进气通道进入高压气体时，根据帕斯卡原理，第一活塞320下表面和第二活塞340的上表面承受的压强相同，由于第一活塞320的下表面大于或等于第二活塞340的上表面，使得在第一活塞320与第二活塞340分别与位于其周围的阀体部分紧密接触时，作用在第一活塞320的下表面的向上的力F1大于或等于作用在第一活塞的上表面向下的压力F2。

当F1＝F2时，作用于第一活塞320和第二活塞340的作用力平衡，压力气体对阀芯的轴向几乎不产生推力。由于压力气体加在阀芯上的压力平衡，仅靠气门弹簧的力量就能够克服压力气体加在密封阀第二活塞340的向下的压力，轻易地将密封阀关闭，如实施例1所示。

而当F1≥F2时，压力气体对阀芯的轴向的推力向上，密封阀的阀芯一直受到关闭阀门的推力，在这种情况下，即使没有气门弹簧，也可以使第二活塞340紧密的扣合在第一空间210的圆锥形开口。因此，本实施例就可以省略掉压缩次数寿命有限的气门弹簧，从而意味着提高了发动机的安全可靠性，如实施例2所示。

上述两实施例的平衡密封阀适用于对进入气缸的压力气体进行控制的场合，例如空气动力发动机、内燃机等等，其可以非常方便的控制压力气体的进入与关闭，避免了现有技术中由于压力气体对密封阀的压力而导致的密封不严的问题。

图6A及图6B为本发明第三实施例平衡密封阀的剖面示意图，其中：图6A中阀芯处于截止状态；图6B中阀芯处于连通状态。如图6A及图6B所示，本实施例中，阀体还包括：第二进气口，位于第一空间210的侧面，该第二进气口通过第二进气通道260连接至阀体外部，该第二进气通道260与第一进气通道230在水平面上的投影相互错开预设角度θ。

图7为本发明第三实施例平衡密封阀中阀芯的剖面示意图。如图7所示，阀芯300还包括：第三活塞360，位于第一活塞320和第二活塞340之间，呈圆柱形，且该圆柱形的厚度大于第二进气口的纵向长度。

当阀芯300处于截止状态时，第三活塞360与第二进气口等高，其外圆柱面将第二进气口密封，如图6A所示；当阀芯处于连通状态时，阀芯向下运动，第一活塞320的下表面和第三活塞360的上表面分别位于第二进气口的上下两侧，且第三活塞360的上表面低于第一进气口的顶端。

当本实施例的平衡密封阀由截止状态切换至连通状态时，随着第二活塞340脱离第一空间，第二进气通道进入的气体由第一活塞320和第三活塞360之间的连接部330周围的空隙进入，与第一进气通道进入的气体混合，通过阀体与第一活塞之间的空隙进入气缸内部，如图6B所示。

为了充分利用阀门的行程，第二进气口的顶端与第一进气口的顶端等高。当然，也可以略高或略低于第一进气口的顶端。

以由第一进气通道通入压缩空气，由第二进气通道通入天然气为例。需要注意的是，在本实施例具体应用时，需要对由第二进气通道进入的天然气进行减压，但减压后的天然气的压力还应当大于压缩气体的压力，以防止压缩气体进入天然气瓶减压阀造成危险。

此外，第二进气通道260与第一进气通道230相互错开预设角度θ。为便于理解，以第一进气口和第二进气口等高进行说明，如图8A和图8B所示。图8A为图6B所示平衡密封阀沿第二进气通道的水平剖面图。在这种情况下，θ＝180°。此时，天然气的压力比压缩空气的压力要高一些，天然气可以直接进入压缩空气进气道，在那里与空气混合，混合后的气体通过阀体与阀芯之间的空隙进入气缸内部。图8B为本发明另一实施例平衡密封阀沿第二进气通道的水平剖面图。在这种情况下，θ＝90°。在文丘里效应区高压天然气把压缩空气吸入旋转混合后，才进入压缩空气进气主通道，并在那里进一步与空气混合。在这种情况下，天然气和压缩空气的混合更加均匀。

在本发明进一步的实施例中，平衡密封阀包括：多个上述的第二进气口，及与该多个第二进气口分别对应的多个第三活塞。本实施例的平衡密封阀可以控制三路或者更多路的其他气体进入。

本实施例的平衡密封阀适用于对进入气缸的两路或多路压力气体进行控制的场合，例如天然气发动机，此时，由第一进气通道进入压力气体，而由第二进气通道进入压缩天然气，其可以非常方便地同时控制压力气体和天然气的进入与关闭。此时，在第二进气通道进入压缩天然气的压力应当比压力气体的压力稍高。

以上给出多种平衡密封阀的实施例，在实际应用中，压力气体的进入时机与流体机械的状态密切相关。以背景技术中的星旋式发动机为例，只有当处于进气冲程时，密封阀才需要打开，其它处于喷油、点火、膨胀冲程时，密封阀都需要关闭。这就必然涉及到依照主轴的运动状态来控制密封阀的打开与关闭的连动装置，其属于本发明平衡密封阀实际应用不可缺少的装置。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种应用上述平衡密封阀的气门系统。该气门系统包括：如上所述的平衡密封阀及连动机构，该连动机构设置于主轴和平衡密封阀之间，用于根据主轴的相位信息来控制平衡密封阀的阀芯处于截止状态与连通状态的时机。

在本发明的一个实施例中，连动装置包括：位置传感器，用于获取主轴的相位信息；外置的电气伸缩机构，位于气缸体的外侧，其顶端与平衡密封阀的颈部相连接，用于根据主轴的相位信息进行伸缩，以控制平衡密封阀的阀芯处于截止状态和连通状态的时机。

请参照图9，在本发明的另外一个实施例中，还提供了一种纯机械结构的连动装置600。该连动装置包括：凸轮轴650，通过凸轮轴轴承座640设置于气缸的外围，其轴线的方向与主轴的轴线方向平行；同步齿轮630，设置于凸轮轴650的外侧端，通过同步链条620连接至套设于主轴的正时齿轮610上；压力轮670，位于连接座500上，该连接座500固定连接于平衡密封阀的颈部310；凸轮660，设置于凸轮轴650上，该凸轮660的外侧面抵接于压力轮670。

该连动装置中，主轴001上的正时齿轮610通过同步链条620把主轴的相位信息通过同步齿轮630传递给凸轮660，凸轮660通过压力轮670控制气门的阀芯轴向运动，开启或关闭气门的动作。当机械运行至进气冲程时，凸轮的突起部通过压力轮向下压平衡密封阀的阀芯，阀芯的第二活塞340打开，压力气体通过第一进气通道进入气缸内部700，如图10A所示。当进气冲程结束后，在压缩弹簧的作用下，阀芯向上运动，阀芯的第二活塞340关闭，让压力气体在气缸内部700持续膨胀做功，可以降低残压，节气节能，如图10B所示。

需要说明的是，上述对各元件的定义并不仅限于实施方式中提到的各种具体结构或形状，本领域的普通技术人员可对其进行简单地熟知地替换，例如：

(1)本发明阀芯上圆锥盘形密封件350密封面的形状可以做成圆锥形、碟形或者平台形，而阀体圆锥形开口的相应密封面为与其匹配的面；

(2)圆锥盘形密封件350与第二活塞340可以一体成型，也可以分开制造，两者可以采用焊接、铆接或螺接等常规方法连接在一起，这对于如第二实施例具有阀座的平衡密封阀中阀座的装配十分有利；

(3)圆锥盘形密封件350与第二活塞340可以用相同的材料制作，也可以用不同的材料制造；

(4)压缩弹簧400可以用拉伸弹簧来代替，其作用到阀芯的力量方向相同，本领域技术人员应当知晓拉伸弹簧的设置方式，此处不再详述。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种平衡密封阀，包括：阀体和阀芯，其中：

所述阀体的中部挖空，形成圆柱形的轴线相互重合的自下而上的第一空间和第二空间；所述第一空间的半径大于所述第二空间的半径；在所述第一空间的侧面设置第一进气口；该第一进气口通过第一进气通道连通至阀体外部；在所述第一空间的下部设置圆锥形开口；

所述阀芯包括轴线相互重合的颈部、第一活塞、连接部、第二活塞及圆锥盘形密封件；其中，所述颈部向上穿过所述第二空间；所述第一活塞位于所述第一空间内；所述连接部的半径小于所述第一空间的半径；所述第二活塞暴露于所述第一空间的上表面面积不大于所述第一活塞的下表面面积；所述圆锥盘形密封件与所述圆锥形开口相匹配；

所述阀芯在截止状态和连通状态之间切换，当所述阀芯处于截止状态时，所述第一活塞的上表面抵接于所述第一空间的上表面，所述第二活塞和所述第一活塞均位于所述第一空间内，与位于其周围的阀体部分紧密接触，所述第一活塞的下表面与所述第二活塞的上表面分别位于所述第一进气口的上下两侧，所述圆锥盘形密封件扣合于所述第一空间下部的圆锥形开口；当所述阀芯处于连通状态时，所述第一活塞的上表面远离所述第一空间的上表面，并且高于所述第一进气口的下边沿；所述圆锥盘形密封件从所述圆锥形开口内脱离，所述第二活塞从所述第一空间内脱离。

2.根据权利要求1所述的平衡密封阀，其中，

所述阀体还包括：阀座，呈圆筒形，其至少一部分套设于所述第一空间内侧的下部，其顶端低于所述第一进气口的底端，与位于其外围的阀体部分密封固定连接；该阀座的内半径小于所述第一空间的半径，其上部形成圆柱形气缸，其下部形成所述圆锥形开口；

当所述阀芯处于截止状态时，所述第二活塞位于所述阀座圆柱形气缸内，与所述圆柱形气缸的外侧面紧密接触；当所述阀芯位于连通状态时，所述第二活塞从所述圆柱形气缸内脱离。

3.根据权利要求2所述的平衡密封阀，其中，所述阀座的外半径大于所述第一空间的半径。

4.根据权利要求1所述的平衡密封阀，其中，

所述阀体还包括：第二进气口，位于所述第一空间的侧面，其通过第二进气通道连接至阀体外部，该第二进气通道与所述第一进气通道在水平面上的投影相互错开预设角度θ；

所述阀芯还包括：第三活塞，位于所述第一活塞和第二活塞之间，呈圆柱形，且该圆柱形的厚度大于第二进气口的纵向长度；

当所述阀芯处于截止状态时，所述第三活塞与第二进气口等高，其外圆柱面将第二进气口密封；当所述阀芯处于连通状态时，所述第一活塞的下表面和所述第三活塞的上表面分别位于第二进气口的上下两侧，且所述第三活塞的上表面低于所述第一进气口的顶端。

5.根据权利要求4所述的平衡密封阀，其中，所述θ＝90°或180°。

6.根据权利要求4所述的平衡密封阀，其中，所述第二进气口的顶端与所述第一进气口的顶端等高。

7.根据权利要求4所述的平衡密封阀，其中：所述第二进气口有多个，每一个第二进气口均有对应第三活塞与其匹配，且该多个第二进气口在高度方向上相互错开。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的平衡密封阀，其中，所述第一进气通道为水平进气通道或者倾斜向下的进气通道。

9.根据权利要求1至7中任意一项所述的平衡密封阀，其中，所述第二活塞的上部边沿设置倒角。

10.根据权利要求1至7中任意一项所述的平衡密封阀，还包括：

连接座，与所述阀芯的颈部相连接，与所述阀体的上表面隔开预设距离；

弹性复位件，位于所述连接座和所述阀体之间，其上端抵接于所述连接座的下表面，其下端抵接于所述阀体的上表面，用于利用其弹性维持阀芯的截止状态。

11.根据权利要求1至7中任意一项所述的平衡密封阀，其中，所述阀体还包括：

定位减磨部件，固定于所述第二空间内，套设于所述阀芯颈部的四周。

12.根据权利要求1至7中任意一项所述的平衡密封阀，其中，所述阀体还包括：

多个通气孔，设置于第一空间周围的阀体上，用于实现所述第一空间位于所述第一活塞上部的部分与外界大气压连通。

13.根据权利要求1至7中任意一项所述的平衡密封阀，其中，所述圆锥盘形密封件密封面的形状为圆锥形、碟形或者平台形，所述圆锥形开口的相应密封面为与其匹配的面。

14.根据权利要求1至7中任意一项所述的平衡密封阀，其中，所述圆锥盘形密封件与所述第二活塞一体成型或两者采用焊接、铆接或螺接方法固定连接。

15.一种包括权利要求1至14中任意一项所述的平衡密封阀的气门系统，还包括：

连动机构，设置于主轴和所述平衡密封阀之间，用于根据所述主轴的相位信息来控制所述平衡密封阀的阀芯处于截止状态或连通状态的时机。

16.根据权利要求15所述的气门系统，其中，所述连动机构包括：

位置传感器，用于获取主轴的相位信息；

外置的电气伸缩机构，位于气缸体的外侧，其顶端与平衡密封阀的颈部相连接，用于根据所述位置传感器获得的主轴相位信息进行伸缩，以控制所述平衡密封阀的阀芯处于截止状态和连通状态的时机。

17.根据权利要求15所述的气门系统，其中，所述连动机构包括：

凸轮轴，通过凸轮轴轴承座设置于气缸的外围，其轴线的方向与所述主轴的轴线方向平行；

同步齿轮，设置于所述凸轮轴的外侧端，其通过同步链条连接至套设于主轴的正时齿轮；

压力轮，位于固定连接所述平衡密封阀阀芯颈部的连接座；

凸轮，设置于所述凸轮轴上，其外侧面抵接于所述压力轮。

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