CN103953412A - 分级增压式排气阀 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供分级增压式排气阀，包括排气阀阀座、排气阀复位弹簧、排气阀复位弹簧座、排气阀杆、排气阀液压活塞、增压室、液压柱塞、二级活塞、一级活塞、伺服油通孔和液压腔，一级活塞和排气阀体之间形成液压腔，液压腔通过伺服油进口与高压伺服油管相连通，一级活塞与二级活塞相连，一级活塞上开有伺服油通孔，液压柱塞由于增压室内伺服油的液压力作用与二级活塞紧密相连，液压柱塞与排气阀液压活塞之间形成增压室，增压室通过伺服吸油单向阀与伺服油箱相连通，排气阀液压活塞下端紧连排气阀杆。本发明对排气阀控制的自由度大，能灵活的控制排气定时和持续角，可以实现排气阀升程可变，能进一步改善内燃机的排放和燃油的经济性。

Description

分级增压式排气阀

技术领域

本发明涉及的是一种发动机，具体地说是发动机的排气阀。

背景技术

在内燃机的工作过程中，每完成一个工作循环都必须把废气排出气缸，把新鲜空气吸入气缸，进、排气过程必须严格按照内燃机的定时要求进行，在多缸内燃机中，还要按照规定的发火次序来进行，以保证内燃机在最佳工况下运转。排气阀是内燃机排气系统的重要部件之一，其主要作用是在规定的时间内把燃烧后的废气排出燃烧室，排气正时和持续角对燃油的经济性、内燃机功率及排放都有很大影响。现有的内燃机排气阀启闭时刻和动作规律大多是由配气机构正时齿轮系统中的凸轮轴上安装的凸轮通过一套传动机构来控制的，其存在凸轮易于磨损破坏、机械传动机构工作噪声大和加工精度要求高、排气相位和气门升程不可变及控制精度差等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供排气正时可控、持续角和气门升程可变的分级增压式排气阀。

本发明的目的是这样实现的：

本发明分级增压式排气阀，其特征是：包括活塞套、排气阀、复位弹簧套、排气阀外壳、伺服油箱，活塞套里设置一级活塞、二级活塞、液压柱塞，二级活塞的上部套于一级活塞里并可在一级活塞里往复运动，一级活塞上端部开有伺服油通孔，一级活塞与活塞套之间形成液压腔，液压柱塞设置在二级活塞下方，排气阀的阀杆端部安装排气阀液压活塞，排气阀液压活塞与液压柱塞之间形成增压室，排气阀的阀杆中部位于复位弹簧套里，复位弹簧套固定在排气阀壳体上，复位弹簧套里安装排气阀复位弹簧和排气阀复位弹簧座，排气阀复位弹簧位于排气阀复位弹簧座和排气阀壳体之间，排气阀壳体上设置排气阀阀座，排气阀的阀头与排气阀阀座配合并被排气阀阀座限定位置，液压腔通过第一高压伺服油管连通二位三通电磁换向阀，二位三通电磁换向阀分别通过第二高压伺服油管和第三高压伺服油管连通伺服油箱，增压室与第二高压伺服油管通过第四高压伺服油管相连通，第三高压伺服油管上安装高压伺服油泵、伺服油输油泵、伺服油滤清器。

本发明还可以包括：

1、伺服油通孔的横截面面积大于液压柱塞的横截面面积。

2、一级增压活塞的横截面积大于二级活塞的横截面积，二级活塞的横截面积大于液压柱塞的横截面积。

本发明的优势在于：本发明采用一级活塞与二级活塞分别以不同的增压比对液压柱塞与排气阀液压活塞之间的增压室内的伺服油进行增压，进而在排气阀开启的过程中以不同的增压压力驱动，通过电磁阀控制高压伺服油油路的通断，可以实现排气阀排气定时、持续角和升程可变。本发明结构简单，对排气阀控制的自由度大，能灵活的控制排气定时和持续角，可以实现排气阀升程可变，能进一步改善内燃机的排放和燃油的经济性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为增压室内压力变化曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～2，本发明由排气阀阀座6、排气阀复位弹簧7、排气阀复位弹簧座8、排气阀杆9、排气阀液压活塞10、增压室11、液压柱塞13、二级活塞14、一级活塞15、伺服油通孔16和液压腔17组成。其特征是：一级活塞15和排气阀体之间形成液压腔17，液压腔17通过伺服油进口与高压伺服油管18相连通，一级活塞15作为二级活塞14的活塞套与二级活塞14相连，二级活塞14可以在一级活塞15内往复滑动，一级活塞15上开有伺服油通孔16，伺服油通过伺服油通孔16连通液压腔17和由于二级活塞14滑动时与一级活塞15形成的伺服油液压腔，液压柱塞13由于增压室11内伺服油的液压力作用与二级活塞14紧密相连，液压柱塞13与排气阀液压活塞10之间形成增压室11，增压室11通过伺服吸油单向阀12与伺服油箱4相连通，排气阀液压活塞10下端由于增压室11内伺服油的液压力作用紧连排气阀杆9，排气阀复位弹簧座8被固定在排气阀杆9上，随之一起运动，排气阀复位弹簧7压紧在排气阀复位弹簧座8上，排气阀通过排气阀阀座6限位。

图1为本发明分级增压式排气阀的整体结构示意图，包括排气阀阀座6、排气阀复位弹簧7、排气阀复位弹簧座8、排气阀杆9、排气阀液压活塞10、增压室11、液压柱塞13、二级活塞14、一级活塞15、伺服油通孔16和液压腔17。一级活塞15和排气阀体之间形成液压腔17，液压腔17通过伺服油进口与高压伺服油管18相连通，二位三通电磁换向阀19的通断电流信号控制高压伺服油管18与高压伺服油油路或低压伺服油油路的连通，一级活塞15作为二级活塞14的活塞套与二级活塞14相连，二级活塞14可以在一级活塞15内往复滑动，一级活塞15上开有伺服油通孔16，伺服油通过伺服油通孔16连通液压腔17和由于二级活塞14滑动时与一级活塞15形成的伺服油液压腔，液压柱塞13由于增压室11内伺服油的液压力作用与二级活塞14紧密相连，液压柱塞13与排气阀液压活塞10之间形成增压室11，增压室11通过伺服油管连通伺服吸油单向阀12，伺服吸油单向阀12的另外一端通过伺服油管连接伺服油箱4，排气阀液压活塞10下端由于增压室11内伺服油的液压力作用紧连排气阀杆9，排气阀复位弹簧座8被固定在排气阀杆9上，随之一起运动，排气阀复位弹簧7压紧在排气阀复位弹簧座8上，排气阀通过排气阀阀座6进行限位。当二位三通电磁换向阀19PA通路接通时，伺服油箱4中的伺服油经由伺服油滤清器3由伺服油输油泵2输入到高压伺服油泵1，在高压伺服油泵1内增压后的伺服油流经二位三通电磁换向阀19，流过高压伺服油管18，由伺服油进口流入液压腔17，由于一级活塞15的面积大于二级活塞14的面积，二级活塞14的面积大于液压柱塞13的面积，随着液压腔17内不断的供入高压伺服油，一级活塞15带动二级活塞14推动液压柱塞13向下运动，此时，增压室11内的低压伺服油被一级活塞15增压，当增压室11内伺服油的压力大于排气阀复位弹簧7和气缸内气体对排气阀向上的压力之和时排气阀脱离排气阀阀座6，排气阀开始开启；而在排气阀从刚开启到达到最大升程的开启过程中，随着排气阀与排气阀阀座6距离的增大，气门开口面积增大，气缸内气体排出量增加，缸内气体压力降低，排气阀所受向上的气体压力减小，此时，如果继续按一个增压比对增压室11内的伺服油增压势必要求高压伺服油泵1不断供入高压的伺服油，造成额外的机械做功损失和高压伺服油能量的损失，所以本发明在排气阀从刚开启到达到最大升程的开启过程中用一级活塞15和二级活塞14分别对增压室11内的伺服油进行增压驱动，当一级活塞15增压驱动液压柱塞13至排气阀开启到一定升程后即被限位，停止继续向下运动，此时，伺服油通过一级活塞15上开有的伺服油通孔16驱动二级活塞14继续向下增压增压室11内的伺服油，推动排气阀液压活塞10连同排气阀向下运动，直至排气阀达到最大升程完全开启。进气开始时，二位三通电磁换向阀19AT通路接通，液压腔17中的高压伺服油迅速流经高压伺服油管18，经过二位三通电磁换向阀19流回到伺服油箱4中，此时，增压室11内的增压后的伺服油推动液压柱塞13带动二级活塞14推动一级活塞15落座到最低位置，排气阀在排气阀复位弹簧7的弹力作用下重新落座至排气阀阀座6上，由于排气阀各个部分都会存在伺服油的泄漏，所以增压室11内的伺服油通过伺服吸油单向阀12从伺服油箱4中进行伺服油的补充。图2为本发明增压室11内伺服油压力变化曲线示意图。本发明通过一级活塞15和二级活塞14与液压柱塞13的不同的增压比，可以实现在排气阀开启过程中不同的增压压力控制，通过控制二位三通电磁换向阀19PA、AT油路的通断时刻，可以控制排气阀的排气正时、排气持续角和排气阀的升程，能进一步改善燃料的经济性和内燃机的排放，提高了内燃机的动力性能。

本发明分级增压式排气阀包括排气阀阀座、排气阀复位弹簧、排气阀复位弹簧座、排气阀杆、排气阀液压活塞、增压室、液压柱塞、二级活塞、一级活塞、伺服油通孔和液压腔。一级活塞和排气阀体之间形成液压腔，液压腔通过伺服油进口与高压伺服油管相连通，一级活塞作为二级活塞的活塞套与二级活塞相连，二级活塞可以在一级活塞内往复滑动，一级活塞上开有伺服油通孔，液压柱塞由于增压室内伺服油的液压力作用与二级活塞紧密相连，液压柱塞与排气阀液压活塞之间形成增压室，增压室通过伺服吸油单向阀与伺服油箱相连通，排气阀液压活塞下端由于增压室内伺服油的液压力作用紧连排气阀杆。

伺服油通孔的横截面面积大于液压柱塞的横截面面积。

一级增压活塞的横截面积大于二级活塞的横截面积，二级活塞的横截面积大于液压柱塞的横截面积。

Claims (3)

1.分级增压式排气阀，其特征是：包括活塞套、排气阀、复位弹簧套、排气阀外壳、伺服油箱，活塞套里设置一级活塞、二级活塞、液压柱塞，二级活塞的上部套于一级活塞里并可在一级活塞里往复运动，一级活塞上端部开有伺服油通孔，一级活塞与活塞套之间形成液压腔，液压柱塞设置在二级活塞下方，排气阀的阀杆端部安装排气阀液压活塞，排气阀液压活塞与液压柱塞之间形成增压室，排气阀的阀杆中部位于复位弹簧套里，复位弹簧套固定在排气阀壳体上，复位弹簧套里安装排气阀复位弹簧和排气阀复位弹簧座，排气阀复位弹簧位于排气阀复位弹簧座和排气阀壳体之间，排气阀壳体上设置排气阀阀座，排气阀的阀头与排气阀阀座配合并被排气阀阀座限定位置，液压腔通过第一高压伺服油管连通二位三通电磁换向阀，二位三通电磁换向阀分别通过第二高压伺服油管和第三高压伺服油管连通伺服油箱，增压室与第二高压伺服油管通过第四高压伺服油管相连通，第三高压伺服油管上安装高压伺服油泵、伺服油输油泵、伺服油滤清器。

2.根据权利要求1所述的分级增压式排气阀，其特征是：伺服油通孔的横截面面积大于液压柱塞的横截面面积。

3.根据权利要求1或2所述的分级增压式排气阀，其特征是：一级增压活塞的横截面积大于二级活塞的横截面积，二级活塞的横截面积大于液压柱塞的横截面积。