CN104153837A - 一种消除气门间隙的新型气门挺柱机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种消除气门间隙的新型气门挺柱机构，该气门挺柱机构包括挺柱壳体、活塞、活塞弹簧、活塞杆、气门弹簧及气门体，气门体设置在挺柱壳体正下方，活塞设置在活塞杆底端，并位于挺柱壳体的内腔中，活塞弹簧的一端固定在活塞下表面上，另一端固定在挺柱壳体内腔底表面上，挺柱壳体的内部靠近底部设有电磁线圈，该电磁线圈由电子控制单元根据发动机工作状态控制其通断电，挺柱壳体的内腔中还装有磁流变液。与现有技术相比，本发明结构简单，消除了油道结构，实现了机构的柔刚性切换，通过机构的刚性实现了配气定时控制，通过机构的柔性消除了气门间隙，减小了对气门顶部的冲击，保证了正常的配气相位。
Description
技术领域
本发明涉及发动机配气机构技术领域，涉及一种气门挺柱机构，尤其是涉及一种消除气门间隙的新型气门挺柱机构。
背景技术
气门挺柱是发动机配气系统中的一个重要零部件，其作用就是将凸轮的推力传递给推杆或气门，并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。目前，在发动机配气系统的结构设计中，通常会在气门与挺柱之间留有0.1～0.3mm的间隙，即气门间隙。然而，在现有发动机长期使用的过程中，由于受到温度影响而产生的热胀冷缩以及传递运动的凸轮与挺杆之间的摩擦作用，发动机配气机构中的气门间隙会发生变化，当气门间隙过大时，进、排气门开启会迟后，缩短进、排气时间，降低气门的开启高度，改变正常的配气相位，使发动机因进气不足，排气不净，而功率下降，此外，还会使配气机构零件的撞击增加，磨损加快；当气门间隙过小时，发动机工作后，零件受热膨胀，将气门推开，造成气门关闭不严，发生漏气，功率下降，并会使气门的密封表面严重积碳或烧坏，甚至会导致气门撞击活塞。针对上述问题，现有的解决办法就是经常性地对气门间隙进行调整，而调整气门间隙不仅过程繁琐，而且技术要求较高，这样会给发动机带来高的故障率，维修不方便，工作效率低等不利影响。
磁流变液(Magnetorheological Fluid，简称MR流体)属可控流体，是现今智能材料中研究较为活跃的一支。磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。这种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性；而在强磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性的宾汉流体特性。目前，将磁流变液应用到发动机的气门挺柱机构中以解决上述气门间隙技术缺陷问题未有报道。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种采用电子控制单元(ECU)控制电磁线圈断电或通电，通过磁流变液密闭腔、活塞及活塞弹簧实现挺柱长度的调节，以消除气门间隙，并能刚性驱动气门定时开启或关闭的新型气门挺柱机构。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种消除气门间隙的新型气门挺柱机构，该气门挺柱机构包括挺柱壳体、活塞、活塞弹簧、活塞杆、气门弹簧及气门体，所述的气门体设置在挺柱壳体的正下方，所述的活塞设置在活塞杆底端，并位于挺柱壳体的内腔中，所述的气门弹簧的底部固定在气缸盖上，顶部设有气门弹簧座，该气门弹簧座通过锁夹与气门体相连接，所述的活塞弹簧的一端固定在活塞下表面上，另一端固定在挺柱壳体内腔底表面上，所述的挺柱壳体内腔靠近底部设有电磁线圈，该电磁线圈由电子控制单元根据发动机工作状态控制其通断电，所述的挺柱壳体的内腔中还装有磁流变液。
所述的磁流变液占挺柱壳体内腔体积的1/2～2/3。
所述的活塞表面均匀设有2～10个通孔。
所述气门弹簧的刚度大于活塞弹簧的刚度。
发动机在冷态条件下进行压缩或做功行程时，所述的电子控制单元控制电磁线圈断电，磁流变液呈现牛顿流体特性，在活塞弹簧回复力的作用下，挺柱壳体内腔中活塞上方的磁流变液经过通孔流入挺柱壳体内腔下部，挺柱壳体向下移动并与气门体尾部接触，实现自动消除气门间隙的功能；在进气或排气冲程时，所述的电子控制单元控制电磁线圈通电，产生磁场，磁流变液在磁场的作用下呈现宾汉流体特性，自身具有刚性，并进行驱动力的传递。
工作过程中，当发动机处于冷态时，由于热胀冷缩的现象，气门体会缩短，由于气门挺柱活塞杆上端始终与凸轮轴相接触，挺柱壳体与气门体尾部之间会留出间隙，即气门间隙；在压缩或做功行程时，ECU控制电磁线圈断电，挺柱壳体内腔中的磁流变液呈现牛顿流体特性，在活塞弹簧回复力的作用下，挺柱壳体内部活塞上方的磁流变液通过活塞通孔流入挺柱壳体内腔下部，挺柱壳体向下移动，与气门体尾部接触，增加了挺柱的长度，并消除了气门间隙；在进气或排气冲程时，ECU则控制电磁线圈通电，此时，通电的电磁线圈会产生磁场，挺柱壳体内腔中的磁流变液在磁场的作用下呈现宾汉流体特性，自身失去流动性，从而保证气门挺柱机构具有足够的刚度进行驱动力的传递。
而当发动机处于热态时，气门体会伸长，在压缩或做功行程时，ECU控制电磁线圈断电，磁流变液呈现牛顿流体特性，在气门弹簧回复力的作用下，气门体尾部向上移动，从而推动挺柱壳体向上移动，此时，挺柱壳体内部活塞下方的部分磁流变液通过活塞通孔流入挺柱壳体内腔上部，缩短了挺柱的长度，这就消除了对气门体顶部的冲击；在进气或排气冲程时，ECU控制电磁线圈通电，通电的电磁线圈会产生磁场，挺柱壳体内腔中的磁流变液在磁场的作用下呈现宾汉流体特性，自身失去流动性，从而保证气门挺柱机构具有足够的刚度进行驱动力的传递。
与现有技术相比，本发明结构简单，消除了油道结构，通过柔刚性的切换实现了配气定时控制，并同时消除气门间隙，消除了对气门体顶部的冲击，保证了正常的配气相位。
附图说明
图1为本发明一种消除气门间隙的新型气门挺柱机构的结构示意图；
图中标记说明：
1-凸轮轴、2-活塞杆、3-活塞、4-电磁线圈、5-磁流变液、6-气门弹簧座、7-气门弹簧、8-气缸盖、9-气门体、10-锁夹、11-挺柱壳体、12-活塞弹簧。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
图1所示为一种消除气门间隙的新型气门挺柱机构，该气门挺柱机构包括挺柱壳体11、活塞3、活塞弹簧12、活塞杆2、气门弹簧7及气门体9，气门体9设置在挺柱壳体11正下方，气门弹簧7的底部固定在气缸盖8上，顶部设有气门弹簧座6，该气门弹簧座6通过锁夹10与气门体9相连接，活塞3设置在活塞杆2底端，并位于挺柱壳体11的内腔中，所述的活塞3表面均匀设有6个通孔，活塞弹簧12的一端固定在活塞3下表面上，另一端固定在挺柱壳体11内腔底表面上，挺柱壳体11内腔侧壁靠近底部的位置上设有电磁线圈4，该电磁线圈4由电子控制单元根据发动机工作状态控制其通断电，所述的挺柱壳体11的内腔中还装有磁流变液5，其体积为挺柱壳体11内腔体积的2/3。所述气门弹簧7的刚度大于活塞弹簧12的刚度。
工作过程中，当发动机处于冷态时，由于材料受冷收缩，气门体9会缩短，由于气门挺柱活塞杆2上端始终与凸轮轴1相接触，挺柱壳体11与气门体9尾部之间会留出间隙，即气门间隙；在压缩或做功行程时，ECU控制电磁线圈4断电，挺柱壳体11内腔中的磁流变液5呈现牛顿流体特性，在活塞弹簧12的作用下，挺柱壳体11内部活塞3上方的磁流变液5通过活塞3通孔流入挺柱壳体11内腔下部，挺柱壳体11向下移动，增加了气门挺柱的长度，使其与气门体9尾部接触，从而自动消除了气门间隙；在进气或排气冲程时，ECU则控制电磁线圈4通电，此时，通电的电磁线圈4会产生磁场，挺柱壳体11内腔中的磁流变液5在磁场的作用下呈现宾汉流体特性，自身失去流动性，从而保证气门挺柱机构具有足够的刚度进行驱动力的传递。
而当发动机处于热态时，由于材料受热膨胀，气门体9会伸长，在压缩或做功行程时，ECU控制电磁线圈4断电，磁流变液5呈现牛顿流体特性，在气门弹簧7的回复力作用下，气门体9尾部向上移动，从而推动挺柱壳体11向上移动，挺柱壳体11内部活塞3下方的部分磁流变液5通过活塞3通孔流入挺柱壳体11内腔上部，缩短了挺柱的长度，这就消除了对气门体9顶部的冲击；在进气或排气冲程时，ECU控制电磁线圈4通电，通电的电磁线圈4会产生磁场，挺柱壳体11内腔中的磁流变液5在磁场的作用下呈现宾汉流体特性，自身失去流动性，从而保证气门挺柱机构具有足够的刚度进行驱动力的传递。
实施例2
本实施例中的新型气门挺柱机构中的活塞3表面均匀设有2个通孔，挺柱壳体11内腔中的磁流变液5的体积为挺柱壳体11内腔体积的1/2，其余同实施例1。
实施例3
本实施例中的新型气门挺柱机构中的活塞3表面均匀设有10个通孔，挺柱壳体11内腔中的磁流变液5的体积为挺柱壳体11内腔体积的1/2，其余同实施例1。
Claims (5)
1.一种消除气门间隙的新型气门挺柱机构，该气门挺柱机构包括挺柱壳体(11)、活塞(3)、活塞弹簧(12)、活塞杆(2)、气门弹簧(7)及气门体(9)，所述的气门体(9)设置在挺柱壳体(11)的正下方，所述的活塞(3)设置在活塞杆(2)底端，并位于挺柱壳体(11)的内腔中，其特征在于，所述的气门弹簧(7)的底部固定在气缸盖(8)上，顶部设有气门弹簧座(6)，该气门弹簧座(6)通过锁夹(10)与气门体(9)相连接，所述的活塞弹簧(12)的一端固定在活塞(3)下表面上，另一端固定在挺柱壳体(11)内腔底表面上，所述的挺柱壳体(11)内腔靠近底部设有电磁线圈(4)，该电磁线圈(4)由电子控制单元根据发动机工作状态控制其通断电，所述的挺柱壳体(11)的内腔中还装有磁流变液(5)。
2.根据权利要求1所述的一种消除气门间隙的新型气门挺柱机构，其特征在于，所述的磁流变液(5)占挺柱壳体(11)内腔体积的1/2～2/3。
3.根据权利要求1所述的一种消除气门间隙的新型气门挺柱机构，其特征在于，所述的活塞(3)表面均匀设有2～10个通孔。
4.根据权利要求1所述的一种消除气门间隙的新型气门挺柱机构，其特征在于，所述气门弹簧的刚度大于活塞弹簧的刚度。
5.根据权利要求1或3所述的一种消除气门间隙的新型气门挺柱机构，其特征在于，发动机在冷态条件下进行压缩或做功行程时，所述的电子控制单元控制电磁线圈(4)断电，磁流变液(5)呈现牛顿流体特性，在活塞弹簧(12)回复力的作用下，挺柱壳体(11)内腔中活塞(3)上方的磁流变液(5)经过通孔流入挺柱壳体(11)内腔下部，挺柱壳体(11)向下移动并与气门体(9)尾部接触，消除气门间隙；在进气或排气冲程时，所述的电子控制单元控制电磁线圈(4)通电，产生磁场，磁流变液(5)在磁场的作用下呈现宾汉流体特性，自身具有刚性，并进行驱动力的传递。
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