CN104265393A - 新型可变气门正时系统 - Google Patents

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谢庆生
刘勇
王兴旺
李明洋
岳进
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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Abstract

本发明公开了一种新型可变气门正时系统，包括凸轮，凸轮油缸，气门油缸气门组件，补油系统和泄油系统，所述凸轮的旋转运动推动凸轮油缸泵动作；所述凸轮油缸泵推动气门油缸泵动作，从而带动气门的开启和闭合；所述凸轮油缸泵与气门油缸泵之间分别设置有补油系统和泄油系统；所述电磁阀通断由ECU根据相位传感器信号进行控制；所述相位传感器置于凸轮的传动轴上，与凸轮同步旋转。本发明采用ECU的油液体积控制方式，ECU根据发动机的转速调节电磁阀的关闭时刻获得油液体积大小即可调节气门提前角、迟闭角和持续角的大小，满足发动机各种转速下的配气相位要求，提高发动机的燃油经济性和减排性。

Description

新型可变气门正时系统
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种新型可变气门正时系统。
背景技术
发动机在不同工况下对配气正时有着不同的要求，只有满足发动机不同工况下的配气正时要求才能时刻发挥发动机的最佳性能，达到最好的节能减排效果。目前商用的可变气门正时技术采用凸轮轴调相原理，即通过改变凸轮轴与曲轴的相对相位实现气门正时的调节。该气门正时调节方法实现了气门正时在一定角度范围内连续可调，相比传统的配气系统在一定程度上改善了发动机的性能。由于配气凸轮型线不可变，使得气门开启持续角不可变，只能实现气门开启的提前角和迟闭角一优、一劣的调节效果，从而未能使得发动机在每个工况下都获得最佳的配气正时，从而导致了发动机性能改善、节能减排效果十分有限。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种能对发动机气门的提前角、滞后角、持续角进行连续调节，满足发动机各种转速下的配气相位要求，提高发动机的燃油经济性和减排性的新型可变气门正时系统。
本发明采用的技术方案是：新型可变气门正时系统，包括凸轮、凸轮油缸、气门油缸、气门组件、补油系统和泄油系统，所述凸轮轮廓面与凸轮活塞大端面接触；所述凸轮活塞小端置于凸轮油缸中，端面与复位弹簧相连接；所述复位弹簧另一端与凸轮油缸底面相接触；所述凸轮油缸右端通过连接管与气门油缸相连接；所述连接管中间位置分别与补油系统和泄油系统相连接；所述气门油缸内置气门活塞；所述气门活塞固定在气门上；所述气门组件包括气门、气门弹簧和弹簧锁夹，气门弹簧套装在气门杆上，弹簧锁夹安装在气门杆上的锁夹槽内。
所述补油系统包括入口单向阀、溢流阀、油泵和油箱，入口单向阀通过连接管与油泵相连接，油泵与油箱通过连接管相连接；所述入口单向阀和油泵之间设置一个溢流阀；所述溢流阀另一端连接油箱。
所述泄油系统包括电磁阀、出口单向阀和油箱，电磁阀与出口单向阀通过连接管道连接，出口单向阀与油箱通过连接管道连接。
所述电磁阀通过电缆与ECU相连，电磁阀的通断由ECU根据相位传感器信号进行控制；所述相位传感器与ECU相连，置于凸轮传动轴上，与凸轮同步旋转。
所述凸轮油缸和气门油缸为独立结构。
所述出口单向阀设定压力值为0.22MPa。
所述补油系统为系统提供油压为0.2~0.3MPa。
本发明有益效果：与现有技术相比，本发明采用ECU控制电磁阀的开启和关闭时间，从而达到控制油液体积方法，使发动机在各种转速下都能获得合适的配气正时，改善进排气条件，防止废气倒流，减少有用功损失，提高燃油的燃烧效率，降低有害气体排放，改善发动机性能；采用油液体积控制调节，控制精确，调节简单，可实现发动机气门的提前角、滞后角、持续角的连续调节；凸轮油缸和气门油缸采用独立的结构，便于加工制造和组装。  
附图说明
图1为可变气门正时系统示意图。
图中：1、凸轮；2、凸轮柱塞；3、凸轮油缸；4、复位弹簧；5、连接管；6、气门油缸；7、气门活塞；8、气门弹簧；9、气门；10、电磁阀；11、出口单向阀；12、油箱；13、油泵；14、溢流阀；15、入口单向阀。
具体实施方式
如图1，新型可变气门正时系统，包括凸轮1、凸轮油缸3、气门油缸6、气门组件、补油系统和泄油系统，所述凸轮1轮廓线主要由升程段和回程段组成，轮廓面与凸轮活塞2大端面相接触；所述凸轮活塞2做成台阶形式，台阶便于活塞限位，小端置于凸轮油缸3中，凸轮活塞2小端圆周面与凸轮油缸3内壁通过密封圈保持密封，端面与复位弹簧4相连接，；所述复位弹簧4另一端与凸轮油缸3底面相接触，弹簧压缩到一定位置后，靠弹簧的恢复力让凸轮活塞2的复位；所述凸轮油缸3右端通过连接管5与气门油缸6相连接；所述连接管5中间位置分别与补油系统和泄油系统相连接；所述补油系统包括入口单向阀15、溢流阀14、油泵13和油箱12，入口单向阀15与油泵13通过连接管道相连接，油泵13与油箱12通过连接管道相连接，补油系统起到给整个系统补油的作用；所述入口单向阀15和油泵13之间设置一个溢流阀14，所述溢流阀另一端连接油箱12，起到定压溢流和安全保护作用；所述泄油系统包括电磁阀10、出口单向阀11和油箱12，电磁阀10与出口单向阀11通过连接管连接，出口单向阀11与油箱12通过连接管道相连接，泄油系统控制系统的气门9的开启和关闭时刻；所述气门油缸6内置气门活塞7，气门活塞7包括气门活塞头和气门活塞杆；所述气门组件包括气门9、气门弹簧8和弹簧锁夹16，气门弹簧8套装在气门活塞杆上，弹簧锁夹16安装在气门杆上的锁夹槽内，通过预制弹簧受压的长度确定弹簧弹力大小。
电磁阀10与ECU相连接，电磁阀10的通断由ECU根据相位传感器信号进行控制；所述相位传感器与ECU相连，置于凸轮1的传动轴上，与凸轮1同步旋转；当凸轮轴旋转时，凸轮1和相位传感器随着凸轮轴同步旋转，相位传感器测得的相位等同于凸轮1旋转的相位，相位传感器将相位信号传到ECU，ECU根据预制的相位信息，对电磁阀10的通断进行控制，从而达到控制油液介质的体积大小，控制气门的滞后角、提前角和持续角大小，使发动机在各种转速下都能获得合适的配气正时，改善进排气条件，实现发动机的经济性和动力，采用油液体积控制调节，控制精确，调节简单，可实现发动机气门的提前角、滞后角、持续角的连续调节。
所述凸轮油缸3和气门油缸6为独立结构，现有技术的将凸轮油缸和气门油缸做成整体结构，这样加工时考虑两个活塞的同轴性，给加工带来不便，装配时，也无法轻松的组装，而采用独立的结构，中间通过连接管5连接，加工时结构简单，便于加工制造，组装时凸轮活塞和气门活塞杆相互不影响，装配容易。
所述出口单向阀11设定压力值为0.22MPa。
所述补油系统为系统提供油压为0.2~0.3MPa。
工作过程如下：发动机工作时，ECU根据相位传感器检测到的凸轮1升程起点信号控制电磁阀10接通，从凸轮油缸3出来的液压油通过连接管道和电磁阀10流回油箱12；ECU根据发动机转速和相位传感器信号决定电磁阀10关闭时刻，电磁阀10关闭后从凸轮油缸3出来的液压油流入气门油缸6，当油压作用于气门活塞7的作用力上升到大于气门弹簧8预紧力和气门活塞7与气门油缸6之间的摩擦力的总和时，气门9打开，且开度不断加大，直至凸轮1升程结束。当凸轮1处于回程段时，气门9在气门弹簧8的作用下回落，油液向凸轮油缸3回流，同时油压降低，当油压降低至系统作用于气门活塞7的力与气门活塞7与气门油缸6之间的摩擦力的总和小于气门弹簧8预紧力时，气门落座。当系统油压低于设定的油压，补油系统向系统补油，维持系统油压。
从系统的工作过程可知，电磁阀10的关闭时刻影响着液压油流入气门油缸6的时刻、体积和流出气门油缸6的时刻。电磁阀10关闭时刻越早，液压油流入气门油缸6的时刻越早、体积越多、流出气门油缸6的时刻越晚，气门9的提前角、迟闭角和持续角越大，反之，则越小。因此，ECU根据发动机的转速调节电磁阀10的关闭时刻即可调节气门提前角、迟闭角和持续角的大小。油液体积控制方法，使发动机在各种转速下都能获得合适的配气正时，改善进排气条件，防止废气倒流，减少有用功损失，提高燃油的燃烧效率，降低有害气体排放，改善发动机性能；采用油液体积控制调节，控制精确，调节简单，可实现发动机气门的提前角、滞后角、持续角的连续调节；凸轮油缸和气门油缸采用独立的结构，便于加工制造和组装。

Claims (7)

1.新型可变气门正时系统，包括凸轮（1）、凸轮油缸（3）、气门油缸（6）、气门组件、补油系统和泄油系统，其特征在于：所述凸轮（1）轮廓面与凸轮活塞（2）大端面接触；所述凸轮活塞（2）小端置于凸轮油缸（3）中，端面与复位弹簧（4）相连接；所述复位弹簧（4）另一端与凸轮油缸（3）底面相接触；所述凸轮油缸（3）右端通过连接管（5）与气门油缸（6）相连接；所述连接管（5）中间位置分别与补油系统和泄油系统相连接；所述气门油缸（6）内置气门活塞（7）；所述气门组件包括气门（9）、气门弹簧（8）和弹簧锁夹（16），气门弹簧（8）套装在气门杆上，弹簧锁夹（16）安装在气门杆上的锁夹槽内。
2.根据权利要求1所述的新型可变气门正时系统，其特征在于：所述补油系统包括入口单向阀（15）、溢流阀（14）、油泵（13）和油箱（12），入口单向阀（15）与油泵（13）通过连接管道相连接，油泵（13）与油箱（12）通过连接管道相连接；所述入口单向阀（15）和油泵（13）之间设置一个溢流阀（14）；所述溢流阀（14）另一端通过连接管道连接油箱（12）。
3.根据权利要求1所述的新型可变气门正时系统，其特征在于：所述所述泄油系统包括电磁阀（10）、出口单向阀（11）和油箱（12），电磁阀（10）与出口单向阀（11）通过连接管连接，出口单向阀（11）与油箱（12）通过连接管道相连接。
4.根据权利要求1所述的新型可变气门正时系统，其特征在于：所述电磁阀（10）通过电缆与ECU相连，电磁阀（10）的通断由ECU根据相位传感器信号进行控制；所述相位传感器与ECU相连，置于凸轮（1）传动轴上，与凸轮（1）同步旋转。
5.根据权利要求1所述的新型可变气门正时系统，其特征在于：所述凸轮油缸（3）和气门油缸（6）为独立结构。
6.根据权利要求1所述的新型可变气门正时系统，其特征在于：出口单向阀（11）设定压力值为0.22MPa。
7.根据权利要求1所述的新型可变气门正时系统，其特征在于：补油系统为系统提供油压为0.2~0.3MPa。
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