CN104265395A - 用于多气缸内燃机的空气激活供油装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内燃机的气门驱动系统，特别是具有多个气缸的内燃机的气门驱动系统中的空气激活供油装置。所述空气激活供油装置包括摇臂、摇臂轴和摇臂轴座，摇臂安装在摇臂轴上且能够绕摇臂轴转动，还包括气门驱动油压回路、恒压油路和气控装置，所述气控装置设置在摇臂轴或摇臂轴座内，所述气控装置能够在输气管内输入压缩空气时将气门驱动油压回路与恒压油路连通。本发明所述的用于多气缸内燃机的空气激活供油装置基本上不再占用发动机缸盖空间，并且减少电磁阀等零件的数量，大大降低了成本，还节省了发动机控制模块的针脚；同时，在现有发动机中，压缩空气比电流更容易获得，采用空气激活供油装置比电磁激活供油装置使用更便捷、范围更广。

Description

用于多气缸内燃机的空气激活供油装置

 

技术领域：

本发明涉及内燃机的气门驱动系统，特别是具有多个气缸的内燃机的气门驱动系统中的空气激活供油装置，具体地，所述空气激活供油装置能够激活内燃机中的气门驱动装置以打开发动机气门。

 

背景技术：

作为中型及重型柴油发动机的内燃机通常设置有气门驱动系统，该气门驱动系统用于驱动具有多个气缸的内燃机中的每个气缸的进气门或排气门，例如当发动机用于产生正功率的时候，可以打开一个或者多个进气门，让燃料和空气进入气缸燃烧；也可以打开一个或者多个排气气门，让燃烧气体从气缸逸出；还可以在正功率期间各个时刻打开进气、排气或者辅助气门，以便气体再循环，改善排放；当发动机不是用于产生正功率的时候，也可以驱动发动机气门用来产生发动机制动和废气再循环。众所周知，液压失动系统是一种熟知的发动机制动系统，它通常使用一个电磁式的电磁阀来控制液压流体流向失动系统，从而驱动发动机制动；这种类型的电磁阀通过电来启动后，使液压流体流向发动机制动系统，从而使发动机提供制动；当电磁阀关闭时，液压流体停止流向发动机制动系统，从而停止发动机制动。这种作为气门驱动系统中的激活供油装置的电磁阀，被发动机控制模块(ECU)控制，从而能够控制液压流体流向或停止流向发动机制动系统。

有些内燃机具有多个发动机气缸，每个气缸安装有独立的气缸盖罩，当这种类型的内燃机也希望加装液压失动系统时，就需要每缸都安装有独立的电磁式电磁阀，从而为每个气缸的发动机制动系统控制液压流体的供给，这样就会使得整个配置非常昂贵、结构更加复杂以及占用更多的空间。综合来说，现有技术中以电磁式电磁阀作为激活供油装置的技术方案在实际使用中存在以下缺点：(1)越来越多的内燃机具有多个气缸，例如具有六个气缸，每个气缸安装独立的气缸盖罩，在这种内燃机中，一个电磁阀只能激活一个气缸的气门驱动系统，那么想要激活多个气缸甚至六个气缸，就需要多个甚至六个电磁阀，这样就大大增加了成本，同时多个电磁阀产生的强电流也会加重发动机控制模块(ECU)的负担；(2)传统的电磁阀受限于它所能提供的行程和通油面积，对机油压力要求比较敏感；(3)传统的电磁阀对环境温度也很敏感，这是因为温度会影响线圈电阻。

 

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中以电磁式电磁阀作为激活供油装置存在成本高、空间占用多、对机油压力和环境温度敏感等缺点，提供一种用于多气缸内燃机的空气激活供油装置。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：用于多气缸内燃机的空气激活供油装置，包括摇臂、摇臂轴和摇臂轴座，摇臂安装在摇臂轴上且能够绕摇臂轴转动，摇臂轴固定安装在摇臂轴座上，摇臂轴中还开设有第一压缩空气通道，第一压缩空气通道与输气管相连通，其特征在于：还包括气门驱动油压回路、恒压油路和气控装置，所述恒压油路与发动机供油管道相连通，所述气控装置设置在摇臂轴或摇臂轴座内，所述气控装置能够在输气管内输入压缩空气时将气门驱动油压回路与恒压油路连通，从而使恒压油路内的机油通过气控装置进入气门驱动油压回路。

优选地，摇臂轴通过缸盖螺栓固定安装在摇臂轴座上，摇臂轴下部和摇臂轴座内的螺栓孔的直径大于缸盖螺栓的直径，使缸盖螺栓与螺栓孔之间保持一定的间隙，摇臂轴座的底部开设有进油凹槽，进油凹槽与间隙连通。

进一步地，所述气控装置包括提升阀和止回环，气门驱动油压回路由摇臂、摇臂轴和摇臂轴座内部分别开设的相互连通的油压通道构成，摇臂轴座中还开设有第二压缩空气通道，第一压缩空气通道与第二压缩空气通道相连通，提升阀设置在第二压缩空气通道的下部，第二压缩空气通道的底部开设有第一通道，第一通道的底部开设有固定凹槽，提升阀的阀杆穿过第一通道伸入在固定凹槽中，止回环设置在固定凹槽中且与阀杆上位于固定凹槽中的端部过盈配合，固定凹槽与恒压油路连通，在第一通道的侧壁开设有第二通道，第二通道连通第一通道和气门驱动油压回路。

更进一步地，摇臂轴座的底部还开设有U型槽，恒压油路通过U型槽与发动机供油管道相连通。

更进一步地，第一通道的直径小于第二压缩空气通道和固定凹槽的直径，在第二压缩空气通道的过渡台阶处的上部开设泄气孔。

更进一步地，止回环的上表面是一个圆锥面，第一通道的底部开口处设置带有倒角的机加工面；当输气管内停止输入压缩空气时，止回环的圆锥面与第一通道的机加工面相接触。

更进一步地，当输气管内输入压缩空气时，压缩空气经过第一压缩空气通道和第二压缩空气通道作用在提升阀上，提升阀向下运动并带动止回环一起向下运动，止回环从第一通道的底部开口脱离不再密封第一通道的底部开口，恒压油路与气门驱动油压回路连通，恒压油路中的机油经过第一通道的底部开口和第二通道而进入气门驱动油压回路；当输气管内不能输入压缩空气时，恒压油路中的机油推动止回环向上运动最终与第一通道的底部开口相接触，提升阀随同止回环一起向上运动，在止回环密封了第一通道的底部开口后，第一通道与恒压油路被截断，使得气门驱动油压回路与恒压油路不再连通。

进一步地，所述气控装置包括滑阀和偏压弹簧，气门驱动油压回路由摇臂和摇臂轴内部分别开设的相互连通的油压通道构成，滑阀可滑动地设置在第一压缩空气通道内，偏压弹簧位于滑阀和第一压缩空气通道的底部之间，滑阀的上端设置有密封凹槽，密封O型圈固定在密封凹槽内并能随滑阀一起滑动；滑阀的中部开设有油压凹槽，气门驱动油压回路的进口设置在第一压缩空气通道的侧壁上，恒压油路的出口设置在第一压缩空气通道的侧壁上且与气门驱动油压回路的进口相对，第一压缩空气通道的底部开设有直径小于第一压缩空气通道的泄油孔。

更进一步地，当输气管内输入压缩空气时，输气管中压缩空气作用在滑阀上，滑阀向右滑动直至其油压凹槽与气门驱动油压回路的进口和恒压油路的出口对齐，使恒压油路与气门驱动油压回路连通，从而使恒压油路内的机油通过油压凹槽进入气门驱动油压回路；当输气管内未输入压缩空气时，偏压弹簧使滑阀复位至初始位置，油压凹槽与气门驱动油压回路的进口和恒压油路的出口错开，使恒压油路与气门驱动油压回路不再连通，留在滑阀中的多余机油将从泄油孔流出。

更进一步地，第一压缩空气通道内还固定有卡箍，滑阀位于卡箍和第一压缩空气通道的底部之间。

本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：

本发明所述的用于多气缸内燃机的空气激活供油装置，通过在摇臂轴或摇臂轴座内增设气控装置，所述气控装置分为提升阀式气控装置和滑阀式气控装置，它们基本上不再占用发动机缸盖空间，并且减少电磁阀等零件的数量，大大降低了成本，还节省了发动机控制模块的针脚；同时，在现有发动机中，压缩空气比电流更容易获得，采用空气激活供油装置比电磁激活供油装置使用更便捷、范围更广。

 

附图说明：

图1为本发明所述的空气激活供油装置在未输入压缩空气时的示意图；

图2为本发明所述的空气激活供油装置在输入压缩空气时的示意图；

图3为本发明所述的摇臂轴与摇臂轴座的安装示意图；

图4为本发明所述的摇臂轴座的结构示意图；

图5为本发明所述的气控装置包括提升阀和止回环的摇臂轴座的剖视图；

图6为气控装置包括滑阀和偏压弹簧的摇臂轴在关闭空气控制阀时的示意图；

图7为气控装置包括滑阀和偏压弹簧的摇臂轴在开启空气控制阀时的示意图；

图中：1，摇臂；2，摇臂轴；3，摇臂轴座；4，提升阀；5，止回环；6，滑阀；7，偏压弹簧；21，缸盖螺栓；32，间隙；33，进油凹槽；34，进油孔；41，阀杆；42，第一通道；43，固定凹槽；44，U型槽；45，第二通道；46，泄气孔；61，卡箍；62，密封凹槽；63，密封O型圈；64，油压凹槽；65，气门驱动油压回路的进口；66，泄油孔；67，恒压油路的出口；100，气门桥；101，气门驱动油压回路；102，第一压缩空气通道；103，第二压缩空气通道；104，输气管；105恒压油路。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明的内容作进一步说明。

本发明所述的用于多气缸内燃机的空气激活供油装置，设置在具有多个气缸的内燃机中，主要用于激活内燃机中的气门驱动装置以打开发动机气门(进气门或排气门)。如图1所示，气门桥100中内置有气门驱动装置，所述空气激活供油装置中的气控装置能够激活气门驱动装置，从而使气门驱动装置推动气门桥100以打开气门。在本发明中，所述气控装置分为提升阀式气控装置和滑阀式气控装置，其中的提升阀式气控装置包括提升阀和止回环，其中的滑阀式气控装置包括滑阀和偏压弹簧，这样设置基本上不再占用发动机缸盖空间，并且减少电磁阀等零件的数量，大大降低了成本。

如图1和图2所示，所述用于多气缸内燃机的空气激活供油装置包括摇臂1、摇臂轴2和摇臂轴座3，摇臂1安装在摇臂轴2上且能够绕摇臂轴2转动，摇臂1的一侧与气门桥100接触，摇臂轴2固定安装在摇臂轴座3上，摇臂1、摇臂轴2和摇臂轴座3内部分别开设有油压通道(未示出)，这些油压通道相互连通形成如图2中虚线所示的气门驱动油压回路101。摇臂轴座3内还开设有恒压油路105，所述恒压油路105与发动机供油管道相连通。同时，摇臂轴2中还开设有第一压缩空气通道102，摇臂轴座3中还开设有第二压缩空气通道103，第一压缩空气通道102的一端与第二压缩空气通道103相连通，第一压缩空气通道102的另一端与输气管104相连通，在图示中，输气管104插入在第一压缩空气通道102内并通过O型圈密封，输气管104与空气压缩机(未示出)相连通。相应地，在输气管104与空气压缩机之间增设有空气控制阀，空气压缩机中的压缩空气通过空气控制阀进入输气管104中，空气控制阀由发动机控制模块(ECU)来控制。

为了减少电磁阀的数量以降低成本，并且减小占用空间，更容易实现控制，本发明还在摇臂轴2或摇臂轴座3内增设气控装置，所述气控装置能够在输气管104内输入压缩空气时将气门驱动油压回路101与恒压油路105连通，从而使恒压油路105内的机油通过气控装置进入气门驱动油压回路101，进而激活气门驱动装置(内置于气门桥中，未示出)，使气门驱动装置推动气门桥100以打开气门。

如图3所示，摇臂轴2通过缸盖螺栓21固定安装在摇臂轴座3上，摇臂轴2下部和摇臂轴座3内的螺栓孔的直径大于缸盖螺栓21的直径，使缸盖螺栓21与螺栓孔之间保持一定的间隙32，摇臂轴座3的底部开设有进油凹槽33，进油凹槽33与间隙32连通，发动机机油能够通过进油孔34进入进油凹槽33内，再从间隙32中进入摇臂轴2内，进入摇臂轴2内的发动机机油能够润滑摇臂1与摇臂轴2之间的摩擦面，从而防止衬套运动磨损。

如图4和图5所示，本发明所述的气控装置为提升阀式气控装置，在该实施例中，气控装置设置在摇臂轴座3中，气门驱动油压回路101由摇臂1、摇臂轴2和摇臂轴座3内部分别开设的相互连通的油压通道(未示出)构成，输气管104插入在第一压缩空气通道102内并通过O型圈密封，第一压缩空气通道102的一端与第二压缩空气通道103相连通，摇臂轴座3的底部还开设有U型槽44，U型槽44与恒压油路105连通且与发动机供油管道相连通。在这里，摇臂轴座3中的第二压缩空气通道103用于接收第一压缩空气通道102输入进来的压缩空气，摇臂轴座3中的U型槽44用于接收发动机供油管道的机油，摇臂轴座3中的恒压油路105用于输送来自U型槽44的机油，摇臂轴座3中的气门驱动油压回路101用于在输入来自恒压油路105的机油后激活气门驱动装置。

具体地，所述气控装置包括提升阀4和止回环5，提升阀4设置在第二压缩空气通道103的下部，第二压缩空气通道103的底部开设有第一通道42，第一通道42的底部开设有固定凹槽43，提升阀4的阀杆41穿过第一通道42伸入在固定凹槽43中，止回环5设置在固定凹槽43中且与阀杆41上位于固定凹槽43中的端部过盈配合，这样使得止回环5能够与提升阀4一起运动；其中，固定凹槽43与恒压油路105连通；在第一通道42的侧壁开设有第二通道45，第二通道45的一端安装有密封堵头(未示出)，第二通道45连通第一通道42和气门驱动油压回路101；图示中，第一通道42的直径小于第二压缩空气通道103和固定凹槽43的直径。在第二压缩空气通道103的过渡台阶处的上部开设泄气孔46，这样，当压缩空气压力太大时，第二压缩空气通道103内多余的压缩空气可以从泄气孔46排入大气中，能够避免多余的压缩空气流窜到机油中。

其中，止回环5的上表面是一个圆锥面，第一通道42的底部开口处设置带有倒角的机加工面，这样当止回环5与第一通道42的底部开口相接触时，能够很好地起到密封作用。当输气管内停止输入压缩空气时，机油充满固定凹槽43，在机油压力的作用下，止回环5的圆锥面与第一通道42的机加工面相接触；此时，止回环5与提升阀4一起被止停，使气门驱动油压回路101和恒压油路105不再连通。

其中，当发动机控制模块(ECU)关闭了空气控制阀(未示出)，空气压缩机中的压缩空气不能通过空气控制阀进入输气管104中，第二压缩空气通道103内多余的压缩空气可以从泄气孔46排入大气中，机油压力推动止回环5向上运动最终与第一通道42的底部开口相接触，提升阀4随同止回环5一起向上运动，在止回环5密封了第一通道42的底部开口后，第一通道42与恒压油路105被截断，也即第二通道45与恒压油路105被截断，使得气门驱动油压回路101与恒压油路105不再连通。

其中，当发动机控制模块(ECU)开启了空气控制阀(未示出)，空气压缩机中的压缩空气通过空气控制阀进入输气管104中，压缩空气经过第一压缩空气通道102和第二压缩空气通道103作用在提升阀4上，由于空气压力大于机油压力，使得提升阀4向下运动，并带动止回环5一起向下运动，止回环5从第一通道42的底部开口脱离不再密封第一通道42的底部开口，此时，恒压油路105中的机油经过第一通道42的底部开口和第二通道45而进入气门驱动油压回路101，从而使恒压油路105与气门驱动油压回路101连通，此时气门驱动装置被激活，气门驱动装置推动气门桥100以打开气门。

如图6和图7所示，本发明所述的气控装置为滑阀式气控装置，所述气控装置包括滑阀6和偏压弹簧7，在该实施例中，气控装置设置在摇臂轴2中，气门驱动油压回路(未示出)由摇臂1和摇臂轴2内部分别开设的相互连通的油压通道(未示出)构成。具体地，输气管104插入在第一压缩空气通道102内并通过螺纹连接拧紧在第一压缩空气通道102内，第一压缩空气通道102还固定有卡箍61，滑阀6可滑动地设置在第一压缩空气通道102内且位于卡箍61和第一压缩空气通道102的底部之间，偏压弹簧7位于滑阀6和第一压缩空气通道102的底部之间，滑阀6的上端设置有密封凹槽62，密封O型圈63固定在密封凹槽62内并能随滑阀6一起滑动，从而防止了压缩空气进入供油回路中，也可以防止机油泄露而进入输气管104中；滑阀6的中部开设有油压凹槽64，气门驱动油压回路的进口65设置在第一压缩空气通道102的侧壁上，恒压油路的出口67设置在第一压缩空气通道102的侧壁上且与气门驱动油压回路的进口65相对，第一压缩空气通道102的底部开设有直径小于第一压缩空气通道102的泄油孔66。

其中，滑阀6的中部开设的油压凹槽64的尺寸可以调节，为了保证充足的供油，这样可以同时达到合适的开启和关闭速度。

在图6中，发动机控制模块(ECU)关闭了空气控制阀(未示出)，空气压缩机中的压缩空气不能通过空气控制阀进入输气管104中；此时，偏压弹簧7克服密封O型圈63和液压油的阻力，使滑阀6复位至初始位置，油压凹槽64与气门驱动油压回路的进口65和恒压油路的出口67错开，从而使恒压油路的出口67的机油不能通过油压凹槽64进入到气门驱动油压回路的进口65，即恒压油路(未示出)与气门驱动油压回路不再连通，留在滑阀6中的多余机油将从泄油孔66流出。

在图7中，发动机控制模块(ECU)开启了空气控制阀(未示出)，空气压缩机中的压缩空气通过空气控制阀进入输气管104中，输气管104中压缩空气作用在滑阀6上，克服偏压弹簧7、密封O型圈63和液压油的阻力，使滑阀6向右滑动直至其油压凹槽64与气门驱动油压回路的进口65和恒压油路的出口67对齐，从而使恒压油路(未示出)与气门驱动油压回路连通，即恒压油路内的机油通过恒压油路的出口67、油压凹槽64和气门驱动油压回路的进口65进入气门驱动油压回路101，此时气门驱动装置被激活，气门驱动装置推动气门桥100以打开气门。

通常，内燃机包括多个气缸和气门驱动装置，所述气门驱动装置用于致动与所述多个气缸相关联的发动机气门，即通过推动气门桥100来打开气门。在设置了本发明所述的空气激活供油装置后，当输气管内输入压缩空气时，提升阀式气控装置或滑阀式气控装置将气门驱动油压回路与恒压油路连通，使恒压油路内的机油进入气门驱动油压回路从而激活气门驱动装置；当输气管内停止输入压缩空气时，提升阀式气控装置或滑阀式气控装置将气门驱动油压回路与恒压油路断开，使恒压油路内的机油不能进入气门驱动油压回路。

以上内容对本发明所述的用于多气缸内燃机的空气激活供油装置进行了具体描述，并且结合附图进行说明，但是本发明不受以上描述的具体实施方式内容的局限，所以凡依据本发明的技术要点进行的任何改进、等同修改和替换等，均属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.用于多气缸内燃机的空气激活供油装置，包括摇臂、摇臂轴和摇臂轴座，摇臂安装在摇臂轴上且能够绕摇臂轴转动，摇臂轴固定安装在摇臂轴座上，摇臂轴中还开设有第一压缩空气通道，第一压缩空气通道与输气管相连通，其特征在于：还包括气门驱动油压回路、恒压油路和气控装置，所述恒压油路与发动机供油管道相连通，所述气控装置设置在摇臂轴或摇臂轴座内，所述气控装置能够在输气管内输入压缩空气时将气门驱动油压回路与恒压油路连通，从而使恒压油路内的机油通过气控装置进入气门驱动油压回路。

2.根据权利要求1所述的用于多气缸内燃机的空气激活供油装置，其特征在于：摇臂轴通过缸盖螺栓固定安装在摇臂轴座上，摇臂轴下部和摇臂轴座内的螺栓孔的直径大于缸盖螺栓的直径，使缸盖螺栓与螺栓孔之间保持一定的间隙，摇臂轴座的底部开设有进油凹槽，进油凹槽与间隙连通。

3.根据权利要求1或2所述的用于多气缸内燃机的空气激活供油装置，其特征在于：所述气控装置包括提升阀和止回环，气门驱动油压回路由摇臂、摇臂轴和摇臂轴座内部分别开设的相互连通的油压通道构成，摇臂轴座中还开设有第二压缩空气通道，第一压缩空气通道与第二压缩空气通道相连通，提升阀设置在第二压缩空气通道的下部，第二压缩空气通道的底部开设有第一通道，第一通道的底部开设有固定凹槽，提升阀的阀杆穿过第一通道伸入在固定凹槽中，止回环设置在固定凹槽中且与阀杆上位于固定凹槽中的端部过盈配合，固定凹槽与恒压油路连通，在第一通道的侧壁开设有第二通道，第二通道连通第一通道和气门驱动油压回路。

4.根据权利要求3所述的用于多气缸内燃机的空气激活供油装置，其特征在于：摇臂轴座的底部还开设有U型槽，恒压油路通过U型槽与发动机供油管道相连通。

5.根据权利要求3所述的用于多气缸内燃机的空气激活供油装置，其特征在于：第一通道的直径小于第二压缩空气通道和固定凹槽的直径，在第二压缩空气通道的过渡台阶处的上部开设泄气孔。

6.根据权利要求3所述的用于多气缸内燃机的空气激活供油装置，其特征在于：止回环的上表面是一个圆锥面，第一通道的底部开口处设置带有倒角的机加工面；当输气管内停止输入压缩空气时，止回环的圆锥面与第一通道的机加工面相接触。

7.根据权利要求3所述的用于多气缸内燃机的空气激活供油装置，其特征在于：当输气管内输入压缩空气时，压缩空气经过第一压缩空气通道和第二压缩空气通道作用在提升阀上，提升阀向下运动并带动止回环一起向下运动，止回环从第一通道的底部开口脱离不再密封第一通道的底部开口，恒压油路与气门驱动油压回路连通，恒压油路中的机油经过第一通道的底部开口和第二通道而进入气门驱动油压回路；当输气管内不能输入压缩空气时，恒压油路中的机油推动止回环向上运动最终与第一通道的底部开口相接触，提升阀随同止回环一起向上运动，在止回环密封了第一通道的底部开口后，第一通道与恒压油路被截断，使得气门驱动油压回路与恒压油路不再连通。

8.根据权利要求1或2所述的用于多气缸内燃机的空气激活供油装置，其特征在于：所述气控装置包括滑阀和偏压弹簧，气门驱动油压回路由摇臂和摇臂轴内部分别开设的相互连通的油压通道构成，滑阀可滑动地设置在第一压缩空气通道内，偏压弹簧位于滑阀和第一压缩空气通道的底部之间，滑阀的上端设置有密封凹槽，密封O型圈固定在密封凹槽内并能随滑阀一起滑动；滑阀的中部开设有油压凹槽，气门驱动油压回路的进口设置在第一压缩空气通道的侧壁上，恒压油路的出口设置在第一压缩空气通道的侧壁上且与气门驱动油压回路的进口相对，第一压缩空气通道的底部开设有直径小于第一压缩空气通道的泄油孔。

9.根据权利要求8所述的用于多气缸内燃机的空气激活供油装置，其特征在于：当输气管内输入压缩空气时，输气管中压缩空气作用在滑阀上，滑阀向右滑动直至其油压凹槽与气门驱动油压回路的进口和恒压油路的出口对齐，使恒压油路与气门驱动油压回路连通，从而使恒压油路内的机油通过油压凹槽进入气门驱动油压回路；当输气管内未输入压缩空气时，偏压弹簧使滑阀复位至初始位置，油压凹槽与气门驱动油压回路的进口和恒压油路的出口错开，使恒压油路与气门驱动油压回路不再连通，留在滑阀中的多余机油将从泄油孔流出。

10.根据权利要求8所述的用于多气缸内燃机的空气激活供油装置，其特征在于：第一压缩空气通道内还固定有卡箍，滑阀位于卡箍和第一压缩空气通道的底部之间。