CN104420914A - 发动机配气相位连续可调的调节方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机配气相位连续可调的调节方法及装置，在液压式可变凸轮从动件的可变配气机构的凸轮油缸与气门油缸之间的液压油路中并联一个配气相位调节器；配气相位调节器包括配气相位调节器油缸、配气相位调节器活塞、活塞回位装置和限位装置，通过活塞回位装置产生的回位力使活塞始终保持向零位方向运动的趋势，通过限位装置控制配气相位调节器活塞从零位到限位装置之间的行程，控制流入配气相位调节器油缸的油液容积，进而控制油液流入气门油缸的时刻及其对应于凸轮转动时的有效工作持续角，实现配气相位连续可变控制。本发明能提高燃油经济性，改善发动机的动力性和减排性。

Description

发动机配气相位连续可调的调节方法及装置
技术领域
本发明涉及发动机，特别是涉及一种发动机气门升程连续可调的调节方法，同时还涉及该调节方法所用的装置。
背景技术
发动机在不同的转速下对配气相位有不同的要求，根据发动机的转速调节配气相位是改善发动机燃烧条件、提高燃油经济性和减少有害气体排放的重要技术手段之一。目前，在可变配气相位技术中：一类方法是采用不同的凸轮来实现对配气相位的调节，这种方法只能在很少的几种特定转速下获得最佳配气相位，存在不能实现相位的连续调节等缺点。另一类方法是通过改变凸轮轴与曲轴之间的相对角度实现对配气相位的调节，这类方法存在若增大提前角时就会减小滞后角，减小提前角则必然增大滞后角，不能满足随发动机转速的增减对气门提前角和滞后角同时增加或同时减小的调节要求等缺点。再一类方法是采用液压驱动气门，并利用电磁阀或其他液压阀控制驱动气门的液压油路来实现对配气相位的调节，这类方法存在需配置较多的电磁阀或其他液压阀、结构及控制复杂、电磁阀高频响应性能欠佳等缺点。由于上述可变配气相位技术存在诸多缺陷，使配置有可变配气相位系统的发动机对燃油经济性和有害气体排放指标的改善效果不明显。目前大多数发动机都没有配置可变配气相位装置，发动机的燃油经济性和有害气体排放指标均较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高燃油经济性，改善发动机的动力性和减排性的发动机配气相位连续可调的调节方法。
本发明的另一目的在于提供该发动机配气相位连续可调的调节装置。
本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：
本发明的发动机配气相位连续可调的调节方法，包括：
（1）在液压式可变凸轮从动件的可变配气机构的凸轮油缸与气门油缸之间的液压油路中并联一个配气相位调节器；
（2）配气相位调节器包括配气相位调节器油缸、配气相位调节器活塞、活塞回位装置和限位装置，通过活塞回位装置产生的回位力使活塞始终保持向零位方向运动的趋势，通过限位装置控制配气相位调节器活塞从零位到限位装置之间的行程，控制流入配气相位调节器油缸的油液容积，进而控制油液流入气门油缸的时刻及其对应于凸轮转动时的有效工作持续角，实现配气相位连续可变控制；其中：配气相位调节器活塞处于零位时的活塞回位力和配气相位调节器活塞达到最大可调行程时的回位力所对应的油压均小于液压系统克服气门弹簧预紧力而打开气门所对应的油压。
上述的发动机配气相位连续可调的调节方法，其中：液压油路设有补油装置，其油压小于系统克服配气相位调节器活塞处于零位时的活塞回位力而使配气相位调节器活塞运动所对应的油压。
上述的发动机配气相位连续可调的调节方法，其中：活塞回位装置为液压装置、气压装置、电磁装置或/和弹簧等。
上述的发动机配气相位连续可调的调节方法，其中：限位装置为限位杆、限位块或限位套等。
本发明的发动机配气相位连续可调的调节装置，包括凸轮、气门，凸轮与气门之间设有液压系统，其中：在凸轮油缸与气门油缸之间的液压油路中并联一个配气相位调节器，配气相位调节器包括配气相位调节器油缸、配气相位调节器活塞、配气相位调节器弹簧、配气相位调节器限位杆，配气相位调节器活塞位于配气相位调节器油缸内，配气相位调节器的活塞后端设有配气相位调节器弹簧和限位杆。
上述的发动机配气相位连续可调的调节装置，其中：液压系统克服配气相位调节器弹簧预紧力和配气相位调节器活塞达到最大可调行程时的配气相位调节器弹簧的作用力而推动配气相位调节器活塞运动所对应的油压均小于液压系统克服气门弹簧预紧力而打开气门所对应的油压。
上述的发动机配气相位连续可调的调节装置，其中：弹簧可由在配气相位调节器活塞后腔引入压力油或引入压力油和弹簧的组合等方式等效替代。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明采用液压容积调节式调节方法。使发动机在各种转速下都能获得合适的配气相位，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；采用容积控制，控制精确、调节简单；配气相位调节范围宽，可在发动机各种转速下连续调整，极大提高和改善了发动机的动力性、经济性和排放性；对于发动机一定的转速下，配气相位调节器只需进行相应的限位杆的位置调节，系统即可自动进行自适应运转，无需针对发动机每一个循环都进行高频、反复的调节动作，具有良好的系统自适应性和动态响应特性；发动机所有进气门和排气门的配气相位调节器，可共用一套安装装置、一套限位驱动控制装置，结构简单，集成性好，经济性好。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
图中标记：
1、凸轮；2、气门；3、液压系统；4、凸轮油缸；5、气门油缸；6、液压油路；7、配气相位调节器；8、配气相位调节器油缸；9、配气相位调节器活塞；10、配气相位调节器弹簧；11、配气相位调节器限位杆；12、气门弹簧；13、凸轮油缸活塞；14、气门油缸活塞。
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
实施例1
一种发动机配气相位连续可调的调节方法，包括：
（1）在液压式可变凸轮从动件的可变配气机构的凸轮油缸与气门油缸之间的液压油路中并联一个配气相位调节器；
（2）配气相位调节器包括配气相位调节器油缸、配气相位调节器活塞、活塞回位装置和限位装置，通过活塞回位装置产生的回位力使活塞始终保持向零位（配气相位调节器油缸容积为零的位置）方向运动的趋势，通过限位装置控制配气相位调节器活塞从零位到限位装置之间的行程，控制流入配气相位调节器油缸的油液容积，进而控制油液流入气门油缸的时刻及其对应于凸轮转动时的有效工作持续角，实现配气相位连续可变控制；其中：配气相位调节器活塞处于零位时的活塞回位力和配气相位调节器活塞达到最大可调行程时的回位力所对应的油压均小于液压系统克服气门弹簧预紧力而打开气门所对应的油压。
液压油路设有补油装置，其油压小于系统克服配气相位调节器活塞处于零位时的活塞回位力而使配气相位调节器活塞运动所对应的油压。
活塞回位装置为液压装置、气压装置、电磁装置或/和弹簧等。
限位装置为限位杆、限位块或限位套等。
 实施例2
一种发动机配气相位连续可调的调节装置，包括凸轮1、气门2，凸轮1与气门2之间设有液压系统3，其中：在凸轮油缸4与气门油缸5之间的液压油路6中并联一个配气相位调节器7，配气相位调节器7包括配气相位调节器油缸8、配气相位调节器活塞9、配气相位调节器弹簧10、配气相位调节器限位杆11，配气相位调节器活塞9位于配气相位调节器油缸8内，配气相位调节器活塞9后端设有配气相位调节器弹簧10和配气相位调节器限位杆11。
液压系统克服配气相位调节器弹簧10预紧力和配气相位调节器活塞9达到最大可调行程时的配气相位调节器弹簧10的作用力而推动配气相位调节器活塞9运动所对应的油压均小于液压系统克服气门弹簧12预紧力而打开气门2所对应的油压。
配气相位调节器弹簧10可由在配气相位调节器活塞9后腔引入压力油或引入压力油和弹簧的组合等方式等效替代。
工作过程如下：
配气相位调节器活塞9在凸轮油缸活塞13后端与凸轮1相接触处为凸轮基圆时，在配气相位调节器弹簧10弹簧力（回位力）的作用下处于零位（配气相位调节器油缸8容积为零的位置）。调节配气相位调节器限位杆11的位置就可以控制配气相位调节器活塞9从零位到限位装置之间的行程，从而控制流入配气相位调节器油缸8的油液容积，进而控制油液流入气门油缸5的时刻及其对应于凸轮1转动时的有效工作持续角，最终实现控制配气相位。
当发动机处于最高转速运转时，将配气相位调节器限位杆11调节至与配气相位调节器活塞9后端的间隙为零且推动配气相位调节器活塞9至零位，则可以流入配气相位调节器7的油液容积为零。凸轮1处于升程时，在凸轮油缸活塞13的作用下液压系统油压升高，当油压升高至系统作用于气门油缸活塞14的力大于气门弹簧12预紧力时，液压油流入气门油缸5并推动气门油缸活塞14运动同时气门1打开并且开度不断加大直至凸轮1升程结束。当凸轮1处于回程时，气门2在气门弹簧12的作用下回落，油液向凸轮油缸4回流，同时油压降低，当油压降低至系统作用于气门油缸活塞14的力小于气门弹簧12预紧力时，气门2关闭。如上所述，该过程中，油液流入气门油缸5的时刻最早，油液从气门油缸5中全部流出的时刻最晚，配气相位获得最大提前角、最大滞后角和最大有效工作持续角。
当发动机处于最低转速运转时，将配气相位调节器限位杆11调节至与配气相位调节器活塞9后端的间隙为其调节范围的最大值，则可以流入配气相位调节器7的油液容积为最大。凸轮1处于升程时，在凸轮油缸活塞14的作用下液压系统油压升高，当油压升高至系统作用于配气相位调节器活塞9的力大于配气相位调节器弹簧10预紧力时，配气相位调节器活塞9开始运动，液压油首先流入配气相位调节器油缸8并且流入的容积不断加大直至配气相位调节器活塞9后端与配气相位调节器限位杆11接触。配气相位调节器活塞9运动停止后系统油压进一步升高，当油压升高至系统作用于气门油缸活塞14的力大于气门弹簧12预紧力时，液压油才开始流入气门油缸5推动气门油缸活塞14运动同时气门2打开并且开度不断加大直至凸轮1升程结束。当凸轮1处于回程时，气门2首先在气门弹簧12的作用下回落，油液向凸轮油缸4回流，同时油压降低，当油压降低至系统作用于气门油缸活塞14的力小于气门弹簧12预紧力时，气门2关闭。气门2关闭后，配气相位调节器7中的油液在配气相位调节器弹簧力作用下也在开始向凸轮油缸4回流直至配气相位调节器活塞9回到零位。如上所述，该过程中，油液流入气门油缸5的时刻最晚，油液从气门油缸5中全部流出的时刻最早，配气相位获得最小提前角、最小滞后角和最小有效工作持续角。
当发动机处于最高与最低转速之间运转时，根据发动机的工作情况将配气相位调节器的限位杆调节至合理值，系统即可获得合理的提前角、滞后角和有效工作持续角。
 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。 

Claims (8)

1.一种发动机配气相位连续可调的调节方法，包括：
（1）在液压式可变凸轮从动件的可变配气机构的凸轮油缸与气门油缸之间的液压油路中并联一个配气相位调节器；
（2）配气相位调节器包括配气相位调节器油缸、配气相位调节器活塞、活塞回位装置和限位装置，通过活塞回位装置产生的回位力使活塞始终保持向零位方向运动的趋势，通过限位装置控制配气相位调节器活塞从零位到限位装置之间的行程，控制流入配气相位调节器油缸的油液容积，进而控制油液流入气门油缸的时刻及其对应于凸轮转动时的有效工作持续角，实现配气相位连续可变控制。
2.如权利要求1所述的发动机配气相位连续可调的调节方法，其特征在于：配气相位调节器活塞处于零位时的活塞回位力和配气相位调节器活塞9达到最大可调行程时的回位力所对应的油压均小于液压系统克服气门弹簧预紧力而打开气门所对应的油压。
3.如权利要求1或2所述的发动机配气相位连续可调的调节方法，其特征在于：液压油路设有补油装置，其油压小于系统克服配气相位调节器活塞处于零位时的活塞回位力而使配气相位调节器活塞运动所对应的油压。
4.如权利要求3所述的发动机配气相位连续可调的调节方法，其特征在于：活塞回位装置为液压装置、气压装置、电磁装置或/和弹簧。
5.如权利要求4所述的发动机配气相位连续可调的调节方法，其特征在于：限位装置为限位杆、限位块或限位套。
6.一种发动机配气相位连续可调的调节装置，包括凸轮（1）、气门（2），凸轮（1）与气门（2）之间设有液压系统（3），其特征在于：在凸轮油缸（4）与气门油缸（5）之间的液压油路（6）中并联一个配气相位调节器（7），配气相位调节器（7）包括配气相位调节器油缸（8）、配气相位调节器活塞（9）、配气相位调节器弹簧（10）、配气相位调节器限位杆（11），配气相位调节器活塞（9）位于配气相位调节器油缸（8）内，配气相位调节器活塞（9）后端设有配气相位调节器弹簧（10）和配气相位调节器限位杆（11）。
7.如权利要求6所述的发动机配气相位连续可调的调节装置，其特征在于：液压系统克服配气相位调节器弹簧（10）预紧力和配气相位调节器活塞（9）达到最大可调行程时的配气相位调节器弹簧（10）的作用力而推动配气相位调节器活塞（9）运动所对应的油压均小于液压系统克服气门弹簧（12）预紧力而打开气门（2）所对应的油压。
8.如权利要求6或7所述的发动机配气相位连续可调的调节装置，其特征在于：配气相位调节器弹簧（10）可由在配气相位调节器活塞（9）后腔引入压力油或引入压力油和弹簧的组合方式等效替代。
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