CN104420924A - 发动机气门升程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气门升程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气门升程调节器；气门升程调节器包括气门升程调节器油缸、气门升程调节器活塞、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，通过限位装置控制气门升程调节器活塞从零位到限位装置之间的行程，控制流入气门升程调节器的油液容积，进而控制流入气门油缸的油量，实现控制气门升程连续可变控制；本发明提高发动机各种工况下燃油经济性，改善发动机的动力性和减排性。

Description

发动机气门升程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
发动机在不同的负荷下对进气量有不同的要求，根据发动机的负荷调节气门升程是满足发动机进气量要求、改善动力特性、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，在可变气门升程技术中，一类方法是对凸轮机构的从动件增加放大机构来实现气门升程的调节，这种方法存在机构较复杂、高速动态特性欠佳等缺点。另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气门升程的调节，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。由于上述可变气门升程技术存在诸多缺陷，使可变气门升程技术的应用受到限制，目前大多数发动机都没有配置可变气门升程装置，而采用节气门来控制汽缸的进气量。节气门的使用不利于进气道气流的流动，增加了发动机的泵气损失，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发动机各种工况下燃油经济性，改善发动机的动力性和减排性的发动机气门升程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气门升程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：
本发明的发动机气门升程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气门升程调节器；
（2）气门升程调节器包括气门升程调节器油缸、气门升程调节器活塞、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，通过限位装置控制气门升程调节器活塞从零位到限位装置之间的行程，控制流入气门升程调节器的油液容积，进而控制流入气门油缸的油量，实现控制气门升程连续可变控制；其中：液压系统克服气门升程调节器活塞处于零位时的活塞回位力而推动气门升程调节器活塞运动所对应的油压大于系统克服气门弹簧预紧力而打开气门所对应的油压，气门升程调节器活塞达到最大可调行程时气门升程调节器活塞回位力所对应的油压小于气门达到所需最小升程时气门弹簧作用力所对应的油压。
上述的发动机气门升程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。
上述的发动机气门升程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。
本发明的发动机气门升程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气门升程调节器，气门升程调节器包括气门升程调节器油缸、气门升程调节器活塞、气门升程调节器弹簧、气门升程调节器限位杆，气门升程调节器活塞位于气门升程调节器油缸内，气门升程调节器的活塞后端设有气门升程调节器弹簧和限位杆，其中：液压系统克服气门升程调节器弹簧预紧力而推动气门升程调节器活塞运动所对应的油压大于系统克服气门弹簧预紧力而打开气门所对应的油压，气门升程调节器活塞达到最大可调行程时气门升程调节器弹簧的作用力所对应的油压小于气门达到所需最小升程时气门弹簧的作用力所对应的油压。
上述的发动机气门升程连续可调的调节装置，其中：弹簧可由在气门升程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，使发动机在各种工况下都能获得合适的气门升程，取消节气门，改善进气流动条件，减少泵气功率损失，提高燃油的燃烧效率，改善发动机性能，降低有害气体排放；采用容积控制，控制精确、调节简单；气门升程调节范围宽，可在发动机全工况下连续调整，极大提高和改善了发动机各工况下的动力性、经济性和排放性；对于发动机一定的负荷条件下，气门升程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；发动机所有进气门的气门升程调节器，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、气门升程调节器；8、气门升程调节器油缸；9、气门升程调节器活塞；10、气门升程调节器弹簧；11、气门升程调节器限位杆；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
一种发动机气门升程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气门升程调节器；
（2）气门升程调节器包括气门升程调节器油缸、气门升程调节器活塞、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，通过限位装置控制气门升程调节器活塞从零位到限位装置之间的行程，控制流入气门升程调节器的油液容积，进而控制流入气门油缸的油量，实现控制气门升程连续可变控制；其中：液压系统克服气门升程调节器活塞处于零位时的活塞回位力而推动气门升程调节器活塞运动所对应的油压大于系统克服气门弹簧预紧力而打开气门所对应的油压，气门升程调节器活塞达到最大可调行程时气门升程调节器活塞回位力所对应的油压小于气门达到所需最小升程时气门弹簧作用力所对应的油压。
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
发动机气门升程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中并联一个气门升程调节器7，气门升程调节器7包括气门升程调节器油缸8、气门升程调节器活塞9、气门升程调节器弹簧10、气门升程调节器限位杆11，气门升程调节器活塞9位于气门升程调节器油缸8内，气门升程调节器活塞9后端设有气门升程调节器弹簧10和气门升程调节器限位杆11。
液压系统克服气门升程调节器弹簧10预紧力和气门升程调节器活塞9达到最大可调行程时的气门升程调节器弹簧10的作用力而推动气门升程调节器活塞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。
气门升程调节器弹簧10可由在气门升程调节器活塞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：
气门升程调节器活塞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，在气门升程调节器弹簧10弹簧力（回位力）的作用下处于零位（气门升程调节器油缸8容积为零的位置）。调节气门升程调节器限位杆11的位置就可以控制气门升程调节器活塞9从零位到限位装置之间的行程，从而控制流入气门升程调节器7的油量，进而控制液压油流入气门油缸5中的油量，最终达到调节、控制气门升程的目的。
当发动机处于最高负荷运转时，将气门升程调节器限位杆11调节至与气门升程调节器活塞9后端的间隙为零且推动气门升程调节器活塞至零位，则可以流入气门升程调节器7的油量为零。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运动同时气门打开并且开度不断加大直至凸轮升程结束。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12簧预紧力时，气门2关闭。如上所述，该过程中，凸轮油缸4中流出的油全部流入气门油缸5，气门2升程达到最大。
当发动机处于最低负荷运转时，将气门升程调节器限位杆11调节至与气门升程调节器活塞9后端的间隙为其调节范围的最大值，则可以流入气门升程调节器7的油量为最大。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，液压油首先流入气门油缸5推动气门油缸活塞14运动同时气门2打开。随着气门2升程的加大，系统油压进一步升高，当油压升高至系统作用于气门升程调节器活塞9的力大于气门升程调节器弹簧10预紧力时，液压油流入气门升程调节器油缸8推动气门升程调节器活塞9运动并且流入容积不断加大直至气门升程调节器活塞9后端与气门升程调节器限位杆11接触。在气门升程调节器活塞9运动的同时气门升程也在不断加大，气门升程调节器活塞9停止后，系统油压进一步升高，气门升程继续加大直至凸轮升程结束。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升程调节器活塞9的力小于气门升程调节器活塞9后端的弹簧力时，气门升程调节器活塞9在弹簧力作用下也开始返回，气门升程调节器内的油液也开始向凸轮油缸4回流直至气门升程调节器活塞9回到零位（气门升程调节器油缸容积为零的位置）。在气门升程调节器活塞9回位的过程中气门2也在不断回落，系统油压不断降低，当油压降低至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，凸轮油缸4中流出的油流入气门升程调节器7的容积最大，而流入气门油缸5的容积最小，气门升程达到最小。
当发动机处于最大与最小负荷之间运转时，根据发动机的工作情况将气门升程调节器限位杆11调节至合理值，系统即可获得合理的气门升程。
 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 (5)

1.一种发动机气门升程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气门升程调节器；
（2）气门升程调节器包括气门升程调节器油缸、气门升程调节器活塞、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，通过限位装置控制气门升程调节器活塞从零位到限位装置之间的行程，控制流入气门升程调节器的油液容积，进而控制流入气门油缸的油量，实现控制气门升程连续可变控制；其中：液压系统克服气门升程调节器活塞处于零位时的活塞回位力而推动气门升程调节器活塞运动所对应的油压大于系统克服气门弹簧预紧力而打开气门所对应的油压，气门升程调节器活塞达到最大可调行程时气门升程调节器活塞回位力所对应的油压小于气门达到所需最小升程时气门弹簧作用力所对应的油压。
2.如权利要求1所述的发动机气门升程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。
3.如权利要求1或2所述的发动机气门升程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。
4.一种发动机气门升程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）中并联一个气门升程调节器（7），气门升程调节器（7）包括气门升程调节器油缸（8）、气门升程调节器活塞（9）、气门升程调节器弹簧（10）、气门升程调节器限位杆（11），气门升程调节器活塞（9）位于气门升程调节器油缸（8）内，气门升程调节器活塞（9）后端设有气门升程调节器弹簧（10）和气门升程调节器限位杆（11）；液压系统克服气门升程调节器弹簧（10）预紧力和气门升程调节器活塞（9）达到最大可调行程时的气门升程调节器弹簧（10）的作用力而推动气门升程调节器活塞（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。
5.如权利要求4所述的发动机气门升程连续可调的调节装置，其特征在于：气门升程调节器弹簧（10）可由在气门升程调节器活塞（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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