CN104454070A - 一种基于凸轮轴的气门升程连续可变的电控液压调节机构 - Google Patents

一种基于凸轮轴的气门升程连续可变的电控液压调节机构 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于凸轮轴的气门升程连续可变的电控液压调节机构，结构包括凸轮、挺柱体、进油孔、发动机机体主油道、调节油腔、滑套、油孔、柱塞、连接体、泄油通道、单向阀、柱塞套、气门、回油孔、回油槽、电磁阀、回位弹簧、导杆、控制活塞、回油道，其中挺柱体随凸轮沿滑套外缘移动，调节油腔内油压作用于滑套顶面，滑套沿连接体内缘和柱塞套外缘上下移动，滑套与柱塞套配合位于柱塞套内部的柱塞围成辅助油腔和高压油腔，柱塞套底部与气门头部连接。有益效果是通过控制进回油，调节油腔油量变化对气门升程的调节，实现了气门升程的连续可变，机构部件较少，占用空间小，对发动机缸盖改动较小，有效克服了现有调节机构的不足。

Description

一种基于凸轮轴的气门升程连续可变的电控液压调节机构
技术领域
本发明涉及发动机配气机构领域，具体是一种基于凸轮轴的气门升程连续可变的电控液压调节机构。 
背景技术
发动机通过配气机构实现换气过程，工作过程中其转速变化范围比较大：发动机低速运转时，气流速度较慢，流动惯性较小，气门升程过大会导致缸内新鲜空气倒流；高速运转时，气流速度较快，流动惯性较大，过小的气门升程会增加流动阻力，同样不利于进气过程的完善。为了克服传统发动机配气机构气门升程固定不变的缺点以及现有气门升程可变装置的不足，这里提出一种基于凸轮轴的气门升程连续可变的电液调节机构。该装置能够实现发动机气门升程随发动机转速连续可变，提高发动机的经济性和动力性。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种连续可变气门升程液压调节机构，其能够实现发动机不同工况下气门升程连续控制。 
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种连续可变气门升程液压调节机构，包括挺柱体(2)、与挺柱体链接的凸轮(1)、连接发动机主油道(5)与进油孔(3)的进油槽(4)、调节油腔(6)、沿连接体(10)和柱塞套(15)运动的滑套(7)、油孔(8)、与气门(16)连接的柱塞(9)、泄油通道(11)、单向阀(13)、连接发动机回油道(23)与回油孔(17)的回油槽(18)、控制阀体(24)。其中，挺柱体(2)随凸轮(1)沿滑套(7)外缘移动，调节油腔(6)内油压作用于滑套(7)顶面，滑套(7)沿连接体(10)内缘和柱塞套(15)外缘上下移动，滑套(7)与柱塞套(15)和柱塞(9)连接围成辅助油腔(12)和高压油腔(14)，单向阀(13)位于高压油腔内部隔断辅助油腔(12)和高压油腔(14)，柱塞套(15)底部与气门(16)头部连接。 
所述与进油孔(3)相通的进油槽(4)沿挺柱体(2)运动方向为长方圆形，两半圆中心距离为凸轮(1)最大升程调节高度，进油孔(3)与发动机机体主油道(5)通过进油槽(4)相连，其有益效果是发动机采用较小气门升程时，在凸轮(1)下降接近缓冲段时，调节油腔(6)能提前进油避免气门(16)落座冲击。 
所述调节油腔是挺柱体(2)、连接体(10)、滑套(7)围成的空间，滑套(7)可以沿柱塞套(15)外缘和连接体(10)内缘上下运动，可实现对油腔内液位高低调节，从而调节凸轮升程大小。 
所述进油孔(3)沿挺柱体(2)外缘周向凹进分布2~4个，并通过沿挺柱体(2)圆周凹槽相连。 
所述回油孔(17)沿挺柱体(2)外缘周向凹进分布2~4个，并通过沿挺柱体(2)圆周凹槽相连，回油孔(17)通过回油槽(18)与回油道相连，便于在工作过程中发生旋转后正常泄油。 
所述与回油孔(17)相通的回油槽(18)沿挺柱体(2)运动方向为长方圆形，两半圆中心距离为凸轮最大升程的二分之一，回油孔(17)与发动机机体回油道(23)通过回油槽（18）相连，可保证气门升起过程中，调节油腔内能够连续泄油，达到调节气门升程的目的。 
所述控制阀体包括电磁阀（19）、回位弹簧（20）、导杆（21）、控制活塞（22）、回油道（23），导杆连接电磁阀（19）和控制活塞（22），导杆（21）上装有位于控制活塞（22）顶部的回位弹簧（20）。 
本发明的有益效果是：所设计的一种基于凸轮轴的气门升程连续可变的电控液压调节机构，通过控制进回油，调节油腔油量变化对气门升程的调节，能够实现气门升程的连续可变，机构部件较少，占用空间小，对发动机缸盖改动较小。有效克服了机械式气门升程连续可变机构的结构复杂、占用空间大的缺点和普通电液式调节机构气门落座速度大、响应速度低、电磁阀要求高和能耗高等的缺点。 
附图说明
图1所示可变气门升程液压调节机构； 
图2所示长方圆形进油槽或回油槽形状；
图中：1、凸轮；2、挺柱体；3、进油孔；4、进油槽；5、主油道；6、调节油腔；7、滑套；8、油孔；9、柱塞；10、连接体；11、泄油通道；12、辅助油腔；13、单向阀；14、高压油腔；15、柱塞套；16、气门；17、回油孔；18、回油槽；19、电磁阀；20、回位弹簧；21、导杆；22、控制活塞；23、回油道；24、控制阀体。
具体实施方案
一种连续可变气门升程液压调节机构，包括挺柱体（2）、与挺柱体链接的凸轮（1）、连接发动机主油道与进油孔的进油槽（4）、调节油腔（6）、沿连接体和柱塞套运动的滑套（7）、油孔（8）、与气门连接的柱塞（9）、泄油通道（11）、单向阀（13）、连接发动机回油道（23）与回油孔（17）的回油槽（18）、控制阀体（24），其中滑套（7）与柱塞套（15）和柱塞（9）连接围成辅助油腔（12）和高压油腔（14），单向阀（13）位于高压油腔内部隔断辅助油腔（12）和高压油腔（14）。 
挺柱体（2）与发动机凸轮轴凸轮（1）外缘接触，凸轮运动驱动挺柱体（2）向下运动；在凸轮位于基圆阶段时，进油孔（3）与发动机缸盖的主油道(5)通过进油槽(4)相连通，调节油腔（6）进油；液压油通过滑套(7)上的油孔(8)进入辅助油腔(12)；辅助油腔(12)内油压大于单向阀（13）的弹簧力和高压油腔（14）内油压共同作用，单向阀（13）打开并进油；在高压油腔（14）内油压与弹簧力共同作用下，柱塞套（15）与气门（16）头部接触，消除气门间隙。 
随着凸轮（1）的旋转，凸轮升程开始增大，进油孔（3）关闭，调节油腔(6)内液压油受到压缩作用于滑套(7)上，滑套(7)向下压缩柱塞(9)；柱塞(9)作用于单向阀(13)；单向阀(13)关闭形成高压油腔(14)；此时，调节油腔(6)、辅助油腔(12)和高压油腔(14)中的液压油形成刚性系统；柱塞套(15)与气门(16)头部相连，受凸轮(1)运动作用完成气门的升起。 
在凸轮(1)旋转至升程下降缓冲段时，进油孔(3)通过长方圆形进油槽(4)提前与发动机主油道(5)相通，调节油腔(6)进油，从而克服气门(16)落座的冲击，如图2所给出的就是进油槽（4）的长方圆形形状，两半圆中心距离为凸轮(1)最大升程调节高度，在凸轮(1)下降接近缓冲段时，调节油腔(6)能提前进油避免气门落座冲击。 
回油槽（18）的结构与进油槽（4）结构相似，两半圆中心距离为凸轮最大升程的二分之一，回油孔（17）与发动机机体回油道（23）通过回油槽（18）相连，可保证气门（16）升起过程中，调节油腔（6）内实现连续泄油，通过控制进回油，调节油腔油量变化对气门升程的调节，达到调节气门升程的目的。 
根据发动机转速要求，控制阀体(24)从ECU获得命令，适时启闭控制活塞(22)以及调节控制活塞（22）开启时间的长短控制调节油腔（6）内泄油量，从而调节气门升程大小。在发动机不同转速，电磁阀(19)通电控制活塞(22)克服回位弹簧(20)的作用力沿导杆(21)向上运动，调节油腔(6)内液压油通过泄油通道(11)、回油孔（17）向回油道(23)泄油。泄油量根据发动机转速要求通过电磁阀（19）的通电时间控制。电磁阀（19）通电的开始时间由发动机不同转速对应的凸轮升程控制，取三分之一相应凸轮升程为泄油始点，泄油终点根据泄油量确定。通过控制调节油腔（6）内油量实现气门升程从0至最大设计升程的连续可变。 

Claims (7)

1.一种基于凸轮轴的气门升程连续可变的电控液压调节机构，结构包括凸轮1、挺柱体2、进油孔3、发动机机体主油道5、调节油腔6、滑套7、油孔8、柱塞9、连接体10、泄油通道11、单向阀13、柱塞套15、气门16、出油孔17、回油槽18、电磁阀19、回位弹簧20、导杆21、控制活塞22、回油道23，其特征在于，挺住体2与凸轮1连接，随凸轮1沿滑套7外缘移动；进油孔3与发动机主油道5通过进油槽4连接；挺柱体2和滑套7通过与出油孔17相通的开有泄油通道11的连接体10连接；挺柱体2、连接体10、滑套7围成调节油腔6；滑套7与柱塞套15配合位于柱塞套15内部的柱塞9围成辅助油腔12和高压油腔14，单向阀13位于高压油腔内部隔断辅助油腔12和高压油腔14；柱塞套15底部与气门16头部连接；由电磁阀19、回位弹簧20、导杆21、控制活塞22、回油道23构成控制阀体24。
2.根据权利要求1所述一种基于凸轮轴的气门升程连续可变的电控液压调节机构，其特征在于，所述进油孔3沿挺柱体2外缘周向凹进分布2~4个，并通过沿挺柱体2圆周凹槽相连，进油孔3与发动机机体主油道5通过进油槽4相连。
3.根据权利要求1所述一种基于凸轮轴的气门升程连续可变的电控液压调节机构，其特征在于，所述的进油槽4沿挺柱体2运动方向为长方圆形，两半圆中心距离为凸轮最大升程调节高度。
4.根据权利要求1所述种基于凸轮轴的气门升程连续可变的电控液压调节机构，其特征在于，所述调节油腔6是由挺柱体2、连接体10、滑套7围成的空间，调节油腔6内油压作用于滑套7顶面，滑套7沿柱塞套15外缘和连接体10内缘上下运动。
5.根据权利要求1所述一种基于凸轮轴的气门升程连续可变的电控液压调节机构，其特征在于，所述回油孔17沿挺柱体2外缘周向凹进分布2~4个并通过沿挺柱体2圆周凹槽相连，回油孔17通过回油槽18与回油道23相连。
6.根据权利要求1所述一种基于凸轮轴的气门升程连续可变的电控液压调节机构，其特征在于，所述回油槽18沿挺柱体2运动方向为长方圆形，两半圆中心距离为凸轮最大升程的二分之一。
7.根据权利要求1所述一种基于凸轮轴的气门升程连续可变的电控液压调节机构，其特征在于，所述控制阀体24结构包括电磁阀19、回位弹簧20、导杆21、控制活塞22、回油道23，其中导杆21连接电磁阀19和控制活塞22，导杆21上装有位于控制活塞22顶部的回位弹簧20，控制活塞22在电磁阀19的电磁力和回位弹簧20 的共同作用下沿导杆21上下运动。
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