CN105065074A - 一种液压可变气门挺柱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压可变气门挺柱,包括衬套、活塞套和活塞;衬套为中空圆柱体结构,内表面开有与衬套同轴的第一矩形截面环槽;衬套径向上、第一矩形截面环槽对应位置开有至少一个第一油孔;活塞套为上端封闭的中空圆柱体结构,设置于衬套内部与其内表面间隙配合;活塞套外表面设置有与其同轴的第二矩形截面环槽,第二矩形截面环槽与第一矩形截面环槽连通构成容积室;活塞套径向上,与第二矩形截面环槽对应位置,设置有至少一个第二油孔;活塞为上端封闭的中空圆柱体结构,设置于活塞套内部,与活塞套内表面间隙配合;本发明无需改变原气缸盖结构,便于发动机改造且系统可靠性高;并且结构简单、加工方便成本低。
Description
技术领域
本发明涉及柴油发动机技术领域,具体涉及液压可变气门机构用挺柱。
背景技术
柴油发动机由于高热效率倍受青睐,然而其排放物尤其是NOx和PM,却成为主要的大气污染源;但随着近几年的研究发现,柴油机采用可变气门并结合增压、废气再循环等技术来优化燃烧路径,实现了清洁燃烧过程,对降低NOx和PM的排放有显著作用;同时柴油机的可变气门在一定程度上,能降低泵气损失,获取良好的动力性和经济性。
目前所用的柴油机可变气门机构,能使柴油发动机在中低负荷区都能得到高热效率和低的排放,同时对大负荷的扩展也具有极高的潜力;但是传统柴油机可变气门机构包括可变凸轮型线和可变凸轮相位,但气门的运动规律仍然局限于结构本身,仅能实现两段或三段调节。
发明内容
本发明提供一种能灵活控制气门提前角和晚关角,同时可调节气门升程的液压可变气门机构用挺柱。
本发明采用的技术方案是:一种液压可变气门挺柱,包括衬套、活塞套和活塞;所述衬套为中空圆柱体结构,内表面开有与衬套同轴的第一矩形截面环槽;衬套径向上、第一矩形截面环槽对应位置开有至少一个第一油孔;活塞套为上端封闭的中空圆柱体结构,设置于衬套内部与其内表面间隙配合;活塞套外表面设置有与其同轴的第二矩形截面环槽,第二矩形截面环槽与第一矩形截面环槽连通构成容积室;活塞套径向上,与第二矩形截面环槽对应位置,设置有至少一个第二油孔;活塞为上端封闭的中空圆柱体结构,设置于活塞套内部,与活塞套内表面间隙配合。
作为优选,所述活塞上端面外侧设置有与其同轴的圆柱形第一凸台。
作为优选,所述活塞上端面内侧设置有与其同轴的圆柱形第二凸台。
作为优选,所述活塞下端的外表面设有矩形截面环形台阶,环形台阶外表面与活塞套内表面间隙配合。
作为优选,所述衬套径向上、第一矩形截面环槽对应位置设置有一个圆形第一油孔。
作为优选,所述活塞套径向上设置有均匀分布的四个圆形第二油孔。
作为优选,所述第二矩形截面环槽的上边缘不低于第一矩形截面环槽的下边缘,所述第二矩形截面环槽的下边缘不高于第一矩形截面环槽的上边缘。
本发明的有益效果是:
(1)采用本发明挺柱的发动机无需改变原气缸盖结构,便于发动机的升级改造,系统可靠性高;
(2)本发明结构简单,加工方便,成本低;
(3)本发明采用液压控制,控制柔性大,控制精度高;
(4)本发明系统可靠性高,液压系统出现故障时,气门也能随凸轮型线正常运行,不影响发动机运行。
附图说明
图1为本发明中结构示意图。
图2a为液压可变气门机构进油过程示意图。
图2b为液压可变气门机构泄油过程示意图。
图3为液压可变气门机构的附加升程与气门升程的时序图。
图4a液压可变气门机构改变气门型线示意图。
图4b液压可变气门机构改变气门型线示意图。
图4c液压可变气门机构改变气门型线示意图。
图4d液压可变气门机构改变气门型线示意图。
图5液压可变气门控制机构示意图。
图中:110-衬套,111-第一油孔,112-第一矩形截面环槽,120-活塞套,121-第二油孔,122-第二矩形截面环槽,130-活塞,131-第一凸台,132-第二凸台,133-环形台阶,140-液压腔,150-容积室,210-凸轮,220-气门弹簧,230-气门,240-气缸盖。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示一种液压可变气门挺柱,包括衬套110、活塞套120和活塞130;所述衬套110为中空圆柱体结构,内表面开有与衬套110同轴的第一矩形截面环槽112;衬套110径向上、第一矩形截面环槽112对应位置开有至少一个第一油孔111;活塞套120为上端封闭的中空圆柱体结构,设置于衬套110内部与其内表面间隙配合;活塞套120外表面设置有与其同轴的第二矩形截面环槽122,第二矩形截面环槽122与第一矩形截面环槽112连通构成容积室150;活塞套120径向上,与第二矩形截面环槽122对应位置,设置有至少一个第二油孔121;活塞130为上端封闭的中空圆柱体结构,设置于活塞套120内部,与活塞套120内表面间隙配合。
所述活塞130上端面外侧设置有与其同轴的圆柱形第一凸台131;所述活塞130上端面内侧设置有与其同轴的圆柱形第二凸台132;活塞套120内侧与活塞130上端外侧共同构成液压腔140,第一凸台131与活塞套120上端面内侧接触,避免活塞130上端面外侧与活塞套120内侧直接接触;设置第二凸台132可以更加方便的使活塞130与气门230杆尾部连接。
所述活塞130下端的外表面设有矩形截面环形台阶133,环形台阶133外表面与活塞套120内表面间隙配合;可以使环形台阶133外侧沿活塞套120内表面滑动,从而使得活塞130在活塞套120内部滑动,环形台阶133上端边缘始终低于第二油孔121,使得液压油能够通过衬套110和活塞套120进入液压腔140,设置环形台阶133可以避免活塞130在运动过程中堵住第二油孔121,使得液压油不能顺利进入液压腔140内。
所述衬套110径向上、第一矩形截面环槽112对应位置设置有一个圆形第一油孔111;活塞套120径向上设置有均匀分布的四个圆形第二油孔121,可以使得液压油在液压腔140内分布更加均匀。
所述第二矩形截面环槽122的上边缘不低于第一矩形截面环槽112的下边缘,所述第二矩形截面环槽122的下边缘不高于第一矩形截面环槽112的上边缘;这种设计可以保证第一矩形截面环槽112和第二矩形截面环槽122始终相通,而且可以使得液压油能够更加方便的进入液压腔140。
如图5所示一种液压可变气门控油机构,包括ECU、液压泵、油底壳和两位三通高速电磁阀;所述液压泵出口连接两位三通高速电磁阀的A口,进口通过油底壳连接两位三通高速电磁阀的C口;两位三通高速电磁阀的B口连接液压可变气门机构中挺柱的第一油孔111;两位三通高速电磁阀还连接到ECU;所述液压泵进口与油底壳之间连接有液压油滤清器,可以避免杂质进入液压泵。
使用时,活塞套120安装于衬套110内,活塞套120与衬套110同轴并可以在轴向上相对滑动;活塞套120与衬套110间隙配合;活塞130安装于活塞套120内,活塞130与活塞套120同轴并可以在轴向上相对滑动,活塞130与活塞套120采用间隙配合;在滑动过程中,活塞130外表面上的矩形截面环形台阶133上边缘,始终低于活塞套120上设置的四个圆形第二油孔121;活塞130与活塞套120装配后形成的液压腔140,当活塞130上端面外侧所设的圆柱形第一凸台131与活塞套120上端内表面接触时,液压腔140的容积最小。
挺柱安装于原气缸盖240的挺柱孔内,挺柱的活塞套120上端外表面与凸轮210接触,活塞套120随凸轮210型线在轴向上做往复运动;活塞130上端面内侧所设同轴的圆柱形第二凸台132与气门230杆尾部顶端始终紧密接触。
如图2a和图2b所示,本发明附加升程是这样实现的:控制液压油经过衬套110上的第一油孔111流入第一矩形截面环槽112和第二矩形截面环槽122所构成的容积室150,再经活塞套120径向上均匀分布的四个第二油孔121,液压油最终流入液压腔140;由于液压腔140内的液压油对活塞130顶面向下的液压力大于原机气门弹簧220作用于圆柱形第二凸台132向上的反作用力与活塞130与活塞套120之间的摩擦力,使活塞130与活塞套120产生轴向上的相对位移,活塞130向下运动,与活塞130始终紧密接触的气门230也随之向下运动,使气门230产生附加升程;气门230附加升程的起始角度可以通过改变所流入液压油的压力、流量进行控制。
当需要消除附加升程时,控制液压油不再流入衬套110上的第一油孔111,且原本液压腔140内的液压油经活塞套120上的四个圆形第二油孔121再经衬套110内表面上的第一矩形截面环槽112和活塞套120外表面上的第二矩形截面环槽122所构成的容积室150,最后从第一油孔111泄出;此时液压腔140内的液压油压力下降,液压油对活塞130上端外表面向下的液压力作用小于原气门弹簧220经气门230杆尾部作用于活塞130上端内表面圆柱形第二凸台132向上的反作用力,并还需克服活塞130与活塞套120之间的摩擦阻力;上述作用力的合力使活塞130与活塞套120产生轴向上的相对位移,活塞130向上运动,与活塞130始终紧密接触的气门230也随之向上运动,使气门附加升程消除,此时气门230运动规律完全受凸轮型线控制。
如图3所示,所述液压可变气门机构运行状态具体可以分为以下三种情况;其中假设气门附加升程起始时刻为t1,消除时刻为t2,原气门升程起始时刻为T1,消除时刻为T2;其中附加升程为活塞130与活塞套120产生轴向上的相对位移。
当t1<T1,此时气门230提前开启,控制t1既可以灵活改变气门230开启提前角α;
当t1>T1,此时气门升程等于附加升程与原气门升程之和,控制附加升程的大小,从而改变气门升程的大小。
当t2>T2,此时气门230延迟关闭,控制t2既可以灵活改变气门230关闭晚关角。
如图4a-4d所示,根据控制所流入液压腔140的液压油压力、流量以及持续时间,可产生不同的附加升程,可以实现原气门型线的多种变化;此处仅列举四个例子进行说明。
如图4a所示,附加升程的起始时刻t1<T1且消除时刻t2>T2,此时增大了气门提前角、气门晚关角以及气门升程。
如图4b所示,附加升程的起始时刻t1>T1且消除时刻t2<T2,此时没有改变气门提前角、气门晚关角,但改变了气门升程。
如图4c所示,附加升程的起始时刻t1>T1且消除时刻t2>T2,此时没有改变气门提前角,但改变了气门晚关角和气门升程。
如图4d所示,曲线Ⅰ为原机进气门凸轮型线,曲线Ⅱ为原机排气门凸轮型线;采用本发明挺柱的液压可变气门机构安装于排气门机构中,附加升程起始时刻t1<T1,且消除时刻t2<T2,此时在进气门开启过程中,同时使排气门也开启了适宜时间,该功能对于要采用内部EGR的柴油机来说,无需再增设的内部EGR专用凸轮,并且还可灵活调节内部EGR开闭相位。
上述液压油的流入和泄出可采用如图5所示的控制机构实现;当需要液压油流经衬套110上的第一油孔111最终流入液压腔140时,液压泵输送液压油经过液压油滤清器过滤后,再从两位三通高速电磁阀A孔进入,B孔输出(此时C孔关闭),流入衬套110上的第一油孔111,最终进入液压腔140;当不再需要液压油流入衬套110上的第一油孔111以及需要泄出液压腔140内液压油时,两位三通高速电磁阀A孔关闭,C孔打开,液压腔140内的液压油流出可变气门机构,经两位三通电磁阀B孔进入,C孔出,最终又流回油底壳。
上述两位三通高速电磁阀,通过ECU控制器A孔与C孔开启、定时,以及开启持续时间,从而达到对气门附加升程起始时刻和消除时刻的控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种液压可变气门挺柱,其特征在于:包括衬套(110)、活塞套(120)和活塞(130);所述衬套(110)为中空圆柱体结构,内表面开有与衬套(110)同轴的第一矩形截面环槽(112);衬套(110)径向上、第一矩形截面环槽(112)对应位置开有至少一个第一油孔(111);活塞套(120)为上端封闭的中空圆柱体结构,设置于衬套(110)内部与其内表面间隙配合;活塞套(120)外表面设置有与其同轴的第二矩形截面环槽(122),第二矩形截面环槽(122)与第一矩形截面环槽(112)连通构成容积室(150);活塞套(120)径向上,与第二矩形截面环槽(122)对应位置,设置有至少一个第二油孔(121);活塞(130)为上端封闭的中空圆柱体结构,设置于活塞套(120)内部,与活塞套(120)内表面间隙配合。
2.根据权利要求1所述的一种液压可变气门挺柱,其特征在于:所述活塞(130)上端面外侧设置有与其同轴的圆柱形第一凸台(131)。
3.根据权利要去2所述的一种液压可变气门挺柱,其特征在于:所述活塞(130)上端面内侧设置有与其同轴的圆柱形第二凸台(132)。
4.根据权利要求1所述的一种液压可变气门挺柱,其特征在于:所述活塞(130)下端的外表面设有矩形截面环形台阶(133),环形台阶(133)外表面与活塞套(120)内表面间隙配合。
5.根据权利要求1所述的一种液压可变气门挺柱,其特征在于:所述衬套(110)径向上、第一矩形截面环槽(112)对应位置设置有一个圆形第一油孔(111)。
6.根据权利要求1所述的一种液压可变气门挺柱,其特征在于:所述活塞套(120)径向上设置有均匀分布的四个圆形第二油孔(121)。
7.根据权利要求1所述的一种液压可变气门挺柱,其特征在于:所述第二矩形截面环槽(122)的上边缘不低于第一矩形截面环槽(112)的下边缘,所述第二矩形截面环槽(122)的下边缘不高于第一矩形截面环槽(112)的上边缘。
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Citations (4)
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2015
- 2015-09-08 CN CN201510566306.8A patent/CN105065074A/zh active Pending
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