CN105781661B - 发动机进气门回程可控装置及设有该装置的配气系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及发动机配气技术领域，公开了一种发动机进气门回程可控装置，其包括电磁阀、拉杆、油室和活塞，所述拉杆与所述电磁阀连接，所述油室的上端分别设有进油孔和出油孔，由所述电磁阀控制所述拉杆沿拉杆轴向来回移动，以带动所述拉杆封堵或打开所述出油孔，所述活塞与所述油室配合连接，所述活塞的一端位于所述油室内，所述活塞的另一端位于所述油室外；本发明实施例还公开了一种发动机配气系统。本发明实施例能够控制发动机进气量，优化燃烧，进而提升发动机性能。

Description

发动机进气门回程可控装置及设有该装置的配气系统

技术领域

本发明实施例涉及发动机配气技术领域，特别是涉及一种发动机进气门回程可控装置及设有该装置的发动机配气系统。

背景技术

发动机性能提升对其配气机构提出了随工况可变的要求，由此衍生出很多可变配气技术，这些技术小部分实现产业化，但大部分存在成本过高或可靠性不足问题，多数处于试验阶段。现有产品中的可变配气机构以改变凸轮轴配气相位为主要方式，对原机改动较大，多用于小排量发动机上。目前存在如下几种现有的技术：

1)无凸轮电磁气门技术：通过气门杆上安装的两个电磁线圈和两个弹簧，控制气门升程。具体工作原理详见《内燃机设计》(袁兆成主编)第75-77页。

2)无凸轮电液驱动气门技术：在气门顶杆上设置液压活塞，通过高压、低压油源控制液压活塞带动气门往复运动，高低压油源由电磁阀控制。具体工作原理详见《内燃机设计》(袁兆成主编)第76、77页。

3)可变气门升程技术：使用特殊的摇臂与一套齿轮传动机构配合，摇臂轴移动时，改变摇臂比，从而改变气门升程。具体工作原理详见《内燃机设计》(袁兆成主编)第103-104页。

4)专利《一种调节进气门相位的方法及装置》，公开号为CN200810055920.8。该专利提出的技术为通过凸轮轴端安装的特殊调整机构改变凸轮轴正时，从而实现进气门配气相位调整。

5)专利《滑阀式两模式发动机进气门延时关闭系统》，公开号为CN200810152274.7。该专利是一种机械滑阀式控制的、利用液压挺杆伸缩实现气门相位调节的气门延迟关闭系统。滑套进油和泄油配合挺杆总成运动实现进气门延迟调节，泄油孔大小决定其延迟程度。

然而上述现有技术相应地存在如下缺点：

1)无凸轮电磁气门技术因完成使用电磁控制，存在成本高、气门落座冲击力大、噪音大、气门寿命短等缺陷，应用于现有发动机改动较大。

2)无凸轮电液驱动气门技术结构复杂，成本较高，应用于现有发动机改动较大。

3)可变气门升程技术：需设计专用传动机构作用于摇臂轴上，结构复杂，对摇臂轴空间布置要求较高。

4)一种调节进气门相位的方法及装置结构设计复杂，成本较高。无法调整进气门升程，仅用于调整进气门相位。该发明针对汽油机使用，该技术在发动机通用性上受一定限制。

5)滑阀式两模式发动机进气门延时关闭系统因采用纯机械控制，结构及尺寸确定后，进气门延迟程度固定，可调节性较差，只能对小部分工况进行有效调节无法满足大部分工况需求。

具体地，图4为某一现有配气机构示意图，其中5为简化的缸盖、6为进气门、7为凸轮、8为挺柱、9为推杆、10为摇臂、11为气门帽、12为弹簧。凸轮7其绕轴转动，摇臂10绕其轴转动，当凸轮7与挺柱8接触点从凸轮基圆71向桃尖72移动时，摇臂10右端被顶起，摇臂10沿摇臂轴13旋转，摇臂10左端压紧气门帽11，克服弹簧12弹力，弹簧12被压缩，进气门6下行，进气门6开度增大，进气门6升程增加；当凸轮7与挺柱8接触点从凸轮桃尖72向基圆71移动时，摇臂10右端下落，摇臂10沿摇臂轴心旋转，弹簧12弹力克服摇臂10左端对气门帽11的压紧力，弹簧12伸长，进气门6上行，进气门6开度减小，进气门6升程减小。该配气机构进气门升程与曲轴(凸轮轴14)转角的关系由凸轮型线决定，如图5所示，图5中阴影面积表征进气充量情况，面积越大，说明进气量越大。而进气门的回程进气量无法调节。

发明实施例内容

(一)要解决的技术问题

本发明实施例要解决的技术问题是如何控制发动机进气量，优化燃烧，进而提升发动机性能。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种发动机进气门回程可控装置，其包括电磁阀、拉杆、油室和活塞，所述拉杆与所述电磁阀连接，所述油室的上端分别设有进油孔和出油孔，由所述电磁阀控制所述拉杆沿拉杆轴向来回移动，以带动所述拉杆封堵或打开所述出油孔，所述活塞与所述油室配合连接，所述活塞的一端位于所述油室内，所述活塞的另一端位于所述油室外。

其中，所述拉杆上设有与所述出油孔的大小相适应的泄油孔，所述电磁阀不通电时，所述泄油孔与出油孔对中。

其中，所述出油孔的径向设有供所述拉杆来回滑动的滑道。

本发明还提供了一种发动机配气系统，其设有如上述技术方案所述的发动机进气门回程可控装置。

其中，包括缸盖、进气门、凸轮、挺柱、推杆、摇臂、气门帽和弹簧，所述挺柱的上端与所述推杆连接，所述挺柱的下端与所述凸轮的外周接触，所述进气门的下端穿过所述缸盖，所述气门帽固定连接在所述进气门的顶端，位于所述气门帽与缸盖上端之间的进气门上套设有弹簧，所述推杆的上端与所述摇臂的一端连接，所述活塞延伸出油室的一端穿过所述摇臂的另一端与所述气门帽刚性连接，通过在需要时刻锁定油室内油液高度，使油压反向作用于所述进气门，使其回程可控。

其中，所述电磁阀与发动机的ECU连接。

其中，所述进油孔通过输油管与发动机的润滑油路连接，所述输油管上设有单向阀。

进一步地，所述凸轮的外周包括桃尖和基圆，所述基圆和桃尖平滑过渡连接。

进一步地，所述凸轮的中部设有凸轮轴，所述凸轮可绕所述凸轮轴转动。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例提供的一种发动机进气门回程可控装置，结构简单，安装简便，将该发动机进气门回程可控装置应用在发动机配气机构上，实现进气门回程可调，以满足发动机在不同工况下对进气充量的不同需求，从而优化发动机性能；

本发明实施例以配气机构驱动调整油室内油液高度，在需要时刻，锁定油室内油液高度，使油压反向作用进气门，使其回程可控；同样在需要时刻，释放油室内机油，使气门升程恢复到原配气机构驱动；另外，本发明采用液压机构延缓进气门回程，进气门落座冲击力较小，因此不会对进气门可靠性产生不利影响。

附图说明

图1为本发明实施例一种发动机进气门回程可控装置的纵向剖视图；

图2为图1的立体图；

图3为图2的拆分图；

图4为现有技术配气机构的结构剖视图；

图5为现有技术的配气机构进气门升程与凸轮轴转角的关系图；

图6为本发明实施例的配气系统的结构剖视图；

图7为本发明实施例的配气系统进气门升程与凸轮轴转角的关系图。

图中：1：电磁阀；2：活塞；3：油室；31：出油孔；32：进油孔；33：滑道；4：拉杆；41：泄油孔；5：缸盖；6：进气门；7：凸轮；71：基圆；72：桃尖；8：挺柱；9：推杆；10：摇臂；11：气门帽；12：弹簧；13：摇臂轴；14：凸轮轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明实施例的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明实施例，但不用来限制本发明实施例的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

如图1-3所示，为本发明实施例提供的一种发动机进气门6回程(进气门6完全打开后至进气门6落座这一过程)可控装置，其包括电磁阀1、拉杆4、油室3和活塞2，所述油室3的上端分别设有进油孔32和出油孔31(图中箭头所指方向为进油和出油的方向)，考虑加工和装配因素，油室3可由多个零件组合而成，所述拉杆4与所述电磁阀1连接，设于油室3靠近出油孔31的一侧，由所述电磁阀1控制所述拉杆4沿拉杆4轴向来回移动，以带动所述拉杆4封堵或打开所述出油孔31，具体地，所述拉杆4上设有与所述出油孔31的大小相适应的泄油孔41，所述电磁阀1不通电时，所述泄油孔41与出油孔31对中，电磁阀1通电时，拉杆4回抽，拉杆4的端部堵住出油孔31，油路截断，所述活塞2与所述油室3配合连接，所述活塞2的一端位于所述油室3内，所述活塞2的另一端位于所述油室3外，活塞2沿油室3轴线方向往复运动。

为了方便所述拉杆4来回抽动，所述出油孔31的径向设有供所述拉杆4来回滑动的滑道33，所述滑道33穿过所述出油孔31径向两侧的孔壁，且滑道33的尺寸与拉杆4的尺寸相匹配。

本发明还提供了一种发动机配气系统，其设有如上述技术方案所述的发动机进气门6回程可控装置；具体地，如图6所示，所述发动机配气系统包括缸盖5、进气门6、凸轮7、挺柱8、推杆9、摇臂10、气门帽11和弹簧12，所述挺柱8的上端与所述推杆9连接，所述挺柱8的下端与所述凸轮7的外周接触，所述进气门6的下端穿过所述缸盖5，所述气门帽11固定连接在所述进气门6的顶端，位于所述气门帽11与缸盖5上端之间的进气门6上套设有弹簧12，所述推杆9的上端与所述摇臂10的一端连接，所述活塞2延伸出油室3的一端穿过所述摇臂10的另一端与所述气门帽11刚性连接，即在现有的配气机构基础上，仅需改动气门帽11和摇臂10左端(图6中所示方位)的结构，并将油室3与电磁阀1固定在配气机构上端，所述进油孔32通过输油管与发动机的润滑油路连接，所述输油管上设有单向阀(图中未示出)，使机油流入油室3而无法从油室3流出，所述电磁阀1与发动机的ECU(电子控制单元)连接，保证电磁阀1不通电时，拉杆4上的泄油孔41与油室3的出油孔31对中，电磁阀1通电时，拉杆4回抽，堵住出油孔31，油路截断；通过在需要时刻锁定油室3内油液高度，使油压反向作用于所述进气门6，使其回程可控。本发明实施例发动机进气门6回程可控装置不作用时，电磁阀1处于断电状态，拉杆4的泄油孔41与油室3出油孔31对中，机油从进油孔32进从出油孔31出，进气门6在凸轮轴14作用下按照原有升程曲线运动(如图5所示)；发动机进气门6回程可控装置作用时，进气门6在回程运动时，ECU在合适时刻，给电磁阀1通电，拉杆4回抽，阻断油室3的出油孔31，活塞2在弹簧12作用下向上推动油室3内机油，油室3内油压迅速升高，油室3进油孔32停止进油，又因单向阀作用，油室3进油孔32亦无法出油，此时，油室3内机油被封闭，由于机油不可压缩性，活塞2无法上移，弹簧12力被活塞2克服，进气门6不再上行，脱离摇臂10控制，当ECU向电磁阀1发送断电指令时，拉杆4回位，出油孔31打通，在弹簧12作用下，活塞2向上推动油室3内机油，机油从出油孔31排出，进气门6随活塞2上移至关闭；当油室3内机油压力小于进油压力时，油室3进油孔32打开，正常进油。

进一步地，所述凸轮7的中部设有凸轮轴14，所述凸轮7可绕所述凸轮7轴转动，所述凸轮7的外周包括桃尖72和基圆71，所述基圆71和桃尖72平滑过渡连接；所述摇臂10的中部设有摇臂轴13，所述摇臂10绕摇臂轴13转动。

图7为进气门6升程与曲轴(凸轮轴14)转角关系示意图，其中曲线A为可控装置不作用时，气门的升程曲线，曲线B、C、D为可控装置作用电磁阀1不同时刻通断控制时，气门的升程曲线。由此可见通过可控装置作用可实现进气门6回程不同程度延迟，进气量随之调整，根据实际工况对进气量的需求，可反算出电磁阀1最佳开闭时刻，实现进气量柔性控制，使发动机各工况的燃烧得以优化，从而实现发动机性能提升。

本发明实施例中的摇臂10，可由摆臂、气门桥等代替，单缸多进气门发动机，可通过控制气门桥或直接控制某一进气门6方式对多进气门6统一控制或某一进气门6单独控制。由于汽油机、柴油机和气体机配气机构结构相似，因此该可控装置对汽油机、柴油机、气体机均通用。

由以上实施例可以看出，本发明结构简单，通用性强，可依据不同工况对进气量的需求，通过ECU控制电磁阀1的开闭时刻，实现进气量柔性可调，从而能够较大程度上优化燃烧，提升发动机性能；以配气机构驱动调整油室3内油液高度，在需要时刻，锁定油室3内油液高度，使油压反向作用进气门6，使其回程可控；同样在需要时刻，释放油室3内机油，使气门升程恢复到原配气机构驱动；另外，本发明采用液压机构延缓进气门6回程，进气门6落座冲击力较小，因此不会对进气门6可靠性产生不利影响。

以上所述仅为本发明实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本发明实施例，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种发动机进气门回程可控装置，其特征在于，包括电磁阀、拉杆、油室和活塞，所述拉杆与所述电磁阀连接，所述油室的上端分别设有进油孔和出油孔，由所述电磁阀控制所述拉杆沿拉杆轴向来回移动，以带动所述拉杆封堵或打开所述出油孔，所述活塞与所述油室配合连接，所述活塞的一端位于所述油室内，所述活塞的另一端位于所述油室外；所述活塞延伸出油室的一端用于穿过摇臂的另一端与气门帽刚性连接；所述电磁阀用于与发动机的ECU连接。

2.根据权利要求1所述的发动机进气门回程可控装置，其特征在于，所述拉杆上设有与所述出油孔的大小相适应的泄油孔，所述电磁阀不通电时，所述泄油孔与出油孔对中。

3.根据权利要求2所述的发动机进气门回程可控装置，其特征在于，所述出油孔的径向设有供所述拉杆来回滑动的滑道。

4.一种发动机配气系统，其特征在于，其设有如权利要求1-3任一项所述的发动机进气门回程可控装置。

5.如权利要求4所述的发动机配气系统，其特征在于，包括缸盖、进气门、凸轮、挺柱、推杆、摇臂、气门帽和弹簧，所述挺柱的上端与所述推杆连接，所述挺柱的下端与所述凸轮的外周接触，所述进气门的下端穿过所述缸盖，所述气门帽固定连接在所述进气门的顶端，位于所述气门帽与缸盖上端之间的进气门上套设有弹簧，所述推杆的上端与所述摇臂的一端连接，所述活塞延伸出油室的一端穿过所述摇臂的另一端与所述气门帽刚性连接，通过在需要时刻锁定油室内油液高度，使油压反向作用于所述进气门，使其回程可控。

6.根据权利要求5所述的发动机配气系统，其特征在于，所述电磁阀与发动机的ECU连接。

7.根据权利要求6所述的发动机配气系统，其特征在于，所述进油孔通过输油管与发动机的润滑油路连接，所述输油管上设有单向阀。

8.根据权利要求5所述的发动机配气系统，其特征在于，所述凸轮的外周包括桃尖和基圆，所述基圆和桃尖平滑过渡连接。

9.根据权利要求5所述的发动机配气系统，其特征在于，所述凸轮的中部设有凸轮轴，所述凸轮可绕所述凸轮轴转动。