CN106121763A - 带单向节流阀缓冲的电液可变气门系统 - Google Patents

带单向节流阀缓冲的电液可变气门系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带单向节流阀缓冲的电液可变气门系统，包括发动机气门执行机构、高压液源和液压驱动控制系统。高压液源由油箱、油泵、电机、滤清器、溢流阀、单向阀和蓄能器组成，给液压驱动系统提供油压稳定液压油；液压驱动控制系统由三位四通电磁阀、单向节流阀及电控单元组成，通过控制三位四通电磁阀的换向，可实现气门开启和回落；通过控制单向节流阀的节流参数，可以减小液压系统流量，降低活塞杆运动速度，可实现气门开启和回落过程的缓冲；最终实现气门加速开启‑减速开启‑开启保持‑加速回落‑缓慢回落‑平稳落座的运动特性。

Description

带单向节流阀缓冲的电液可变气门系统
技术领域
本发明属于发动机气门装置领域，具体涉及一种带单向节流阀缓冲的电液可变气门系统。
背景技术
内燃机是热效率最高、单位体积和单位重量功率最大的原动机，应用非常广泛。然而随着世界化石能源的日益枯竭以及环境资源的不断恶化，内燃机需要满足更加严格的排放法规和油耗要求。传统内燃机采用固定型线的凸轮驱动气门，这不能保证内燃机的排放和油耗在所有工况点都达到最佳，因此大多数新型内燃机都采用可变气门技术以优化排放，降低油耗。
可变气门技术主要分为基于凸轮的可变配气技术和无凸轮配气技术。基于凸轮的可变配气技术工作可靠，响应速度快，但是因为保留了凸轮，其气门只是相对可变，并不能任意可变；无凸轮配气技术则可以任意改变气门正时、升程和持续期。
根据驱动方式的不同，无凸轮配气技术可分为电磁驱动、电机驱动、电气驱动和电液驱动等几类。相比于电磁驱动的高能耗、电机驱动的复杂系统和电气驱动的低响应速度，电液驱动的无凸轮配气技术系统相对简单，控制更为容易。但是，电液驱动的无凸轮配气技术存在气门达到最大升程及落座时速度快、冲击力大的缺陷，因此设计缓冲机构是必要的。常见缓冲方案有弹簧缓冲和阻尼孔缓冲，但是弹簧缓冲响应速度慢，而阻尼孔特别是小尺寸阻尼孔存在加工工艺上的困难，所以具有可靠缓冲作用的电液可变气门系统是未来研究的方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带单向节流阀缓冲的电液可变气门系统，包括发动机气门执行机构、高压液源和液压驱动控制系统。由高压液源给发动机气门执行机构提供高压油液，通过液压驱动控制系统控制气门的运动规律以实现气门在最大升程处和落座时的缓冲。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种带单向节流阀缓冲的电液可变气门系统，由发动机气门执行机构、高压液源和液压驱动控制系统构成；所述发动机气门执行机构包括气门、气门弹簧、活塞组件和液压缸，所述活塞组件包括活塞杆和活塞；所述气门通过液压缸内的活塞杆驱动；所述高压液源由蓄能器、单向阀、油泵、电机、滤清器、第一油箱、第二油箱和溢流阀组成，所述油泵经电机带动，从第一油箱中吸出液压油，经过滤清器和单向阀进入蓄能器，溢流阀设置在油泵和蓄能器之间的油路上且连接第二油箱；所述液压驱动控制系统包括三位四通电磁阀、第一单向节流阀、第二单向节流阀、电控单元和第三油箱；当三位四通电磁阀处于上位时，高压油液从蓄能器依次经过三位四通电磁阀和第一单向节流阀流入液压缸上腔，同时，低压油液从液压缸下腔依次经过第二单向节流阀、三位四通电磁阀流回第三油箱；当三位四通电磁阀处于下位时，高压油液从蓄能器依次经过三位四通电磁阀、第二单向节流阀流入液压缸下腔，同时，低压油液从液压缸上腔依次经过第一单向节流阀、三位四通电磁阀流回第三油箱；当三位四通电磁阀处于中位时，切断液压缸与外界的液压管路。
本发明带单向节流阀缓冲的电液可变气门系统，其中，所述发动机气门执行机构中，活塞组件在液压力和弹簧力的作用下往返运动，进而带动气门往返运动。
所述气门与活塞杆之间设有间隙，优选的所述间隙为小于1mm。
所述蓄能器的有效工作容积大于液压缸的上腔容积，所述蓄能器的最高允许压力大于或等于所述溢流阀的溢流压力。
当三位四通电磁阀处于上位时，所述第一单向节流阀工作于单向阀状态，所述第二单向节流阀工作于节流阀状态；当三位四通电磁阀处于下位时，第二单向节流阀工作于单向阀状态，第一单向节流阀工作于节流阀状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明带单向节流阀缓冲的电液可变气门系统，通过控制三位四通电磁阀的换向，可实现气门开启和回落；通过控制单向节流阀的节流参数，减小液压系统流量，降低活塞杆运动速度，可实现气门开启和回落过程的缓冲；最终实现气门加速开启-减速开启-开启保持-加速回落-缓慢回落-平稳落座的运动特性。该电液可变气门系统在气门最大升程处及落座处都能起缓冲作用，且与传统液压可变气门机构相比，控制方便，结构简单，更有利于电液可变气门技术在发动机上的推广。
附图说明
图1为本发明的带单向节流阀缓冲的电液可变气门系统的结构示意图。
图中：
1-气门 2-气门弹簧 3-活塞杆 4-活塞
5-液压缸 6-第一单向节流阀 7-三位四通电磁阀 8-第三油箱
9-蓄能器 10-单向阀 11-油泵 12-电机
13-滤清器 14-第一油箱 15-第二油箱 16-溢流阀
17-电控单元 18-第二单向节流阀
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
如图1所示，本发明提出的一种带单向节流阀缓冲的电液可变气门系统，由发动机气门执行机构、高压液源和液压驱动控制系统构成。
所述发动机气门执行机构包括气门1、气门弹簧2、活塞组件和液压缸5，所述活塞组件包括活塞杆3和活塞4；所述气门1与活塞杆3之间设有间隙，该间隙小于1mm。所述气门1通过液压缸5内的活塞杆3驱动，活塞组件在液压力和弹簧力的作用下往返运动，进而带动气门1往返运动。
所述高压液源由蓄能器9、单向阀10、油泵11、电机12、滤清器13、第一油箱14、第二油箱15和溢流阀16组成，所述油泵11经电机12带动，从第一油箱14中吸出液压油，经过滤清器13和单向阀10进入蓄能器9，溢流阀16设置在油泵11和蓄能器9之间的油路上且连接第二油箱15。所述蓄能器9的有效工作容积大于液压缸5的上腔容积，所述蓄能器9的最高允许压力大于或等于所述溢流阀16的溢流压力。
所述液压驱动控制系统包括三位四通电磁阀7、第一单向节流阀6、第二单向节流阀18、电控单元17和第三油箱8。
当三位四通电磁阀7处于上位时，高压油液从蓄能器9依次经过三位四通电磁阀7和第一单向节流阀6流入液压缸5上腔，同时，低压油液从液压缸5下腔依次经过第二单向节流阀18、三位四通电磁阀7流回第三油箱8；当三位四通电磁阀7处于下位时，高压油液从蓄能器9依次经过三位四通电磁阀7、第二单向节流阀18流入液压缸5下腔，同时，低压油液从液压缸5上腔依次经过第一单向节流阀6、三位四通电磁阀7流回第三油箱8；当三位四通电磁阀7处于中位时，切断液压缸5与外界的液压管路。当三位四通电磁阀7处于上位时，所述第一单向节流阀6工作于单向阀状态，所述第二单向节流阀18工作于节流阀状态起缓冲作用；当三位四通电磁阀7处于下位时，第二单向节流阀18工作于单向阀状态，第一单向节流阀6工作于节流阀状态起缓冲作用。
本发明带单向节流阀缓冲的电液可变气门系统的工作过程如下：
气门1处于关闭状态，此时三位四通电磁阀7处于中位，油泵11工作使蓄能器9蓄能，当超过溢流阀16的溢流压力时，液压油通过溢流阀16流回油箱15，蓄能器9中液压油压力不再升高，此时活塞杆3保持静止。
当三位四通电磁阀7处于上位时，高压油液从蓄能器9经过三位四通电磁阀7、第一单向节流阀6流入液压缸5上腔，同时低压油液从液压缸5下腔经过第二单向节流阀18、三位四通电磁阀7流回油箱8。其中，第一单向节流阀6工作于单向阀状态，第二单向节流阀18工作于节流阀状态。开始阶段，节流阀以最大流通面积工作，没有节流效果，活塞4上方压力大于下方压力与弹簧力之和，活塞杆3加速向下，运动一段位移后，给第二单向节流阀18输入信号，减小节流阀的流通面积，降低系统流量，使活塞4下方压力和弹簧力之和大于上方压力，活塞杆3减速向下运动，使气门1达到最大升程处速度较低，实现缓冲效果。
当三位四通电磁阀7处于中位时，切断液压缸5与外界的液压管路，活塞杆3处于平衡状态保持静止。
当三位四通电磁阀7处于下位时，高压油液从蓄能器9经过三位四通电磁阀7、第二单向节流阀18流入液压缸5下腔，同时低压油液从液压缸5上腔经过第一单向节流阀6、三位四通电磁阀7流回油箱8。其中，第二单向节流阀18工作于单向阀状态，第一单向节流阀6工作于节流阀状态。开始阶段，节流阀以最大流通面积工作，没有节流效果，活塞4下方压力与弹簧力之和大于上方压力，活塞杆3加速向上，运动一段位移后，给第一单向节流阀6输入信号，减小节流阀的流通面积，降低系统流量，使活塞4上方压力大于下方压力与弹簧力之和，活塞杆3减速向上运动，使气门落座速度较低，实现缓冲效果。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种带单向节流阀缓冲的电液可变气门系统，由发动机气门执行机构、高压液源和液压驱动控制系统构成；
所述发动机气门执行机构包括气门(1)、气门弹簧(2)、活塞组件和液压缸(5)，所述活塞组件包括活塞杆(3)和活塞(4)；所述气门(1)通过液压缸(5)内的活塞杆(3)驱动；
所述高压液源由蓄能器(9)、单向阀(10)、油泵(11)、电机(12)、滤清器(13)、第一油箱(14)、第二油箱(15)和溢流阀(16)组成，所述油泵(11)经电机(12)带动，从第一油箱(14)中吸出液压油，经过滤清器(13)和单向阀(10)进入蓄能器(9)，溢流阀(16)设置在油泵(11)和蓄能器(9)之间的油路上且连接第二油箱(15)；
所述液压驱动控制系统包括三位四通电磁阀(7)、第一单向节流阀(6)、第二单向节流阀(18)、电控单元(17)和第三油箱(8)；其特征在于：
当三位四通电磁阀(7)处于上位时，高压油液从蓄能器(9)依次经过三位四通电磁阀(7)和第一单向节流阀(6)流入液压缸(5)上腔，同时，低压油液从液压缸(5)下腔依次经过第二单向节流阀(18)、三位四通电磁阀(7)流回第三油箱(8)；
当三位四通电磁阀(7)处于下位时，高压油液从蓄能器(9)依次经过三位四通电磁阀(7)、第二单向节流阀(18)流入液压缸(5)下腔，同时，低压油液从液压缸(5)上腔依次经过第一单向节流阀(6)、三位四通电磁阀(7)流回第三油箱(8)；
当三位四通电磁阀(7)处于中位时，切断液压缸(5)与外界的液压管路。
2.根据权利要求1所述带单向节流阀缓冲的电液可变气门系统，其特征在于：所述发动机气门执行机构中，活塞组件在液压力和弹簧力的作用下往返运动，进而带动气门(1)往返运动。
3.根据权利要求1或2所述带单向节流阀缓冲的电液可变气门系统，其特征在于：所述气门(1)与活塞杆(3)之间设有间隙。
4.根据权利要求3所述带单向节流阀缓冲的电液可变气门系统，其特征在于：所述间隙小于1mm。
5.根据权利要求1所述带单向节流阀缓冲的电液可变气门系统，其特征在于：所述蓄能器(9)的有效工作容积大于液压缸(5)的上腔容积，所述蓄能器(9)的最高允许压力大于或等于所述溢流阀(16)的溢流压力。
6.根据权利要求1所述带单向节流阀缓冲的电液可变气门系统，其特征在于：当三位四通电磁阀(7)处于上位时，所述第一单向节流阀(6)工作于单向阀状态，所述第二单向节流阀(18)工作于节流阀状态；当三位四通电磁阀(7)处于下位时，第二单向节流阀(18)工作于单向阀状态，第一单向节流阀(6)工作于节流阀状态。
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