CN106958470A - 电磁液压配气机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁液压配气机构，包括电磁液压配气机构缸体和活塞执行机构，电磁液压配气机构缸体由电磁线圈、大小活塞、永磁体、端盖和油腔等组成。电磁线圈通电时，线圈受到沿轴向的电磁力，通过左手定则可以判定其方向。电磁线圈驱动左右两个大活塞压缩，同时抽取左右油腔中的液压油，液压油的压力传递至小活塞，进而驱动气门完成轴向的直线运动。该机构具有平滑的电磁力特性，同时集成电液驱动配气机构和电磁驱动配气机构的优点，系统结构简单，响应快速，采用无凸轮方式驱动配气机构，使气门在运动范围内能够全柔性化调节，实现发动机在各工况下以最佳排放性能运行。

Description

电磁液压配气机构

技术领域

本发明涉及发动机配气机构，特别涉及一种电磁液压配气机构。

背景技术

如今，汽车保有量持续增加，石油资源日趋减少，节能环保成为当今社会发展的主题。各种提高发动机性能和改善发动机排放的措施应用在发动机上，其中配气机构的改进在提高发动机性能上发挥了很大的作用。发动机配气机构的发展主要经历了常规凸轮驱动配气机构、凸轮驱动可变配气机构和无凸轮驱动配气机构三个阶段。传统的配气机构有凸轮轴、挺杆、推杆、摇臂、气门等零件组成，气门开度由凸轮轴上凸轮的升程决定，开度不能调整或不能连续调整，发动机制造出来后，配气相位和气门升程即固定不变，无法适应不同工况下发动机对进排气的需求。为了实现最佳的发动机性能，配气定时、气门开启持续期和气门升程应随发动机工况的变化实时调节，因此可变配气机构应运而生，并得到了大力发展。凸轮驱动可变配气机构的研究起步较早，目前技术发展比较成熟，己成为现代发动机的标准配置。该类配气机构主要通过改变凸轮型线、凸轮轴相位以及凸轮轴和气门之间从动件的运动规律来改变配气定时或气门升程，在一定程度上优化配气定时和气门升程，可改善发动机燃油经济性和排放性能，但是这些调节仍然受到凸轮型线的限制，并没有满足发动机全工况进排气最佳的要求。申请号为201010120223 .3的专利公开了一种发动机变功率配气控制系统，包括发动机气缸内的凸轮和作为配气机构的凸轮轴、柴油机燃油喷射系统的凸轮和喷油泵的凸轮轴，凸轮上设置有支撑块，支撑块在气缸排气门挺柱与摇臂的接触面为工作面，其配气机构为传统凸轮驱动式。申请号为200610042070 .9的专利公开了一种配气定时连续可变的内燃机配气系统，由气门组件、液压缸组件、液压缸出口控制装置、液压缸进口控制装置和凸轮轴传动组件等组成，气门的开启和升高由凸轮上升段控制，气门的下降和关闭时刻取决于液压缸内液体的排泄时刻，该系统虽然可以实现改变配气定时和气门升程的目的，但仍属于凸轮驱动式配气系统。只有彻底取消凸轮机构，采用无凸轮方式驱动配气机构，才能实现气门运动在运行范围内的全柔性化调节，满足发动机在各工况下以最佳排放性能运行。

发明内容

本发明的目的在于：解决上述技术已知的缺陷，提供一种电磁液压配气机构，同时集成电液驱动配气机构和电磁驱动配气机构的优点：具有较简单的系统结构和快速的系统响应性能，且可以实现全可变气门技术。

实现发明目的的主要技术方案为:

一种电磁液压配气机构，包括电磁液压配气机构缸体和活塞执行机构，所述电磁液压配气机构缸体由电磁线圈、永磁体、磁轭、大活塞、端盖和大油腔组成。所述电磁液压配气机构缸体中左右两端各有一个大活塞，电磁线圈与大活塞直接连接，左右两端大油腔分别与两端油管连接。在电磁力作用下电磁线圈的直线运动将驱动左右两个大活塞压缩、抽取左右两端大油腔中的液压油。

所述活塞执行机构包括左端油管和右端油管，左端小油腔和右端小油腔，左端小活塞和右端小活塞。所述左端油管下部分别连接左端小油腔和右端小油腔的上端，所述右端油管下部分别连接左端小油腔和右端小油腔的下端。小活塞与气门杆连接为一体设于小油腔内，上述电磁液压配气机构缸体中，液压油的压力通过油管传递至小活塞，与气门杆一体的小活塞将驱动气门完成轴向的直线运动。

本发明中所有电磁线圈的运动方向是一致的并且是同步的。通过控制电磁线圈中电流的大小和方向，即可实现气门特定规律的运动。左右对称的电磁线圈采用了同匝数反方向的串联连接方式，可以一定程度抵消电枢反应。

本发明中永磁体采用海尔贝克陈列布局，材料选用钦铁硼，提高了永磁体的利用率，保证了电磁液压配气机构的体积功率密度。

本发明的有益效果是：

（1）本发明中电磁液压配气机构缸体横置在缸盖上，实际应用中可以采取较大直径的设计，相较竖直放置空间利用率较高，不会出现直径过大而导致互相干涉。

（2）本发明拥有更大的直径设计和空间利用率，意味着电磁液压配气机构可以拥有更大的电磁驱动力以实现更高的响应速度，在发动机低转速时，通过高频次的开关动作制造进气湍涡流，提高了油汽的雾化程度。

（3）本发明中大小活塞在做直线运动时，不会完全顶住大小油腔的端部，存在一定间隙，间隙内留有少量液压油，可实现气门落座时产生缓冲，降低了整个机构的振动。

（4）本发明中大油腔的出油孔设计在油腔侧壁上，此法可使某一活塞运行到最大向外行程时，自动堵住出油孔。左右两对电磁线圈机械上没有连接，这时，即使气门杆受到外力也将无法上下移动，从而达到气门在完全开启/关闭状态时的自锁目的，节省保持气门关闭时所需的能耗。

附图说明

为了更全面的理解本发明的结构和工作原理，下面结合附图详细说明。

图1是用于说明本发明实施例的剖面结构示意图。

图2 是用于说明油腔侧壁、活塞和出油口的细节图。

图中：1-左端大油腔；1-1-右端大油腔；2-左端大活塞；2-1-右端大活塞；3-内磁轭；4-永磁体；5-右行电磁线圈Ⅰ；5-1-右行电磁线圈Ⅱ；6-左行电磁线圈Ⅰ；6-1-左行电磁线圈Ⅱ；7-端盖；8-外磁轭；9-左端油管；9-1-右端油管；10-左端小油腔；10-1-右端小油腔；11-左端小活塞；11-1-右端小活塞；12-间隙；13-活塞；14-出油孔。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施例：

一种电磁液压配气机构，包括电磁液压配气机构缸体和活塞执行机构，所述电磁液压配气机构缸体由电磁线圈、永磁体、磁轭、大活塞、端盖和大油腔组成。所述电磁液压配气机构缸体中左右两端各有一个大活塞，如图1所示，右行电磁线圈Ⅰ5、左行电磁线圈Ⅰ6与左端大活塞2直接连接，右行电磁线圈Ⅱ5-1、左行电磁线圈Ⅱ6-1与右端大活塞2-1直接连接，左端大油腔1和右端大油腔1-1、左端小油腔10和右端小油腔10-1、左端油管9和右端油管9-1中存满液压油。由安培定理可知，电磁线圈5、5-1、6、6-1通电时，由于内外永磁体4之间气隙磁场的存在，电磁线圈受到沿轴向的电磁力，通过左手定则可以判定其方向。

所述活塞执行机构包括左端油管和右端油管，左端小油腔和右端小油腔，左端小活塞和右端小活塞。所述左端油管下部分别连接左端小油腔和右端小油腔的上端，所述右端油管下部分别连接左端小油腔和右端小油腔的下端。如图1所示，小活塞与气门杆连接为一体设于小油腔内，电磁线圈的直线运动驱动左端大活塞2、右端大活塞2-1压缩、抽取左端大油腔1、右端大油腔1-1中的液压油，液压油的压力推动左端小活塞11、右端小活塞11-1，从而驱动两个气门完成轴向的直线运动。

首先，当右行电磁线圈Ⅰ5与右行电磁线圈Ⅱ5-1同时通电时，内磁3受到轴向向左的电磁力，推动大活塞2与2-1向右运动，抽取左端大油腔1中的液压油，压缩右端大油腔1-1里的液压油；右端大油腔1-1里的液压油受到的压力通过右端油管9-1，传递能量到左端小油腔10、右端小油腔10-1下端，驱动左端小活塞11、右端小活塞11-1上行，左端小油腔10、右端小油腔10-1上端的液压油受到压缩，并通过左端油管9注入到左端大油腔1中，从而使两个气门轴向向上运动。

同理，左行电磁线圈Ⅰ6与左行电磁线圈Ⅱ6-1同时通电，内磁3受到轴向向右的电磁力，推动左端大活塞2与右端大活塞2-1向左运动，压缩左端大油腔1里的液压油，抽取右端大油腔1-1中的液压油；左端大油腔1里的液压油受到的压力通过左端油管9，传递能量到左端小油腔10、右端小油腔10-1上端，驱动左端小活塞11、右端小活塞11-1下行，左端小油腔10、右端小油腔10-1下端的液压油受到压缩，并通过右端油管9-1注入到右端大油腔1-1中，使两个气门轴向向下运动。

所述的电磁液压配气机构具有平滑的电磁力特性，电磁液压配气机构缸体内外磁轭之间的气隙中磁通密度分布均匀，电磁驱动力受线圈位置的变化影响很小，且大小活塞通过油管直接联通。与气门杆为一体的小活塞，同时受到推压力与抽吸力，且二力方向大小相同，保证了线圈与气门的直线运动是同步进行。通过对线圈中的电流大小进行控制，即可实现对气门升程的精确控制。

大小活塞在做直线运动时，不能完全彻底顶住大小油腔的端部，存在一定间隙12，间隙内留有少量液压油，可实现气门落座的缓冲。同时，也降低了整个机构的振动。而大油腔的出油孔14设计在油腔侧壁上，此法可使某一活塞13运行到最大向外行程时，自动堵住出油孔（如图2所示），左右两对线圈机械上没有连接，这时，即使气门杆受到外力也无法上下移动，从而达到气门在完全开启/关闭状态时的自锁目的，节省保持气门关闭时所需的能耗。

以上本发明具体实施方法描述的目的是为了举例和说明。显然根据上述示例可能有许多变形和变化。以上选择和描述的实施例是为了最佳解释发明的原理和实际应用，从而使本领域的其他技术人员能更好地使用本发明和各种变形的不同实施例。

本发明并不局限于上述具体实施方法，凡是采用本发明的相似结构及相似变化，均应列入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种电磁液压配气机构，其特征在于，包括：电磁液压配气机构缸体和活塞执行机构，所述电磁液压配气机构缸体由电磁线圈、永磁体、磁轭、大活塞、端盖和大油腔组成；

所述电磁线圈与大活塞直接连接，在电磁力作用下电磁线圈的直线运动将驱动左右两个大活塞压缩、抽取左右两端大油腔中的液压油。

2.根据权利要求1所述的电磁液压配气机构，其特征在于，所述活塞执行机构包括左端油管和右端油管，左端小油腔和右端小油腔，左端小活塞和右端小活塞；所述左端油管下部分别连接左端小油腔和右端小油腔的上端，所述右端油管下部分别连接左端小油腔和右端小油腔的下端；小活塞与气门杆连接为一体设于小油腔内，上述电磁液压配气机构缸体中液压油的压力通过油管传递至小活塞，与气门杆一体的小活塞将驱动气门完成轴向的直线运动。

3.根据权利要求1所述的电磁液压配气机构，其特征在于，电磁液压配气机构缸体中左右对称的两组线圈采用了同匝数反方向的串联连接方式；所有电磁线圈的运动方向是一致且同步的。

4.根据权利要求1所述的电磁液压配气机构，其特征在于，所述电磁液压配气机构中永磁体采用海尔贝克陈列布局，材料选用钦铁硼。

5.根据权利要求1所述的电磁液压配气机构，其特征在于，大油腔的出油孔设计在油腔侧壁上，使某一活塞运行到最大向外行程时，将自动堵住出油孔，左右两对线圈机械上没有连接，这时，即使气门杆受到外力也无法上下移动，从而达到气门在完全开启/关闭状态时的自锁目的。