CN108798820B - 应用于内燃机的落座缓冲式电磁全可变气门系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种落座缓冲式电磁全可变气门系统，包括电磁全可变气门和变阻尼缓冲装置；其中变阻尼缓冲装置在电磁全可变气门落座前通电，给发动机气门提供一个与其运动方向相反的阻尼力，从而降低气门落座时的速度，实现气门落座时的缓冲。

Description

应用于内燃机的落座缓冲式电磁全可变气门系统

技术领域

本发明涉及一种内燃机技术，特别是应用于内燃机的落座缓冲式电磁全可变气门系统。

背景技术

应用于内燃机上的无凸轮配气机构一直是提高内燃机动力性和经济性的重要手段。传统的内燃机气门由置于气门顶部的凸轮进行驱动，只能使气门在某一固定的时间打开特定的升程，因此并不能兼顾内燃机在各个工况下的动力性、燃油经济性和环保性能。而无凸轮配气机构通过取消凸轮驱动机构，采用无凸轮机构进行驱动气门，可实现气门运动规律在发动机运行范围内的全柔性可调，实现发动机在各个工况下以最佳性能运行。目前主流的无凸轮配气机构方案主要包括电液驱动配气机构、电磁驱动配气机构和电气驱动配气机构。

尽管应用无凸轮配气机构可实现内燃机在各个工况下以最佳性能运行，以此提高发动机的动力性、燃油经济性和环保性能，气门落座冲击一直是无凸轮配气机构的一个主要问题。过大的气门落座冲击会降低气门的运行寿命，增大发动机在运行时的噪声，并且影响无凸轮配气机构的大批量生产。过大的气门落座冲击主要原因在于无凸轮驱动配气机构在落座时气门落座速度过大，从而产生很大的气门落座冲击。目前在电磁驱动配气机构上减小气门落座冲击的主要方案为通过对电磁气门施加复杂的控制策略，以实现对于电磁全可变气门的开启、关闭及开关速度的精确控制，以减小电磁可变气门在落座时的落座速度，降低气门落座冲击，从而提高发动机气门的寿命、降低发动机运行时的噪声，实现电磁全可变气门的落座缓冲。

发明内容

本发明的目的在于提供一种落座缓冲式电磁全可变气门系统，一种落座缓冲式电磁全可变气门系统，其特征在于，包括变阻尼缓冲装置、电磁阀、发动机气门，其中变阻尼缓冲装置包括变阻尼缓冲装置外壳、变阻尼缓冲装置活塞、变阻尼缓冲装置线圈、变阻尼缓冲装置活塞杆，电磁阀包括电磁阀外壳、电磁阀线圈骨架、电磁阀线圈、电磁阀铁芯、永磁体；永磁体沿电磁阀壳体内壁周向设置，电磁阀铁芯设置于永磁体围成的空间内，电磁阀铁芯与永磁体之间设置间隙，电磁阀铁芯沿轴向设置变阻尼缓冲装置通道，电磁阀线圈骨架为封底的筒形，电磁阀线圈骨架设置于永磁体和电磁阀铁芯之间的间隙内且不与电磁阀外壳连接，电磁阀线圈缠绕于电磁阀线圈骨架上，发动机气门设置于电磁阀线圈骨架底面外侧，变阻尼缓冲装置外壳设置于变阻尼缓冲装置通道内，变阻尼缓冲装置外壳内设置磁流变液，变阻尼缓冲装置活塞设置于变阻尼缓冲装置外壳内，变阻尼缓冲装置线圈缠绕于变阻尼缓冲装置活塞上，变阻尼缓冲装置活塞杆连接变阻尼缓冲装置活塞一端和电磁阀线圈骨架底面内侧。

本发明与现有技术相比具有以下优点：现有技术通过复杂的控制策略实现气门落座速度的精确控制，本发明使用变阻尼缓冲装置取代了现有技术中的复杂控制策略并实现了气门落座缓冲，因此可以降低电磁阀控制系统的复杂度，从而降低控制系统的能耗，提高控制系统的响应速度。本发明通过一种变阻尼缓冲装置提供一个与气门运动方向相反的阻尼力来降低电磁全可变气门机构的落座速度，以减小气门落座时的落座冲击，从而提高发动机气门的运行寿命，降低发动机的运行噪声。

下面结合说明书附图对本发明作进一步介绍。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

一种应用于内燃机的落座缓冲式电磁全可变气门系统，包括变阻尼缓冲装置、电磁阀、发动机气门5，其中变阻尼缓冲装置包括变阻尼缓冲装置外壳1、变阻尼缓冲装置活塞2、变阻尼缓冲装置线圈3、变阻尼缓冲装置活塞杆4，电磁阀包括电磁阀外壳10、电磁阀线圈骨架6、电磁阀线圈7、电磁阀铁芯8、永磁体9；永磁体9沿电磁阀壳体10内壁周向设置，电磁阀铁芯8设置于永磁体9围成的空间内，电磁阀铁芯8与永磁体9之间设置间隙，电磁阀铁芯8沿轴向设置变阻尼缓冲装置通道，电磁阀线圈骨架6为封底的筒形，电磁阀线圈骨架6设置于永磁体9和电磁阀铁芯8之间的间隙内且不与电磁阀外壳连接，电磁阀线圈7缠绕于电磁阀线圈骨架6上，发动机气门5设置于电磁阀线圈骨架6底面外侧，变阻尼缓冲装置外壳1设置于变阻尼缓冲装置通道内，变阻尼缓冲装置外壳1内设置磁流变液，变阻尼缓冲装置活塞2设置于变阻尼缓冲装置外壳1内，变阻尼缓冲装置线圈3缠绕于变阻尼缓冲装置活塞2上，变阻尼缓冲装置活塞杆4连接变阻尼缓冲装置活塞2一端和电磁阀线圈骨架6底面内侧。

本发明提出一种落座缓冲式电磁全可变气门系统，通过变阻尼缓冲装置对运动中的气门提供一个与其运动方向相反的反向阻尼力，从而实现电磁全可变进气门和排气门的落座缓冲。具体实施方案如下：

(1)发动机气门5由电磁阀驱动开启或关闭，当气门运行到气门座之前，准备落座时，向变阻尼缓冲装置的线圈3通电。

(2)当变阻尼缓冲装置线圈3到达指定大小电流时，会在变阻尼缓冲装置内部产生一个预定大小的磁场。

(3)变阻尼缓冲装置线圈3所产生的磁场会对变阻尼缓冲装置中的液体产生影响，受磁场影响变阻尼缓冲装置内部液体会从液体状态变化为一种类固体状态。

(4)变阻尼缓冲装置内部液体物理性态的变化，会使得变阻尼缓冲装置对变阻尼缓冲装置活塞2提供一个与其运动方向相反的反向阻尼力。

(5)变阻尼缓冲装置主体置于电磁阀铁芯8的中心挖孔处，而且变阻尼缓冲装置活塞2与变阻尼缓冲装置活塞杆4相连接，而变阻尼缓冲装置活塞杆4与电磁阀线圈骨架6上端相连接，同时电磁阀线圈骨架6下端与发动机气门5相连。因此此时变阻尼缓冲装置对变阻尼缓冲装置活塞2产生的相反方向的阻尼力会同时施加在活塞杆4、电磁阀线圈骨架6和发动机气门5上。

(6)通过变阻尼缓冲装置在电磁全可变气门5上施加相反方向的阻尼力会减小进气门或排气门5落座时的运动速度，使得气门5在落座时实现落座缓冲，从而提高发动机的气门寿命，降低发动机的运行噪声。

本发明针对配备有全可变电磁驱动气门的发动机(进气道喷射汽油机、缸内直接喷射汽油机或柴油机)，相对于现有的气门落座缓冲技术来说，此技术使用变阻尼缓冲装置取代了现有技术中的复杂控制策略，实现气门落座速度的精确控制，因此降低了电磁全可变气门控制系统的复杂度，从而降低了控制系统的能耗，提高了控制系统的响应时间。同时通过使用变阻尼缓冲装置给气门落座时提供一个与其运动方向相反的阻尼力，可以实现气门落座速度的更精确控制，更好地实现气门落座缓冲。

Claims (4)

1.一种应用于内燃机的落座缓冲式电磁全可变气门系统，包括电磁阀、发动机气门(5)，其特征在于，还包括变阻尼缓冲装置，其中变阻尼缓冲装置包括变阻尼缓冲装置外壳(1)、变阻尼缓冲装置活塞(2)、变阻尼缓冲装置线圈(3)、变阻尼缓冲装置活塞杆(4)，电磁阀包括电磁阀外壳(10)、电磁阀线圈骨架(6)、电磁阀线圈(7)、电磁阀铁芯(8)、永磁体(9)；

永磁体(9)沿电磁阀壳体(10)内壁周向设置，

电磁阀铁芯(8)设置于永磁体(9)围成的空间内，

电磁阀铁芯(8)与永磁体(9)之间设置间隙，

电磁阀铁芯(8)沿轴向设置变阻尼缓冲装置通道，

电磁阀线圈骨架(6)为封底的筒形，

电磁阀线圈骨架(6)设置于永磁体(9)和电磁阀铁芯(8)之间的间隙内且不与电磁阀外壳连接，

电磁阀线圈(7)缠绕于电磁阀线圈骨架(6)上，

发动机气门(5)设置于电磁阀线圈骨架(6)底面外侧，

变阻尼缓冲装置外壳(1)设置于变阻尼缓冲装置通道内，

变阻尼缓冲装置外壳(1)内设置磁流变液，

变阻尼缓冲装置活塞(2)设置于变阻尼缓冲装置外壳(1)内，

变阻尼缓冲装置线圈(3)缠绕于变阻尼缓冲装置活塞(2)上，

变阻尼缓冲装置活塞杆(4)连接变阻尼缓冲装置活塞(2)一端和电磁阀线圈骨架(6)底面内侧。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，发动机气门(5)运行到气门座之前，向变阻尼缓冲装置线圈(3)通电。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，变阻尼缓冲装置活塞(2)另一端设置第二活塞杆，第二活塞杆另一端穿过变阻尼缓冲装置外壳(1)。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，活塞杆(4)、第二活塞杆与变阻尼缓冲装置外壳(1)之间设置密封圈。

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