CN110566713A - 一种排气阀驱动机构及排气阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于柴油机技术领域，公开了一种排气阀驱动机构及排气阀，驱动机构包括驱动壳体，中部贯穿设有第一通孔，驱动壳体的侧壁设有连通第一通孔的回油孔和第一节流螺塞；外活塞，滑动置于第一通孔内，外活塞开设有通道，外活塞设有与通道连通的油孔和卸油孔，卸油孔能连通于第一节流螺塞；内活塞，滑动置于通道内，且一端能伸出通道的底部；阀杆，固接于内活塞伸出通道的一端，且阀杆上设有复位组件；液压块，固定安装于驱动壳体，液压块开设有第二通孔，第二通孔的一端连通于第一通孔；电磁阀，安装于液压块，且与第二通孔的另一端连通。本发明增压方式简单可靠，使排气阀开启、关闭响应快，且机械撞击部位缓冲效果好。

Description

一种排气阀驱动机构及排气阀

技术领域

本发明涉及柴油机技术领域，尤其涉及一种排气阀驱动机构及排气阀。

背景技术

柴油机的排气阀及其控制驱动系统是柴油机的核心组件之一，其驱动特性将直接影响到发动机的经济性和排放性。传统的排气阀系统一般包括排气阀控制单元与排气阀执行机构两部分，伺服油在排气阀控制单元中增压至所需驱动压力，通过高压油管进入排气阀执行机构，继而驱动排气阀工作，这种方式压力损失较大、涉及零部件较多且两部分机构间需要精密匹配。而且排气阀在工作中需满足开启、关闭过程响应快，在排气阀开启与关闭过程的初始阶段、结束阶段所有机械撞击部位的缓冲效果不佳，零部件易损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种排气阀驱动机构及排气阀，增压方式简单可靠，能够使得排气阀开启、关闭响应快，且在排气阀开启与关闭过程中，排气阀驱动机构的机械撞击部位缓冲效果好。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种排气阀驱动机构，包括：

驱动壳体，中部贯穿设有第一通孔，且所述驱动壳体的侧壁设有连通所述第一通孔的回油孔和第一节流螺塞；

外活塞，滑动置于所述第一通孔内，所述外活塞开设有通道，且所述外活塞的顶部设有与所述通道连通的油孔，侧部设有与所述通道连通的卸油孔，所述卸油孔能连通于所述第一节流螺塞；

内活塞，滑动置于所述通道内，且一端能伸出所述通道的底部；

阀杆，固接于所述内活塞伸出所述通道的一端，且所述阀杆上设有复位组件；

液压块，固定安装于所述驱动壳体，所述液压块开设有第二通孔，所述第二通孔的一端连通于所述第一通孔；

电磁阀，安装于所述液压块，且与所述第二通孔的另一端连通。

作为优选，所述第二通孔与部分所述第一通孔以及所述外活塞的顶部之间形成第一驱动腔，所述油孔的一端连通于所述第一驱动腔。

作为优选，所述通道与所述内活塞顶部之间形成第二驱动腔，所述卸油孔能连通于所述第二驱动腔，所述油孔的另一端连通于所述第二驱动腔。

作为优选，所述外活塞的顶部设有连通所述通道的第二节流螺塞。

作为优选，所述第一通孔包括依次连通的第一段、第二段和第三段，所述第一段的直径大于所述第二段的直径且小于所述第三段的直径，所述外活塞滑动置于所述第一段内且端部能抵接于所述第一段和所述第二段的连接处，所述内活塞的一端能够经所述第二段伸入所述第三段内。

作为优选，所述复位组件为空气弹簧。

作为优选，所述复位组件与所述第一通孔的内壁之间设有密封件。

作为优选，所述液压块的一端设有凸台，所述凸台密封安装于所述第一通孔的一端内。

作为优选，所述凸台周向设有密封槽，所述密封槽与所述第一通孔内壁之间设有密封圈。

本发明还提供一种排气阀，包括上述的排气阀驱动机构。

本发明的有益效果：通过排气阀驱动机构，其能够使得排气阀先增压后停止增压，增压方式简单可靠，能够使得排气阀开启响应快，并且节省了伺服油消耗量。

关闭排气阀时，第二驱动腔内的伺服油通过第二节流螺塞进入第一驱动腔，由于两腔之间的压差，外活塞上行，并且两腔之间的压差越来越小，故外活塞上行速度越来越慢，实现了对外活塞和驱动壳体之间碰撞的缓冲效果。且上述第二节流螺塞的孔径可调节，可柔性调节进油。

此外，在关闭排气阀时，第二驱动腔内的伺服油通过第二节流螺塞进入第一驱动腔，第一驱动腔内的伺服油通过电磁阀快速泄出，前期两腔之间的压差大，内活塞上行速度快，实现了排气阀关闭响应快。随着第二驱动腔内越来越多的伺服油通过第二节流螺塞进入第一驱动腔，两腔之间的压差变小，内活塞上行速度变慢，并且越来越慢，实现了对内活塞和外活塞间碰撞的缓冲效果。

附图说明

图1是本发明的排气阀驱动机构在排气阀开启前的状态示意图；

图2是本发明图1的A处放大示意图；

图3是本发明的排气阀驱动机构在排气阀开启后的状态示意图；

图4是本发明图3的B处放大示意图；

图5是本发明的排气阀驱动机构在排气阀关闭时的状态示意图。

图中：

1、驱动壳体；11、回油孔；12、第一节流螺塞；13、第一段；14、第二段；15、第三段；2、外活塞；21、油孔；22、卸油孔；3、内活塞；4、阀杆；41、复位组件；5、液压块；51、第二通孔；52、凸台；53、密封圈；6、电磁阀；7、第一驱动腔；8、第二驱动腔；9、第二节流螺塞。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本发明提供一种排气阀驱动机构，安装在排气阀上，该排气阀包括有阀杆和阀壳，上述排气阀驱动机构能够实现对排气阀的开启和关闭，且能够提高排气阀开启和关闭的响应速度。此外，本实施例的排气阀驱动机构能够在排气阀开启和关闭过程中，对其机械撞击部位进行缓冲，提高整个排气阀驱动机构的可靠性。

如图1-5所示，本实施例中上述排气阀驱动机构包括驱动壳体1、外活塞2、内活塞3、阀杆4、液压块5以及电磁阀6，其中：

上述驱动壳体1可以呈柱状结构，其中间位置贯穿开设有第一通孔，该第一通孔可以如图1所示，其包括依次连通的第一段13、第二段14和第三段15，且优选地第一段13的直径大于第二段14的直径且小于第三段15的直径，上述外活塞2滑动置于第一段13内且端部能抵接于第一段13和第二段14的连接处(即台阶端面)，上述内活塞3的一端能够经第二段14伸入第三段15内，上述阀杆4的部分能够置于第三段15内。

在驱动壳体1的侧壁上开设有回油孔11，该回油孔11连通于上述第一通孔，且优选地的连通于第一段13的下端处。在驱动壳体1的侧壁上还安装有第一节流螺塞12，该第一节流螺塞12用于供伺服油的通过，且能够根据需要调整通过的伺服油的流量。

上述外活塞2滑动置于第一通孔的第一段13内，其外壁与第一段13的内壁之间滑动配合。可参照图2和图4，在该外活塞2的中间位置开设有通道，该通道的下端开口设置。在外活塞2的顶部开设有多个连通于通道的油孔21，外活塞2的侧部开设有与通道连通的卸油孔22，且在外活塞2滑动至抵接于第一段13和第二段14的连接处时，该卸油孔22与上述第一节流螺塞12连通。

优选地，本实施例在外活塞2的顶部中心位置还安装有第二节流螺塞9，该第二节流螺塞9连通于通道上端。通过第二节流螺塞9，能够实现通道内伺服油向第一段13内的流通以及第一段13内的伺服油向通道内的流通。且通过调节第二节流螺塞9的孔径，可柔性调节进油量。

上述内活塞3通过通道的开口滑动置于通道内，且内活塞3的下端通过开口能伸出通道的底部。

上述阀杆4即为排气阀的阀杆，用于实现排气阀的启闭。上述阀杆4的一端固接于内活塞3的下端，其能够随内活塞3同步移动。在阀杆4上设有复位组件41，该复位组件41能够对阀杆4进行复位。优选地，本实施例中，上述复位组件41可以是空气弹簧，该空气弹簧滑动贴合于第三段15的内壁上，且在空气弹簧和第三段15的内壁之间设置有密封件，该密封件能够在空气弹簧相对于第三段15滑动时，对空气弹簧和第三段15进行滑动密封。本实施例中，该密封件可以是O形密封圈。

可参照图1，上述液压块5固定安装于驱动壳体1的顶部，且在液压块5上开设有第二通孔51，该第二通孔51的一端连通于第一通孔，另一端连通于上述电磁阀6。可选地，本实施例的上述第二通孔51可以是L形通孔。

如图4所示，上述液压块5的一端设有凸台52，该凸台52密封安装于第一通孔的一端内，具体是伸入第一段13的上端处。在该凸台52的周向开设有密封槽，在密封槽与第一段13的内壁之间设有密封圈53。

于本实施例中，上述第二通孔51与部分第一段13以及外活塞2的顶部之间形成第一驱动腔7，伺服油能够通过电磁阀6进入第二通孔51并进入第一驱动腔7内。上述油孔21的一端连通于第一驱动腔7。

上述通道与内活塞3顶部之间形成第二驱动腔8，上述油孔21的另一端连通于第二驱动腔8，第一驱动腔7内的伺服油能够通过油孔21以及第二节流螺塞9进入第二驱动腔8，可以理解的，第二驱动腔8内的伺服油也可以通过油孔21以及第二节流螺塞9进入第一驱动腔7。上述卸油孔22能连通于所述第二驱动腔8，具体是在外活塞2滑动至抵接第一段13和第二段14的连接处，且内活塞3相对于外活塞2向下滑动一定距离时，能够将卸油孔22打开，卸油孔22此时分别与第二驱动腔8以及第一节流螺塞12连通，此时第一驱动腔7和第二驱动腔8内的伺服油能够通过卸油孔22以及第一节流螺塞12流向外部设备。

本发明的上述排气阀驱动机构的原理如下：

在刚开启排气阀，如图1所示，电磁阀6控制伺服油经第二通孔51进入第一驱动腔7，伺服油推动外活塞2下行，外活塞2推动内活塞3下行且此时内活塞3与外活塞2同步下行，两者未发生相对滑动，内活塞3推动阀杆4下行，开启排气阀，残余和泄漏的伺服油通过回油孔11去往外部设备。

在排气阀开启的后期，如图3所示，外活塞2达到机械限位(即抵接于第一段13和第二段14的连接处)，此时第一驱动腔7内的伺服油通过油孔21和第二节流螺塞9进入第二驱动腔8，第二驱动腔8内的伺服油推动内活塞3下行，内活塞3下行一定的距离后泄油孔22打开，泄油孔22和第一节流螺塞12相连通，第一驱动腔7和第二驱动腔8内的伺服油通过泄油孔22和第一节流螺塞12去往外部设备，同时第一驱动腔7和第二驱动腔8内压力略下降，排气阀运动停止维持稳定，即处于稳定开启状态。此时复位组件41处于蓄力状态，以备阀杆4的复位。

当关闭排气阀时，如图5所示，电磁阀6回油口开启，第一驱动腔7和第二驱动腔8内的伺服油通过电磁阀6去往外部，第一驱动腔7和第二驱动腔8内压力降低，在复位组件41作用下，阀杆4带动内活塞3上行，第二驱动腔8容积减小压力升高，同时第二驱动腔8内的伺服油通过油孔21和第二节流螺塞9去往第一驱动腔7，第二驱动腔8内压力大于第一驱动腔7内压力时，伺服油驱动外活塞2上行，直至排气阀关闭。

本实施例的上述排气阀驱动机构，其外活塞2驱动面积大于内活塞3，开启排气阀时先增压后不增压，排气阀后期驱动力小于前期，实现排气阀开启响应快，并且节省了伺服油消耗量。

在内活塞3下行一定的距离后泄油孔22打开并与第一节流螺塞12连通，此时排气阀开启至固定开度，处于稳定开启状态。可通过控制内活塞3上表面至泄油孔22之间的距离控制排气阀的行程开度，实现排气阀行程开度柔性可调。

关闭排气阀时，第二驱动腔8内的伺服油通过第二节流螺塞9进入第一驱动腔7，由于两腔之间的压差，外活塞2上行，并且两腔之间的压差越来越小，故外活塞2上行速度越来越慢，实现了外活塞2和驱动壳体1之间的碰撞缓冲效果。第二节流螺塞9的孔径可调节，且第二节流螺塞9的孔径越小缓冲效果越好。而且上述第二节流螺塞9的孔径大小可调，可控制从第一驱动腔7进入到第二驱动腔8的伺服油流量，可柔性调节进油。

关闭排气阀时，第二驱动腔8内的伺服油通过第二节流螺塞9进入第一驱动腔7，第一驱动腔7内伺服油通过电磁阀6快速泄出，前期两腔之间的压差大，内活塞3上行速度快，实现了排气阀关闭响应快。随着第二驱动腔8内越来越多伺服油通过第二节流螺塞9进入第一驱动腔7后，两腔之间的压差变小，内活塞3上行速度变慢，并且越来越慢，实现了内活塞3和外活塞2间碰撞缓冲效果。

本发明还提供了一种排气阀，包括上述排气阀驱动机构，通过该排气阀驱动机构，能够快速开启和关闭排气阀，节省了伺服油消耗量。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种排气阀驱动机构，其特征在于，包括：

驱动壳体(1)，中部贯穿设有第一通孔，且所述驱动壳体(1)的侧壁设有连通所述第一通孔的回油孔(11)和第一节流螺塞(12)；

外活塞(2)，滑动置于所述第一通孔内，所述外活塞(2)开设有通道，且所述外活塞(2)的顶部设有与所述通道连通的油孔(21)，侧部设有与所述通道连通的卸油孔(22)，所述卸油孔(22)能连通于所述第一节流螺塞(12)；

内活塞(3)，滑动置于所述通道内，且一端能伸出所述通道的底部；

阀杆(4)，固接于所述内活塞(3)伸出所述通道的一端，且所述阀杆(4)上设有复位组件(41)；

液压块(5)，固定安装于所述驱动壳体(1)，所述液压块(5)开设有第二通孔(51)，所述第二通孔(51)的一端连通于所述第一通孔；

电磁阀(6)，安装于所述液压块(5)，且与所述第二通孔(51)的另一端连通。

2.根据权利要求1所述的排气阀驱动机构，其特征在于，所述第二通孔(51)与部分所述第一通孔以及所述外活塞(2)的顶部之间形成第一驱动腔(7)，所述油孔(21)的一端连通于所述第一驱动腔(7)。

3.根据权利要求2所述的排气阀驱动机构，其特征在于，所述通道与所述内活塞(3)顶部之间形成第二驱动腔(8)，所述卸油孔(22)能连通于所述第二驱动腔(8)，所述油孔(21)的另一端连通于所述第二驱动腔(8)。

4.根据权利要求1所述的排气阀驱动机构，其特征在于，所述外活塞(2)的顶部设有连通所述通道的第二节流螺塞(9)。

5.根据权利要求1所述的排气阀驱动机构，其特征在于，所述第一通孔包括依次连通的第一段(13)、第二段(14)和第三段(15)，所述第一段(13)的直径大于所述第二段(14)的直径且小于所述第三段(15)的直径，所述外活塞(2)滑动置于所述第一段(13)内且端部能抵接于所述第一段(13)和所述第二段(14)的连接处，所述内活塞(3)的一端能够经所述第二段(14)伸入所述第三段(15)内。

6.根据权利要求1所述的排气阀驱动机构，其特征在于，所述复位组件(41)为空气弹簧。

7.根据权利要求1-6任一所述的排气阀驱动机构，其特征在于，所述复位组件(41)与所述第一通孔的内壁之间设有密封件。

8.根据权利要求1所述的排气阀驱动机构，其特征在于，所述液压块(5)的一端设有凸台(52)，所述凸台(52)密封安装于所述第一通孔的一端内。

9.根据权利要求8所述的排气阀驱动机构，其特征在于，所述凸台(52)周向设有密封槽，所述密封槽与所述第一通孔内壁之间设有密封圈(53)。

10.一种排气阀，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的排气阀驱动机构。