CN112412566A - 基于滑阀控制的可变气门机构的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于滑阀控制的可变气门机构的控制方法，包括以下步骤：(1)组装机构，所述机构包括一个控制滑阀、一个双杆双作用液压缸、两个两位四通电磁阀、一个三位三通电磁阀、一个发动机气门、一个高压油源和一个低压油源；(2)对所述机构进行控制，控制方法为调整电磁阀的开启和断开时刻，从而实现气门升程和气门正时的连续可变。本发明控制灵活、适用范围广，能够实现气门开启、关闭正时和升程的连续调节，从而满足发动机不同运行工况对配气系统的需求。

Description

基于滑阀控制的可变气门机构的控制方法

技术领域

本发明涉及一种针对多缸柴油机的可变气门机构的控制方法，尤其涉及一种发动机基于滑阀控制的可变气门机构的控制方法。

背景技术

当前，全球正面临着能源危机与气候变暖的挑战。内燃机被广泛应用于交通运输行业，为社会经济的发展作出了巨大贡献，但消耗了大量的不可再生化石能源、产生了大量的二氧化碳及有害物质。因此，内燃机的节能减排技术备受关注。在政府出台的严格排放法规及各项相关政策的激励下，内燃机技术获得了长足的发展。其中，就包括了内燃机的可变配气技术。与传统的固定相位、固定气门升程的配气技术相比，可变配气技术的应用能够降低内燃机的燃油消耗并有效控制尾气排放。此外，可变配气技术的应用还能够带来诸多技术优势，如：改善发动机的扭矩曲线，增加低速扭矩；改善汽油机的怠速稳定性、降低部分负荷的节气门损失、实现无节气门运行；能够使先进的燃烧模式获得应用；能够实现压缩比可变、排量可变等。

涉及可变配气技术即可变气门技术的创新性研究由来已久。针对可变气门技术的研究主要可以概括为：配气相位可变机构、气门升程可变机构、全可变气门机构。其中，全可变气门机构根据其主要构成可分为以下几种典型形式：机电式、电液式、气动式、电磁式等。不同的机构形式分别具有以下特点：机电式全可变气门机构可靠性高、响应速度快，但结构较为复杂、摩擦损失大；电液式、气动式可变气门机构结构简单、可变自由度较高，但是气门落座速度不易控制；电磁式可变气门机构结构简单、响应速度快，但能耗较高、易发热。

在以上几种可变气门机构中，涉及电液式可变气门机构的创新性研究成果较多。已有的研究成果主要涵盖电液式可变气门机构的设计、电液式可变气门机构控制方法的研究。电液式可变气门机构的设计所关注的目标为用尽可能简洁的结构实现更多的气门运动可变自由度；电液式可变气门机构控制方法的研究所关注的目标为控制气门运动末段的速度以降低气门对发动机的冲击、提高对气门运动控制的精确性、使气门机构能够满足发动机不同转速下对配气的需求等。只有将机构的设计和控制方法的研究相结合，才能设计开发出满足使用要求的可变气门机构。

目前，涉及电液式可变气门机构设计的难点之一为如何降低气门的落座速度(即：减小气门回落时对发动机的冲击)。因此，为克服以上技术问题，设计电液式可变气门机构并提出相应的控制方法是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种能够实现多可变自由度、能够有效控制气门落座速度的基于滑阀控制的可变气门机构的控制方法。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

本发明的基于滑阀控制的可变气门机构的控制方法，包括以下步骤：

步骤一、组装基于滑阀控制的可变气门机构，包括由上环柱和下环柱组成的凸形滑阀，在所述的上环柱的下部内壁上开有上环形槽，在所述的下环柱的中部内壁上开有下环形槽，在所述的下环柱的上部侧壁上开有一个滑阀出油孔；在所述上环柱的侧壁上开有与上环形槽连通的滑阀上进油孔，在所述的下环柱的侧壁上开有与下环形槽连通的滑阀下进油孔，在所述的上环柱的顶壁上开有泄压孔，在所述的下环柱的底壁中间开有安装孔，

在所述滑阀内安装有一个阀芯，所述的阀芯包括与上环柱内壁滑动接触的阀芯上活塞和与下环柱内壁滑动接触的阀芯下活塞，所述的阀芯上活塞和阀芯下活塞上下依次连接在阀杆的顶部和中部，在所述的阀杆的底部开有销孔，所述的阀杆的下部穿过安装孔设置且通过穿过销孔的销轴与一个液压活塞的活塞杆的上端固定相连，所述的阀杆与活塞杆同中轴线设置，所述的阀杆与安装孔之间间隙配合，所述的阀芯上活塞和阀芯下活塞将滑阀的内部分隔为彼此不互通的滑阀上腔、滑阀油腔和滑阀下腔，其中滑阀上腔为位于阀芯上活塞以上的滑阀空间，所述的滑阀油腔为位于阀芯上活塞和阀芯下活塞之间的滑阀空间，所述的滑阀下腔为位于阀芯下活塞以下的滑阀空间，所述滑阀上腔通过泄压孔与大气相通，在所述滑阀油腔内充满液压油，所述的滑阀下腔通过阀杆与安装孔的间隙与大气相通；

在所述的滑阀上活塞下端边缘且沿滑阀上活塞周向均匀间隔开有四组上凹槽，每组上凹槽包括上下连通设置的一个三角形凹槽和一个半圆形凹槽，所述三角形凹槽的面积和深度均小于半圆形凹槽的面积和深度，即所述的每组上凹槽中半圆形凹槽与上环柱内壁之间的间隙大于三角形凹槽与上环柱内壁之间的间隙，在所述滑阀下活塞的上端边缘且沿滑阀下活塞周向均匀间隔地布置有四组下凹槽，每组下凹槽包括上下连通设置的一个矩形凹槽和一个梯形凹槽；所述梯形凹槽的面积和深度均小于矩形凹槽，即所述的每组下凹槽中梯形凹槽与下环柱内壁之间的间隙大于矩形凹槽与下环柱内壁之间的间隙，

当所述梯形凹槽下端面与下环形槽上端面重合时，所述阀芯上活塞的下端面位于上环形槽之上，且所述三角形凹槽的上顶点与上环形槽的下端面之间的距离对应于气门的最大开启高度，所述三角形凹槽的上顶点与阀芯上活塞下端面之间的距离加上环形槽的高度即为气门开启段的缓冲长度；当所述三角形凹槽上顶点与上环形槽的下端面位于同一水平面时，所述阀芯下活塞位于下环形槽之下，且所述梯形凹槽的下端面与下环形槽的上端面之间的距离对应于气门的最大开启高度，所述梯形凹槽的下端面与阀芯下活塞上端面之间的距离加上下环形槽的高度即为气门关闭段的缓冲长度；

所述液压活塞安装在一个液压缸内部并能够沿液压缸的内壁上下滑动，液压活塞固定在液压活塞的活塞杆的中部，所述的液压活塞的活塞杆的上部穿过液压缸顶壁上的上中间孔设置；所述的液压活塞将液压缸内部分隔为互不相通的液压缸上油腔和液压缸下油腔，在所述的液压缸上油腔和液压缸下油腔内部充满有液压油，在所述液压缸上油腔位置处的液压缸侧壁上开有液压缸上油孔，在所述的液压缸下油腔位置处的液压缸侧壁上开有液压缸下油孔，一个发动机气门的上端与穿过液压缸底壁上的下中间孔的液压活塞的活塞杆的底部接触设置，在所述气门上套有一个气门弹簧；

第一两位四通电磁阀的a口与滑阀上进油孔之间、b口与滑阀出油孔之间、c口与高压油源之间、d口与液压缸上油孔之间分别通过油管相连，第二两位四通电磁阀的a口与滑阀下进油孔之间、b口与滑阀出油孔之间、c口与液压缸上油孔之间、d口与低压油源之间分别通过油管相连，一个三位三通电磁阀的a口与液压缸下油孔之间、b口与高压油源之间、c口与低压油源之间分别通过油管相连；

所述高压油源能够提供表压为70-120bar的液压油，所述低压油源为一个与大气相通的油箱，用于存储液压油；

步骤二、对基于滑阀控制的可变气门机构进行如下控制：

(a)将处于关闭状态的气门开启，此时，所述阀芯上活塞位于上环形槽之上，所述滑阀上进油孔到滑阀油腔的流通面积最大；所述阀芯下活塞挡住滑阀下进油孔，且所述梯形凹槽的下边缘与下环形槽的上边缘重合，使得所述滑阀下进油孔与滑阀油腔不相通，所述液压活塞压在气门上，此时气门处于关闭状态，所述第一两位四通电磁阀、第二两位四通电磁阀和三位三通电磁阀均处于断开状态，气门开启过程如下：

当开启气门时，进入步骤101：令所述两位四通电磁阀处于完全断开状态，所述第一两位四通电磁阀的c口到a口方向连通、b口到d口方向连通，所述三位三通电磁阀的a口到c口方向连通，使得所述高压油源中的液压油依次经过第一两位四通电磁阀、滑阀上进油孔进入滑阀油腔，再依次通过滑阀出油孔、第一两位四通电磁阀和液压缸上油孔进入液压缸上油腔；同时所述液压缸下油腔中的液压油依次通过液压缸下油孔、三位三通电磁阀进入低压油源，所述液压活塞受液压缸上油腔和液压缸下油腔内部压差作用向下运动，推动气门，克服气门弹簧弹力使得气门打开；

随着气门的开启，进入步骤102：所述阀芯同液压活塞一起向下运动，当所述阀芯上活塞的下端边缘逐步掠过上环形槽时，所述滑阀上进油孔到滑阀油腔的流通面积开始减小，使得进入所述液压缸上油腔的液压油流量开始降低，气门开启的速度开始下降，此时所述阀芯下活塞的上端边缘逐步接近下环形槽，使得所述滑阀下进油孔到滑阀油腔的流通面积增大，随着气门的持续开启，所述阀芯上活塞的下端边缘与上环形槽的下边缘重合，所述滑阀上进油孔仅能通过三角形凹槽和半圆形凹槽与滑阀油腔连通，使得进入所述液压缸上油腔的液压油流量进一步降低、气门速度进一步降低，当所述三角形凹槽的上端面与上环形槽的下边缘重合时，所述滑阀上进油孔与滑阀油腔的通道被切断，进入所述液压缸上油腔的液压油流量降至0，气门立即停止运动，并达到最大气门升程，此时所述阀芯下活塞的上端边缘处于下环形槽的下端边缘之下，所述滑阀下进油孔到滑阀油腔的流通面积最大，气门停止运动后，所述第一两位四通电磁阀、第二两位四通电磁阀和三位三通电磁阀全部断开；

在进行步骤102的整个过程中，当需要实现气门升程可变时，即指定的气门升程低于最大气门升程，则气门开启至指定气门升程处时，令所述第一两位四通电磁阀、第二两位四通电磁阀和三位三通电磁阀全部断开，气门立即停止运动，达到指定位置；

(b)将处于开启状态的气门关闭，过程如下：

当关闭气门时，进入步骤201：令所述第一两位四通电磁阀处于断开状态，所述三位三通电磁阀的b口到a口方向连通，所述第二两位四通电磁阀的c口到a口方向连通、b口到d口方向连通，使得所述高压油源中的液压油经过液压缸下油孔进入液压缸下油腔，所述液压缸上油腔中的液压油依次通过液压缸上油孔、第二两位四通电磁阀和滑阀下进油孔进入滑阀油腔，所述滑阀油腔中的液压油依次通过滑阀出油孔、第二两位四通电磁阀进入低压油源，此时，所述液压活塞受液压缸下油腔和液压缸上油腔内部压差作用向上运动；气门在气门弹簧的回复力下向上运动，使得气门关闭，

随着气门的关闭，进入步骤202：所述阀芯下活塞与气门一起向上运动，当所述阀芯下活塞上端边缘掠过下环形槽时，所述滑阀下进油孔到滑阀油腔的流通面积开始减小，使得流出所述液压缸上油腔的液压油流量开始降低，导致气门的运动速度开始降低，随着气门的持续关闭，所述阀芯上活塞向上运动，使得所述滑阀上进油孔到滑阀油腔的流通面积逐步增大，当所述阀芯下活塞的上端边缘与下环形槽的上端边缘重合时，所述滑阀下进油孔仅能通过矩形凹槽和梯形凹槽与滑阀油腔连通，导致流出所述液压缸上油腔的液压油流量进一步降低、气门速度进一步降低，随着气门的持续关闭，所述梯形凹槽下端边缘与下环形槽上端边缘重合时，所述滑阀下进油孔到滑阀油腔的通道被切断，流出所述液压缸上油腔的液压油流量降至0，气门立即停止运动，并回到关闭状态，此时所述阀芯上活塞的下端边缘处于上环形槽3以上，所述滑阀上进油孔到滑阀油腔的流通面积最大，气门停止运动后，令所述第一两位四通电磁阀、第二两位四通电磁阀和三位三通电磁阀全部断开。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

(1)该机构结构较为简单、控制容易、适用范围广；

(2)该机构对气门速度的控制效果好，尤其能够降低气门落座速度，减小气门对发动机的冲击。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施或现有技术中的技术方案，下面对该发明使用的附图进行简要介绍，并结合附图作进一步详细的说明:

图1为本发明基于滑阀控制的可变气门机构关闭时的原理图；

图2为本发明基于滑阀控制的可变气门机构开启时的原理图；

图3为本发明基于滑阀控制的可变气门机构阀芯的剖面图；

图4为本发明基于滑阀控制的可变气门机构滑阀的剖面图。

图中：

1-泄压孔2-滑阀3-上环形槽4-下环形槽5-滑阀上进油孔6-滑阀出油孔7-滑阀下进油孔8-阀芯上活塞9-阀芯下活塞10-三角形凹槽11-半圆形凹槽12-矩形凹槽13-梯形凹槽14-销孔15-销16-液压缸17-液压缸上油孔18-液压缸下油孔19-密封圈20-液压活塞21-气门22-第一两位四通电磁阀23-第二两位四通电磁阀24-三位三通电磁阀25-高压油源26-高压油源27-滑阀上腔28-滑阀油腔29-滑阀下腔30-液压缸上油腔31-液压缸下油腔

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本方案作进一步详细介绍。

如附图所示，基于滑阀控制的可变气门机构的控制方法，包括以下步骤：

步骤一、组装基于滑阀控制的可变气门机构，包括由上环柱和下环柱组成的凸形滑阀2，所述滑阀2起控制作用，在所述的上环柱的下部内壁上开有上环形槽3，在所述的下环柱的中部内壁上开有下环形槽4，在所述的下环柱的上部侧壁上开有一个滑阀出油孔6；在所述上环柱的侧壁上开有与上环形槽3连通的滑阀上进油孔5，在所述的下环柱的侧壁上开有与下环形槽4连通的滑阀下进油孔7，在所述的上环柱的顶壁上开有泄压孔1，在所述的下环柱的底壁中间开有安装孔。

在所述滑阀内安装有一个阀芯，所述的阀芯包括与上环柱内壁滑动接触的阀芯上活塞8和与下环柱内壁滑动接触的阀芯下活塞9，所述的阀芯上活塞8和阀芯下活塞9上下依次连接在阀杆的顶部和中部，在所述的阀杆的底部开有销孔14，所述的阀杆的下部穿过安装孔设置且通过穿过销孔14的销轴15与一个液压活塞20的活塞杆的上端固定相连，所述的阀杆与活塞杆同中轴线设置，所述的阀杆与安装孔之间间隙配合。所述的阀芯上活塞8和阀芯下活塞9将滑阀2的内部分隔为彼此不互通的滑阀上腔27、滑阀油腔28和滑阀下腔29。其中滑阀上腔27为位于阀芯上活塞8以上的滑阀空间，所述的滑阀油腔28为位于阀芯上活塞8和阀芯下活塞9之间的滑阀空间，所述的滑阀下腔29为位于阀芯下活塞9以下的滑阀空间。所述滑阀上腔27通过泄压孔1与大气相通，在所述滑阀油腔28内充满液压油，所述的滑阀下腔29通过阀杆与安装孔的间隙与大气相通。所述阀芯可在滑阀2内部上下运动，导致滑阀上腔27、滑阀油腔28、滑阀下腔29的容积则随之改变。

在所述的滑阀上活塞8下端边缘且沿滑阀上活塞8周向均匀间隔开有四组上凹槽，每组上凹槽包括上下连通设置的一个三角形凹槽10和一个半圆形凹槽11，所述三角形凹槽10的面积和深度h1均小于半圆形凹槽11的面积和深度h2，即所述的每组上凹槽中半圆形凹槽11与上环柱内壁之间的间隙大于三角形凹槽10与上环柱内壁之间的间隙。在所述滑阀下活塞9的上端边缘且沿滑阀下活塞9周向均匀间隔地布置有四组下凹槽，每组下凹槽包括上下连通设置的一个矩形凹槽12和一个梯形凹槽13；所述梯形凹槽13的面积和深度均小于矩形凹槽12。即所述的每组下凹槽中梯形凹槽13与下环柱内壁之间的间隙大于矩形凹槽12与下环柱内壁之间的间隙。

当所述梯形凹槽13下端面与下环形槽4上端面重合时，所述阀芯上活塞8的下端面位于上环形槽3之上，且所述三角形凹槽10的上顶点与上环形槽3的下端面之间的距离对应于气门的最大开启高度。所述三角形凹槽10的上顶点与阀芯上活塞8下端面之间的距离加上环形槽3的高度即为气门开启段的缓冲长度(即：气门开始减速到气门停止时运动的距离)。当所述三角形凹槽10上顶点与上环形槽3的下端面位于同一水平面时，所述阀芯下活塞9位于下环形槽4之下，且所述梯形凹槽13的下端面与下环形槽4的上端面之间的距离对应于气门的最大开启高度。所述梯形凹槽13的下端面与阀芯下活塞9上端面之间的距离加上下环形槽4的高度即为气门关闭段的缓冲长度(即：气门开始减速到气门停止运动时的距离)。满足上述两个条件后即可确定上环形槽3(滑阀上进油孔5)与阀芯上活塞8下端面的位置关系、下环形槽4(滑阀下进油孔7)与阀芯下活塞9上端面的位置关系；所述上环形槽3(滑阀上进油孔5)和下环形槽4(滑阀下进油孔7)间的距离。

所述液压活塞20安装在一个液压缸16内部并能够沿液压缸16的内壁上下滑动，液压活塞20固定在液压活塞20的活塞杆的中部，所述的液压活塞20的活塞杆的上部穿过液压缸16顶壁上的上中间孔设置；所述的液压活塞20将液压缸16内部分隔为互不相通的液压缸上油腔30和液压缸下油腔31，在所述的液压缸上油腔30和液压缸下油腔31内部充满有液压油，油腔容积可随所述液压活塞20位置的移动而改变。在所述液压缸上油腔30位置处的液压缸16侧壁上开有液压缸上油孔17，在所述的液压缸下油腔31位置处的液压缸16侧壁上开有液压缸下油孔18。一个发动机气门21的上端与穿过液压缸16底壁上的下中间孔的液压活塞20的活塞杆的底部接触设置。

为防止所述液压缸16内部液压油的泄露，所述的液压活塞20的活塞杆与上、下中间孔之间均安装有一个密封圈19。

在所述气门21上套有一个气门弹簧，气门打开时将压缩气门弹簧，弹簧被压缩后产生的回复力可推动气门关闭。

第一两位四通电磁阀22的a口与滑阀上进油孔5之间、b口与滑阀出油孔6之间、c口与高压油源25之间、d口与液压缸上油孔17之间分别通过油管相连。第二两位四通电磁阀23的a口与滑阀下进油孔7之间、b口与滑阀出油孔6之间、c口与液压缸上油孔17之间、d口与低压油源26之间分别通过油管相连。一个三位三通电磁阀24的a口与液压缸下油孔18之间、b口与高压油源25之间、c口与低压油源26之间分别通过油管相连。

所述高压油源25能够提供表压为70-120bar的液压油，所述低压油源26为一个与大气相通的油箱，用于存储液压油。

步骤二、对基于滑阀控制的可变气门机构进行如下控制：

(a)将处于关闭状态的气门开启，如图1所示为该机构处于关闭状态的原理图。此时，所述阀芯上活塞8位于上环形槽3之上，所述滑阀上进油孔5到滑阀油腔28的流通面积最大；所述阀芯下活塞9挡住滑阀下进油孔7，且所述梯形凹槽13的下边缘与下环形槽4的上边缘重合，使得所述滑阀下进油孔7与滑阀油腔28不相通。所述液压活塞20压在气门21上。此时气门21处于关闭状态，所述第一两位四通电磁阀22、第二两位四通电磁阀23和三位三通电磁阀24均处于断开状态，气门开启过程如下：

当开启气门时，进入步骤101：令所述两位四通电磁阀23处于完全断开状态，所述第一两位四通电磁阀22的c口到a口方向连通、b口到d口方向连通，所述三位三通电磁阀24的a口到c口方向连通，使得所述高压油源25中的液压油依次经过第一两位四通电磁阀22、滑阀上进油孔5进入滑阀油腔28，再依次通过滑阀出油孔6、第一两位四通电磁阀22和液压缸上油孔17进入液压缸上油腔30；同时所述液压缸下油腔31中的液压油依次通过液压缸下油孔18、三位三通电磁阀24进入低压油源26。所述液压活塞20受液压缸上油腔30和液压缸下油腔31内部压差作用向下运动，推动气门21，克服气门弹簧弹力使得气门打开。

随着气门的开启，进入步骤102：所述阀芯同液压活塞20一起向下运动。当所述阀芯上活塞8的下端边缘逐步掠过上环形槽3时，所述滑阀上进油孔5到滑阀油腔28的流通面积开始减小，使得进入所述液压缸上油腔30的液压油流量开始降低，气门21开启的速度开始下降，此时所述阀芯下活塞9的上端边缘逐步接近下环形槽4，使得所述滑阀下进油孔7到滑阀油腔28的流通面积增大。随着气门的持续开启，所述阀芯上活塞8的下端边缘与上环形槽3的下边缘重合，所述滑阀上进油孔5仅能通过三角形凹槽10和半圆形凹槽11与滑阀油腔28连通，使得进入所述液压缸上油腔30的液压油流量进一步降低、气门速度进一步降低。当所述三角形凹槽10的上端面与上环形槽3的下边缘重合时，所述滑阀上进油孔5与滑阀油腔28的通道被切断，进入所述液压缸上油腔30的液压油流量降至0，气门21立即停止运动，并达到最大气门升程。此时所述阀芯下活塞9的上端边缘处于下环形槽4的下端边缘之下，所述滑阀下进油孔7到滑阀油腔28的流通面积最大(如图2所示)。气门停止运动后，所述第一两位四通电磁阀22、第二两位四通电磁阀23和三位三通电磁阀24全部断开。

在进行步骤102的整个过程中，当需要实现气门升程可变时，即指定的气门升程低于最大气门升程，则气门21开启至指定气门升程处时，令所述第一两位四通电磁阀22、第二两位四通电磁阀23和三位三通电磁阀24全部断开，气门21立即停止运动，达到指定位置。

上述过程中，进入所述液压缸上油腔30的液压油流量经过多个阶段的下降，导致气门21的开启速度先升高、后降低，停止时的瞬时速度较小。气门开启结束后，所述滑阀下进油孔7到滑阀油腔28的流通面积增加至最大，为气门的关闭做好准备。

(b)将处于开启状态的气门关闭，过程如下：

当关闭气门时，进入步骤201：令所述第一两位四通电磁阀22处于断开状态，所述三位三通电磁阀24的b口到a口方向连通，所述第二两位四通电磁阀23的c口到a口方向连通、b口到d口方向连通，使得所述高压油源25中的液压油经过液压缸下油孔18进入液压缸下油腔31，所述液压缸上油腔30中的液压油依次通过液压缸上油孔17、第二两位四通电磁阀23和滑阀下进油孔7进入滑阀油腔28，所述滑阀油腔28中的液压油依次通过滑阀出油孔6、第二两位四通电磁阀23进入低压油源26。此时，所述液压活塞20受液压缸下油腔31和液压缸上油腔30内部压差作用向上运动；气门21在气门弹簧的回复力下向上运动，使得气门关闭。

随着气门的关闭，进入步骤202：所述阀芯下活塞9与气门21一起向上运动。当所述阀芯下活塞9上端边缘掠过下环形槽4时，所述滑阀下进油孔7到滑阀油腔28的流通面积开始减小，使得流出所述液压缸上油腔30的液压油流量开始降低，导致气门21的运动速度开始降低。随着气门的持续关闭，所述阀芯上活塞8向上运动，使得所述滑阀上进油孔5到滑阀油腔28的流通面积逐步增大。当所述阀芯下活塞9的上端边缘与下环形槽4的上端边缘重合时，所述滑阀下进油孔7仅能通过矩形凹槽12和梯形凹槽13与滑阀油腔28连通，导致流出所述液压缸上油腔30的液压油流量进一步降低、气门速度进一步降低。随着气门的持续关闭，所述梯形凹槽13下端边缘与下环形槽4上端边缘重合时，所述滑阀下进油孔7到滑阀油腔28的通道被切断，流出所述液压缸上油腔30的液压油流量降至0，气门21立即停止运动，并回到关闭状态。此时所述阀芯上活塞8的下端边缘处于上环形槽3以上，所述滑阀上进油孔5到滑阀油腔28的流通面积最大。气门停止运动后，令所述第一两位四通电磁阀22、第二两位四通电磁阀23和三位三通电磁阀24全部断开。

上述过程中，流出所述液压缸上油腔30的液压油流量经过多个阶段的下降，导致气门21的关闭速度先升高、后降低，停止时的瞬时速度较小，显著降低气门落座时对发动机的冲击。气门关闭结束后，所述滑阀上进油孔5到滑阀油腔28的流通面积增加至最大，为气门的开启做好准备。

上述气门开启和关闭的步骤，能够实现发动机气门的往复开启和关闭。通过控制第一两位四通电磁阀22、第二两位四通电磁阀23和三位三通电磁阀24的开启和断开时刻，实现气门正时的可变，其中包括气门开启时刻、气门关闭时刻。通过控制所述第一两位四通电磁阀22和三位三通电磁阀24开启的持续时间，实现气门升程的可变；所述第一两位四通电磁阀22和三位三通电磁阀24开启持续时间越长，气门的升程越大。因此，本发明能够实现气门正时和气门升程的连续可变；且无论气门升程多大，气门回落时的速度都能够得到有效控制。

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发下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，如改变位于所述阀芯上活塞8和滑阀阀芯下活塞9周向凹槽的形状、大小以及个数，可以获得不同的气门速度变化曲线。这些均属于本发明的保护之内。

Claims (2)

1.基于滑阀控制的可变气门机构的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、组装基于滑阀控制的可变气门机构，包括由上环柱和下环柱组成的凸形滑阀(2)，在所述的上环柱的下部内壁上开有上环形槽(3)，在所述的下环柱的中部内壁上开有下环形槽(4)，在所述的下环柱的上部侧壁上开有一个滑阀出油孔(6)；在所述上环柱的侧壁上开有与上环形槽连通的滑阀上进油孔(5)，在所述的下环柱的侧壁上开有与下环形槽(4)连通的滑阀下进油孔(7)，在所述的上环柱的顶壁上开有泄压孔(1)，在所述的下环柱的底壁中间开有安装孔，

在所述滑阀内安装有一个阀芯，所述的阀芯包括与上环柱内壁滑动接触的阀芯上活塞(8)和与下环柱内壁滑动接触的阀芯下活塞，所述的阀芯上活塞(8)和阀芯下活塞上下依次连接在阀杆的顶部和中部，在所述的阀杆的底部开有销孔(14)，所述的阀杆的下部穿过安装孔设置且通过穿过销孔(14)的销轴(15)与一个液压活塞(20)的活塞杆的上端固定相连，所述的阀杆与活塞杆同中轴线设置，所述的阀杆与安装孔之间间隙配合，所述的阀芯上活塞(8)和阀芯下活塞将滑阀(2)的内部分隔为彼此不互通的滑阀上腔(27)、滑阀油腔和滑阀下腔(29)，其中滑阀上腔为位于阀芯上活塞(8)以上的滑阀空间，所述的滑阀油腔为位于阀芯上活塞和阀芯下活塞(9)之间的滑阀空间，所述的滑阀下腔为位于阀芯下活塞(9)以下的滑阀空间，所述滑阀上腔通过泄压孔(1)与大气相通，在所述滑阀油腔内充满液压油，所述的滑阀下腔通过阀杆与安装孔的间隙与大气相通；

在所述的滑阀上活塞(8)下端边缘且沿滑阀上活塞周向均匀间隔开有四组上凹槽，每组上凹槽包括上下连通设置的一个三角形凹槽(10)和一个半圆形凹槽(11)，所述三角形凹槽的面积和深度均小于半圆形凹槽的面积和深度，即所述的每组上凹槽中半圆形凹槽与上环柱内壁之间的间隙大于三角形凹槽与上环柱内壁之间的间隙，在所述滑阀下活塞(9)的上端边缘且沿滑阀下活塞(9)周向均匀间隔地布置有四组下凹槽，每组下凹槽包括上下连通设置的一个矩形凹槽(12)和一个梯形凹槽(13)；所述梯形凹槽的面积和深度均小于矩形凹槽，即所述的每组下凹槽中梯形凹槽与下环柱内壁之间的间隙大于矩形凹槽与下环柱内壁之间的间隙，

当所述梯形凹槽下端面与下环形槽上端面重合时，所述阀芯上活塞(8)的下端面位于上环形槽之上，且所述三角形凹槽的上顶点与上环形槽的下端面之间的距离对应于气门的最大开启高度，所述三角形凹槽的上顶点与阀芯上活塞(8)下端面之间的距离加上环形槽的高度即为气门开启段的缓冲长度；当所述三角形凹槽上顶点与上环形槽的下端面位于同一水平面时，所述阀芯下活塞(9)位于下环形槽之下，且所述梯形凹槽的下端面与下环形槽的上端面之间的距离对应于气门的最大开启高度，所述梯形凹槽的下端面与阀芯下活塞(9)上端面之间的距离加上下环形槽的高度即为气门关闭段的缓冲长度；

所述液压活塞(20)安装在一个液压缸(16)内部并能够沿液压缸的内壁上下滑动，液压活塞固定在液压活塞的活塞杆的中部，所述的液压活塞的活塞杆的上部穿过液压缸顶壁上的上中间孔设置；所述的液压活塞将液压缸内部分隔为互不相通的液压缸上油腔(30)和液压缸下油腔(31)，在所述的液压缸上油腔(30)和液压缸下油腔(31)内部充满有液压油，在所述液压缸上油腔(30)位置处的液压缸侧壁上开有液压缸上油孔(17)，在所述的液压缸下油腔(31)位置处的液压缸侧壁上开有液压缸下油孔(18)，一个发动机气门(21)的上端与穿过液压缸底壁上的下中间孔的液压活塞的活塞杆的底部接触设置，在所述气门上套有一个气门弹簧；

第一两位四通电磁阀(22)的a口与滑阀上进油孔之间、b口与滑阀出油孔(6)之间、c口与高压油源之间、d口与液压缸上油孔之间分别通过油管相连，第二两位四通电磁阀(23)的a口与滑阀下进油孔(7)之间、b口与滑阀出油孔之间、c口与液压缸上油孔之间、d口与低压油源(26)之间分别通过油管相连，一个三位三通电磁阀(24)的a口与液压缸下油孔之间、b口与高压油源之间、c口与低压油源之间分别通过油管相连；

所述高压油源(25)能够提供表压为70-120bar的液压油，所述低压油源为一个与大气相通的油箱，用于存储液压油；

步骤二、对基于滑阀控制的可变气门机构进行如下控制：

(a)将处于关闭状态的气门开启，此时，所述阀芯上活塞(8)位于上环形槽之上，所述滑阀上进油孔到滑阀油腔的流通面积最大；所述阀芯下活塞(9)挡住滑阀下进油孔，且所述梯形凹槽的下边缘与下环形槽的上边缘重合，使得所述滑阀下进油孔与滑阀油腔不相通，所述液压活塞(20)压在气门上，此时气门处于关闭状态，所述第一两位四通电磁阀、第二两位四通电磁阀和三位三通电磁阀均处于断开状态，气门开启过程如下：

当开启气门时，进入步骤101：令所述两位四通电磁阀处于完全断开状态，所述第一两位四通电磁阀的c口到a口方向连通、b口到d口方向连通，所述三位三通电磁阀的a口到c口方向连通，使得所述高压油源中的液压油依次经过第一两位四通电磁阀、滑阀上进油孔进入滑阀油腔，再依次通过滑阀出油孔、第一两位四通电磁阀和液压缸上油孔进入液压缸上油腔(30)；同时所述液压缸下油腔(31)中的液压油依次通过液压缸下油孔、三位三通电磁阀进入低压油源，所述液压活塞(20)受液压缸上油腔(30)和液压缸下油腔内部压差作用向下运动，推动气门，克服气门弹簧弹力使得气门打开；

随着气门的开启，进入步骤102：所述阀芯同液压活塞(20)一起向下运动，当所述阀芯上活塞(8)的下端边缘逐步掠过上环形槽(3)时，所述滑阀上进油孔到滑阀油腔的流通面积开始减小，使得进入所述液压缸上油腔的液压油流量开始降低，气门开启的速度开始下降，此时所述阀芯下活塞(9)的上端边缘逐步接近下环形槽，使得所述滑阀下进油孔到滑阀油腔的流通面积增大，随着气门的持续开启，所述阀芯上活塞(8)的下端边缘与上环形槽(3)的下边缘重合，所述滑阀上进油孔仅能通过三角形凹槽(10)和半圆形凹槽与滑阀油腔连通，使得进入所述液压缸上油腔的液压油流量进一步降低、气门速度进一步降低，当所述三角形凹槽(10)的上端面与上环形槽(3)的下边缘重合时，所述滑阀上进油孔与滑阀油腔的通道被切断，进入所述液压缸上油腔的液压油流量降至0，气门立即停止运动，并达到最大气门升程，此时所述阀芯下活塞的上端边缘处于下环形槽的下端边缘之下，所述滑阀下进油孔到滑阀油腔的流通面积最大，气门停止运动后，所述第一两位四通电磁阀、第二两位四通电磁阀和三位三通电磁阀全部断开；

在进行步骤102的整个过程中，当需要实现气门升程可变时，即指定的气门升程低于最大气门升程，则气门开启至指定气门升程处时，令所述第一两位四通电磁阀、第二两位四通电磁阀和三位三通电磁阀全部断开，气门立即停止运动，达到指定位置；

(b)将处于开启状态的气门关闭，过程如下：

当关闭气门时，进入步骤201：令所述第一两位四通电磁阀处于断开状态，所述三位三通电磁阀的b口到a口方向连通，所述第二两位四通电磁阀的c口到a口方向连通、b口到d口方向连通，使得所述高压油源中的液压油经过液压缸下油孔进入液压缸下油腔，所述液压缸上油腔中的液压油依次通过液压缸上油孔、第二两位四通电磁阀和滑阀下进油孔进入滑阀油腔，所述滑阀油腔中的液压油依次通过滑阀出油孔、第二两位四通电磁阀进入低压油源，此时，所述液压活塞(20)受液压缸下油腔和液压缸上油腔内部压差作用向上运动；气门在气门弹簧的回复力下向上运动，使得气门关闭，

随着气门的关闭，进入步骤202：所述阀芯下活塞与气门一起向上运动，当所述阀芯下活塞上端边缘掠过下环形槽时，所述滑阀下进油孔到滑阀油腔的流通面积开始减小，使得流出所述液压缸上油腔的液压油流量开始降低，导致气门的运动速度开始降低，随着气门的持续关闭，所述阀芯上活塞(8)向上运动，使得所述滑阀上进油孔到滑阀油腔的流通面积逐步增大，当所述阀芯下活塞的上端边缘与下环形槽的上端边缘重合时，所述滑阀下进油孔仅能通过矩形凹槽和梯形凹槽与滑阀油腔连通，导致流出所述液压缸上油腔的液压油流量进一步降低、气门速度进一步降低，随着气门的持续关闭，所述梯形凹槽下端边缘与下环形槽上端边缘重合时，所述滑阀下进油孔到滑阀油腔的通道被切断，流出所述液压缸上油腔的液压油流量降至0，气门立即停止运动，并回到关闭状态，此时所述阀芯上活塞(8)的下端边缘处于上环形槽(3)以上，所述滑阀上进油孔到滑阀油腔的流通面积最大，气门停止运动后，令所述第一两位四通电磁阀、第二两位四通电磁阀和三位三通电磁阀全部断开。

2.根据权利要求1所述的基于滑阀控制的可变气门机构的控制方法，其特征在于：所述的液压活塞的活塞杆与上、下中间孔之间均安装有一个密封圈。

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