CN112696246A - 一种液压全可变气门机构及发动机 - Google Patents

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王军鹏
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Abstract

本公开涉及一种液压全可变气门机构及发动机，包括气门组件，液压活塞，液压活塞，设置在液压系统中的控制阀，设置在液压系统中的液压挺柱和双滚轮摇臂，气门组件能够沿设定方向往复移动；液压活塞用于连接气门组件并驱动气门组件运动；液压活塞用于提供液压能；控制阀用于控制流向液压活塞的流量；液压挺柱用于沿设定方向驱动液压油运动，以提供液压油；滚轮摇臂能够沿自身转动轴线摆动，以驱动液压挺柱沿自身轴线方向往复移动，滚轮摇臂包括能够沿设定轴线转动的摇臂本体，摇臂本体上转动连接有第一滚轮，第一滚轮通过能够绕自身轴线转动的凸轮驱动，以提供摇臂本体沿自身转动轴线的转动力矩。

Description

一种液压全可变气门机构及发动机
技术领域
本公开属于发动机技术领域，具体涉及一种液压全可变气门机构及发动机。
背景技术
这里的陈述仅提供与本公开相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
国六以上排放标准均要求发动机测试循环采用WHSC/WHTC循环，WHSC/WHTC循环相比以前广泛采用的ESC/ETC循环在工况的分配和平均温度方面存在明显的不同，更侧重于低速低负荷工况的排放检测，为了满足排放法规的要求，柴油机厂就要提高WHSC/WHTC循环排气温度，提高氮氧化物的转化效率，降低柴油机的有害物排放。调节进气流量控制排温是一种有效的控制手段，目前普遍采用进气节流阀这种简单的控制方法。进气节流阀在进气管前端，距气缸太远，会造成泵气损失，对油耗不利。
发明人了解到，现有柴油机出于节能方面的考虑，各国都在注重改善燃烧过程，阿特金森循环是公认的实现柴油机高效热力循环的主要手段之一。大功率柴油机普遍采用附图6所示布置结构，也就是采用固定式摇臂轴，摇臂套装在摇臂轴上，一端通过滚轮在凸轮轴的驱动下，使摇臂绕摇臂轴往复旋转运动，另一端通过气门桥推动气门开启关闭。
发明内容
本公开的目的是提供一种液压全可变气门机构及发动机，能够至少解决上述技术问题之一。
为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供一种液压全可变气门机构，包括气门组件，液压活塞，设置在液压系统中的控制阀，设置在液压系统中的液压挺柱和滚轮摇臂，气门组件能够沿设定方向往复移动；液压活塞用于连接气门组件并驱动气门组件运动；控制阀用于控制流向液压活塞的流量；液压挺柱用于沿设定方向驱动液压油运动，以提供液压油；滚轮摇臂能够沿自身转动轴线摆动，以驱动液压挺柱沿自身轴线方向往复移动，滚轮摇臂包括能够沿设定轴线转动的摇臂本体，摇臂本体上转动连接有第一滚轮，第一滚轮通过能够绕自身转动的凸轮驱动，以提供摇臂本体沿自身转动轴线的转动力矩。
作为进一步的改进，所述控制阀包括阀芯与阀套，阀芯与阀套组成对偶件，控制阀用于控制卸油时间。
作为进一步的改进，所述阀芯与控制阀齿轮同轴固定，凸轮与凸轮轴同轴固定，摇臂本体和摇臂轴齿轮套装在摇臂轴上，所述阀套通过控制电机驱动，以实现转动。
作为进一步的改进，所述阀套的外圆侧面形成蜗轮结构，控制电机与蜗杆同轴固定，控制电机通过蜗轮蜗杆的传动驱动阀套的转动。
作为进一步的改进，所述凸轮、双摇臂滚轮、液压挺柱及控制阀的位置关系被设置为：当液压挺柱进给以提供液压能时，控制阀打开。
本公开的一个或多个实施例还提供一种发动机，利用了上述的液压全可变气门机构。
以上一个或多个技术方案的有益效果：
本公开中采用凸轮、双摇臂滚轮、液压挺柱及液压活塞的配合，将凸轮的转动转换成液压活塞的往复直线运动，在凸轮转速不变的情况下，便于通过调节液压系统中的控制阀，来调节气门开闭的时间及大小，便于实现可变气门的功能。采用控制阀由阀芯及阀套组成的结构形式，阀套通过控制电机驱动以调节控制阀的流量，阀芯在齿轮传动机构的作用下与凸轮轴同步转动。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的限定。
图1是本公开一个或多个实施例中全可变气门机构结构原理示意图；
图2是本公开一个或多个实施例中同步齿轮传动机构的示意图；
图3是本公开一个或多个实施例中双滚轮摇臂的结构示意图；
图4是本公开一个或多个实施例中单滚轮弧面摇臂的结构示意图
图5是本公开一个或多个实施例中阀套与电机的配和方式示意图；
图6是现有方案中传统摇臂结构的结构示意图。
图中，1、气门；2、气门桥；3、蓄能器；4、壳体；5、放气孔盖；6、控制电机；7、控制阀；8、液压挺柱；9、第二滚轮；9A、第一滚轮；10、双滚轮摇臂；11、凸轮轴；12、摇臂轴；13、控制阀齿轮；14、摇臂轴齿轮；15、凸轮轴齿轮；16、传统摇臂；17、液压活塞；18、阀套；19、电机轴。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例1
如图1-图5所示，本实施例提供一种液压全可变气门机构，包括气门组件，液压活塞17，设置在液压系统中的控制阀7，设置在液压系统中的液压挺柱8和滚轮摇臂10，气门1组件能够沿设定方向往复移动；液压活塞17用于连接气门1组件并驱动气门1组件运动；液压活塞17用于提供液压能；控制阀7用于控制流向液压活塞17的流量；液压挺柱8用于沿设定方向驱动液压油运动，以提供液压油；滚轮摇臂能够沿自身转动轴线摆动，以驱动液压挺柱沿自身轴线方向往复移动，滚轮摇臂包括能够沿设定轴线转动的摇臂本体，摇臂本体上转动连接有第一滚轮，第一滚轮通过能够绕自身转动的凸轮驱动，以提供摇臂本体沿自身转动轴线的转动力矩。
在本实施例中，所述滚轮摇臂采用双滚轮摇臂，摇臂本体上安装有第二滚轮，第二滚轮用于接触并驱动液压挺柱运动。
在本实施例中所述气门1组件包括两个气门1，两个气门1之间通过气门桥2连接，以形成整体。
在本实施例中还包括壳体4，壳体4中具有安装空间，安装空间中安装有所述气门1组件。
在本实施例中所述控制阀7包括阀芯与阀套18，阀芯与阀套18组成对偶件，控制阀7用于控制卸油时间。
在本实施例中，所述阀芯与控制阀齿轮13同轴固定，凸轮与凸轮轴11同轴固定，凸轮与凸轮轴是一体的，摇臂轴固定不动，摇臂轴12和齿轮14都是套装在摇臂轴上绕摇臂轴转动。摇臂轴12与阀芯通过齿轮啮合阀芯在凸轮轴齿轮的驱动下，通过摇臂轴齿轮和控制阀齿轮带动转动；所述阀套18通过控制电机6驱动，以实现转动。
具体的，在摇臂轴的外部同轴固定有摇臂轴齿轮，凸轮轴的外部同轴固定有凸轮轴齿轮，摇臂轴齿轮、凸轮轴齿轮及控制阀齿轮组成同步齿轮结构。
在本实施例中，所述阀套18的外圆侧面形成蜗轮结构，控制电机6的电机轴与蜗杆同轴固定，控制电机6通过蜗轮蜗杆的传动驱动阀套18的转动。
在本实施例中，所述凸轮、双摇臂滚轮、液压挺柱8及控制阀7的位置关系被设置为：当液压挺柱8进给以提供液压能时，控制阀7打开。
在本实施例中，还包括设置在液压系统中的蓄能器3。
具体的，双滚轮摇臂10套装在摇臂轴12上，凸轮轴11通过驱动滚轮进一步驱动双滚轮摇臂10绕摇臂轴12旋转，再进一步由摇臂上另一滚轮驱动液压挺柱运动，从而产生高压油，高压油驱动执行机构液压活塞运动，控制阀作为控制机构由阀芯和阀套组成，阀芯和阀套作为一对偶件，起到控制泄油时间的作用，其中阀芯与控制阀齿轮13链接到一起，通过凸轮轴齿轮15和摇臂轴齿轮14驱动，并与凸轮轴同步转动，阀套则由控制电机6驱动在一定范围内进行调整，阀套和控制电机之间采用蜗轮和蜗杆的传动方式。
摇臂的结构为双滚轮摇臂，在另外一些实施方式中，也可以有其它的形式如单滚轮弧面摇臂，如图4、图5所示。所述滚轮摇臂采用单滚轮摇臂，摇臂本体靠近液压挺柱的一侧具有圆弧侧面，圆弧侧面用于接触并驱动液压挺柱运动。
同步传动齿轮机构，凸轮轴齿轮可以是跟凸轮轴一体的，也可以是过盈配合压装在凸轮轴上。摇臂轴齿轮则是套装在摇臂轴上，作为惰齿轮绕摇臂轴旋转。
控制电机6垂直安装在壳体上，且与阀套的配合采用蜗轮蜗杆的配合方式，如图6所示。
所述壳体上设置有放气孔盖。
工作原理：凸轮轴11通过驱动滚轮进一步驱动双滚轮摇臂10绕摇臂轴12旋转，再进一步由摇臂上另一滚轮驱动液压挺柱运动，从而产生高压油，高压油驱动执行机构液压活塞运动，液压活塞推动气门桥，气门桥再推动两个气门一起运动。控制阀作为控制机构由阀芯和阀套组成，阀芯和阀套作为一对偶件，起到控制泄油时间的作用，其中阀芯与控制阀齿轮13链接到一起，通过凸轮轴齿轮15和摇臂轴齿轮14驱动，并与凸轮轴同步转动，阀套则由控制电机6驱动在一定转角范围内进行调整，阀套和驱动电机之间采用蜗轮和蜗杆的传动方式。
实施例2
本实施例提供一种发动机，利用了实施例1所述的液压全可变气门机构。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种液压全可变气门机构，其特征在于，包括：
气门组件，能够沿设定方向往复移动；
液压活塞，用于连接气门组件并驱动气门组件运动；
液压系统，用于提供液压油；
设置在液压系统中的控制阀，用于控制流向液压活塞的流量；
设置在液压系统中的液压挺柱，用于沿设定方向驱动液压油运动；
滚轮摇臂，能够沿自身转动轴线摆动，以驱动液压挺柱沿自身轴线方向往复移动，滚轮摇臂包括能够沿设定轴线转动的摇臂本体，摇臂本体上转动连接有第一滚轮，第一滚轮通过能够绕自身轴线转动的凸轮驱动，以提供摇臂本体沿自身转动轴线的转动力矩。
2.根据权利要求1所述的液压全可变气门机构，其特征在于，所述滚轮摇臂采用双滚轮摇臂，摇臂本体上安装有第二滚轮，第二滚轮用于接触并驱动液压挺柱运动。
3.根据权利要求1所述的液压全可变气门机构，其特征在于，所述滚轮摇臂采用单滚轮摇臂，摇臂本体靠近液压挺柱的一侧具有圆弧侧面，圆弧侧面用于接触并驱动液压挺柱运动。
4.根据权利要求1所述的液压全可变气门机构，其特征在于，所述控制阀包括阀芯与阀套，阀芯与阀套组成对偶件，控制阀用于控制卸油时间。
5.根据权利要求4所述的液压全可变气门机构，其特征在于，所述阀芯与控制阀齿轮同轴固定，凸轮与凸轮轴同轴固定，摇臂本体和摇臂轴齿轮套装在摇臂轴上，所述阀套通过控制电机驱动，以实现转动。
6.根据权利要求5所述的液压全可变气门机构，其特征在于，所述阀套的外圆侧面形成蜗轮结构，控制电机与蜗杆同轴固定，控制电机通过蜗轮蜗杆的传动驱动阀套的转动。
7.根据权利要求1所述的液压全可变气门机构，其特征在于，还包括设置在液压系统中的蓄能器。
8.根据权利要求3所述的液压全可变气门机构，其特征在于，所述壳体上设置有放气孔盖。
9.一种发动机，其特征在于，利用了权利要求1-9中任意一项所述的液压全可变气门机构。
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