CN114087076B - 一种发动机闭缸气门控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发动机闭缸气门控制装置及方法，涉及发动机技术领域，包括气门油路和控制油路，控制油路包括滑阀、控制阀和液压泵，液压泵通过控制阀接入滑阀的控制口，滑阀上设有中间通道和阀芯，气门油路串联中间通道，控制阀通过控制口调节阀芯位置，以使阀芯阻断或开启中间通道，针对目前发动机闭缸时采用机械式阻断结构可靠性低的问题，在驱动气门油路上设置滑阀，通过滑阀对驱动气门油路进行阻断或开启，阻断时能够使气门关闭实现闭缸，在开启时能够使驱动气门油路正常运行，保持气门的正常驱动，满足发动机不同状态下的工作需求。

Description

一种发动机闭缸气门控制装置及方法

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种发动机闭缸气门控制装置及方法。

背景技术

发动机闭缸技术能够减少运行过程的污染，在车辆平稳运转时，发动机会自动关闭其中的一个气缸、两个气缸或更多个气缸来驱动车辆前进，实现部分气缸工作、部分气缸闭缸，减少能源消耗并提高其利用率。

目前在闭缸技术实际应用时主要有两种方式，一种是停油、不停气，发动机运作过程中部分气缸停止喷油，但进气门依然正常运作，然而省油效果并不理想；另一种是停油、也停气，发动机运动过程中，部分气缸停止喷油的同时对应的气门也停止运作，能够达到较为理想的省油效果。现有发动机闭缸技术多是基于摇臂结构，如图1所示的传统发动机摇臂式气门传动机构，通过阻断气门摇臂与气门之间的连接，使得气门处于常闭状态，实现闭缸时的停油、停气；但由于发动机的高速运行，上述机械式的阻断结构在节气门摇臂高频率动作下高频率响应，导致机械式阻断结构的磨损速度快，可靠性较低，难以满足发动机闭缸的需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种发动机闭缸气门控制装置及方法，在驱动气门动作的气门油路上设置滑阀，通过滑阀对气门油路进行阻断或开启，阻断时能够使气门关闭实现闭缸，在开启时能够使驱动气门油路正常运行，保持气门的正常驱动，满足发动机不同工作状态下的需求。

本发明的第一目的是提供一种发动机闭缸气门控制装置，采用以下方案：

包括气门油路和控制油路，控制油路包括滑阀、控制阀和液压泵，液压泵通过控制阀接入滑阀的控制口，滑阀上设有中间通道和阀芯，气门油路串联中间通道，控制阀通过控制口调节阀芯位置，以使阀芯阻断或开启中间通道。

进一步地，所述气门油路包括液压挺柱、气门油管和液压活塞，气门油管一端连通液压挺柱，另一端串联中间通道后连通液压活塞。

进一步地，所述气门油路设有至少两条，每条气门油路与中间通道一一对应串联，同一发动机缸体的气门油路接入同一滑阀。

进一步地，所述滑阀内设有至少两个阀芯，中间通道与阀芯一一对应布置在滑阀上，同一滑阀上的所有阀芯由同一控制口调节。

进一步地，所述滑阀的至少一条中间通道连通对应发动机缸体排气门的气门油路，该滑阀的至少一条中间通道连通对应同一发动机缸体进气门的气门油路。

进一步地，所述滑阀还包括阀体，阀体内设有滑动腔和控制腔，阀芯配合滑动腔形成往复移动副，阀芯一端位于控制腔内，控制口设置于阀体上并连通控制腔，中间通道贯穿阀体并连通滑动腔。

进一步地，所述阀芯通过弹性件连接阀体，控制阀调节经控制口输入控制腔的介质压力，并结合弹性件驱动阀芯相对于阀体运动，以阻断中间通道或开启中间通道。

进一步地，所述滑阀上设有泄油口，控制阀为常开阀。

本发明的第二目的是提供一种发动机闭缸气门控制方法，利用如上所述的发动机闭缸气门控制装置，包括以下步骤：

发动机缸体运行：

控制阀获取液压泵供给的介质并输入至滑阀的控制口，驱动滑阀阀芯动作；

滑阀阀芯开启中间通道，使得气门油路保持连通，外部液压挺柱在凸轮轴作用下将驱动力周期性传递至外部液压活塞，使得液压活塞驱动气门周期性动作；

发动机缸体闭缸：

控制阀获取液压泵供给的介质并输入至滑阀的控制口，驱动滑阀阀芯动作；

滑阀阀芯阻断中间通道，使得气门油路断开，外部液压挺柱与外部液压活塞之间断开，液压活塞对应的气门关闭。

进一步地，所述气门油路设有两条，分别对应发动机缸体的进气门和排气门。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

（1）针对目前发动机闭缸时采用机械式阻断结构可靠性低的问题，以液压油路作为气门和挺柱之间的传动，在驱动气门油路上设置滑阀，通过滑阀对驱动气门油路进行阻断或开启，阻断时能够使气门关闭实现闭缸，在开启时能够使驱动气门油路正常运行，保持气门的正常驱动，满足发动机不同工作状态下的需求。

（2）采用控制油路对气门油路的通断状态进行控制，相较于传统的机械式结构，液压结构能够满足高频响应和可靠性的需求，能够根据需要控制部分缸体进气门、排气门同时切换到关闭状态，实现闭缸功能，使其它缸体工作在最佳工作状态，达到节能减排的目的。

（3）对滑阀上设置多个阀体结构，并将同一滑阀上的所有阀体动作通过同一控制口进行控制，通过滑阀实现气门油路的通断切换以简化控制流程，并对同一缸体对应的排气门、进气门进行协同控制，保证缸体的进气门、排气门在缸体运行时能够稳定运行。

（4）阀芯与阀体之间形成滑动副，在控制阀向滑阀的控制口输入介质时，驱动阀芯相对于阀体运动，改变其所处位置，快速实现其状态切换；相较于电子式控制启闭气门油路的方式，能够提高其可靠性，仍能够以发动机的输出轴为驱动力，保持气门工作与缸体运行的同步性，保证发动机的稳定运行。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明背景技术中所述传统发动机摇臂式气门传动机构示意图；

图2为本发明实施例1或2中发动机闭缸气门控制装置的示意图；

图3为本发明实施例1或2中发动机闭缸气门控制装置的原理示意图；

图4为本发明实施例1或2中闭缸状态时滑阀的示意图；

图5为本发明实施例1或2中缸体正常工作时滑阀的示意图。

图中，1 排气门，2 排气气门桥，3 排气液压活塞，4 排气高压油路，5 进气液压活塞，6 进给油路，7 排气控制滑阀，8 排气泄油口，9 进气控制滑阀，10 进气挺柱，11 排气挺柱，12 排气滚轮体，13 排气凸轮，14 进气凸轮，15 进气滚轮体，16 进气泄油口，17 摇臂轴，18 凸轮轴，19 闭缸控制机构，20 进气摇臂，21 排气摇臂，22 制动摇臂，23 控制阀，24 油池，25 液压泵，26 进气门，27 进气气门桥，28 进气高压油路，29 限位弹簧，30 滑阀弹簧。

具体实施方式

实施例1

本发明的一个典型实施例中，如图2-图5所示，给出一种发动机闭缸气门控制装置。

如图1所示为传统发动机摇臂式气门控制结构，进气摇臂20、排气摇臂21、制动摇臂22通过摇臂轴17串接在一起，通过凸轮轴18驱动摇臂，然后摇臂驱动气门桥，进而气门桥驱动气门进行工作。如图2所示，本实施例提供的发动机闭缸控制装置作为闭缸控制机构19取代了原进气摇臂20、排气摇臂21和制动摇臂22，同样串接在摇臂轴17上，同样由凸轮轴18驱动，但是整体固定在缸盖上，不会在凸轮轴18的驱动下绕摇臂轴17摆动。

图2、图3所示为发动机闭缸气门控制装置的结构及原理示意图，由于进气和排气控制结构原理相同，本实施例中以排气部分为例进行详细说明。

发动机闭缸气门控制装置主要包括气门油路和控制油路，气门油路包括液压挺柱、气门油管和液压活塞，气门油管一端连通液压挺柱，另一端串联中间通道后连通液压活塞。气门油路包括排气气门油路和进气气门油路。

其中，液压挺柱结合发动机的凸轮轴18作为建压机构，液压活塞作为执行机构能够推动气门动作，控制阀23作为控制机构。如图3所示，液压挺柱采用排气滚轮体12、进气滚轮体15的双滚轮体的结构，液压活塞与气门之间由相应的气门桥连接。

具体的，液压挺柱包括进气挺柱10和排气挺柱11，进气挺柱10配合有进气滚轮体15，并通过进气滚轮体15与进气凸轮14抵接，排气挺柱11配合有排气滚轮体12，并通过排气滚轮体12与排气凸轮13抵接。

液压活塞包括进气液压活塞5和排气液压活塞3，进气液压活塞5通过进气高压油路28连通进气挺柱10，进气液压活塞5通过进气气门桥27连接进气门26；排气液压活塞3通过排气高压油路4连通排气挺柱11，排气液压活塞3通过排气气门桥2连接排气门1。

对于排气气门油路的运行，排气凸轮13驱动排气滚轮体12向上运动，进而带动排气挺柱11向上运动压缩液压油，液压油沿排气高压油路4推动排气柱塞运动，以带动排气门1动作。

如图3所示，控制油路包括滑阀、控制阀23和液压泵25，液压泵25通过控制阀23接入滑阀的控制口，滑阀上设有中间通道和阀芯，气门油路串联中间通道，控制阀23通过控制口调节阀芯位置，以使阀芯阻断或开启中间通道。

液压泵25连接有油池24，液压泵25从油池24内抽取液压油并通过进给油路6输入滑阀，驱动滑阀动作。

如图4、图5所示，所述滑阀包括阀体和阀芯，阀体内设有滑动腔和控制腔，阀芯配合滑动腔形成往复移动副，阀芯一端位于控制腔内，控制口设置于阀体上并连通控制腔，控制通道贯穿阀体。

滑阀还包括阀体，阀体内设有滑动腔和控制腔，阀芯配合滑动腔形成往复移动副，阀芯一端位于控制腔内，控制口设置于阀体上并连通控制腔，控制通道贯穿阀体。滑动腔内设有滑阀弹簧30，滑阀弹簧30一端抵接阀芯，另一端连接滑动腔，约束阀芯在滑动腔内的移动，并配合控制腔实现对阀芯沿滑动腔的移动进行控制。

同时阀体上还设有限位弹簧29，对阀芯的移动范围进行限位，使得限位弹簧29能够在限位范围内进行调节，避免脱出。

气门油路设有至少两条，每条气门油路与中间通道一一对应串联，同一发动机缸体的气门油路接入同一滑阀；滑阀内设有至少两个阀芯，中间通道与阀芯一一对应布置在滑阀上，同一滑阀上的所有阀芯由同一控制口调节；滑阀的至少一条中间通道连通对应发动机缸体排气门1的气门油路，该滑阀的至少一条中间通道连通对应同一发动机缸体进气门26的气门油路。

在本实施例中，滑阀采用双阀芯的结构设计，两个阀芯均安装在阀体内，形成排气控制滑阀7和进气控制滑阀9，如图3所示，控制阀23通过进给油路6接入滑阀的控制口，两个阀芯用同一进给油路6，从而同时控制排气控制滑阀7和进气控制滑阀9的工作状态，保证同步将进气和排气在正常工作模式和闭缸模式之间切换。

可以理解的是，控制阀23可以安装在闭缸控制机构19之上，每个缸体对应设置一个控制阀23，可进行动态闭缸控制。

结合图4、图5，在排气控制滑阀7和进气控制滑阀9阻断中间通道，使得进气高压油路28和排气高压油路4无法传递液压驱动力时，部分溢流的液压油通过泄油口排出，对应本实施例中的两路气门油路和双阀芯滑阀，在排气控制滑阀7上设有排气泄油口8，在进气控制滑阀9上设有进气泄油口16。

对滑阀上设置多个阀体结构，并将同一滑阀上的所有阀体动作通过同一控制口进行控制，通过滑阀实现气门油路的通断切换以简化控制流程，并对同一缸体对应的排气门1、进气门26进行同步控制，保证缸体的进气门26、排气门1在缸体运行时能够稳定运行。

如图3、图4所示，工作在闭缸状态时，由于控制阀23处于关闭状态，进给油路6的油压为低压，排气控制滑阀7和进气控制滑阀9在对应滑阀弹簧30的作用下处于落座状态，此时排气高压油路4在排气控制滑阀7处断开，排气高压油路4不能建立高压，使得排气液压活塞3不受排气挺柱11驱动，排气门1停止动作。同样的，进气高压油路28在进气控制滑阀9处断开，进气高压油路28不能建立高压，使得进气液压活塞5不受进气挺柱10驱动，进气门26停止动作，发动机的进气门26和排气门1均关闭，处于闭缸状态。

如图3、图5所示，控制阀23不通电时处于常开状态，此时油池24内的液压油经液压泵25加压，经控制阀23到进给油路6，从而驱动排气控制滑阀7和进气控制滑阀9克服对应滑阀弹簧30的阻力，在对应的阀芯运动到限位弹簧29的位置后，排气高压油路4和进气高压油路28均通过滑阀建立连通的油路，气门油路内的液压油能够穿过滑阀正常工作，整个系统处于正常工作状态。

滑阀内置单向阀，可以在正常工作时对高压油路内泄露掉的液压油进行及时补充，传统技术直接采用电磁阀来实现排气高压油路4和进气高压油路28的通断控制，电磁阀需要采用高速开关阀，每循环至少要开关一次。这对电磁阀的响应频率和可靠性要求都很高。而本实施例通过设置滑阀，控制阀23只要在正常工作模式和闭缸工作模式之间进行切换时，执行通断操作即可，其不需要进行高频的响应，可靠性要求也大大降低。

当液压挺柱下行吸油时，会将液压油经滑阀内的单向阀吸入高压腔，当液压挺柱上行压油时，钢球落座单向阀关闭，液压挺柱能够驱动气门动作。排气液压活塞3和进气液压活塞5处于正常工作状态。

闭缸控制机构19采用摇臂轴17结合至少一个固定点进行安装固定，闭缸控制机构19套装在摇臂轴17上，通过壳体紧固螺栓固定在缸盖上。将进气门26和排气门1控制整合到一个壳体上。

实施例2

本发明的另一典型实施例中，如图2-图5所示，给出一种发动机闭缸气门控制方法，利用如实施例1中的发动机闭缸气门控制装置。

在发动机缸体正常运行时：

控制阀23获取液压泵25供给的介质并输入至滑阀的控制口，滑阀阀芯动作；

滑阀阀芯开启中间通道，使得气门油路保持连通，外部液压挺柱在凸轮轴18作用下将驱动力周期性传递至外部液压活塞，使得液压活塞驱动气门周期性动作；

在发动机缸体闭缸状态时：

控制阀23获取液压泵25供给的介质并输入至滑阀的控制口，滑阀阀芯动作；

滑阀阀芯阻断中间通道，使得气门油路断开，外部液压挺柱与外部液压活塞之间断开，液压活塞对应的节气门关闭。

并且，所述气门油路设有两条，分别对应发动机缸体的进气门26和排气门1。

相较于传统的控制方法中对进气控制油路和排气控制油路分别设置单独的电磁阀和单独的油路。本实施例中只用一个电磁控制阀23就可以同时控制进排气控制油路和进气控制油路供两路的通断，满足闭缸时进气门26和排气门1要同时关闭的需求，可以大大节省系统的空间和成本。

采用控制油路对气门油路的通断状态进行控制，相较于传统的机械式结构，液压结构能够满足高频响应和可靠性的需求，能够根据需要控制部分缸体进气门26、排气门1同时切换到关闭状态，实现闭缸功能，使其它缸体工作在最佳工作状态，达到节能减排的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种发动机闭缸气门控制装置，其特征在于，包括气门油路和控制油路，控制油路包括滑阀、控制阀和液压泵，液压泵通过控制阀接入滑阀的控制口，滑阀上设有中间通道和阀芯，气门油路串联中间通道，控制阀通过控制口调节阀芯位置，以使阀芯阻断或开启中间通道；

所述气门油路设有至少两条，每条气门油路与中间通道一一对应串联，同一发动机缸体的气门油路接入同一滑阀；

所述滑阀内设有至少两个阀芯，中间通道与阀芯一一对应布置在滑阀上，同一滑阀上的所有阀芯由同一控制口调节；

所述滑阀的至少一条中间通道连通对应发动机缸体排气门的气门油路，该滑阀的至少一条中间通道连通对应同一发动机缸体进气门的气门油路；

所述气门油路包括液压挺柱、气门油管和液压活塞，气门油管一端连通液压挺柱，另一端串联中间通道后连通液压活塞；

液压活塞与气门之间由相应的气门桥连接。

2.如权利要求1所述的发动机闭缸气门控制装置，其特征在于，所述滑阀还包括阀体，阀体内设有滑动腔和控制腔，阀芯配合滑动腔形成往复移动副，阀芯一端位于控制腔内，控制口设置于阀体上并连通控制腔，控制通道贯穿阀体。

3.如权利要求2所述的发动机闭缸气门控制装置，其特征在于，所述阀芯通过弹性件连接阀体，控制阀调节经控制口输入控制腔的介质压力，并结合弹性件驱动阀芯相对于阀体运动，以阻断中间通道或开启中间通道。

4.如权利要求1所述的发动机闭缸气门控制装置，其特征在于，所述滑阀上设有泄油口，控制阀为常开阀。

5.一种发动机闭缸气门控制方法，利用如权利要求1-4任一项所述的发动机闭缸气门控制装置，其特征在于，包括以下步骤：

发动机缸体运行：

控制阀获取液压泵供给的介质并输入至滑阀的控制口，滑阀阀芯动作；

滑阀阀芯开启中间通道，使得气门油路保持连通，外部液压挺柱在凸轮轴作用下将驱动力周期性传递至外部液压活塞，使得液压活塞驱动气门周期性动作；

发动机缸体闭缸：

控制阀获取液压泵供给的介质并输入至滑阀的控制口，滑阀阀芯动作；

滑阀阀芯阻断中间通道，使得进气门的气门油路和排气门的气门油路同时断开，进气门、排气门分别对应的外部液压挺柱与外部液压活塞之间断开，液压活塞分别对应的进气门和排气门关闭。

6.如权利要求5所述的发动机闭缸气门控制方法，其特征在于，所述气门油路设有两条，分别对应发动机缸体的进气门和排气门。

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