CN116044538B - 一种液压可变气门控制机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压可变气门控制机构，涉及柴油机气门机构领域，包括气门，气门通过高压油路连接控制柱塞，控制柱塞与控制挺柱同轴设置，还包括凸轮轴，沿凸轮轴轴向安装有控制凸轮和驱动凸轮，所述控制凸轮与控制挺柱抵接，驱动凸轮与驱动挺柱抵接，驱动挺柱连接高压油路；所述控制柱塞连接旋转驱动机构；其中，控制凸轮型线满足在驱动凸轮型线整个调整范围内始终处于上升段。本发明通过控制凸轮加控制柱塞机构的方式实现气门升程的连续可变，结构简单，制造成本低。
Description
技术领域
本发明涉及柴油机气门机构领域，尤其涉及一种液压可变气门控制机构。
背景技术
目前有凸轮轴液压可变气门机构要想实现气门连续可变，有两种控制方式，一种是用高速电磁阀作为控油开关来进行控制，例如舍弗勒的Uniair系统，但高频电磁阀存在频率响应速度低、可靠性差和成本高的缺点；另一种是可变液压气门系统的控油装置，由壳体及安装在壳体中的回转阀、液压蓄能器和传动机构构成，该装置需要一套齿轮传动机构，以保证转阀与凸轮轴同步运转，因此存在如下缺点：凸轮轴上增加高精度齿轮加工，大大增加了凸轮轴的加工难度和制造成本；可变气门上要有同步转动机构，增加了机构的复杂程度和整体高度。
CN 107060937 B公开了一种全可变液压气门机构气门升程控制装置，其解决了因同步转动机构造成的结构复杂等问题，但是仍然存在如下局限性：由于柱塞在凸轮轴的驱动下做往复运动，因此柱塞控油槽上边在柱塞上升和下降过程中两次经过柱塞套泄油孔，也就是说泄油开始时间只能在柱塞最大升程前进行调节，无法在柱塞最大升程后进行调节，调节范围有限，且在泄油的这段包角内柱塞升程只能通过节流来进行控制，可控性较差。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种液压可变气门控制机构，通过控制凸轮加控制柱塞机构的方式实现气门升程的连续可变，结构简单，制造成本低；且在整个升程范围内都可进行调节，而且都是通过控油斜边来进行开关控制，可控性高。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明的实施例提供了一种液压可变气门控制机构，包括气门，气门通过高压油路连接控制柱塞，控制柱塞与控制挺柱同轴设置，还包括凸轮轴，沿凸轮轴轴向安装有控制凸轮和驱动凸轮，所述控制凸轮与控制挺柱抵接，驱动凸轮与驱动挺柱抵接，驱动挺柱连接高压油路；所述控制柱塞连接旋转驱动机构；其中，控制凸轮型线满足在驱动凸轮型线整个调整范围内始终处于上升段。
作为进一步的实现方式，所述控制柱塞位于控制挺柱外侧的柱段设有控油槽，控油槽始终与低压油路连通。
作为进一步的实现方式，所述控油槽顶部为倾斜的控油边。
作为进一步的实现方式，所述控制柱塞能够通过油孔与高压油路连通，控油边与油孔配合控制高压油路的通断。
作为进一步的实现方式，所述驱动凸轮型线至少包括一个凸起，当控制柱塞转到控油槽和油孔完全避开时，驱动凸轮上的所有凸起均起作用。
作为进一步的实现方式，所述低压油路连接蓄能器。
作为进一步的实现方式，所述旋转驱动机构包括控制套、与控制套配合的控制蜗杆，或者，包括齿轮、与齿轮配合的齿杆；
所述控制套或齿轮安装于控制柱塞外侧。
作为进一步的实现方式，所述控制柱塞位于控制挺柱内部的柱段设有控制扁，控制扁与控制套上的开口槽配合。
作为进一步的实现方式，所述控制柱塞通过控制回位弹簧与控制挺柱配合，驱动挺柱内安装有驱动回位弹簧。
作为进一步的实现方式，所述控制挺柱和驱动挺柱为平底挺柱或滚轮挺柱。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明通过控制凸轮加控制柱塞机构的方式实现气门升程的连续可变，避免了采用高频电磁阀频率造成的响应速度低、可靠性差和成本高的问题，同时降低了凸轮轴的加工难度和制造成本，简化了机构的复杂程度，并降低了机构整体高度。
（2）本发明在凸轮轴上布置了控制凸轮，凸轮轴转动，在控制凸轮的驱动下控制挺柱运动，进而带动控制柱塞上下运动，控制蜗杆带动控制套进而带动控制柱塞转动，可控制高压油路的通断，进而控制气门的变化；在驱动凸轮的驱动下驱动挺柱上下运动，并通过液压油将运动传递到液压活塞，进而传递到气门上。
（3）由于现有技术中柱塞在凸轮轴的驱动下做往复运动，因此柱塞控油槽上边在柱塞上升和下降过程中两次经过柱塞套的油孔，也就是说泄油开始时间只能在柱塞最大升程前进行调节，无法在柱塞最大升程后进行调节，调节范围有限；本发明增加单独的控制柱塞，相当于在气门开启的这段包角范围内，柱塞控油槽上边只有一次经过柱塞套的油孔，因此实现了气门开度的全程可调；即通过控制凸轮型线的设计，保证在驱动凸轮型线的整个调整范围内控制凸轮型线始终处于上升段，保证在气门的整个开启过程中，控制柱塞始终处于单向运动过程中，实现气门开度的全程可调。
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是本发明根据一个或多个实施方式的结构示意图；
图2是本发明根据一个或多个实施方式的控制凸轮与驱动凸轮相对位置关系示意图；
图3是本发明根据一个或多个实施方式的气门升程变化示意图；
图4是本发明根据一个或多个实施方式的控制柱塞侧视图；
图5是本发明根据一个或多个实施方式的控制柱塞主视图。
其中，1、凸轮轴，2、控制挺柱，3、控制回位弹簧，4、弹簧下座，5、蓄能器，6、弹簧上座，7、控制套，8、控制柱塞，9、控制蜗杆，10、驱动回位弹簧，11、驱动挺柱，12、液压活塞，13、气门，14、驱动凸轮，15、控制凸轮，16、驱动凸轮型线，17、控制凸轮型线，18、低压油路，19、高压油路，20、控油槽，21、控油边，22、控制扁，23、油孔。
具体实施方式
为了解决现有可变气门机构需要安装高速电磁阀或者带同步传动机构的转阀控制柱塞机构存在的可靠性较差、加工难度较大等问题，本实施例提供了一种液压可变气门控制机构，如图1所示，包括气门13、液压活塞12和控制柱塞机构，控制柱塞机构包括凸轮轴1、控制凸轮15、驱动凸轮14、控制挺柱2、驱动挺柱11等。
具体的，控制凸轮15和驱动凸轮14沿凸轮轴1轴向间隔安装，以图1所示方向为参考，控制凸轮15对应于控制挺柱2下侧，驱动凸轮14对应于驱动挺柱11下侧，使控制凸轮15与控制挺柱2抵接，驱动凸轮14与驱动挺柱11抵接。凸轮轴1转动，在控制凸轮15的驱动下，控制挺柱2运动进而带动控制柱塞8上下运动；在驱动凸轮14的驱动下，驱动挺柱11向上运动，将液压油经高压油路19压入液压活塞腔，液压油推动液压活塞12向下运动，气门13连接于液压活塞12底部，进而推动气门13向下运动；因此驱动挺柱11上下运动，并通过液压油将运动传递到液压活塞12，进而传递到气门13上。
控制柱塞8与控制挺柱2同轴设置，且控制挺柱2内设有容纳控制柱塞8的空腔，控制柱塞8从控制挺柱2中穿出一定长度；上述空腔内安装弹簧上座6和弹簧下座4，弹簧上座6和弹簧下座4之间设有控制回位弹簧3，控制回位弹簧3套设于控制柱塞8外侧。
驱动挺柱11内安装驱动回位弹簧10，驱动回位弹簧10与控制回位弹簧3为功能性命名，其中，驱动回位弹簧10表示用于驱动挺柱11回弹的弹簧，控制回位弹簧3表示用于控制挺柱2回弹的弹簧。
控制柱塞8位于控制挺柱2外侧的柱段安装有旋转驱动机构，通过旋转驱动机构带动控制柱塞8转动；随控制柱塞8角度的变化，气门13升程形成如图3所示的变化情况。
如图4和图5所示，控制柱塞8位于转驱动机构上侧的部分设有控油槽20，控油槽20顶部具有倾斜的控油边21，控制柱塞8在控制套7的控制下，只能在一定的控制角度内进行转动，保证控油槽20始终与低压油路18相通；低压油路18连接蓄能器5。
如图1所示，控制柱塞8外侧套有柱塞套（图中未标出），柱塞套开设油孔23，油孔23与高压油路19连通，油孔23设置于控油槽20上侧，且控油槽20通过控油边21形成的尖端能够在控油槽20旋转至与油孔23对应处，实现与油孔23连通，此时控制柱塞8将油孔23封闭，高压油路19处于封闭状态。随着控制柱塞8在控制凸轮15的驱动下向上运动，当控油槽20上的控油边21与油孔23连通，高压油路19与低压油路18连通。随着控制柱塞8角度的改变，即可改变高压油路19的泄油时刻，进而控制气门13的变化。
因此，控制柱塞8的控油边21与油孔23配合可控制高压油路19的通断，进而控制气门13的变化；当连通高压油路19的油孔23与控油槽20连通后，即泄压。
在本实施例中，旋转驱动机构包括控制套7和控制蜗杆9，控制套7安装于控制柱塞8，并为蜗轮结构，控制蜗杆9啮合于控制套7一侧，通过蜗轮蜗杆结构驱动控制柱塞8旋转。
可以理解的，在其他实施例中，旋转驱动机构包括安装于控制柱塞8的齿轮、与齿轮啮合的齿杆。
如图5所示，控制柱塞8位于控制挺柱2内部的柱段设有控制扁22，控制扁22与控制套7上的开口槽配合，且二者间隙配合，可容纳柱塞控制扁22在开口槽内部上下滑动。
如图2所示，控制凸轮型线17的设计原则为：保证在驱动凸轮型线16的整个调整范围内，控制凸轮型线17始终处于上升段；控制凸轮型线17可以设计成偏心轮或者其他复杂的形状，例如函数凸轮型线等。
驱动凸轮型线16不仅可以包含一个凸起，也可以包含两个甚至多个凸起；当控制柱塞8转到控油槽20和油孔23完全避开时，则驱动凸轮14上所有凸起均起作用，在气门13升程上都会得到体现。
本实施例的控制挺柱2和驱动挺柱11采用平底挺柱或滚轮挺柱。
本实施例既不用高速电磁阀，也不需要带同步传动机构的转阀控制柱塞机构，通过控制凸轮15加控制柱塞机构的方式实现气门13升程的连续可变，避免了采用高频电磁阀频率造成的响应速度低、可靠性差和成本高的问题，同时降低了凸轮轴1的加工难度和制造成本，简化了机构的复杂程度，并降低了机构整体高度。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种液压可变气门控制机构，包括气门（13），气门（13）通过高压油路（19）连接控制柱塞（8），控制柱塞（8）与控制挺柱（2）同轴设置，其特征在于，还包括凸轮轴（1），沿凸轮轴（1）轴向安装有控制凸轮（15）和驱动凸轮（14），所述控制凸轮（15）与控制挺柱（2）抵接，驱动凸轮（14）与驱动挺柱（11）抵接，驱动挺柱（11）连接高压油路（19）；所述控制柱塞（8）连接旋转驱动机构；其中，控制凸轮型线（17）满足在驱动凸轮型线（16）整个调整范围内始终处于上升段；
所述控制柱塞（8）位于控制挺柱（2）外侧的柱段设有控油槽（20），控油槽（20）始终与低压油路（18）连通；所述控油槽（20）顶部为倾斜的控油边（21）；所述控制柱塞（8）能够通过油孔（23）与高压油路（19）连通，控油边（21）与油孔（23）配合控制高压油路（19）的通断。
2.根据权利要求1所述的一种液压可变气门控制机构，其特征在于，所述驱动凸轮型线（16）至少包括一个凸起，当控制柱塞（8）转到控油槽（20）和油孔（23）完全避开时，驱动凸轮（14）上的所有凸起均起作用。
3.根据权利要求1所述的一种液压可变气门控制机构，其特征在于，所述低压油路（18）连接蓄能器（5）。
4.根据权利要求1所述的一种液压可变气门控制机构，其特征在于，所述旋转驱动机构包括控制套（7）、与控制套（7）配合的控制蜗杆（9），或者，包括齿轮、与齿轮配合的齿杆；
所述控制套（7）或齿轮安装于控制柱塞（8）外侧。
5.根据权利要求4所述的一种液压可变气门控制机构，其特征在于，所述控制柱塞（8）位于控制挺柱（2）内部的柱段设有控制扁（22），控制扁（22）与控制套（7）上的开口槽配合。
6.根据权利要求1所述的一种液压可变气门控制机构，其特征在于，所述控制柱塞（8）通过控制回位弹簧（3）与控制挺柱（2）配合，驱动挺柱（11）内安装有驱动回位弹簧（10）。
7.根据权利要求1或6所述的一种液压可变气门控制机构，其特征在于，所述控制挺柱（2）和驱动挺柱（11）为平底挺柱或滚轮挺柱。
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