CN116771460B - 液压全升程连续可变气门系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压全升程连续可变气门系统，属于发动机领域，包括凸轮轴、螺旋轴、支撑套、气门桥、气门，气门桥设置有气门桥内腔，螺旋轴第一端与支撑套内腔滑动密封连接，螺旋轴第二端与气门桥内腔滑动密封连接，并且与气门桥内腔之间形成液压油腔，在液压油腔内设置有复位弹簧。本发明的液压全升程连续可变气门系统，降低了整体结构高度，增加了系统稳定性，扩大了气门升程的可变范围，液压油腔设置于气门桥上，能够储存液压油，发动机停机时液压油腔内的机油不会泄漏，下一次启动时仍能起到传递力的作用。

Description

液压全升程连续可变气门系统

技术领域

本发明涉及发动机气门机构技术领域，尤其涉及一种液压全升程连续可变气门系统。

背景技术

全可变气门机构(Fully Variable Valve System,简称FVVS)可实现气门最大升程、气门开启持续角和配气相位三者的连续可变，对发动机的节能减排具有重要意义。FVVS能够采用进气门早关(EIVC)的方式控制进入气缸内的工质数量，从而取消节气门，这种无节气门汽油机将大幅度地降低泵气损失，使中小负荷时的燃油耗降低10-15％。全可变气门机构与增压中冷匹配，可以解决发动机增压后的爆燃和热负荷高的问题，在大幅度提高平均有效压力的前提下实现低温燃烧，改善发动机热效率并减少有害气体的排放；因此FVVS技术已成为内燃机新技术的重要发展方向之一。

中国发明专利CN111075531A公开了一种全可变电液气门系统，通过在螺旋轴和活塞端面增加凸台，实现液压腔无油情况下的正常工作。但在实际应用中发现，该专利技术存在以下不足之处：一是由于凸台的存在，减小了螺旋轴用于改变气门升程的旋转范围；二是由于凸台的存在，使整个机构高度尺寸难以降低；三是由于螺旋轴和活塞与滑套之间存在滑动配合间隙，发动机停机时，液压油腔的机油会泄漏，下一次启动时无法利用液压油传递力。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种液压全升程连续可变气门系统，降低整体结构高度，扩大螺旋轴旋转范围及气门升程可变范围，避免液压油腔机油泄漏。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：液压全升程连续可变气门系统，包括：凸轮轴、气门组件、支撑套和螺旋轴，所述气门组件包括气门桥和气门；

所述支撑套位于所述凸轮轴下方，相对于发动机固定，所述支撑套设置有支撑套内腔、主进油孔、主泄油孔；

所述气门桥位于所述支撑套下方，所述气门桥设置有气门桥内腔；

所述螺旋轴具有螺旋轴第一端和螺旋轴第二端，所述螺旋轴第一端的周面与所述支撑套内腔滑动密封连接，所述螺旋轴第一端伸出所述支撑套内腔抵接所述凸轮轴的凸轮面；所述螺旋轴第二端的周面与所述气门桥内腔滑动密封连接，所述螺旋轴第二端的端部与所述气门桥内腔之间形成液压油腔，所述液压油腔内设置有复位弹簧，所述复位弹簧夹压于所述气门桥内腔的底部与所述螺旋轴第二端的端部之间；

所述螺旋轴的内部设置有与所述液压油腔连通的主油道，所述螺旋轴第一端的周面上开设有与所述主进油孔连通的螺旋油槽，所述螺旋油槽的一个槽面为螺旋面，所述螺旋油槽开设有通油孔，所述通油孔将所述螺旋油槽与所述主油道连通，所述螺旋油槽的背面为可以封堵所述主泄油孔的封堵部。

以下为对本发明液压全升程连续可变气门系统的多项进一步优化设计：

其中，在所述支撑套的侧部设置有储油槽，所述主泄油孔与所述储油槽连通。

其中，所述主进油孔连接有常开单向阀，所述常开单向阀通过管路与所述储油槽连通。

其中，所述主进油孔还连接有液压油腔进油单向阀。

其中，所述液压油腔进油单向阀与发动机机油油路连通。

其中，在所述支撑套的下部设置有缓冲油腔以及分别与所述缓冲油腔连通的缓冲进油孔、缓冲泄油孔，所述缓冲油腔中设置有缓冲柱塞，所述缓冲柱塞用于抵接所述气门桥。

其中，所述缓冲进油孔连接有缓冲油腔进油单向阀。

其中，所述缓冲油腔进油单向阀与发动机机油油路连通，所述缓冲泄油孔与发动机的低压油路连通。

其中，在所述螺旋轴的两侧对称地设置有所述缓冲柱塞。

其中，伸出所述支撑套内腔的所述螺旋轴第一端连接有驱动机构，所述驱动机构受控于由发动机电控单元控制的直线执行机构，所述驱动机构用于驱动所述螺旋轴转动，调节所述螺旋油槽与所述主泄油孔之间的距离。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果如下：

由于本发明的液压全升程连续可变气门系统包括凸轮轴、气门组件、支撑套和螺旋轴，相比于现有技术，本发明取消了活塞结构，取消了螺旋轴和活塞上的凸台，从而使整体结构高度降低，增加了系统稳定性，扩大了螺旋轴旋转范围，进而扩大了气门升程的可变范围；本发明改变了气门桥结构，将液压油腔设置于气门桥上，油压直接驱动气门桥，进而驱动气门运动，由于将液压油腔设置于气门桥上，从而能够储存液压油，在发动机停机时，液压油腔内的机油不会泄漏，下一次启动时仍能起到传递力的作用。

由于支撑套的侧部设置有储油槽，冷启动时，从发动机油道进油不及时，储油槽内的机油可以起到补充作用，保证气门正常工作。

由于支撑套的下部设置有缓冲油腔和设置于缓冲油腔中的缓冲柱塞，当气门接近落座时，气门桥会与缓冲柱塞抵接上，推动缓冲柱塞上行，使气门缓慢落座，减小了对气门和气门座的密封面造成的冲击损坏，进而提高了气门机构的使用寿命。

由于伸出支撑套内腔的螺旋轴第一端还与驱动机构相连，通过驱动机构转动螺旋轴，可以改变螺旋油槽与主泄油孔之间的距离，即可改变气门升程，实现气门机构的全升程连续可变功能。

附图说明

图1是本发明实施例的液压全升程连续可变气门系统结构剖视示意图；

图2是图1中的螺旋轴一个视角的立体图；

图3是图1中的螺旋轴另一个视角的立体图；

图4是图1中的螺旋轴正视局部剖视图；

图中：

1、凸轮轴；

2、螺旋轴；21、螺旋油槽；22、螺旋面；23、通油孔；24、主油道；25、封堵部；

3、支撑套；31、主进油孔；32、主泄油孔；33、储油槽；34、缓冲进油孔；35、缓冲泄油孔；

4、缓冲柱塞；

5、气门桥；

6、复位弹簧；

7、气门；

81、液压油腔进油单向阀；82、常开单向阀；83、缓冲油腔进油单向阀；

9、驱动机构；

100、液压油腔；200、缓冲油腔；H、气门升程高度。

具体实施方式

需要说明的是，在本文描述中，除非另有规定或限定，术语“相连”、“连接”、“相连接”等应做广义理解，可以是两个元件之间的直接相连，还可以是通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“第一”、“第二”，仅是为了便于描述需要，而非指示或暗示相对重要性。

下面结合附图对本发明实施例做进一步详细的非限制性说明。

如图1至图4共同所示，本发明实施例的液压全升程连续可变气门系统，包括：凸轮轴1、螺旋轴2、支撑套3和气门组件。支撑套3位于凸轮轴1下方，相对于发动机固定设置。气门组件位于支撑套3下方，气门组件包括气门桥5和气门7。支撑套3设置有支撑套内腔，气门桥5设置有气门桥内腔，螺旋轴2具有螺旋轴第一端和螺旋轴第二端，螺旋轴第一端与支撑套内腔滑动密封连接，螺旋轴第一端伸出支撑套内腔抵接凸轮轴1的凸轮面；螺旋轴第二端与气门桥内腔滑动密封连接，螺旋轴第二端的端部与气门桥内腔之间形成液压油腔100，在液压油腔100内设置有复位弹簧6，复位弹簧6夹压于气门桥内腔的底部与螺旋轴第二端的端部之间。

其中，支撑套3设置有分别与支撑套内腔相通的主进油孔31、主泄油孔32，主进油孔31通过液压油腔进油单向阀81与发动机机油油路相连通，发动机机油能推开液压油腔进油单向阀81进入液压油腔100。

本发明中，还可以设置单独的油管，从发动机靠近机油泵处直接将机油连接到支撑套3的主进油孔31处，保证冷启动时机油能快速充进液压油腔100，保证气门正常开启，不影响冷启动性能。

其中，在螺旋轴2的内部设置有与液压油腔100连通的主油道24，螺旋轴第一端的周面上开设有与主进油孔31连通的螺旋油槽21，螺旋油槽21的一个槽面设计为螺旋面22，在螺旋油槽21的槽底开设有通油孔23，通油孔23将螺旋油槽21与主油道24连通，螺旋油槽21的背面是可以封堵主泄油孔32的封堵部25。其中，通油孔23优化设计为径向通油孔，主油道24优化设计为轴向主油道。

其中，在支撑套3的侧部设置有储油槽33，主泄油孔32与储油槽33连通，储油槽33可以储存主泄油孔32泄出的机油。其中，主进油孔31还连接有常开单向阀82，常开单向阀82通过管路与储油槽33连通。在冷启动时，从发动机油道进油不及时，储油槽33内的机油可以通过常开单向阀82、主进油孔31、螺旋油槽21、通油孔23、主油道24进入液压油腔100，起到补充作用，保证气门能正常工作。

其中，在支撑套3的下部设置有缓冲油腔200以及分别与缓冲油腔200连通的缓冲进油孔34、缓冲泄油孔35，缓冲进油孔34通过缓冲油腔进油单向阀83与发动机机油油路连通，发动机机油能推开缓冲油腔进油单向阀83进入缓冲油腔200，缓冲泄油孔35与发动机的低压油路连通。在缓冲油腔200中设置有缓冲柱塞4，缓冲柱塞4用于抵接气门桥5。其中，在螺旋轴2的两侧对称地设置有缓冲柱塞4。

其中，伸出支撑套内腔的螺旋轴第一端连接有驱动机构9，驱动机构9受控于由发动机电控单元控制的直线执行机构。直线执行机构可以是直线电机，或执行电磁铁，或气缸，或液压缸。驱动机构9可以采用齿轮齿条机构，包括设置于螺旋轴第一端的齿轮以及与齿轮啮合的齿条，齿条由直线执行机构驱动。

本发明的液压全升程连续可变气门系统，其工作原理如下：

当凸轮轴1推动螺旋轴2下行时，液压油腔100油压升高，液压油腔进油单向阀81关闭，常开单向阀82关闭，液压油腔100中的机油传递力给气门桥5，驱动气门7打开；当螺旋轴2下行到螺旋油槽21与主泄油孔32连通时，液压油腔100泄压，气门7不再继续打开，在气门弹簧作用下气门组件回位。当液压油腔100内的压力小于发动机机油压力时，发动机机油推开液压油腔进油单向阀81进入液压油腔100，螺旋轴2在复位弹簧6的弹力和发动机机油压力作用下回位。

从螺旋轴2开始下行到螺旋油槽21与主泄油孔32接通时螺旋轴2运动的距离即为气门升程高度H；通过驱动机构9驱动螺旋轴2转动，改变螺旋油槽21与主泄油孔32之间的距离，即可改变气门升程高度H。

当气门7接近落座时，气门桥5会与缓冲柱塞4接触上，推动缓冲柱塞4上行，压缩缓冲油腔200内的机油，油压升高，在油压作用下，气门7缓慢落座，缓冲油腔200内的机油在油压作用下从缓冲泄油孔35排出。通过设计合理的缓冲泄油孔35的大小，可以控制缓冲油腔200油压降低速度，减缓气门7落座速度，减小对气门和气门座的密封面造成的冲击损坏，提高气门机构的使用寿命。

当气门7打开时，缓冲油腔200内油压降低，发动机机油推开缓冲油腔进油单向阀83进入缓冲油腔200，为下一次缓冲作好准备。

综上所述，本发明的液压全升程连续可变气门系统，与现有技术相比，取消了活塞结构，取消了螺旋轴和活塞上的凸台，使整体结构高度降低，增加了系统稳定性，扩大了螺旋轴旋转范围，进而扩大了气门升程的可变范围；本发明改变了气门桥结构，将液压油腔设置于气门桥上，油压直接驱动气门桥，进而驱动气门运动，液压油腔设置于气门桥上，能够储存液压油，在发动机停机时，液压油腔内的机油不会泄漏，下一次启动时仍能起到传递力的作用。

以上所述为本发明较佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分皆为本领域的已知技术，本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换皆在本发明保护范围内。

Claims (9)

1.液压全升程连续可变气门系统，包括：凸轮轴、气门组件、支撑套和螺旋轴，所述气门组件包括气门桥和气门；其特征在于，

所述支撑套位于所述凸轮轴下方，相对于发动机固定，所述支撑套设置有支撑套内腔、主进油孔、主泄油孔；

所述气门桥位于所述支撑套下方，所述气门桥设置有气门桥内腔；

所述螺旋轴具有螺旋轴第一端和螺旋轴第二端，所述螺旋轴第一端的周面与所述支撑套内腔滑动密封连接，所述螺旋轴第一端伸出所述支撑套内腔抵接所述凸轮轴的凸轮面；所述螺旋轴第二端的周面与所述气门桥内腔滑动密封连接，所述螺旋轴第二端的端部与所述气门桥内腔之间形成液压油腔，所述液压油腔内设置有复位弹簧，所述复位弹簧夹压于所述气门桥内腔的底部与所述螺旋轴第二端的端部之间；

所述螺旋轴的内部设置有与所述液压油腔连通的主油道，所述螺旋轴第一端的周面上开设有与所述主进油孔连通的螺旋油槽，所述螺旋油槽的一个槽面为螺旋面，所述螺旋油槽开设有通油孔，所述通油孔将所述螺旋油槽与所述主油道连通，所述螺旋油槽的背面为可以封堵所述主泄油孔的封堵部；

伸出所述支撑套内腔的所述螺旋轴第一端连接有驱动机构，所述驱动机构受控于由发动机电控单元控制的直线执行机构，所述驱动机构用于驱动所述螺旋轴转动，调节所述螺旋油槽与所述主泄油孔之间的距离。

2.如权利要求1所述的液压全升程连续可变气门系统，其特征在于，在所述支撑套的侧部设置有储油槽，所述主泄油孔与所述储油槽连通。

3.如权利要求2所述的液压全升程连续可变气门系统，其特征在于，所述主进油孔连接有常开单向阀，所述常开单向阀通过管路与所述储油槽连通。

4.如权利要求1所述的液压全升程连续可变气门系统，其特征在于，所述主进油孔还连接有液压油腔进油单向阀。

5.如权利要求4所述的液压全升程连续可变气门系统，其特征在于，所述液压油腔进油单向阀与发动机机油油路连通。

6.如权利要求1所述的液压全升程连续可变气门系统，其特征在于，在所述支撑套的下部设置有缓冲油腔以及分别与所述缓冲油腔连通的缓冲进油孔、缓冲泄油孔，所述缓冲油腔中设置有缓冲柱塞，所述缓冲柱塞用于抵接所述气门桥。

7.如权利要求6所述的液压全升程连续可变气门系统，其特征在于，所述缓冲进油孔连接有缓冲油腔进油单向阀。

8.如权利要求7所述的液压全升程连续可变气门系统，其特征在于，所述缓冲油腔进油单向阀与发动机机油油路连通，所述缓冲泄油孔与发动机的低压油路连通。

9.如权利要求6所述的液压全升程连续可变气门系统，其特征在于，在所述螺旋轴的两侧对称地设置有所述缓冲柱塞。