CN117569888B - 一种发动机动态闭缸气门控制机构、控制方法及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明属于发动机控制领域，为了解决现有技术中动态闭缸存在的响应速度低的问题，公开了一种发动机动态闭缸气门控制机构、控制方法及发动机，包括进气和排气部分，进气部分和排气部分结构相同，各自包含挺柱、开关阀、活塞、高压油路和低压油路，挺柱由凸轮驱动，活塞作用在气门桥上，进而通过气门桥推动气门运动，开关阀安装在高压油路和低压油路上，当压油的时候，开关阀关闭，气门机构处于正常的工作状态；开关阀开启，气门机构处于闭缸工作状态；电磁阀控制进、排气控制油路的通断。用开关阀代替滑阀，同时将电磁阀布置在距离开关阀更近的位置，缩短了控制油路的长度，提高了整个系统的响应速度，能够满足动态闭缸系统快速切换的需求。

Description

一种发动机动态闭缸气门控制机构、控制方法及发动机

技术领域

本发明属于发动机控制领域，具体涉及一种发动机动态闭缸气门控制机构、控制方法及发动机。

背景技术

闭缸技术相比传统发动机技术在节能减排上的优势明显，但现有技术大都是静态闭缸技术，静态闭缸技术是在做功过程中长时间闭合部分气缸，所以会导致发动机热平衡被打破，各气缸承载的压力发生变化等影响发动机的可靠性，造成发动机工作不稳定。所以静态闭缸技术一直未得到有效推广。

动态闭缸技术则能克服静态闭缸技术以上缺点，它响应速度快，可使发动机快速在正常工作状态和闭缸状态之间进行切换，各缸动态循环进行闭缸，所以各缸之间能实现热平衡，高度的灵活性也保证了发动机工作的稳定性。

在公开号为CN114087076A的专利中，提供了一种发动机闭缸气门控制装置及方法，采用滑阀作为执行元件，但是滑阀行程大制约了系统的响应速度，因此仅仅可以用于静态闭缸系统，无法满足动态闭缸系统快速响应的要求。

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发动机动态闭缸气门控制机构、控制方法及发动机，解决了现有技术中动态闭缸存在的响应速度低的问题，用开关速度更快的球阀代替传统的滑阀，同时将电磁阀布置在距离开关阀更近的位置，缩短了控制油路的长度，从而提高了整个系统的响应速度，能够满足动态闭缸系统快速切换的需求。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种发动机动态闭缸气门控制机构，包括壳体，在壳体内设置进气部分和排气部分，所述的进气部分和排气部分结构相同，各自包含挺柱、开关阀、活塞、高压油路和低压油路，所述的挺柱由凸轮驱动，所述的活塞作用在气门桥上，进而通过气门桥推动气门运动，所述的开关阀安装在高压油路和低压油路上，竖直布置；当压油的时候，开关阀关闭，气门机构处于正常的工作状态；开关阀开启，气门机构处于闭缸工作状态；电磁阀安装在壳体上，且位于进气部分和排气部分之间，同时控制进、排气控制油路的通断。

作为进一步技术方案，所述的开关阀，包括限位件、钢球、推杆、回位弹簧；所述的限位件和推杆上下对应的安装在壳体上，其中限位件位于高压油路上，固定不动；推杆位于低压油路上，所述的推杆顶部与限位件之间具有设定的距离，且在推杆顶部与限位件之间设置有一个钢球，所述的钢球在推杆顶部与限位件之间能上下移动。

作为进一步技术方案，限位件对钢球向上移动的距离进行限位，壳体上的限位面对钢球向下移动的距离进行限位。

作为进一步技术方案，在推杆底部设置一个凹槽，回位弹簧的一端安装在弹簧座上，另一端抵接在推杆底部的凹槽内。

作为进一步技术方案，所述的开关阀采用球阀设计，采用更小的阀升程来提高系统的响应速度。

作为进一步技术方案，所述的电磁阀尽量与开关阀就近布置，减少控制油路的长度，提高响应速度。

作为进一步技术方案，所述的推杆在回位弹簧的作用下向上移动，推杆在油压的作用下向下移动。

作为进一步技术方案，所述的钢球在油压或者推杆的作用下向上移动，在油压的作用在向下移动。

第二方面，本发明基于上述发动机动态闭缸气门控制机构，还提供了一种控制方法，具体如下：

在常规状态下，电磁阀保持让低压油路与润滑油路连通，这时推杆在油压的作用下下移到极限位置；如果凸轮在基圆位置，高压油路中的油压低于低压油路中的油压，在油压的作用下，钢球向上运动，开关阀打开，高压油路与低压油路连通，机油通过开关阀就补充到高压油路；如果挺柱在凸轮轴的驱动下产生高压，钢球会在压力的作用下迅速落座。限位件将钢球行程限定在规定范围内，从而能保证钢球快速落座；

在闭缸状态下，电磁阀将低压油路与润滑油路断开，这时推杆在回位弹簧15的作用下上移，将钢球保持在推开状态，这时挺柱上行因为高压油路断开，所以不会产生高压，也就无法推动气门运动。

第三方面，本发明还提供了一种发动机，其上安装有所述的发动机动态闭缸气门控制机构。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

本发明提出的动态闭缸结构，用开关速度更快的球阀代替传统的滑阀，进一步的，同时将电磁阀布置在距离开关阀更近的位置，缩短了控制油路的长度，从而提高了整个系统的响应速度。

本发明的进气部分和排气部分各自安装一个开关阀，分别控制，且在安装方式上开关阀采用垂直布置的方案，充分利用了活塞和摇臂轴之间的空间，使结构更加紧凑。因为发动机上沿凸轮轴轴向方向空间有限，电磁阀侧置也充分利用了侧面的闲置空间，又尽量不增加发动机的整体高度。

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是传统发动机摇臂式气门传动机构布置示意图；

图2是本发明提出的闭缸机构布置示意图；

图3是本发明提出的闭缸机构进气部分剖面示意图；

图4是本发明提出的开关阀在常规状态下的工作示意图；

图5是本发明提出的开关阀在闭缸状态下的工作示意图；

图中：1 气门、2 气门桥、3 液压活塞、4 壳体、5 摇臂轴、6 挺柱弹簧、7 挺柱、8电磁阀、9 凸轮轴、11限位件、12 钢球、13 推杆、14 弹簧座、15 回位弹簧、16 钢丝挡圈、17开关阀、20 制动摇臂、21 排气摇臂、22 进气摇臂、23闭缸机构、41 高压油路、42 低压油路、51 制动油路、52 润滑油路。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明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发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，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；

正如背景技术所介绍的，如图1所示，为传统发动机摇臂式气门传动机构示意图，进气摇臂22、排气摇臂21、制动摇臂20均套装在摇臂轴5上并绕绕臂轴转动，通过凸轮轴9上的凸轮驱动各个摇臂，然后各个摇臂驱动气门桥2，进而气门桥2驱动对应的气门1进行工作。

图2所示为本发明机构布置示意图，将进、排气部分整合到一起形成闭缸机构23，取代了现有技术中的进气摇臂22和排气摇臂21；具体的，闭缸机构23包括壳体4、控制电磁阀8进气部分和排气部分；所述的进气部分和排气部分的的结构相同，各自包含挺柱7、挺柱弹簧6、高压油路41、低压油路42、制动油路51、润滑油路52、开关阀17、液压活塞3、气门桥2、气门1等，液压活塞3作用在气门桥2上，进而通过气门桥2推动相关气门1运动；液压活塞3的运动由高压油路41、低压油路42、开关阀17、挺柱7等控制；控制电磁阀8安装在壳体4上，且位于进气部分和排气部分之间，同时控制进、排气控制油路的通断，即进气部分和排气部分共用一个电磁阀8。

图3所示为本发明闭缸机构23进气部分剖面示意图，因为排气部分与进气部分的剖面示意图完全相同，因此，本实施例部分仅仅给出了进气部分的结构，省略了排气部分剖面示意图；下面以进气部分为例，对进气部分和排气部分的结构进行说明：

从图3中可以看出常规状态下凸轮9驱动挺柱7，压缩机油产生高压，高压油再推动活塞3运动，进而推动气门1运动；高压油路41中间布置有开关阀17，当压油的时候，开关阀17关闭，气门机构就工作在常规工作状态（如图4所示），开关阀17开启，气门机构就工作在闭缸工作状态（如图5所示）。

上述的开关阀17结构如图3所示，其包括限位件11、钢球12、推杆13、弹簧座14、回位弹簧15和钢丝挡圈16；所述的限位件11和推杆13上下对应的安装在壳体4上，其中限位件11位于高压油路41内，固定不动；推杆13位于低压油路42内，推杆13在回位弹簧15的作用下向上移动；同时，推杆13在油压的作用下可以下移到极限位置；所述的推杆13顶部与限位件11之间具有设定的距离，且在所述的推杆13顶部与限位件11之间设置有一个钢球12，所述的钢球12在油压的作用下可以在推杆13顶部与限位件11之间上下移动；限位件11对钢球12向上移动的距离进行限位，壳体4上的限位面对钢球12向下移动的距离进行限位；

进一步的，所述的回位弹簧15安装在弹簧座14上。

进一步的，在推杆13底部设置一个凹槽，回位弹簧15的一端安装在弹簧座14上，另一端抵接在推杆13底部的凹槽内；钢丝挡圈16安装在弹簧座14的底部。

进一步的，上述的推杆13包括一体成型的上杆和下杆，上杆的截面小于下杆，且下杆位于上述的低压油路42内，当低压油路42与润滑油路52处于连通状态时，低压油路42可以向下压缩下杆。

本实施例一方面通过减少运动件的行程来提高响应速度，即现有滑阀的行程不可能太小（约9mm左右），太小会影响密封性，因为它是靠滑阀偶件之间的配合来进行密封的，本实施例采用的开关阀17，开关阀17的行程不到2mm。另一方方面通过减少运动件的质量来提高响应速度，即开关阀17采用钢球12或锥阀，进一步可以还可以用陶瓷球，相比滑阀运动件质量大大降低。

本发明将进、排气一体化，电磁阀8安装在壳体的进、排气结构之间，取代了传统结构中电磁阀8一般安装在摇臂轴座上的结构，主要是为了减少电磁阀8后端油路长度，提高响应速度。更好地满足动态闭缸的要求。

如图4、图5所示为本发明闭缸机构23中的开关阀17工作原理示意图，其中，图4为闭缸机构23常规状态下的工作示意图；图5是开关阀17在闭缸状态下的工作示意图；

闭缸机构23的开关阀17具体的控制方法如下：

在常规状态下，电磁阀8保持让低压油路42与润滑油路52连通，这时推杆13在油压的作用下下移到极限位置；如果凸轮在基圆位置，高压油路41中的油压低于低压油路42中的油压，在油压的作用下，钢球12向上运动，开关阀17打开，高压油路41与低压油路42连通，机油通过开关阀17就补充到高压油路41；如果挺柱7在凸轮轴9的驱动下产生高压，钢球12会在压力的作用下迅速落座。限位件11将钢球12行程限定在规定范围内，从而能保证钢球12快速落座。

在闭缸状态下，电磁阀8将低压油路42与润滑油路52断开，这时推杆13在回位弹簧15的作用下上移，将钢球12保持在推开状态，这时挺柱7上行因为高压油路41断开，所以不会产生高压，也就无法推动气门1运动。

进一步的，上述钢球12选用陶瓷球，进一步提高开关阀17的响应速度。

进一步的，电磁阀8尽量与开关阀17就近布置，减少控制油路的长度，提高响应速度。

实施例2

本实施例还提供了一种发动机，其上安装实施例1所述的发动机动态闭缸气门控制机构。由于该发动机中设置有如上所述的发动机动态闭缸气门控制机构，因此该发动机同样具备如上所述的全部优势。

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 (4)

1.一种发动机动态闭缸气门控制机构，其特征在于，包括壳体，在壳体内设置进气部分和排气部分，所述的进气部分和排气部分结构相同，各自包含挺柱、开关阀、活塞、高压油路和低压油路，所述的挺柱由凸轮驱动，所述的活塞作用在气门桥上，进而通过气门桥推动气门运动，所述的开关阀安装在高压油路和低压油路上，竖直布置；当压油的时候，开关阀关闭，气门机构处于正常的工作状态；开关阀开启，气门机构处于闭缸工作状态；电磁阀安装在壳体上，且位于进气部分和排气部分之间，同时控制进、排气控制油路的通断；

所述的开关阀采用球阀；所述的电磁阀与开关阀就近布置；

所述的开关阀，包括限位件、钢球、推杆和回位弹簧；所述的限位件和推杆上下对应的安装在壳体上，其中限位件位于高压油路上，固定不动；推杆位于低压油路上，由回位弹簧驱动；所述的推杆顶部与限位件之间具有设定的距离，且在推杆顶部与限位件之间设置有一个钢球，所述的钢球在推杆顶部与限位件之间能上下移动；

所述限位件对钢球向上移动的距离进行限位，壳体上的限位面对钢球向下移动的距离进行限位；

在推杆底部设置一个凹槽，回位弹簧的一端安装在弹簧座上，另一端抵接在推杆底部的凹槽内；

所述的推杆在回位弹簧的作用下向上移动，推杆在油压的作用下向下移动。

2.如权利要求1所述的一种发动机动态闭缸气门控制机构，其特征在于，所述的钢球在油压或者推杆的作用下向上移动，在油压的作用下再向下移动。

3.一种发动机动态闭缸气门控制机构的控制方法，采用如权利要求1-2任意一项所述的发动机动态闭缸气门控制机构，其特征在于， 如下：

在常规状态下，电磁阀保持让低压油路与润滑油路连通，推杆在油压的作用下下移到极限位置；如果凸轮在基圆位置，高压油路中的油压低于低压油路中的油压，在油压的作用下，钢球向上运动，开关阀打开，高压油路与低压油路连通，机油通过开关阀补充到高压油路；如果挺柱在凸轮轴的驱动下产生高压，钢球会在压力的作用下迅速落座；

在闭缸状态下，电磁阀将低压油路与润滑油路断开，这时推杆在回位弹簧的作用下上移，将钢球保持在推开状态，这时挺柱上行因为高压油路断开，所以不会产生高压，也就无法推动气门运动。

4.一种发动机，其特征在于，其上安装权利要求1-2任意一项所述的发动机动态闭缸气门控制机构。