CN1959073B - 一种变气门控制系统 - Google Patents

Abstract

一种变气门控制系统，涉及内燃机气门的控制，包括气门、与气门相连接的液压作动件、液压供给系统、控制器，所述的液压作动件又包括液压缸、活塞、活塞杆、活塞平衡的弹簧，所述的气门和液压作动件为一个或数个，总油管上连通有一个或数个高速开关阀，液压缸通过高速开关阀与总油管相连通；总油管与油箱之间设有比例压力阀，比例压力阀的电磁铁与控制器相连接；液压缸和高速开关阀与油箱相连通。本发明系统结构简单、合理，不仅提高了系统的稳定性及响应速度，降低了成本和能耗，而且一个控制器可同时控制一组气门工作，提高了工作效率。

Description

一种变气门控制系统

技术领域

本发明涉及一种内燃机气门的控制系统，具体是指对一种压差式变气门的控制系统的改进。

背景技术

本发明是对本申请人申请的中国发明专利(专利申请号：200310108911.8)的改进，该专利公开了一种压差式变气门的控制系统，该控制系统包括液压供给装置、液压作动件、气门和控制活塞平衡的弹簧，所述的液压作动件又包括液压缸、活塞及活塞杆，所述的活塞杆与气门相联动，所述的活塞将液压缸分成上腔和下腔，所述的液压供给装置通过总进油管与所述的液压缸上腔相通，其特征在于：所述的液压供给装置还通过总进油管与压差比例减压阀的进油口相连通，压差比例减压阀的出油口则与所述的液压缸的下腔相连通。虽然该系统采用压差比例减压阀替代以往的换向阀结合位移传感器等装置控制气门按需随时进行变升程和正时，使得系统的响应速度，系统控制及成本等有很大的改善，但系统结构仍较复杂，成本较高，能耗较大，响应速度也还不够理想。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种结构更为简单，成本更低，节能，响应更灵敏的一种变气门控制系统。

同时本发明的另一个目的是克服上述现有技术的不足，提供一种不仅能控制单个气门的工作，而且能同时控制一组(多个)气门的工作一种变气门控制系统。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种变气门控制系统，包括气门、与气门相连接的液压作动件、液压供给系统、控制器，液压供给系统又包括总油管、油泵以及油箱，所述的液压作动件又包括液压缸、活塞、活塞杆、活塞平衡的弹簧，其特征在于：所述的气门和液压作动件为一个或数个，所述的总油管上连通有一个或数个高速开关阀，所述的液压缸通过高速开关阀与总油管相连通；所述的总油管与油箱之间设有比例压力阀，比例压力阀的电磁铁与所述的控制器的输出端相连接；所述液压缸和高速开关阀还与油箱相连通。

作为优选，所述的液压作动件上设有缓冲结构，所述的活塞将液压缸分成上腔和下腔，所述的液压缸的上腔和下腔分别设有上油口和下油口，所述的上油口与高速开关阀的油口(A)相连通，下油口与油箱相连通；

作为优选，所述的高速开关阀的油口(P)与总油管相连通，高速开关阀的油口(T)与油箱相连通；

作为优选，所述的比例压力阀的进油口与总油管相连通，所述的比例压力阀的出油口与油箱相连通，所述的比例压力阀直接与控制器相连接；

作为优选，所述的缓冲结构为：在所述的活塞的顶部设有一凸起，相对应地，在所述的液压缸顶部内壁上设有与其相匹配的缓冲腔，并在液压缸上设有一端与缓冲腔相贯通的油道，油道的另一端则通过单向阀与高速开关阀的油口A相连通；

作为优选，所述的活塞设置在活塞杆两端之间，活塞杆的两端分别延伸至液压缸外，所述的弹簧套在活塞杆上端或下端液压缸外的延伸段上；

作为优选，所述的控制器为比例放大器；

作为优选，所述的比例压力阀为比例溢流阀；

作为优选，所述的油泵与油箱之间设有滤油器；

作为优选，所述的总油管上设有蓄能器。

本发明利用在变气门的控制过程中，气门升程到位时，因液压缸行程接近终点，这时进入液压缸油流的流量很小，压力损失及油流惯性等因素对液压缸的油压影响降到最小(接近零值)，液压缸内的油压接近于液压供应系统的压力，从而实现可以用液压供应系统的压力控制气门升程，以及只有当发动机功率变化时才需要改变气门升程的大小，而且这一变化过程速率较慢，对比例压力阀的动态响应要求极低；采用高速开关阀替代现有技术的压差比例减压阀，控制液压缸动作的方向与平缓性，不仅能实现对气门的正时控制，而且能降低能耗，提高响应速度；通过控制器控制低成本的比例压力阀，控制一组液压缸的上腔的压力，可同时实现对多个气门的升程控制；其次通过设在液压作动件上的缓冲结构，消除了气门在高速关闭时产生的冲击。因此，本发明与现有技术相比系统结构大为简化，不仅提高了系统的稳定性及响应速度，降低了成本和能耗，而且通过一个控制器可同时控制一组气门工作，提高了工作效率。

附图说明

附图1是本发明变气门控制系统的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

附图1是本发明的一个实施例示意图。如图1所示，本发明控制系统主要由液压供给系统1、高速开关阀9、液压作动件10和气门21构成。液压供给系统1由油泵3、油箱19、滤油器20、控制器8和比例压力阀7构成。控制器8选用比例放大器、比例压力阀7选用比例溢流阀。油泵3的进油口经滤油器20与油箱19相连通，油泵3的出油口接入总油管2中。总进油管2上安装有压力蓄能器6、压力表开关4及压力表5。比例放大器8的输出端与比例溢流阀7的电磁铁相连接，比例溢流阀7的出油口与油箱19相连通，比例溢流阀7的进油口与总油管2的相连通。高速开关阀9的油口P与总油管2相连通，高速开关阀9的油口T与油箱19相连通。

液压作动件10由液压缸23，活塞13、活塞杆25组成，活塞13设置在活塞杆25两端之间，活塞13将液压缸23分成上腔和下腔、活塞杆25的两端分别延伸至液压缸23外，在活塞杆25上套有控制活塞平衡的弹簧18，弹簧18套在活塞杆25上端液压缸23外的延伸段上，活塞杆25上端头设有直径大于弹簧18的档块12、弹簧18设在档块12与液压缸23顶端外表面之间。控制活塞平衡的弹簧18，也可以套在活塞杆25下端液压缸23外的延伸段上。液压作动件10通过高速开关阀9与总油管2相连通。液压缸23上腔和下腔上分别设有一个油口，其中位于上腔的上油口17与高速开关阀9油口A相连通；下腔的下油口16与油箱相连通。与高速开关阀、液压缸、比例压力阀及滤油器相连通的油箱为共用油箱，也可为分开设置的油箱。气门21部分包括气门座15、气门杆26和气门头14，气门杆26的一端与气门头14成一体连接，气门杆26的另一端与活塞杆25的下端按常规技术进行机械连接。

为了避免气门21在关闭时，气门头14与气门座15发生撞击，在液压作动件10上设置缓冲结构，即：在活塞13顶部设有一凸起，该凸起可采用锥形凸肩27的结构，相对应地，在液压缸23顶部内壁上设有与其相匹配的锥形缓冲腔22，并在液压缸23上设有一端与缓冲腔22相贯通的油道24，该油道24的另一端则通过单向阀11与高速开关阀9的油口A相连通。

本发明同时控制一组气门21时，在总油管2上连接与气门21个数相同的高速开关阀9，通过高速开关阀9连接与气门21数量相同的液压作动件10，液压作动件10再分别与各气门21相连，具体连接方式如上所述。

系统工作时，启动油泵3将经滤油器20过滤后的液压油，泵入总油管2中，输入电压信号给比例放大器8，经过比例放大器8转换为与其成比例的驱动电流，该驱动电流作用于比例溢流阀7的比例电磁铁控制比例溢流阀7，对总油管2的液压进行无级调压。需打开气门21时(气门正时时)，打开高速开关阀9，压力油经上油口17进入液压缸23上腔，随着油压的增大，压缩弹簧18，推动活塞13向下，同时液压缸23下腔的泄漏油经下油口16流回油箱中，活塞杆25带动气门杆26使气门头14离开气门座15，气门头14开启并向下运动，当液压缸23上腔的压力达到总油管2内的压力时，气门头14开启到最大程度，升程到位；于是高速开关阀9换向，液压缸23上腔接通回油，气门头14朝关闭方向运动，在弹簧18回复力的作用下，活塞杆25带动气门杆26和气门头14向上运动，在大气压的作用下，油箱中的油气混合物经下油口16压入液压缸23下腔中，液压缸23上腔的油经上油口17通过高速开关阀9的油口A流回油箱中，气门21的开启随之迅速变小，直至气门头14与气门座15闭合。

活塞13在运动过程中，当接近液压缸23上端的行程终点时，凸肩27伸入至环形缓冲腔22内，因回油油道24被单向阀11封闭，缓冲腔22内的油只能经过缝隙，再经上油口17流出，形成制动阻尼；而当活塞13向下运动时，压力油经上油口17进入液压缸23的上腔，压力油同时也通过单向阀11经油道24进入缓冲腔22内，使活塞13向下运动时不受阻碍。

因此，本发明以最简单的结构和最低的成本解决了变气门控制技术要解决的三个问题：气门正时、升程及防止撞击。通过一个控制器调节比例压力阀的比例电磁铁的电流，对液压供应系统的压力进行无级调压，实现对一个或一组气门升程大小的控制；通过控制高速开关阀的开关规律，达到对气门正时的控制；通过缓冲机构的设置避免了气门与气门座的撞击。从而使变气门的控制更为简便、合理。

Claims (10)

1.一种变气门控制系统，包括气门(21)、与气门(21)相连接的液压作动件(10)、液压供给系统(1)、控制器(8)，液压供给系统(1)又包括总油管(2)、油泵(3)以及油箱(19)，所述的液压作动件(10)又包括液压缸(23)、活塞(13)、活塞杆(25)、活塞平衡的弹簧(18)，其特征在于：

所述的气门(21)和液压作动件(10)为一个或数个，所述的总油管(2)上连通有一个或数个高速开关阀(9)，所述的液压缸(23)通过高速开关阀(9)与总油管(2)相连通；

所述的总油管(2)与油箱(19)之间设有比例压力阀(7)，比例压力阀(7)的电磁铁与所述的控制器(8)的输出端相连接；

所述液压缸(23)和高速开关阀(9)还与油箱相连通。

2.根据权利要求1所述的变气门控制系统，其特征在于：所述的液压作动件(10)上设有缓冲结构，所述的活塞(13)将液压缸(23)分成上腔和下腔，所述的液压缸(23)的上腔和下腔分别设有上油口(17)和下油口(16)，所述的上油口(17)与高速开关阀(9)的油口(A)相连通，下油口(16)与油箱相连通。

3.根据权利要求1所述的变气门控制系统，其特征在于：所述的高速开关阀(9)的油口(P)与总油管(2)相连通，高速开关阀(9)的油口(T)与油箱相连通。

4.根据权利要求1或2或3所述的变气门控制系统，其特征在于：所述的比例压力阀(7)的进油口与总油管(2)相连通，所述的比例压力阀(7)的出油口与油箱(19)相连通，所述的比例压力阀(7)直接与控制器(8)相连接。

5.根据权利要求1或2或3所述的变气门控制系统，其特征在于所述的缓冲结构为：在所述的活塞(13)的顶部设有一凸起，相对应地，在所述的液压缸(23)顶部内壁上设有与其相匹配的缓冲腔(22)，并在液压缸(23)上设有一端与缓冲腔(22)相贯通的油道(24)，油道(24)的另一端则通过单向阀(11)与高速开关阀(9)的油口(A)相连通。

6.根据权利要求5所述的变气门控制系统，其特征在于：所述的活塞(13)设置在活塞杆(25)两端之间，活塞杆(25)的两端分别延伸至液压缸(23)外，所述的弹簧(18)套在活塞杆(25)上端或下端液压缸(23)外的延伸段上。

7.根据权利要求4所述的变气门控制系统，其特征在于：所述的控制器(8)为比例放大器。

8.根据权利要求4所述的变气门控制系统，其特征在于：所述的比例压力阀(7)为比例溢流阀。

9.根据权利要求4所述的变气门控制系统，其特征在于：所述的油泵(3)与油箱(19)之间设有滤油器(20)。

10.根据权利要求4所述的变气门控制系统，其特征在于：所述的总油管(2)上设有蓄能器(6)。

Images