CN205013069U - 一种液压可变气门挺柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液压可变气门挺柱，包括衬套、活塞套和活塞；衬套为中空圆柱体结构，内表面开有与衬套同轴的第一矩形截面环槽；衬套径向上、第一矩形截面环槽对应位置开有至少一个第一油孔；活塞套为上端封闭的中空圆柱体结构，设置于衬套内部与其内表面间隙配合；活塞套外表面设置有与其同轴的第二矩形截面环槽，第二矩形截面环槽与第一矩形截面环槽连通构成容积室；活塞套径向上，与第二矩形截面环槽对应位置，设置有至少一个第二油孔；活塞为上端封闭的中空圆柱体结构，设置于活塞套内部，与活塞套内表面间隙配合；本实用新型无需改变原气缸盖结构，便于发动机改造且系统可靠性高；并且结构简单、加工方便成本低。

Description

一种液压可变气门挺柱

技术领域

本实用新型涉及柴油发动机技术领域，具体涉及液压可变气门机构用挺柱。

背景技术

柴油发动机由于高热效率倍受青睐，然而其排放物尤其是NOx和PM，却成为主要的大气污染源；但随着近几年的研究发现，柴油机采用可变气门并结合增压、废气再循环等技术来优化燃烧路径，实现了清洁燃烧过程，对降低NOx和PM的排放有显著作用；同时柴油机的可变气门在一定程度上，能降低泵气损失，获取良好的动力性和经济性。

目前所用的柴油机可变气门机构，能使柴油发动机在中低负荷区都能得到高热效率和低的排放，同时对大负荷的扩展也具有极高的潜力；但是传统柴油机可变气门机构包括可变凸轮型线和可变凸轮相位，但气门的运动规律仍然局限于结构本身，仅能实现两段或三段调节。

实用新型内容

本实用新型提供一种能灵活控制气门提前角和晚关角，同时可调节气门升程的液压可变气门机构用挺柱。

本实用新型采用的技术方案是：一种液压可变气门挺柱，包括衬套、活塞套和活塞；所述衬套为中空圆柱体结构，内表面开有与衬套同轴的第一矩形截面环槽；衬套径向上、第一矩形截面环槽对应位置开有至少一个第一油孔；活塞套为上端封闭的中空圆柱体结构，设置于衬套内部与其内表面间隙配合；活塞套外表面设置有与其同轴的第二矩形截面环槽，第二矩形截面环槽与第一矩形截面环槽连通构成容积室；活塞套径向上，与第二矩形截面环槽对应位置，设置有至少一个第二油孔；活塞为上端封闭的中空圆柱体结构，设置于活塞套内部，与活塞套内表面间隙配合。

作为优选，所述活塞上端面外侧设置有与其同轴的圆柱形第一凸台。

作为优选，所述活塞上端面内侧设置有与其同轴的圆柱形第二凸台。

作为优选，所述活塞下端的外表面设有矩形截面环形台阶，环形台阶外表面与活塞套内表面间隙配合。

作为优选，所述衬套径向上、第一矩形截面环槽对应位置设置有一个圆形第一油孔。

作为优选，所述活塞套径向上设置有均匀分布的四个圆形第二油孔。

作为优选，所述第二矩形截面环槽的上边缘不低于第一矩形截面环槽的下边缘，所述第二矩形截面环槽的下边缘不高于第一矩形截面环槽的上边缘。

本实用新型的有益效果是：

（1）采用本实用新型挺柱的发动机无需改变原气缸盖结构，便于发动机的升级改造，系统可靠性高；

（2）本实用新型结构简单，加工方便，成本低；

（3）本实用新型采用液压控制，控制柔性大，控制精度高；

（4）本实用新型系统可靠性高，液压系统出现故障时，气门也能随凸轮型线正常运行，不影响发动机运行。

附图说明

图1为本实用新型中结构示意图。

图2a为液压可变气门机构进油过程示意图。

图2b为液压可变气门机构泄油过程示意图。

图3为液压可变气门机构的附加升程与气门升程的时序图。

图4a液压可变气门机构改变气门型线示意图。

图4b液压可变气门机构改变气门型线示意图。

图4c液压可变气门机构改变气门型线示意图。

图4d液压可变气门机构改变气门型线示意图。

图5液压可变气门控制机构示意图。

图中：110-衬套，111-第一油孔，112-第一矩形截面环槽，120-活塞套，121-第二油孔，122-第二矩形截面环槽，130-活塞，131-第一凸台，132-第二凸台，133-环形台阶，140-液压腔，150-容积室，210-凸轮，220-气门弹簧，230-气门，240-气缸盖。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1所示一种液压可变气门挺柱，包括衬套110、活塞套120和活塞130；所述衬套110为中空圆柱体结构，内表面开有与衬套110同轴的第一矩形截面环槽112；衬套110径向上、第一矩形截面环槽112对应位置开有至少一个第一油孔111；活塞套120为上端封闭的中空圆柱体结构，设置于衬套110内部与其内表面间隙配合；活塞套120外表面设置有与其同轴的第二矩形截面环槽122，第二矩形截面环槽122与第一矩形截面环槽112连通构成容积室150；活塞套120径向上，与第二矩形截面环槽122对应位置，设置有至少一个第二油孔121；活塞130为上端封闭的中空圆柱体结构，设置于活塞套120内部，与活塞套120内表面间隙配合。

所述活塞130上端面外侧设置有与其同轴的圆柱形第一凸台131；所述活塞130上端面内侧设置有与其同轴的圆柱形第二凸台132；活塞套120内侧与活塞130上端外侧共同构成液压腔140，第一凸台131与活塞套120上端面内侧接触，避免活塞130上端面外侧与活塞套120内侧直接接触；设置第二凸台132可以更加方便的使活塞130与气门230杆尾部连接。

所述活塞130下端的外表面设有矩形截面环形台阶133，环形台阶133外表面与活塞套120内表面间隙配合；可以使环形台阶133外侧沿活塞套120内表面滑动，从而使得活塞130在活塞套120内部滑动，环形台阶133上端边缘始终低于第二油孔121，使得液压油能够通过衬套110和活塞套120进入液压腔140，设置环形台阶133可以避免活塞130在运动过程中堵住第二油孔121，使得液压油不能顺利进入液压腔140内。

所述衬套110径向上、第一矩形截面环槽112对应位置设置有一个圆形第一油孔111；活塞套120径向上设置有均匀分布的四个圆形第二油孔121，可以使得液压油在液压腔140内分布更加均匀。

所述第二矩形截面环槽122的上边缘不低于第一矩形截面环槽112的下边缘，所述第二矩形截面环槽122的下边缘不高于第一矩形截面环槽112的上边缘；这种设计可以保证第一矩形截面环槽112和第二矩形截面环槽122始终相通，而且可以使得液压油能够更加方便的进入液压腔140。

如图5所示一种液压可变气门控油机构，包括ECU、液压泵、油底壳和两位三通高速电磁阀；所述液压泵出口连接两位三通高速电磁阀的A口，进口通过油底壳连接两位三通高速电磁阀的C口；两位三通高速电磁阀的B口连接液压可变气门机构中挺柱的第一油孔111；两位三通高速电磁阀还连接到ECU；所述液压泵进口与油底壳之间连接有液压油滤清器，可以避免杂质进入液压泵。

使用时，活塞套120安装于衬套110内，活塞套120与衬套110同轴并可以在轴向上相对滑动；活塞套120与衬套110间隙配合；活塞130安装于活塞套120内，活塞130与活塞套120同轴并可以在轴向上相对滑动，活塞130与活塞套120采用间隙配合；在滑动过程中，活塞130外表面上的矩形截面环形台阶133上边缘，始终低于活塞套120上设置的四个圆形第二油孔121；活塞130与活塞套120装配后形成的液压腔140，当活塞130上端面外侧所设的圆柱形第一凸台131与活塞套120上端内表面接触时，液压腔140的容积最小。

挺柱安装于原气缸盖240的挺柱孔内，挺柱的活塞套120上端外表面与凸轮210接触，活塞套120随凸轮210型线在轴向上做往复运动；活塞130上端面内侧所设同轴的圆柱形第二凸台132与气门230杆尾部顶端始终紧密接触。

如图2a和图2b所示，本实用新型附加升程是这样实现的：控制液压油经过衬套110上的第一油孔111流入第一矩形截面环槽112和第二矩形截面环槽122所构成的容积室150，再经活塞套120径向上均匀分布的四个第二油孔121，液压油最终流入液压腔140；由于液压腔140内的液压油对活塞130顶面向下的液压力大于原机气门弹簧220作用于圆柱形第二凸台132向上的反作用力与活塞130与活塞套120之间的摩擦力，使活塞130与活塞套120产生轴向上的相对位移，活塞130向下运动，与活塞130始终紧密接触的气门230也随之向下运动，使气门230产生附加升程；气门230附加升程的起始角度可以通过改变所流入液压油的压力、流量进行控制。

当需要消除附加升程时，控制液压油不再流入衬套110上的第一油孔111，且原本液压腔140内的液压油经活塞套120上的四个圆形第二油孔121再经衬套110内表面上的第一矩形截面环槽112和活塞套120外表面上的第二矩形截面环槽122所构成的容积室150，最后从第一油孔111泄出；此时液压腔140内的液压油压力下降，液压油对活塞130上端外表面向下的液压力作用小于原气门弹簧220经气门230杆尾部作用于活塞130上端内表面圆柱形第二凸台132向上的反作用力，并还需克服活塞130与活塞套120之间的摩擦阻力；上述作用力的合力使活塞130与活塞套120产生轴向上的相对位移，活塞130向上运动，与活塞130始终紧密接触的气门230也随之向上运动，使气门附加升程消除，此时气门230运动规律完全受凸轮型线控制。

如图3所示，所述液压可变气门机构运行状态具体可以分为以下三种情况；其中假设气门附加升程起始时刻为t1，消除时刻为t2，原气门升程起始时刻为T1，消除时刻为T2；其中附加升程为活塞130与活塞套120产生轴向上的相对位移。

当t1＜T1，此时气门230提前开启，控制t1既可以灵活改变气门230开启提前角α；

当t1＞T1，此时气门升程等于附加升程与原气门升程之和，控制附加升程的大小，从而改变气门升程的大小。

当t2＞T2，此时气门230延迟关闭，控制t2既可以灵活改变气门230关闭晚关角。

如图4a-4d所示，根据控制所流入液压腔140的液压油压力、流量以及持续时间，可产生不同的附加升程，可以实现原气门型线的多种变化；此处仅列举四个例子进行说明。

如图4a所示，附加升程的起始时刻t1＜T1且消除时刻t2＞T2，此时增大了气门提前角、气门晚关角以及气门升程。

如图4b所示，附加升程的起始时刻t1＞T1且消除时刻t2＜T2，此时没有改变气门提前角、气门晚关角，但改变了气门升程。

如图4c所示，附加升程的起始时刻t1＞T1且消除时刻t2＞T2，此时没有改变气门提前角，但改变了气门晚关角和气门升程。

如图4d所示，曲线Ⅰ为原机进气门凸轮型线，曲线Ⅱ为原机排气门凸轮型线；采用本实用新型挺柱的液压可变气门机构安装于排气门机构中，附加升程起始时刻t1＜T1，且消除时刻t2＜T2，此时在进气门开启过程中，同时使排气门也开启了适宜时间，该功能对于要采用内部EGR的柴油机来说，无需再增设的内部EGR专用凸轮，并且还可灵活调节内部EGR开闭相位。

上述液压油的流入和泄出可采用如图5所示的控制机构实现；当需要液压油流经衬套110上的第一油孔111最终流入液压腔140时，液压泵输送液压油经过液压油滤清器过滤后，再从两位三通高速电磁阀A孔进入，B孔输出（此时C孔关闭），流入衬套110上的第一油孔111，最终进入液压腔140；当不再需要液压油流入衬套110上的第一油孔111以及需要泄出液压腔140内液压油时，两位三通高速电磁阀A孔关闭，C孔打开，液压腔140内的液压油流出可变气门机构，经两位三通电磁阀B孔进入，C孔出，最终又流回油底壳。

上述两位三通高速电磁阀，通过ECU控制器A孔与C孔开启、定时，以及开启持续时间，从而达到对气门附加升程起始时刻和消除时刻的控制。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种液压可变气门挺柱，其特征在于：包括衬套（110）、活塞套（120）和活塞（130）；所述衬套（110）为中空圆柱体结构，内表面开有与衬套（110）同轴的第一矩形截面环槽（112）；衬套（110）径向上、第一矩形截面环槽（112）对应位置开有至少一个第一油孔（111）；活塞套（120）为上端封闭的中空圆柱体结构，设置于衬套（110）内部与其内表面间隙配合；活塞套（120）外表面设置有与其同轴的第二矩形截面环槽（122），第二矩形截面环槽（122）与第一矩形截面环槽（112）连通构成容积室（150）；活塞套（120）径向上，与第二矩形截面环槽（122）对应位置，设置有至少一个第二油孔（121）；活塞（130）为上端封闭的中空圆柱体结构，设置于活塞套（120）内部，与活塞套（120）内表面间隙配合。

2.根据权利要求1所述的一种液压可变气门挺柱，其特征在于：所述活塞（130）上端面外侧设置有与其同轴的圆柱形第一凸台（131）。

3.根据权利要求2所述的一种液压可变气门挺柱，其特征在于：所述活塞（130）上端面内侧设置有与其同轴的圆柱形第二凸台（132）。

4.根据权利要求1所述的一种液压可变气门挺柱，其特征在于：所述活塞（130）下端的外表面设有矩形截面环形台阶（133），环形台阶（133）外表面与活塞套（120）内表面间隙配合。

5.根据权利要求1所述的一种液压可变气门挺柱，其特征在于：所述衬套（110）径向上、第一矩形截面环槽（112）对应位置设置有一个圆形第一油孔（111）。

6.根据权利要求1所述的一种液压可变气门挺柱，其特征在于：所述活塞套（120）径向上设置有均匀分布的四个圆形第二油孔（121）。

7.根据权利要求1所述的一种液压可变气门挺柱，其特征在于：所述第二矩形截面环槽（122）的上边缘不低于第一矩形截面环槽（112）的下边缘，所述第二矩形截面环槽（122）的下边缘不高于第一矩形截面环槽（112）的上边缘。