CN205714325U - 压电液压驱动式配气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供压电液压驱动式配气系统，包括高压油轨、电液控制部分、气门体、气门、油箱等。本实用新型采用高压油轨显著降低了系统内压力波动引起的气门开启和关闭不稳定性，确保了配气系统工作的可靠性及一致性；通过电液控制部分通断电控制球阀开启和关闭液压油路，进而对液压活塞两端液压力灵活控制，利用作用在液压活塞和气门上的压力差实现气门运动可控，从而实现气门与通气口间的通断，能有效控制配气定时及配气持续角；通过压电堆直接驱动球阀，能灵活而精确的控制配气规律，有利于内燃机不同工况下灵活配气方式的实现，显著提高了气门控制自由度，能进一步改善燃料的经济性和内燃机排放，有利于提高内燃机的动力性能。

Description

压电液压驱动式配气系统

技术领域

本实用新型涉及的是一种内燃机，具体地说是内燃机的配气系统。

背景技术

内燃机配气装置的主要作用是在规定的时间内把燃烧后的废气排出气缸，并吸入足够量的新鲜空气，配气定时和配气持续角对燃油的经济性、内燃机功率、燃烧及排放等影响重大。进、排气过程必须严格按照内燃机定时要求进行，在多缸内燃机中，还要按照规定的发火次序来进行，以保证内燃机运转在最佳工况下。申请号为201410638791.0的专利公开了一种由机械、液压和电子控制三个子系统组成的可变配气相位系统，该系统的三个子系统相互配合可以实现可变配气相位的功能，但电子控制系统同样采用电磁阀控制，电磁阀执行机构结构复杂，电磁线圈电感作用使其响应时间滞后，导致对气门的控制精度差。申请号为200810120557.3的专利公开了一种电液综合控制的发动机配气系统，包括一个气门杆、一个液压油缸及液压油路，液压油缸的活塞杆与气门杆相连，进油口与一个换向阀的油路相连，该换向阀与高压油路相连，另一路与低压回路相连，换向阀的变换由一个电磁开关控制，控制电磁阀的开闭就能实现气门的开闭，可以达到最佳配气效果，但其电磁阀开关仍存在响应慢及控制精度差的不足。

发明内容

本实用新型的目的在于提供配气规律灵活可调及配气控制精度高的压电液压驱动式配气系统。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型压电液压驱动式配气系统，其特征是：包括配气单元、高压油轨、油箱，所述配气单元包括气门体、气门、外壳、电液控制部分；所述电液控制部分包括压电堆、顶杆、球阀、球阀复位弹簧、液压活塞，气门体里分别设置第一高压进油孔、第二高压进油孔、低压回油孔、高低压通孔、顶杆腔、球阀腔、球阀复位弹簧腔，压电堆安装在气门体里，顶杆设置在顶杆腔里并位于压电堆下方，球阀腔设置在顶杆腔下方，球阀复位弹簧腔设置在球阀腔下方，球阀设置在球阀腔里，球阀复位弹簧设置在球阀复位弹簧腔里，球阀分别与球阀腔上端面和球阀腔下端面相配合，球阀腔上端面与球阀配合处为第一密封座面，球阀腔下端面与球阀配合处为第二密封座面，液压活塞设置在气门体里，液压活塞与其下方的气门体之间形成第一控制腔，液压活塞与其上方的气门体之间形成第二控制腔，球阀复位弹簧腔连通第一高压进油孔，第二控制腔连通第二高压进油孔，第一高压进油孔和第二高压进油孔连通后与高压油轨相通，低压回油孔分别连通顶杆腔和油箱，高低压通孔分别连通球阀腔和第一控制腔；液压活塞下方连接气门，气门上套有气门复位弹簧，气门端部安装气门座，外壳安装在气门体下方，气门座位于外壳外侧；所述的配气单元的数量与发动机汽缸的数量相一致。

本实用新型还可以包括：

1、液压活塞上端面面积小于其下端面面积。

2、电液控制部分未通电时，压电堆保持原始长度，球阀复位弹簧压紧球阀至第一密封座面高低压通孔与低压回油孔不连通，由高压共轨流入气门体内的高压液压油分为两路，第一路经由第二高压进油孔流入第二控制腔，第二路经由第一高压进油孔和高低压通孔流入第一控制腔，气门座被压至外壳上；电液控制部分通电后，压电堆变形伸长，向下推动顶杆，球阀随顶杆一起向下运动，球阀离开第一密封座面并密封第二密封座面，第一密封座面开启，高低压通孔与低压回油孔连通，第一控制腔内高压液压油流经高低压通孔和低压回油孔流回至油箱，液压活塞推动气门一起向下运动，气门座离开外壳，开启配气。

本实用新型的优势在于：本实用新型采用高压油轨显著降低了由于电液控制部分切换高低压油路时引起的液压油压力波动导致的气门开启和关闭不稳定性，确保了配气系统工作的可靠性及一致性；通过电液控制部分通断电控制球阀位移，实现对高低压油路的通断及流量大小的灵活控制，进而对液压活塞两端液压力灵活控制，利用作用在液压活塞和气门上的压力差实现气门运动可控，从而实现气门与通气口间的通断，能有效控制配气定时及配气持续角；通过压电堆直接驱动球阀，能灵活而精确的控制配气规律，有利于内燃机不同工况下灵活配气方式的实现，显著提高了气门控制自由度，能进一步改善燃料的经济性和内燃机排放，有利于提高内燃机的动力性能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电液控制部分示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本实用新型做更详细地描述：

结合图1～2，本实用新型一种压电液压驱动式配气系统，它由高压油轨1、高压油管2、电液控制部分3、气门体4、弹簧座5、气门复位弹簧6、气门7、外壳8、通气口9、气门座10、回油管11、油箱12、滤器13和高压油泵14组成。高压油轨1左端通过液压油管分别与高压油泵14、滤器13和油箱12相连通，高压油轨1上开有多个液压油出口，液压油出口的个数根据内燃机气缸的个数确定，液压油出口通过高压油管2与气门体4上开有的高压进油口相连通，气门体4上开有的低压回油口通过回油管11连通油箱12。电液控制部分3由电气接头15、顶杆16、第一密封座面17、球阀18、第一高压进油孔19、第二高压进油孔20、液压活塞21、第一控制腔22、高低压通孔23、第二控制腔24、球阀复位弹簧25、第二密封座面26、低压回油孔27和压电堆28组成。气门体4上分别设计有第一密封座面17、第一高压进油孔19、第二高压进油孔20、高低压通孔23、第二密封座面26和低压回油孔27，第一高压进油孔19通过气门体4上开有的高压油道连通第二高压进油孔20并与气门体4上的高压油通道与高压进油口相连通，低压回油孔27通过气门体4上的低压回油通道与低压回油口相连通，液压活塞21上端面积小于下端面积，其上端和下端分别与气门体4之间形成第二控制腔24和第一控制腔22，第一控制腔22与高低压通孔23连通，第二控制腔24与第二高压进油孔20连通，在球阀18压紧至第一密封座面17上时，高低压通孔23连通第一控制腔22与第一高压进油孔19，在球阀18压紧至第二密封座面26上时，高低压通孔23连通第一控制腔22与低压回油孔27，压电堆28通过电气接头15与内燃机电控单元相连，进而控制球阀18的抬起和落座，压电堆28未通电时球阀18通过球阀复位弹簧25被压紧至第一密封座面17上。液压活塞21设置在气门7上部并随气门7开启和关闭并与气门7同步运动，弹簧座5通过止动环固定在气门7上，并随之一起运动，气门复位弹簧6压紧在弹簧座5与外壳8之间，气门座10对气门7的运动升程进行限制。

图1为本实用新型压电液压驱动式配气系统的整体结构示意图，包括高压油轨1、高压油管2、电液控制部分3、气门体4、弹簧座5、气门复位弹簧6、气门7、外壳8、通气口9、气门座10、回油管11、油箱12、滤器13和高压油泵14组成。高压油轨1左端通过液压油管分别与高压油泵14、滤器13和油箱12相连通，高压油轨1上开有多个液压油出口，液压油出口的个数根据内燃机气缸的个数确定，如图1所示，为本实用新型用于四缸内燃机时的示意图，液压油出口通过高压油管2与气门体4上开有的高压进油口相连通，气门体4上开有的低压回油口通过回油管11连通油箱12。电气接头15、顶杆16、第一密封座面17、球阀18、第一高压进油孔19、第二高压进油孔20、液压活塞21、第一控制腔22、高低压通孔23、第二控制腔24、球阀复位弹簧25、第二密封座面26、低压回油孔27和压电堆28共同构成了压电液压驱动式配气系统的电液控制部分3，如图2所示。气门体4上分别设计有第一密封座面17、第一高压进油孔19、第二高压进油孔20、高低压通孔23、第二密封座面26和低压回油孔27，第一高压进油孔19通过气门体4上开有的高压油道连通第二高压进油孔20并与气门体4上的高压油通道与高压进油口相连通，低压回油孔27通过气门体4上的低压回油通道与低压回油口相连通，液压活塞21上端面积小于下端面积，其上端和下端分别与气门体4之间形成第二控制腔24和第一控制腔22，第一控制腔22与高低压通孔23连通，第二控制腔24与第二高压进油孔20连通，在球阀18压紧至第一密封座面17上时，高低压通孔23连通第一控制腔22与第一高压进油孔19，在球阀18压紧至第二密封座面26上时，高低压通孔23连通第一控制腔22与低压回油孔27，压电堆28通过电气接头15与内燃机电控单元相连，进而控制球阀18的抬起和落座，压电堆28未通电时球阀18通过球阀复位弹簧25被压紧至第一密封座面17上。液压活塞21设置在气门7上部并随气门7开启和关闭并与气门7同步运动，弹簧座5通过止动环固定在气门7上，并随之一起运动，气门复位弹簧6压紧在弹簧座5与外壳8之间，气门座10对气门7的运动升程进行限制。如图1所示，本实用新型用于四缸内燃机时，油箱12内的液压油流经液压油管流入滤器13，滤清后的液压油通过液压油管流入高压油泵14，并在高压油泵14内被增压到一定压力，从高压油泵14内流出的高压液压油经过液压油管流入高压油轨1，并保持高压储存在高压油轨1内，高压油轨1内的高压液压油流经高压油管2经由气门体4上开有的高压进油口流入气门体4内高压进油通道，在压电液压驱动式配气系统电液控制部分3未通电时，压电堆28保持原始长度，不伸长，球阀复位弹簧25压紧球阀18至第一密封座面17，此时，高低压通孔23与低压回油孔27不连通，由高压共轨1流入气门体4内的高压液压油分为两路，一路经由第二高压进油孔20流入第二控制腔24，一路经由第一高压进油孔19和高低压通孔23流入第一控制腔22，由于液压活塞21上端面积小于下端面积，因此，此时液压活塞21所受液压合力方向向上，又由于气门复位弹簧6对气门7的弹簧力方向也向上，所以气门7在液压力和弹簧力合力作用下被压紧至气门座10上，通气口9与气缸不连通；在压电液压驱动式配气系统电液控制部分3接收来自内燃机电控单元的控制电流后，由于压电堆28的逆压电效应，压电堆28变形伸长，向下推动顶杆16，球阀18随顶杆16一起向下运动，球阀18离开第一密封座面17并密封第二密封座面26，第一密封座面17开启，高低压通孔23与低压回油孔27连通，第一控制腔22内高压液压油流经高低压通孔23和低压回油孔27流回至油箱12，第一控制腔22内液压油压力迅速下降，而第二控制腔24内仍保持高压，液压活塞21所受液压合力向下，推动气门7克服气门复位弹簧6的弹簧力和气门7所受气缸内压力的合力，液压活塞21与气门7一起向下运动，气门7离开气门座10而开启，通气口9与气缸连通，开启配气；在压电液压驱动式配气系统电液控制部分3再次断电时，压电堆28再次恢复原始长度，球阀18在球阀复位弹簧25的弹簧力作用下向上运动再次密封第一密封座面17，高低压通孔23与低压回油孔27断开，第二密封座面26开启，第一控制腔22通过高低压通孔23与第一高压进油孔19相连通，第一控制腔22内压力迅速升高，液压活塞21带动气门7在向上的液压力及气门复位弹簧6弹簧力作用下向上运动压紧至气门座10而关闭，完成一个配气循环过程。图1所示，为本实用新型用于四缸内燃机时的示意图，可以根据内燃机气缸个数灵活调整本实用新型压电液压驱动式配气系统的电液控制部分3、气门体4、弹簧座5、气门复位弹簧6、气门7、外壳8、通气口9和气门座10等的个数。本实用新型采用高压油轨1显著降低了由于电液控制部分3切换高低压油路时引起的液压油压力波动导致的气门7开启和关闭不稳定性，确保了配气系统工作的可靠性及一致性；通过电液控制部分3通断电直接驱动球阀18的位移，实现对高低压油路的通断及流量大小的灵活控制，可以实现不同的配气方式，既可以根据不同工况调节配气定时，又能灵活控制配气持续角，显著提高了气门7控制自由度，能进一步改善燃料的经济性和内燃机排放，有利于提高内燃机的动力性能。

本实用新型压电液压驱动式配气系统包括高压油轨、高压油管、电液控制部分、气门体、弹簧座、气门复位弹簧、气门7、外壳、通气口、气门座、回油管、油箱、滤器和高压油泵。气门体上开有的高压进油口通过高压油管与高压油轨相连通，气门体上开有的低压回油口通过回油管连通油箱。气门体上分别设计有第一密封座面、第一高压进油孔、第二高压进油孔、高低压通孔、第二密封座面和低压回油孔。液压活塞设置在气门上部，弹簧座通过止动环固定在气门上，气门复位弹簧压紧在弹簧座与外壳之间。

电液控制部分包括电气接头、顶杆、第一密封座面、球阀、第一高压进油孔、第二高压进油孔、液压活塞、第一控制腔、高低压通孔、第二控制腔、球阀复位弹簧、第二密封座面、低压回油孔和压电堆。第一高压进油孔通过气门体上开有的高压油道连通第二高压进油孔并与气门体上的高压油通道与高压进油口相连通，低压回油孔通过气门体上的低压回油通道与低压回油口相连通，在球阀压紧至第一密封座面上时，高低压通孔连通第一控制腔与第一高压进油孔，在球阀压紧至第二密封座面上时，高低压通孔连通第一控制腔与低压回油孔，压电堆通过电气接头与内燃机电控单元相连，压电堆未通电时球阀通过球阀复位弹簧被压紧至第一密封座面上。

液压活塞上端面积小于下端面积，其上端和下端分别与气门体之间形成第二控制腔和第一控制腔，第一控制腔与高低压通孔连通，第二控制腔与第二高压进油孔连通。电液控制部分、气门体、弹簧座、气门复位弹簧、气门、外壳、通气口和气门座的数量与内燃机气缸数量相同。

Claims (3)

1.压电液压驱动式配气系统，其特征是：包括配气单元、高压油轨、油箱，所述配气单元包括气门体、气门、外壳、电液控制部分；所述电液控制部分包括压电堆、顶杆、球阀、球阀复位弹簧、液压活塞，气门体里分别设置第一高压进油孔、第二高压进油孔、低压回油孔、高低压通孔、顶杆腔、球阀腔、球阀复位弹簧腔，压电堆安装在气门体里，顶杆设置在顶杆腔里并位于压电堆下方，球阀腔设置在顶杆腔下方，球阀复位弹簧腔设置在球阀腔下方，球阀设置在球阀腔里，球阀复位弹簧设置在球阀复位弹簧腔里，球阀分别与球阀腔上端面和球阀腔下端面相配合，球阀腔上端面与球阀配合处为第一密封座面，球阀腔下端面与球阀配合处为第二密封座面，液压活塞设置在气门体里，液压活塞与其下方的气门体之间形成第一控制腔，液压活塞与其上方的气门体之间形成第二控制腔，球阀复位弹簧腔连通第一高压进油孔，第二控制腔连通第二高压进油孔，第一高压进油孔和第二高压进油孔连通后与高压油轨相通，低压回油孔分别连通顶杆腔和油箱，高低压通孔分别连通球阀腔和第一控制腔；液压活塞下方连接气门，气门上套有气门复位弹簧，气门端部安装气门座，外壳安装在气门体下方，气门座位于外壳外侧；所述的配气单元的数量与发动机汽缸的数量相一致。

2.根据权利要求1所述的压电液压驱动式配气系统，其特征是：液压活塞上端面面积小于其下端面面积。

3.根据权利要求1或2所述的压电液压驱动式配气系统，其特征是：电液控制部分未通电时，压电堆保持原始长度，球阀复位弹簧压紧球阀至第一密封座面高低压通孔与低压回油孔不连通，由高压共轨流入气门体内的高压液压油分为两路，第一路经由第二高压进油孔流入第二控制腔，第二路经由第一高压进油孔和高低压通孔流入第一控制腔，气门座被压至外壳上；电液控制部分通电后，压电堆变形伸长，向下推动顶杆，球阀随顶杆一起向下运动，球阀离开第一密封座面并密封第二密封座面，第一密封座面开启，高低压通孔与低压回油孔连通，第一控制腔内高压液压油流经高低压通孔和低压回油孔流回至油箱，液压活塞推动气门一起向下运动，气门座离开外壳，开启配气。