CN205744036U - 压电控制配气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供压电控制配气系统，包括高压油轨、压电控制部分、控制活塞、气门体、油箱。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高压进油孔、第一密封座面、高低压通孔、低压回油孔和第二密封座面。控制活塞设置在气门上部并与气门体之间形成控制腔，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。本实用新型通过压电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，进而控制控制腔内液压油的供给量和泄放量，使作用在控制活塞上的液压力灵活变化。

Description

压电控制配气系统

技术领域

本实用新型涉及的是一种内燃机，具体地说是内燃机配气机构。

背景技术

内燃机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的定时要求进行，在多缸内燃机中，还要按照规定的发火次序来进行，以保证内燃机在最佳工况下运转。申请号为201210441088.1的专利公开了一种发动机电控液压配气系统，可以实现发动机气门电控全可变的功能，包括气门正时、相位和升程都可以连续调整，但其通过采用电磁阀执行机构控制液压油进油孔和液压油回油孔的开启或关闭控制进入液压缸体内的液压力而实现对气门的控制，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，仍然存在结构复杂、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控制配气系统。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型压电控制配气系统，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、压电控制部分、气门、外壳，所述压电控制部分包括压电堆、顶杆、球阀、球阀复位弹簧，压电堆安装在气门体里，气门体里分别设置顶杆腔、高压进油孔、高低压通孔、低压回油孔、球阀腔和球阀复位弹簧腔，顶杆位于顶杆腔里并位于压电堆的下方，球阀位于在球阀腔里，球阀腔位于顶杆腔下方，球阀复位弹簧腔位于球阀腔下方，球阀复位弹簧设置在球阀复位弹簧腔里并位于球阀下面，球阀腔上端与球阀相配合的位置为第一密封座面，球阀腔下端与球阀相配合的位置为第二密封座面，高压进油孔分别连通顶杆腔和高压油轨，低压回油孔分别连通球阀复位弹簧腔和油箱，压电控制部分下方的气门体里设置控制腔，高低压通孔分别连通球阀腔和控制腔，控制腔下方设置控制活塞，控制活塞连接气门，气门上缠有气门复位弹簧，外壳设置在气门体下方，气门的端部安装气门座，气门座位于外壳外侧；所述配气单元的个数与发动机汽缸的个数相一致。

本实用新型还可以包括：

1、压电堆通电后，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，高低压通孔与低压回油孔断开，高低压通孔与高压进油孔连通，高压油轨内的高压液压油流入控制腔，控制活塞与气门一起向下运动；压电堆断电后，球阀在球阀复位弹簧的弹簧力作用下向上运动密封第一密封座面，高低压通孔与高压进油孔断开，第二密封座面开启，控制腔通过高低压通孔与低压回油孔相连通，控制腔内的高压液压油流经高低压通孔回流至油箱，气门在气门复位弹簧的弹簧力作用下向上运动。

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压电控制部分球阀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；通过压电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，进而控制控制腔内液压油的供给量和泄放量，使作用在控制活塞上的液压力灵活变化，利用作用在控制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为本实用新型的压电控制部分示意图。

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控制配气系统，它由高压油轨1、高压油管2、压电控制部分3、控制腔4、控制活塞5、气门体6、弹簧座7、气门复位弹簧8、气门9、外壳10、通气口11、气门座12、回油管13、油箱14、滤器15和高压油泵16组成。高压油轨1左端通过液压油管分别与高压油泵16、滤器15和油箱14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6上开有的高压进油口相连通，而气门体6上开有的低压回油口通过回油管13连通油箱14。电气接头17、压电堆18、高压进油孔19、第一密封座面20、球阀复位弹簧21、高低压通孔22、低压回油孔23、第二密封座面24、球阀25和顶杆26共同构成了压电控制配气系统的压电控制部分3。气门体6上分别设计有高压进油孔19、第一密封座面20、高低压通孔22、低压回油孔23和第二密封座面24，高压进油孔19通过气门体6上的高压油通道与高压进油口相连通，低压回油孔23通过气门体6上的低压回油通道与低压回油口相连通，在球阀25压紧至第一密封座面20上时，高低压通孔22连通控制腔4与低压回油孔23，在球阀25压紧至第二密封座面24上时，高低压通孔22连通控制腔4与高压进油孔19，压电堆18上端通过电气接头17与内燃机电控单元相连，进而控制球阀25位移，球阀复位弹簧21压紧球阀25至顶杆26。控制活塞5设置在气门9上部并与气门体6之间形成控制腔4，控制活塞5随气门9开启和关闭与气门9同步运动，弹簧座7通过止动环固定在气门9上，并随之一起运动，气门复位弹簧8压紧在弹簧座7与外壳10之间，气门座12对气门9的运动升程进行限制。

图1为本实用新型压电控制配气系统的整体结构示意图，包括高压油轨1、高压油管2、压电控制部分3、控制腔4、控制活塞5、气门体6、弹簧座7、气门复位弹簧8、气门9、外壳10、通气口11、气门座12、回油管13、油箱14、滤器15和高压油泵16。高压油轨1左端通过液压油管分别与高压油泵16、滤器15和油箱14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6上开有的高压进油口相连通，而气门体6上开有的低压回油口通过回油管13连通油箱14。电气接头17、压电堆18、高压进油孔19、第一密封座面20、球阀复位弹簧21、高低压通孔22、低压回油孔23、第二密封座面24、球阀25和顶杆26共同构成了压电控制配气系统的压电控制部分3，如图2所示。气门体6上分别设计有高压进油孔19、第一密封座面20、高低压通孔22、低压回油孔23和第二密封座面24，高压进油孔19通过气门体6上的高压油通道与高压进油口相连通，低压回油孔23通过气门体6上的低压回油通道与低压回油口相连通，在球阀25压紧至第一密封座面20上时，高低压通孔22连通控制腔4与低压回油孔23，在球阀25压紧至第二密封座面24上时，高低压通孔22连通控制腔4与高压进油孔19，压电堆18上端通过电气接头17与内燃机电控单元相连，进而控制球阀25位移，球阀复位弹簧21压紧球阀25至顶杆26。控制活塞5设置在气门9上部并与气门体6之间形成控制腔4，控制活塞5随气门9开启和关闭与气门9同步运动，弹簧座7通过止动环固定在气门9上，并随之一起运动，气门复位弹簧8压紧在弹簧座7与外壳10之间，气门座12对气门9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14内的液压油流经液压油管流入滤器15，滤清后的液压油通过液压油管流入高压油泵16，并在高压油泵16内被增压到一定压力，从高压油泵16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6上开有的高压进油口流入气门体6内高压进油通道，在压电控制配气系统压电控制部分3未通电时，压电堆18保持原始长度，不伸长，球阀复位弹簧21压紧球阀25至第一密封座面20，流入气门体6内的高压液压油经由高压进油孔19流入第一密封座面20、球阀25、顶杆26与气门体6形成的环形容腔内，由于球阀25在此容腔内所受液压力小于球阀复位弹簧21向上的弹簧力，球阀25仍然被球阀复位弹簧21压紧至第一密封座面20上，此时，第二密封座面24打开，高低压通孔22连通控制腔4与低压回油孔23，从而通过回油管13连通控制腔4与油箱14，气门9在气门复位弹簧8的弹簧力作用下被压紧至气门座12上，通气口11与气缸不连通；在压电控制配气系统压电控制部分3接收来自内燃机电控单元的控制电流后，由于压电堆18的逆压电效应，压电堆18变形伸长，向下推动顶杆26，球阀25随顶杆26一起向下运动，球阀25离开第一密封座面20并密封第二密封座面24，高低压通孔22与低压回油孔23断开，高低压通孔22与高压进油孔19连通，高压油轨1内的高压液压油流经高压油管2流入控制腔4，控制腔4内压力迅速升高，此时控制活塞5所受液压力大于气门复位弹簧8的弹簧力与气门9所受气缸内压力的合力，控制活塞5与气门9一起向下运动，气门9离开气门座12而开启，通气口11与气缸连通，开启配气；在压电控制配气系统压电控制部分3再次断电时，压电堆18再次恢复原始长度，球阀25在球阀复位弹簧21的弹簧力作用下向上运动再次密封第一密封座面20，高低压通孔22与高压进油孔19断开，第二密封座面24开启，控制腔4通过高低压通孔22与低压回油孔23相连通，控制腔4内的高压液压油流经高低压通孔22回流至油箱14，控制腔4内压力迅速下降，气门9在气门复位弹簧8的弹簧力作用下向上运动压紧至气门座12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控制配气系统的压电控制部分3、控制腔4、控制活塞5、气门体6、弹簧座7、气门复位弹簧8、气门9、外壳10、通气口11和气门座12等的个数。本实用新型采用高压油轨1显著降低了由于压电控制部分3球阀切换高低压油路时引起的液压油压力波动导致的气门9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；通过压电控制部分3通断电直接驱动球阀25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，能灵活而精确的控制配气规律，显著提高了气门9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。

压电控制配气系统包括高压油轨、高压油管、压电控制部分、控制腔、控制活塞、气门体、弹簧座、气门复位弹簧、气门、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高压进油孔、第一密封座面、高低压通孔、低压回油孔和第二密封座面。控制活塞设置在气门上部并与气门体之间形成控制腔，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。

压电控制部分包括电气接头、压电堆、高压进油孔、第一密封座面、球阀复位弹簧、高低压通孔、低压回油孔、第二密封座面、球阀和顶杆。高压进油孔通过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，高低压通孔连通控制腔与低压回油孔，在球阀压紧至第二密封座面上时，高低压通孔连通控制腔与高压进油孔，压电堆上端通过电气接头与内燃机电控单元相连，球阀复位弹簧压紧球阀至顶杆。高压油管、压电控制部分、控制腔、控制活塞、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 (2)

1.压电控制配气系统，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、压电控制部分、气门、外壳，所述压电控制部分包括压电堆、顶杆、球阀、球阀复位弹簧，压电堆安装在气门体里，气门体里分别设置顶杆腔、高压进油孔、高低压通孔、低压回油孔、球阀腔和球阀复位弹簧腔，顶杆位于顶杆腔里并位于压电堆的下方，球阀位于在球阀腔里，球阀腔位于顶杆腔下方，球阀复位弹簧腔位于球阀腔下方，球阀复位弹簧设置在球阀复位弹簧腔里并位于球阀下面，球阀腔上端与球阀相配合的位置为第一密封座面，球阀腔下端与球阀相配合的位置为第二密封座面，高压进油孔分别连通顶杆腔和高压油轨，低压回油孔分别连通球阀复位弹簧腔和油箱，压电控制部分下方的气门体里设置控制腔，高低压通孔分别连通球阀腔和控制腔，控制腔下方设置控制活塞，控制活塞连接气门，气门上缠有气门复位弹簧，外壳设置在气门体下方，气门的端部安装气门座，气门座位于外壳外侧；所述配气单元的个数与发动机汽缸的个数相一致。

2.根据权利要求1所述的压电控制配气系统，其特征是：压电堆通电后，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，高低压通孔与低压回油孔断开，高低压通孔与高压进油孔连通，高压油轨内的高压液压油流入控制腔，控制活塞与气门一起向下运动；压电堆断电后，球阀在球阀复位弹簧的弹簧力作用下向上运动密封第一密封座面，高低压通孔与高压进油孔断开，第二密封座面开启，控制腔通过高低压通孔与低压回油孔相连通，控制腔内的高压液压油流经高低压通孔回流至油箱，气门在气门复位弹簧的弹簧力作用下向上运动。