CN205744038U - 双电磁协同控制增压式配气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供双电磁协同控制增压式配气系统，包括液压油轨、第一电磁控制部分、增压活塞、第二电磁控制部分、控制活塞、气门体、油箱。本实用新型采用液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；通过双电磁协同控制控制阀开启和关闭液压油路，利用增压活塞对增压腔内液压油进行增压，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，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

双电磁协同控制增压式配气系统

技术领域

本实用新型涉及的是一种内燃机，具体地说是内燃机配气系统。

背景技术

内燃机配气装置的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200910184400.1的专利公开了一种内燃机连续可变配气控制系统，该系统可以根据内燃机的转速和负荷需求优化控制进气门和排气门的开、闭正时，开、闭速度和行程，开、闭时长和进排气门的重合角度，但其曲柄连杆机构与活塞连接，仍然属于凸轮控制配气系统。申请号为200810246252.7的专利公开了一种新型的可变升程配气系统，包括液压挺柱、气门、摇臂、传动齿轮、调节杆、步进电机、凸轮轴设置在摇臂和调节杆之间，凸轮轴的凸轮与摇臂和调节杆接触，调节杆与传动齿轮连接，传动齿轮与步进电机啮合，该系统虽然可以实现气门正时随工况的需求而改变，最大化优化发动机性能，但仍然属于凸轮控制配气系统。传统凸轮轴驱动机械式气门配气机构，气门的运动通过曲轴与凸轮轴以及凸轮轴与各气缸气门之间的机械传动控制配气定时，其气门开启时刻、持续时间和升程等在结构参数上固定不变，只能确保内燃机在特定工况下性能达到最佳，不利于使用工况变化频繁的内燃机。

发明内容

本实用新型的目的在于提供配气相位易于控制、配气持续角和气门升程便于灵活调节、驱动压力可变的双电磁协同控制增压式配气系统。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型双电磁协同控制增压式配气系统，其特征是：包括配气单元、液压油轨、油箱，所述配气单元包括气门体、第一电磁控制部分、第二电磁控制部分、增压活塞、控制活塞、气门；

所述第一电磁控制部分包括第一电磁阀体、第一控制阀，第一电磁阀体和第一控制阀均位于气门体里，第一电磁阀体包括第一阀体、第一线圈、第一衔铁，第一线圈缠绕在第一阀体里，第一衔铁位于第一阀体下方，第一控制阀与第一衔铁相连，第一控制阀的上端部连接第一控制阀复位弹簧，第一控制阀复位弹簧的端部顶在第一阀体里，第一控制阀的中部设置第一凸起部分，第一凸起部分的宽度宽于其上下接邻部分的宽度，第一凸起部分所在的气门体部分设置第一凸起部分腔室，第一凸起部分上方接邻部分与气门体形成第一回油腔，第一凸起部分下方接邻部分与气门体形成第一进油腔，第一凸起部分的上下端面分别与气门体相配合，气门体里与第一凸起部分上端面配合处为第一密封座面，气门体里与凸起部分下端面配合处为第二密封座面；

增压活塞设置在气门体里并位于第一电磁控制部分的下方，增压活塞与其上方的气门体之间形成控制腔，增压活塞与其下方的气门体之间形成增压腔；

第二电磁控制部分位于增压腔下方，所述第二电磁控制部分包括第二电磁阀体、第二控制阀，第二电磁阀体和第二控制阀均位于气门体里，第二电磁阀体包括第二阀体、第二线圈、第二衔铁，第二线圈缠绕在第二阀体里，第二衔铁位于第二阀体下方，第二控制阀与第二衔铁相连，第二控制阀的上端部连接第二控制阀复位弹簧，第二控制阀复位弹簧的端部顶在第二阀体里，第二控制阀的中部设置第二凸起部分，第二凸起部分的宽度宽于其上下接邻部分的宽度，第二凸起部分所在的气门体部分设置第二凸起部分腔室，第二凸起部分上方接邻部分与气门体形成第二回油腔，第二凸起部分下方接邻部分与气门体形成第二进油腔，第二凸起部分的上下端面分别与气门体相配合，气门体里与第二凸起部分上端面配合处为第三密封座面，气门体里与第二凸起部分下端面配合处为第四密封座面；

控制活塞设置在气门体里并位于第二电磁控制部分的下方，控制活塞与第二电磁控制部分之间形成活塞腔；

气门体里分别设置回油总管、第一高压进油孔、第二高压进油孔、第一低压回油孔、第二低压回油孔、第一高低压通孔、第二高低压通孔，回油总管连通油箱，第一高压进油孔分别连通液压油轨和第一进油腔，第一低压回油孔分别连通回油总管和第一回油腔，第一高低压通孔分别连通第一凸起部分腔室和控制腔，第二高压进气孔分别连通第二进油腔和增压腔，第二低压回油孔分别连通第二回油腔和油箱，第二高低压通孔分别连通第二凸起部分腔室和活塞腔，控制活塞下方连接气门，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、增压腔通过吸油管路连通回油总管，吸油管路上安装吸油单向阀。

2、所述增压活塞的上端面面积大于其下端面面积。

本实用新型的优势在于：本实用新型通过第一电磁控制部分和第二电磁控制部分协同通断电分别控制第一控制阀和第二控制阀位移，在配气系统内部实现高低压油路间灵活转换，通过增压活塞对增压腔内的液压油增压，使作用在控制活塞上的液压力灵活变化，液压驱动气门开启和关闭，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；采用液压油轨显著降低了由于电磁控制部分高低压油路转换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，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为本实用新型的第一电磁控制部分示意图；

图3为本实用新型的第二电磁控制部分示意图。

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1～3，本实用新型一种双电磁协同控制增压式配气系统，它由液压油轨1、液压油管2、第一电磁控制部分3、控制腔4、增压活塞5、增压活塞复位弹簧6、吸油单向阀7、增压腔8、第二电磁控制部分9、活塞腔10、控制活塞11、气门体12、弹簧座13、气门复位弹簧14、气门15、外壳16、通气口17、气门座18、回油管19、油箱20、滤器21和液压油泵22组成。液压油轨1左端通过油管分别与液压油泵22、滤器21和油箱20相连通，液压油轨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，液压油出口通过液压油管2与气门体12上开有的液压进油口相连通，气门体12上开有的低压回油口通过回油管19连通油箱20。第一电磁控制部分3由第一控制阀复位弹簧23、第一线圈24、第一控制阀25、第一密封座面26、第二密封座面27、第一高压进油孔28、第一高低压通孔29、第一低压回油孔30和第一衔铁31组成。第二电磁控制部分9由第二控制阀复位弹簧32、第二线圈33、第二控制阀34、第三密封座面35、第四密封座面36、第二高压进油孔37、第二高低压通孔38、第二低压回油孔39和第二衔铁40组成。气门体12上分别设计有第一密封座面26、第二密封座面27、第一高压进油孔28、第一高低压通孔29、第一低压回油孔30、第三密封座面35、第四密封座面36、第二高压进油孔37、第二高低压通孔38和第二低压回油孔39，第一高压进油孔28通过气门体12上的液压油通道与液压进油口相连通，第一低压回油孔30通过气门体12上的低压回油通道与低压回油口相连通，在第一控制阀25压紧至第一密封座面26上时，第一高低压通孔29连通控制腔4与第一高压进油孔28，在第一控制阀25压紧至第二密封座面27上时，第一高低压通孔29连通控制腔4与第一低压回油孔30，在第二控制阀34压紧至第三密封座面35上时，第二高低压通孔38连通活塞腔10与第二高压进油孔37，在第二控制阀34压紧至第四密封座面36上时，第二高低压通孔38连通活塞腔10与第二低压回油孔39，第一低压回油孔30和第二低压回油孔39通过气门体12上开有的液压油通道与低压回油口连通，第一线圈24和第二线圈33通过电气接头与内燃机电控单元相连，进而控制第一控制阀25和第二控制阀34的抬起和落座，第一衔铁31和第二衔铁40分别通过止动环固定在第一控制阀25和第二控制阀34上，并随之一起运动，第一控制阀25通过第一控制阀复位弹簧23被压紧至第二密封座面27上，第二控制阀34通过第二控制阀复位弹簧32被压紧至第四密封座面36上。增压活塞5上端面积大于下端面积，其上端与气门体12之间形成控制腔4，控制腔4连通第一高低压通孔29，下端与气门体12之间形成增压腔8并与吸油单向阀7连通，增压腔8通过气门体12上开有的液压油通道与第二高压进油孔37连通，控制活塞11及气门体12之间形成活塞腔10，活塞腔10与第二高低压通孔38连通。控制活塞11设置在气门15上部，控制活塞11随气门15开启和关闭并与气门15同步运动，弹簧座13通过止动环固定在气门15上，并随之一起运动，气门复位弹簧14压紧在弹簧座13与外壳16之间，气门座18对气门15的运动升程进行限制。

图1为本实用新型双电磁协同控制增压式配气系统的整体结构示意图，包括液压油轨1、液压油管2、第一电磁控制部分3、控制腔4、增压活塞5、增压活塞复位弹簧6、吸油单向阀7、增压腔8、第二电磁控制部分9、活塞腔10、控制活塞11、气门体12、弹簧座13、气门复位弹簧14、气门15、外壳16、通气口17、气门座18、回油管19、油箱20、滤器21和液压油泵22组成。液压油轨1左端通过油管分别与液压油泵22、滤器21和油箱20相连通，液压油轨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，液压油出口通过液压油管2与气门体12上开有的液压进油口相连通，气门体12上开有的低压回油口通过回油管19连通油箱20。第一电磁控制部分3由第一控制阀复位弹簧23、第一线圈24、第一控制阀25、第一密封座面26、第二密封座面27、第一高压进油孔28、第一高低压通孔29、第一低压回油孔30和第一衔铁31共同构成了双电磁协同控制增压式配气系统的第一电磁控制部分3，如图2所示。第二控制阀复位弹簧32、第二线圈33、第二控制阀34、第三密封座面35、第四密封座面36、第二高压进油孔37、第二高低压通孔38、第二低压回油孔39和第二衔铁40共同构成了双电磁协同控制增压式配气系统的第二电磁控制部分9，如图3所示。气门体12上分别设计有第一密封座面26、第二密封座面27、第一高压进油孔28、第一高低压通孔29、第一低压回油孔30、第三密封座面35、第四密封座面36、第二高压进油孔37、第二高低压通孔38和第二低压回油孔39，第一高压进油孔28通过气门体12上的液压油通道与液压进油口相连通，第一低压回油孔30通过气门体12上的低压回油通道与低压回油口相连通，在第一控制阀25压紧至第一密封座面26上时，第一高低压通孔29连通控制腔4与第一高压进油孔28，在第一控制阀25压紧至第二密封座面27上时，第一高低压通孔29连通控制腔4与第一低压回油孔30，在第二控制阀34压紧至第三密封座面35上时，第二高低压通孔38连通活塞腔10与第二高压进油孔37，在第二控制阀34压紧至第四密封座面36上时，第二高低压通孔38连通活塞腔10与第二低压回油孔39，第一低压回油孔30和第二低压回油孔39通过气门体12上开有的液压油通道与低压回油口连通，第一线圈24和第二线圈33通过电气接头与内燃机电控单元相连，进而控制第一控制阀25和第二控制阀34的抬起和落座，第一衔铁31和第二衔铁40分别通过止动环固定在第一控制阀25和第二控制阀34上，并随之一起运动，第一控制阀25通过第一控制阀复位弹簧23被压紧至第二密封座面27上，第二控制阀34通过第二控制阀复位弹簧32被压紧至第四密封座面36上。增压活塞5上端面积大于下端面积，其上端与气门体12之间形成控制腔4，控制腔4连通第一高低压通孔29，下端与气门体12之间形成增压腔8并与吸油单向阀7连通，增压腔8通过气门体12上开有的液压油通道与第二高压进油孔37连通，控制活塞11及气门体12之间形成活塞腔10，活塞腔10与第二高低压通孔38连通。控制活塞11设置在气门15上部，控制活塞11随气门15开启和关闭并与气门15同步运动，弹簧座13通过止动环固定在气门15上，并随之一起运动，气门复位弹簧14压紧在弹簧座13与外壳16之间，气门座18对气门15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20内的液压油流经油管流入滤器21，滤清后的液压油通过油管流入液压油泵22，并在液压油泵22内被增压到一定压力，从液压油泵22内流出的增压液压油经过油管流入液压油轨1，并储存在液压油轨1内，液压油轨1内的增压液压油流经液压油管2经由气门体12上开有的液压进油口流入气门体12内液压进油通道，在双电磁协同控制增压式配气系统第一电磁控制部分3和第二电磁控制部分9均未通电时，第一控制阀复位弹簧23压紧第一控制阀25至第二密封座面27，第二控制阀复位弹簧32压紧第二控制阀34至第四密封座面36，流入气门体12内的增压液压油经由第一高压进油孔28流入第一控制阀25、第二密封座面27与气门体12形成的环形容腔内，由于第一控制阀25在此容腔内所受上下液压合力为零，第一控制阀25仍然被第一控制阀复位弹簧23压紧至第二密封座面27上，此时，第一密封座面26打开，第一高低压通孔29连通控制腔4与第一低压回油孔30，从而通过回油管19连通控制腔4与油箱20，控制腔4内液压油压力较低，增压活塞5在增压活塞复位弹簧6作用下不对增压腔8内液压油进行增压，增压腔8内液压油压力较低，气门15在气门复位弹簧14的弹簧力作用下被压紧至气门座18上，通气口17与气缸不连通；在双电磁协同控制增压式配气系统第一电磁控制部分3第一线圈24接收来自内燃机电控单元的增压控制电流后，第一衔铁31受电磁力吸引而向上运动，同时拉动第一控制阀25迅速向上运动，第一控制阀25密封第一密封座面26，第一高低压通孔29与第一低压回油孔30断开，第二密封座面27开启，第一高低压通孔29与第一高压进油孔28连通，液压油轨1内的增压液压油流经液压油管2流入控制腔4，控制腔4内压力迅速升高，由于增压活塞5上端面积大于下端面积，增压活塞5向下运动并对增压腔8内液压油进行增压，增压腔8内液压油压力迅速增加，此时，第二电磁控制部分9第二线圈33不通电，第二控制阀34密封第四密封座面36而使增压腔8内增压后的液压油不能进入活塞腔10内，在增压腔8内液压油压力增压到一定值后，第二线圈33通电，第二控制阀34向上运动密封第三密封座面35，第四密封座面36开启，增压腔8内高压液压油流经第二高压进油孔37和第二高低压通孔38流入活塞腔10内，活塞腔10内压力迅速升高，控制活塞11所受液压力大于气门复位弹簧14的弹簧力与气门15所受气缸内压力的合力，控制活塞11与气门15一起向下运动，气门15离开气门座18而迅速开启，通气口17与气缸连通，开启配气；在双电磁协同控制增压式配气系统第一电磁控制部分3第一线圈24再次断电时，电磁力消失，第一控制阀25在第一控制阀复位弹簧23的弹簧力作用下向下运动再次密封第二密封座面27，第一高低压通孔29与第一高压进油孔28断开，第一密封座面26开启，控制腔4通过第一高低压通孔29与第一低压回油孔30相连通，控制腔4内的高压液压油流经第一高低压通孔29回流至油箱20，控制腔4内压力迅速下降，在增压活塞复位弹簧6的弹簧力及增压腔8内液压油对增压活塞5下端面液压力合力作用下增压活塞5向上运动，此时第二电磁控制部分9断电，第二控制阀34密封第四密封座面36，第三密封座面35开启，活塞腔10内液压油经由第二高低压回油孔38回流至油箱20，气门15在气门复位弹簧14的弹簧力作用下向上运动压紧至气门座18而关闭，随着增压活塞向上运动吸油单向阀7开启，增压腔8通过吸油单向阀7自油箱20中吸油，增压腔8内液压油压力恢复至初始值，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双电磁协同控制增压式配气系统的第一电磁控制部分3、控制腔4、增压活塞5、增压活塞复位弹簧6、吸油单向阀7、增压腔8、第二电磁控制部分9、活塞腔10、控制活塞11、气门体12、弹簧座13、气门复位弹簧14、气门15、外壳16、通气口17和气门座18等的个数。本实用新型采用液压油轨1显著降低了由于系统内高低压油路转换时引起的液压油压力波动导致的气门15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；通过双电磁协同控制控制阀位移，实现对高低压油路的通断及流量大小的灵活控制，通过增压活塞对增压腔内的液压油增压，使作用在控制活塞上的液压力灵活变化，液压驱动气门15开启和关闭，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15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。

本实用新型双电磁协同控制增压式配气系统包括液压油轨、液压油管、第一电磁控制部分、控制腔、增压活塞、增压活塞复位弹簧、吸油单向阀、增压腔、第二电磁控制部分、活塞腔、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、滤器和液压油泵。气门体上开有的液压进油口通过液压油管与液压油轨相连通，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、第二密封座面、第一高压进油孔、第一高低压通孔、第一低压回油孔、第三密封座面、第四密封座面、第二高压进油孔、第二高低压通孔和第二低压回油孔。第一低压回油孔和第二低压回油孔通过气门体上开有的液压油通道与低压回油口连通。增压活塞上端面积大于下端面积，其上端与气门体之间形成控制腔，控制腔连通第一高低压通孔，下端与气门体之间形成增压腔并与吸油单向阀连通，增压腔通过气门体上开有的液压油通道与第二高压进油孔连通，控制活塞及气门体之间形成活塞腔，活塞腔与第二高低压通孔连通。控制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。

第一电磁控制部分包括第一控制阀复位弹簧、第一线圈、第一控制阀、第一密封座面、第二密封座面、第一高压进油孔、第一高低压通孔、第一低压回油孔和第一衔铁。第一高压进油孔通过气门体上的液压油通道与液压进油口相连通，第一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，在第一控制阀压紧至第一密封座面上时，第一高低压通孔连通控制腔与第一高压进油孔，在第一控制阀压紧至第二密封座面上时，第一高低压通孔连通控制腔与第一低压回油孔。

第二电磁控制部分包括第二控制阀复位弹簧、第二线圈、第二控制阀、第三密封座面、第四密封座面、第二高压进油孔、第二高低压通孔、第二低压回油孔和第二衔铁。在第二控制阀压紧至第三密封座面上时，第二高低压通孔连通活塞腔与第二高压进油孔，在第二控制阀压紧至第四密封座面上时，第二高低压通孔连通活塞腔与第二低压回油孔。

第一电磁控制部分、控制腔、增压活塞、增压活塞复位弹簧、吸油单向阀、增压腔、第二电磁控制部分、活塞腔、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 (3)

1.双电磁协同控制增压式配气系统，其特征是：包括配气单元、液压油轨、油箱，所述配气单元包括气门体、第一电磁控制部分、第二电磁控制部分、增压活塞、控制活塞、气门；

所述第一电磁控制部分包括第一电磁阀体、第一控制阀，第一电磁阀体和第一控制阀均位于气门体里，第一电磁阀体包括第一阀体、第一线圈、第一衔铁，第一线圈缠绕在第一阀体里，第一衔铁位于第一阀体下方，第一控制阀与第一衔铁相连，第一控制阀的上端部连接第一控制阀复位弹簧，第一控制阀复位弹簧的端部顶在第一阀体里，第一控制阀的中部设置第一凸起部分，第一凸起部分的宽度宽于其上下接邻部分的宽度，第一凸起部分所在的气门体部分设置第一凸起部分腔室，第一凸起部分上方接邻部分与气门体形成第一回油腔，第一凸起部分下方接邻部分与气门体形成第一进油腔，第一凸起部分的上下端面分别与气门体相配合，气门体里与第一凸起部分上端面配合处为第一密封座面，气门体里与凸起部分下端面配合处为第二密封座面；

增压活塞设置在气门体里并位于第一电磁控制部分的下方，增压活塞与其上方的气门体之间形成控制腔，增压活塞与其下方的气门体之间形成增压腔；

第二电磁控制部分位于增压腔下方，所述第二电磁控制部分包括第二电磁阀体、第二控制阀，第二电磁阀体和第二控制阀均位于气门体里，第二电磁阀体包括第二阀体、第二线圈、第二衔铁，第二线圈缠绕在第二阀体里，第二衔铁位于第二阀体下方，第二控制阀与第二衔铁相连，第二控制阀的上端部连接第二控制阀复位弹簧，第二控制阀复位弹簧的端部顶在第二阀体里，第二控制阀的中部设置第二凸起部分，第二凸起部分的宽度宽于其上下接邻部分的宽度，第二凸起部分所在的气门体部分设置第二凸起部分腔室，第二凸起部分上方接邻部分与气门体形成第二回油腔，第二凸起部分下方接邻部分与气门体形成第二进油腔，第二凸起部分的上下端面分别与气门体相配合，气门体里与第二凸起部分上端面配合处为第三密封座面，气门体里与第二凸起部分下端面配合处为第四密封座面；

控制活塞设置在气门体里并位于第二电磁控制部分的下方，控制活塞与第二电磁控制部分之间形成活塞腔；

气门体里分别设置回油总管、第一高压进油孔、第二高压进油孔、第一低压回油孔、第二低压回油孔、第一高低压通孔、第二高低压通孔，回油总管连通油箱，第一高压进油孔分别连通液压油轨和第一进油腔，第一低压回油孔分别连通回油总管和第一回油腔，第一高低压通孔分别连通第一凸起部分腔室和控制腔，第二高压进气孔分别连通第二进油腔和增压腔，第二低压回油孔分别连通第二回油腔和油箱，第二高低压通孔分别连通第二凸起部分腔室和活塞腔，控制活塞下方连接气门，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所述的双电磁协同控制增压式配气系统，其特征是：增压腔通过吸油管路连通回油总管，吸油管路上安装吸油单向阀。

3.根据权利要求1或2所述的双电磁协同控制增压式配气系统，其特征是：所述增压活塞的上端面面积大于其下端面面积。