CN205908328U - 四气门发动机可变气门机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种四气门发动机可变气门机构，克服了目前发动机在不同运转条件下进气参数不可控和气门落座对缸体冲击过强的问题，其包括高压缸体(20)、低压缸体(42)、4套执行机构与电磁机构；电磁机构包括第一高速电磁阀(14)至第四高速电磁阀；第一高速电磁阀(14)至第四高速电磁阀的结构相同；高压缸体(20)安装在低压缸体(42)之上固定连接，4套执行机构安装在高压缸体(20)与低压缸体(42)上的4个高压柱塞孔与4个低压柱塞孔内，第一高速电磁阀(14)至第四高速电磁阀依次安装在高压缸体(20)上的第一电磁阀座孔(43)、第二电磁阀座孔(46)、第三电磁阀座孔(47)与第四电磁阀座孔(49)上。

Description

四气门发动机可变气门机构

技术领域

本实用新型涉及一种发动机的气门机构，更确切地说，本实用新型涉及一种四气门发动机可变气门机构。

背景技术

近年来，随着环境污染和能源短缺的问题日益严重，节能、高效和环保成为内燃机技术发展的主导方向，“节能减排”策略是目前解决环境污染和能源短缺问题的主要手段，同时也是衡量发动机性能的一个重要指标。通过优化进气系统，有利于提高充量系数，调整残余废气量，优化缸内燃烧，降低污染物排放，提高发动机性能。众所周知米勒循环发动机即是通过改变配气正时技术改变进气门关闭时刻，当活塞运动到进气门打开行程末段下止点前，进气门提前关闭，由于活塞继续下行使缸内气体发生膨胀，气体温度降低，进而改善NO_X的产生，同时米勒循环发动机可以降低有效压缩比，从而降低缸内压力，改善发动机的震动噪声，减少机械损失和延长机械寿命。

为了使发动机获得更好的动力性和经济性，气门的配气相位需要随发动机转速和负荷的改变而改变。在高转速大负荷的情况下，为了获得大的输出功率，需要较大的气门重叠角和进气延闭角；然而在低转速小负荷的情况下，为了获得良好的运转稳定性和燃油经济性，需要较小的气门重叠角和进气延闭角。传统配气相位是固定不变的，固定的凸轮轴式气门驱动系统难于实现多个气门相位及升程的独立控制，在米勒循环的应用中存在一定限制。此外，汽车在不同环境下行驶时，发动机运行工况时刻变化，由于不同工况下对进、排气量要求不同，传统的配气机构亦很难满足未来日益严格的内燃机排放法规要求。而计算机、硬件技术的飞速发展，使得电子技术被广泛地应用在内燃机上，电控液压控制的可变气门机构成为一种较为理想的可变气门系统，可以使配气机构的运动与柴油机运行工况相互独立，实现气门正时、气门开启持续时间和升程的灵活控制，进而实现发动机低油耗、低排放和高效率的控制目标。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的发动机在不同运转条件下进气参数不可控和气门落座对缸体冲击过强的问题，提供了一种四气门发动机可变气门机构。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：所述的四气门发动机可变气门机构包括高压缸体、低压缸体、4套结构相同的执行机构与电磁机构；

所述的电磁机构包括第一高速电磁阀、第二高速电磁阀、第三高速电磁阀与第四高速电磁阀；第一高速电磁阀、第二高速电磁阀、第三高速电磁阀与第四高速电磁阀的结构相同；

高压缸体安装在低压缸体上并采用高强螺钉固定连接，4套结构相同的执行机构安装在高压缸体与低压缸体上的4个结构相同的高压柱塞孔与4个结构相同的低压柱塞孔内，第一高速电磁阀、第二高速电磁阀、第三高速电磁阀与第四高速电磁阀依次安装在高压缸体上的第一电磁阀座孔、第二电磁阀座孔、第三电磁阀座孔与第四电磁阀座孔上。

技术方案中所述的4套结构相同的执行机构安装在高压缸体与低压缸体上的4个结构相同的高压柱塞孔与4个结构相同的低压柱塞孔内是指：所述的执行机构包括高压缸体O型圈、小柱塞、大柱塞、限位台肩、过渡挺杆、限位铜片与低压缸体O型圈；所述的4个结构相同的大柱塞安装在高压缸体上的4个结构相同的高压柱塞孔内，4个结构相同的小柱塞安装在4个结构相同的大柱塞内，小柱塞的上段柱体伸出高压缸体，小柱塞顶端的中心处沿轴向加工有螺纹孔，4个结构相同的过渡挺杆装入低压缸体上的4个结构相同的低压柱塞孔内，4个结构相同的下段挺杆从低压缸体上的4个结构相同的低压缸体下段阶梯孔中伸出，每套小柱塞、大柱塞与过渡挺杆回转中心线共线，4个结构相同的限位台肩套装在4个结构相同的过渡挺杆的上端，4个结构相同的低压缸体O型圈安装在低压缸体下段阶梯孔上的4个结构相同的下环形槽内，4个结构相同的限位铜片采用调节螺钉安装在低压柱塞孔的底端面上，4个结构相同的高压缸体O型圈安装在高压缸体上的4个结构相同的上环形槽中。

技术方案中所述的小柱塞由上段柱体和下段柱体组成，上段柱体的直径小于下段柱体的直径，小柱塞的上段柱体直径与高压缸体上段阶梯孔直径相同，小柱塞的下段柱体直径与大柱塞的内径相同，小柱塞的下段柱体高度等于大柱塞的空心腔的高度，小柱塞的总长度大于高压缸体的高度，小柱塞顶部的中心处沿轴向加工螺纹孔，在下段柱体上沿轴向均匀分布有4道第一环形沟槽。

技术方案中所述的大柱塞是空心式柱塞，大柱塞由直径不同的上段空心柱塞和下段空心柱塞组成，大柱塞的内径等于小柱塞外径，大柱塞上段空心柱塞的外径和长度分别等于高压缸体中间段阶梯孔的内径和高度，大柱塞下段空心柱塞的外径和长度分别等于高压缸体下段阶梯孔的内径和高度，大柱塞的空心高度等于小柱塞下段柱体高度。

技术方案中所述的过渡挺杆由直径不同的上段挺杆和下段挺杆组成，过渡挺杆的上段挺杆直径等于低压缸体上的低压缸体中段阶梯孔的内径，并且大于大柱塞的内径，在过渡挺杆上段挺杆上沿轴向加工两道第二环形沟槽。

技术方案中所述的高压缸体为长方体形结构件，高压缸体的中间位置竖直地加工4个相互平行的结构相同的高压柱塞孔，4个结构相同的高压柱塞孔贯穿高压缸体，4个高压柱塞孔回转轴线的依次连线为一矩形，高压柱塞孔设置为三段直径不同的阶梯孔，自上而下依次为高压缸体上段阶梯孔、高压缸体中间段阶梯孔和高压缸体下段阶梯孔，高压柱塞孔贯穿高压缸体，在三段直径不同的阶梯孔中，高压缸体上段阶梯孔直径最小，高压缸体下段阶梯孔直径最大；在高压缸体顶部的4角处设置有4个结构相同的电磁阀座孔即第一电磁阀座孔、第二电磁阀座孔、第三电磁阀座孔与第四电磁阀座孔；在高压缸体左右两端、4个结构相同的电磁阀座孔的下方对称地加工有4个结构相同的进油道与4个结构相同的回油，在高压缸体内部加工有4个结构相同的主油道、4个结构相同的第一支路油道、4个结构相同的第二支路油道与4个结构相同的第三支路油道，进油道的加工深度达到电磁阀座孔处，即4个结构相同的进油道与4个结构相同的电磁阀进油孔相连通，回油道的加工深度同样达到电磁阀座孔处，即4个结构相同的回油道与4个结构相同的电磁阀回油孔相连通，4个结构相同的主油道依次和第一电磁阀座孔、第二电磁阀座孔、第三电磁阀座孔与第四电磁阀座孔相连通，并且依次和4个结构相同的第一支路油道、4个结构相同的第二支路油道与4个结构相同的第三支路油道相连通；其中第一支路油道与第二支路油道汇成一条油道与1个相对应的高压缸体中间段阶梯孔的顶部相通；第三支路油道与1个相对应的高压缸体中间段阶梯孔的上部相通，每个第一支路油道与第二支路油道中分别设有单向阀和节流孔，在每个高压缸体上段阶梯孔的孔壁处加工有安装密封圈的上环形槽。

技术方案中所述的低压缸体为长方体形结构件，低压缸体上竖直地加工4个互相平行的结构相同的低压柱塞孔，4个结构相同的低压柱塞孔贯穿低压缸体，低压柱塞孔设置为三段直径不同的阶梯孔，三段阶梯孔同轴线，自上而下依次为低压缸体上段阶梯孔、低压缸体中段阶梯孔和低压缸体下段阶梯孔，低压缸体上段阶梯孔直径等于高压缸体中高压缸体下段阶梯孔直径，低压缸体中段阶梯孔直径小于高压缸体中高压缸体中间段阶梯孔直径，低压缸体下段阶梯孔直径等于高压缸体中高压缸体上段阶梯孔直径，4个低压柱塞孔的回转中心轴线与高压缸体中4个高压柱塞孔的中心轴线共线；低压缸体的两端加工有4个结构相同的辅油道，4个结构相同的辅油道连通4个结构相同的低压缸体上段阶梯孔和卸油管路；左、右两对低压柱塞孔的中间设置有前后水平方向的缓冲主油道，4个低压柱塞孔的低压缸体中段阶梯孔分别经过两条左、右水平油道与缓冲主油道相连通，缓冲主油道两侧的4对左右水平油道中分别设置有第二单向阀与第二单节流孔，两对单向阀方向设置相反，在低压缸体下段阶梯孔的下端孔壁处加工有安装密封圈的下环形槽，低压缸体的前后两端加工有分别安装1号油气缓冲罐和2号油气缓冲灌的螺纹孔，并且缓冲主油道连通1号油气缓冲罐和2号油气缓冲灌的内腔。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型所述的四气门发动机可变气门机构依靠先进的电子控制技术，实现更加灵活精准的进、排气控制，实时控制四气门开闭时刻和气门升程，同时控制四个进、排气门的开启持续时间，进而控制缸内空燃比和缸内EGR量，实现缸内废气再循环，满足对发动机在高转速和低转速、大负荷和小负荷运转工况下的最优化控制。进、排气门之间的电控液压控制相互独立，互不影响。

2.本实用新型所述的四气门发动机可变气门机构通过改变液压作用面积和运动件的质量，配合单向阀和节流孔的作用，增加气门开启和关闭的前期运动速度，降低气门后期运动速度，减缓气门对缸体的落座冲击和损坏。

3.本实用新型所述的四气门发动机可变气门机构由于采用高速电磁阀结构，无凸轮轴机构，降低四气门发动机可变气门机构的磨损。通过控制单元输出信号控制高速电磁阀的通断电，进而可以实现对气门启闭时刻的精准控制。

4.本实用新型所述的四气门发动机可变气门机构所采用的HSV高速电磁阀(以下简称高速电磁阀)，具有响应速度快、流量大、体积小、耐高温、精度高、寿命长、抗污染能力强和工作稳定等优点，保证了四气门发动机可变气门机构的控制精度和稳定性要求。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1是本实用新型所述的四气门发动机可变气门机构结构原理图；

图2是本实用新型所述的四气门发动机可变气门机构俯视图；

图3是本实用新型所述的四气门发动机可变气门机构中的HSV二位三通高速电磁阀即第一高速电磁阀结构原理图；

图中：1.油箱，2.网式滤清器，3.液压泵，4.伺服电动机，5.溢流阀，6.供油单向阀，7.压力继电器，8.压力表，9.储能器，10.控制单元，11.高压共轨高速数据采集卡，12.进油道，13.回油道，14.第一高速电磁阀，15.主油道，16.第一支路油道，17.第二支路油道，18.高压缸体O型圈，19.气门升程传感器，20.高压缸体，21.第三支路油道，22.第二高速电磁阀，23.第一单向阀，24.第一节流孔，25.大柱塞，26.小柱塞，27.流量阀，28.第一环形沟槽，29.冷却器，30.辅油道，31.低压缸体中段阶梯孔，32.限位铜片，33.低压缸体上段阶梯孔，34.限位台肩，35.过渡挺杆，36.调节螺钉，37.低压缸体O型圈，38.第二节流孔，39.第二单向阀，40.第二环形沟槽，41.缓冲主油道，42.低压缸体，43.第一电磁阀座孔，44.密封盖，45.小柱塞孔，46.第二电磁阀座孔，47.第三电磁阀座孔，48.1号油气缓冲罐，49.第四电磁阀座孔，50.衔铁，51.电磁线圈，52.磁铁，53.阀杆，54.回油孔，55.工作油孔，56.推杆，57.第一密封球阀，58.进油孔，59.第二密封球阀，60.2号油气缓冲灌，61.气门弹簧，62.气门。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

本实用新型所述的四气门发动机可变气门机构可以根据发动机的不同运行工况和各缸内燃烧情况，通过控制单元10接受输入的信号，对输入的信号进行处理分析，进一步对4个高速电磁阀输出相应的电流信号，调节气门62正时、开启持续时间和气门62升程，使发动机在不同工况下，都能获得较好的容积效率和较低的泵气损失，提高发动机的动力性和经济性。

参阅图1和图2所示，所述的四气门发动机可变气门机构主要包括高压缸体20、低压缸体42、4套结构相同的执行机构与电磁机构。

所述的四气门发动机可变气门机构是根据四气门单缸发动机设计，其中，执行机构位置根据单缸机4个气门62位置设定，4套执行机构在结构上完全相同。每一套执行机构均包括安装在高压缸体20内的小柱塞26、大柱塞25、高压缸体O型圈18和安装在低压缸体42内的过渡挺杆35、低压缸体O型圈37、限位铜片32、限位台肩34、调节螺钉36；电磁机构包括第一高速电磁阀14、第二高速电磁阀22、第三高速电磁阀与第四高速电磁阀，第一高速电磁阀14、第二高速电磁阀22、第三高速电磁阀与第四高速电磁阀的结构相同。

所述的高压缸体20为长方体结构件，平面面积略大于气缸盖面积。高压缸体20上竖直地加工4个相互平行且结构相同的高压柱塞孔，4个高压柱塞孔位于高压缸体20中间位置，4个高压柱塞孔回转轴线连线为一矩形，高压柱塞孔设置为三段直径不同的阶梯孔，三段阶梯孔同轴线，自上而下依次为高压缸体上段阶梯孔、高压缸体中间段阶梯孔和高压缸体下段阶梯孔，高压柱塞孔贯穿高压缸体20。在三段直径不同的阶梯孔中，高压缸体上段阶梯孔直径最小，高压缸体下段阶梯孔直径最大。在高压缸体20顶部的4角处即在4个高压柱塞孔的外侧加工有4个结构相同的电磁阀座孔即第一电磁阀座孔43、第二电磁阀座孔46、第三电磁阀座孔47与第四电磁阀座孔49；在高压缸体20左右两端、4个结构相同的电磁阀座孔的下方对称地加工有4个结构相同的进油道12和4个结构相同的回油道13；在高压缸体20内部加工有4个结构相同的主油道15、4个结构相同的第一支路油道16、4个结构相同的第二支路油道17与4个结构相同的第三支路油道21。进油道12的加工深度达到电磁阀座孔处，即4个结构相同的进油道12与4个结构相同的电磁阀进油孔58相通；回油道13的加工深度同样达到电磁阀座孔处，即4个结构相同的回油道13与4个结构相同的电磁阀回油孔54相通；4个结构相同的主油道15依次和第一电磁阀座孔43、第二电磁阀座孔46、第三电磁阀座孔47与第四电磁阀座孔49相连通，并且依次和4个结构相同的第一支路油道16、4个结构相同的第二支路油道17与4个结构相同的第三支路油道21相连通；其中第一支路油道16与第二支路油道17汇成一条油道与1个相对应的高压缸体中间段阶梯孔的顶部相通；第三支路油道21与1个相对应的高压缸体中间段阶梯孔的上部相通。每个第一支路油道16和第二支路油道17中分别设有第一单向阀23和第一节流孔24。在每个高压缸体上段阶梯孔的孔壁处加工有安装密封圈的上环形槽。

所述的低压缸体42为长方体结构件，低压缸体42上竖直地加工4个互相平行且结构相同的低压柱塞孔，低压柱塞孔设置为三段直径不同的阶梯孔，贯穿低压缸体42，三段阶梯孔同轴线，自上而下依次为低压缸体上段阶梯孔33、低压缸体中段阶梯孔31和低压缸体下段阶梯孔。低压缸体上段阶梯孔33直径等于高压缸体20中高压缸体下段阶梯孔直径，低压缸体中段阶梯孔31直径略小于高压缸体中间段阶梯孔直径，低压缸体下段阶梯孔直径等于高压缸体上段阶梯孔直径，并且本实用新型的4个低压柱塞孔的中心轴线与4个高压柱塞孔的中心轴线共线。低压缸体42的两端加工有4个结构相同的辅油道30，4个结构相同的辅油道30连通4个结构相同的低压缸体上段阶梯孔33和卸油管路。左、右两对低压柱塞孔的中间设置有前后水平方向的缓冲主油道41，4个低压柱塞孔的低压缸体中段阶梯孔31分别经过两条左、右水平油道与缓冲主油道41相连通，缓冲主油道41两侧的4对左右水平油道中分别设有第二单向阀39与第二节流孔38，两对单向阀方向设置相反，缓冲主油道41的油液不能从两对单向阀中流向两低压缸体中段阶梯孔31。在低压缸体下段阶梯孔的下端孔壁处加工有安装密封圈的下环形槽。低压缸体42的前后两端加工有分别安装1号油气缓冲罐48和2号油气缓冲灌60的螺纹孔，并且缓冲主油道41连通1号油气缓冲罐48和2号油气缓冲灌60的内腔。

所述的执行机构包括安装在高压缸体20上的高压柱塞孔内的高压缸体O型圈18、小柱塞26、大柱塞25和安装在低压缸体42上的低压柱塞孔内的限位台肩34、过渡挺杆35、限位铜片32、调节螺钉36与低压缸体O型圈37。

所述的小柱塞26分为直径不同的上段柱体和下段柱体，小柱塞26的上段柱体直径与高压缸体上段阶梯孔直径相同，小柱塞26的上段柱体与大柱塞25采用间隙配合；小柱塞26的下段柱体直径与大柱塞25内径相同；小柱塞26的下段柱体高度等于大柱塞25的空心腔高度；小柱塞26的总长度略大于高压缸体20的高度。小柱塞26顶部的中心处沿轴向加工螺纹孔，在下段柱体上沿轴向均匀分布有4道第一环形沟槽28。

所述的大柱塞25是空心式柱塞，分为直径不同的上段空心柱塞和下段空心柱塞，大柱塞25的内径等于小柱塞26外径；大柱塞25上段空心柱塞的外径和长度分别等于高压缸体中间段阶梯孔的内径和高度；大柱塞25下段空心柱塞的外径和长度分别等于高压缸体下段阶梯孔的内径和高度。大柱塞25的空心高度等于小柱塞26下段柱体高度。

所述的过渡挺杆35分为直径不同的上段挺杆和下段挺杆，过渡挺杆35的上段挺杆直径等于低压缸体中段阶梯孔31的内径，并且略大于大柱塞25的内径。在过渡挺杆35上段挺杆上沿轴向加工两道第二环形沟槽40。

所述的电磁阀机构包括4个高速电磁阀。4个高速电磁阀包含第一高速电磁阀14、第二高速电磁阀22、第三高速电磁阀与第四高速电磁阀(图中未画出)，第一高速电磁阀14、第二高速电磁阀22、第三高速电磁阀与第四高速电磁阀结构相同；第一高速电磁阀14、第二高速电磁阀22、第三高速电磁阀与第四高速电磁阀依次安装在第一电磁阀座孔43、第二电磁阀座孔46、第三电磁阀座孔47与第四电磁阀座孔49上。

参阅图1和图3，所述的二位三通高速电磁阀即第一高速电磁阀14包括衔铁50、电磁线圈51、磁铁52、阀杆53、推杆56、第一密封球阀57和第二密封球阀59，并且由控制单元10输出的电流信号控制其动作。

高速电磁阀工作原理如下，当控制单元10向电磁线圈51输送电流时，通电后的电磁线圈51与磁铁52产生强磁吸合衔铁50，衔铁50推动阀杆53向下运动，并且推杆56推动第一密封球阀57打开，同时第二密封球阀59关闭，达到进油孔58与工作油孔55相连通的目的。当控制单元10停止向电磁线圈51输送电流时，强磁消失，高压油推动第一密封球阀57使其密封进油孔58，第二密封球阀59打开，工作油孔55与回油孔54相连通。通过控制电磁线圈51的通断电时刻，控制执行机构的运动，进而控制气门62的开闭时刻。

将高压缸体20安装在低压缸体42之上并采用高强螺钉固定连接，避免液压油从两者的接触面间流出。4个结构相同的大柱塞25安装在高压缸体20上的4个结构相同的高压柱塞孔内。4个结构相同的小柱塞26安装在4个结构相同的大柱塞25内，小柱塞26的上段柱体伸出高压缸体20，小柱塞26顶端的中心处沿轴向加工有螺纹孔，用以安装气门升程传感器19。为保证大、小柱塞的良好运动，4套柱塞不能互换。4个结构相同的过渡挺杆35装入低压缸体42上的4个结构相同的低压柱塞孔内，4个结构相同的下段挺杆从低压缸体42上的4个结构相同的低压缸体下段阶梯孔中伸出。每套小柱塞26、大柱塞25、过渡挺杆35与气门62中心线处于同一轴线。气门62在气门弹簧61的作用下与过渡挺杆35接触，对每套执行机构施加向上的推力。

高压缸体O型圈18安装在高压缸体20上的上环形槽中，低压缸体O型圈37安装在低压缸体42上的下环形槽中。环形限位台肩34套装在过渡挺杆35的上端，并通过螺钉将环形限位台肩34固定在低压缸体上段阶梯孔33内，限位台肩34采用紫铜材料。调节螺钉36将紫铜材料的环形的限位铜片32固定在低压缸体中段阶梯孔31的底端面上。低压缸体42前后两端分别通过螺纹孔水平方向固定1号油气缓冲罐48和2号油气缓冲灌60，缓冲主油道41连接1号油气缓冲罐48和2号油气缓冲灌60的内腔。

进油管与进油道12接口螺纹连接，并且进油道12与电磁阀进油孔58相通；回油管与回油道13接口螺纹连接，回油道13与电磁阀回油孔54相通；主油道15与电磁阀工作油孔55相通；辅油道30的接口与卸油管路连接。

电磁阀机构通过螺钉固定在高压缸体20顶部的4角处，即第一高速电磁阀14、第二高速电磁阀22、第三高速电磁阀与第四高速电磁阀依次安装在第一电磁阀座孔43、第二电磁阀座孔46、第三电磁阀座孔47与第四电磁阀座孔49上。

油箱1通过油管与网式滤清器2相连，网式滤清器2再与液压泵3连接。液压泵3后的油管产生分支，一个分支油管经过溢流阀5后返回油箱1；另一个分支油管连接供油单向阀6。经过供油单向阀6的油管再次产生分支，一个分支与低压缸体42中的4个进油道12相连接；另一个分支先与压力继电器7连接，再与压力表8连接，最后与储能器9连接。压力继电器7将储能器9中的压力反馈给伺服电动机4，伺服电动机4输出端与液压泵3输入轴连接。

所述的四气门发动机可变气门机构的工作原理：

1.液压系统建立阶段

参阅图1，首先打开流量阀27，保证整个油路的畅通。储能器9中压力低于设定值时，压力继电器7闭合，伺服电机4自动启动运行，驱动液压泵3运转，液压泵3供给的高压油流经供油单向阀6进入储能器9中。当压力达到溢流阀5的设定值时，溢流阀5开启，多余的压力油从溢流阀5中流回油箱，压力继电器7断电，伺服电机4停止工作。如此往复循环，维持整个系统压力处于稳定的设定值。

2.控制气门动作阶段

参阅图1和图3，当控制单元10向电磁阀机构中的某高速电磁阀输入电流时，衔铁50被吸合，使进油孔58与工作油孔55相贯通。液压泵3输送的高压油流经供油单向阀6、进油道12、高速电磁阀进油孔58和工作油孔55，进入主油道15。大柱塞25和小柱塞26受到高压油的作用，推动过渡挺杆35向下运动，使气门62开启。

当电磁阀机构中的某高速电磁阀断电时，衔铁50恢复到初始位置，工作油孔55与回油孔54相贯通。从高压缸体20内反向流回的液压油，经过工作油孔55和回油孔54流入回油道13，液压油卸入油箱1，气门62在气门弹簧61的作用下关闭。

具体工作过程：控制单元10向第二高速电磁阀22提供电流，衔铁50吸合，进油通路打开，从液压泵3输出的高压油经过供油单向阀6和第二高速电磁阀22的进油孔58流进主油道15，高压油被迫从第一单向阀23中流进高压缸体20油腔内，作用在大柱塞25和小柱塞26上表面，此时液压作用面积较大，大柱塞25和小柱塞26具有较大的下行加速度，使执行机构的响应速度快。当大柱塞25下行，第三支路油道21打开，两个油道的高压油共同作用，加速了气门62开启速度。低压缸体上段阶梯孔33内的空气和液压油通过辅油道30排入油箱1，减少大柱塞25下行阻力，克服气门62开启困难。

当大柱塞25与限位台肩34接触后，停止向下运动，液压油作用在小柱塞26上表面，推动小柱塞26继续下行。

气门62开启前期，低压缸体中段阶梯孔31内的液压油经过第二单向阀39流入缓冲主油道41，减少低压缸体中段阶梯孔31内阻力，增加了气门62开启响应速度。气门62开启后期，当第二单向阀39所在油道被下行的过渡挺杆35密封后，液压油只能经过第二节流孔38流入缓冲主油道41。由于节流孔的节流作用，使气门62后期开启速度降低，减少对缸体的冲击破坏，延长使用寿命。

1号油气缓冲灌48和2号油气缓冲灌60中的空气具有良好的压缩性，降低执行机构运行时引起的缸内液体波动，起到缓冲作用。通过改变液压作用在大柱塞25和小柱塞26的面积和质量，气门62开启前期，响应速度快；气门开启末期，通过节流作用，降低气门62开启速度。

气门62保持阶段，当气门62行程达到最大位置后，第二高速电磁阀22继续保持短暂通电状态，此时液压力等于气门弹簧力，运动机构保持在最大行程位置。

改变调节螺钉36的旋入深度，可以改变气门62的最大限定升程；改变压力继电器7的设定值可以同步改变气门62的升程，达到气门62升程可变目的。

气门62关闭阶段，控制单元10控制第二电磁阀22断电，进油孔58关闭。此时，高压缸体20内液压力小于弹簧力，过渡挺杆35受弹簧力作用向上运动。高压缸体20内液压油先从第三支路油道21经过工作油孔55、回油孔54和回油道13流回油箱1。由于气门62回落前期，回油道无任何机械阻力，回落速度快。

小柱塞26带动大柱塞25上行，气门62回落后期，第三支路油道21被大柱塞25封堵，液压油从第一节流孔24内流入主油道15，节流孔具有节流缓冲作用，降低气门62关闭后期的运动速度。在气门弹簧61的作用下实现气门62柔性落座，减缓气门62对缸盖的冲击作用，延长气门62和缸盖的使用寿命。

过渡挺杆35向上运动时，1号油气缓冲罐48和2号油气缓冲灌60中的液压油和空气可以从第二节流孔38迅速流回低压缸体中段阶梯孔31，补充过渡挺杆35上行的空间，避免低压缸体中段阶梯孔31中出现真空负压。

Claims (7)

1.一种四气门发动机可变气门机构，其特征在于，所述的四气门发动机可变气门机构包括高压缸体(20)、低压缸体(42)、4套结构相同的执行机构与电磁机构；

所述的电磁机构包括第一高速电磁阀(14)、第二高速电磁阀(22)、第三高速电磁阀与第四高速电磁阀；第一高速电磁阀(14)、第二高速电磁阀(22)、第三高速电磁阀与第四高速电磁阀的结构相同；

高压缸体(20)安装在低压缸体(42)上并采用高强螺钉固定连接，4套结构相同的执行机构安装在高压缸体(20)与低压缸体(42)上的4个结构相同的高压柱塞孔与4个结构相同的低压柱塞孔内，第一高速电磁阀(14)、第二高速电磁阀(22)、第三高速电磁阀与第四高速电磁阀依次安装在高压缸体(20)上的第一电磁阀座孔(43)、第二电磁阀座孔(46)、第三电磁阀座孔(47)与第四电磁阀座孔(49)上。

2.按照权利要求1所述的四气门发动机可变气门机构，其特征在于，所述的4套结构相同的执行机构安装在高压缸体(20)与低压缸体(42)上的4个结构相同的高压柱塞孔与4个结构相同的低压柱塞孔内是指：

所述的执行机构包括高压缸体O型圈(18)、小柱塞(26)、大柱塞(25)、限位台肩(34)、过渡挺杆(35)、限位铜片(32)与低压缸体O型圈(37)；

所述的4个结构相同的大柱塞(25)安装在高压缸体(20)上的4个结构相同的高压柱塞孔内，4个结构相同的小柱塞(26)安装在4个结构相同的大柱塞(25)内，小柱塞(26)的上段柱体伸出高压缸体(20)，小柱塞(26)顶端的中心处沿轴向加工有螺纹孔，4个结构相同的过渡挺杆(35)装入低压缸体(42)上的4个结构相同的低压柱塞孔内，4个结构相同的下段挺杆从低压缸体(42)上的4个结构相同的低压缸体下段阶梯孔中伸出，每套小柱塞(26)、大柱塞(25)与过渡挺杆(35)回转中心线共线，4个结构相同的限位台肩(34)套装在4个结构相同的过渡挺杆(35)的上端，4个结构相同的低压缸体O型圈(37)安装在低压缸体下段阶梯孔上的4个结构相同的下环形槽内，4个结构相同的限位铜片(32)采用调节螺钉(36)安装在低压柱塞孔的底端面上，4个结构相同的高压缸体O型圈(18)安装在高压缸体(20)上的4个结构相同的上环形槽中。

3.按照权利要求2所述的四气门发动机可变气门机构，其特征在于，所述的小柱塞(26)由上段柱体和下段柱体组成，上段柱体的直径小于下段柱体的直径，小柱塞(26)的上段柱体直径与高压缸体上段阶梯孔直径相同，小柱塞(26)的下段柱体直径与大柱塞(25)内径相同，小柱塞(26)的下段柱体高度等于大柱塞(25)的空心腔的高度，小柱塞(26)的总长度大于高压缸体(20)的高度，小柱塞(26)顶部的中心处沿轴向加工螺纹孔，在下段柱体上沿轴向均匀分布有4道第一环形沟槽(28)。

4.按照权利要求2所述的四气门发动机可变气门机构，其特征在于，所述的大柱塞(25)是空心式柱塞，大柱塞(25)由直径不同的上段空心柱塞和下段空心柱塞组成，大柱塞(25)的内径等于小柱塞(26)外径，大柱塞(25)上段空心柱塞的外径和长度分别等于高压缸体中间段阶梯孔的内径和高度，大柱塞(25)下段空心柱塞的外径和长度分别等于高压缸体下段阶梯孔的内径和高度，大柱塞(25)的空心高度等于小柱塞(26)下段柱体高度。

5.按照权利要求2所述的四气门发动机可变气门机构，其特征在于，所述的过渡挺杆(35)由直径不同的上段挺杆和下段挺杆组成，过渡挺杆(35)的上段挺杆直径等于低压缸体(42)上的低压缸体中段阶梯孔(31)的内径，并且大于大柱塞(25)的内径，在过渡挺杆(35)上段挺杆上沿周向加工两道第二环形沟槽(40)。

6.按照权利要求1所述的四气门发动机可变气门机构，其特征在于，所述的高压缸体(20)为长方体形结构件，高压缸体(20)的中间位置竖直地加工4个相互平行的结构相同的高压柱塞孔，4个结构相同的高压柱塞孔贯穿高压缸体(20)，4个高压柱塞孔回转轴线的依次连线为一矩形，高压柱塞孔设置为三段直径不同的阶梯孔，自上而下依次为高压缸体上段阶梯孔、高压缸体中间段阶梯孔和高压缸体下段阶梯孔，高压柱塞孔贯穿高压缸体(20)，在三段直径不同的阶梯孔中，高压缸体上段阶梯孔直径最小，高压缸体下段阶梯孔直径最大；在高压缸体(20)顶部的4角处设置有4个结构相同的电磁阀座孔即第一电磁阀座孔(43)、第二电磁阀座孔(46)、第三电磁阀座孔(47)与第四电磁阀座孔(49)；在高压缸体(20)左右两端、4个结构相同的电磁阀座孔的下方对称地加工有4个结构相同的进油道(12)与4个结构相同的回油道(13)，在高压缸体(20)内部加工有4个结构相同的主油道(15)、4个结构相同的第一支路油道(16)、4个结构相同的第二支路油道(17)与4个结构相同的第三支路油道(21)，进油道(12)的加工深度达到电磁阀座孔处，即4个结构相同的进油道(12)与4个结构相同的电磁阀进油孔(58)相连通，回油道(13)的加工深度同样达到电磁阀座孔处，即4个结构相同的回油道(13)与4个结构相同的电磁阀回油孔(54)相连通，4个结构相同的主油道(15)依次和第一电磁阀座孔(43)、第二电磁阀座孔(46)、第三电磁阀座孔(47)与第四电磁阀座孔(49)相连通，并且依次和4个结构相同的第一支路油道(16)、4个结构相同的第二支路油道(17)与4个结构相同的第三支路油道(21)相连通；其中第一支路油道(16)与第二支路油道(17)汇成一条油道与1个相对应的高压缸体中间段阶梯孔的顶部相通；第三支路油道(21)与1个相对应的高压缸体中间段阶梯孔的上部相通，每个第一支路油道(16)与第二支路油道(17)中分别设有单向阀和节流孔，在每个高压缸体上段阶梯孔的孔壁处加工有安装密封圈的上环形槽。

7.按照权利要求1所述的四气门发动机可变气门机构，其特征在于，所述的低压缸体(42)为长方体形结构件，低压缸体(42)上竖直地加工4个互相平行的结构相同的低压柱塞孔，4个结构相同的低压柱塞孔贯穿低压缸体(42)，低压柱塞孔设置为三段直径不同的阶梯孔，三段阶梯孔同轴线，自上而下依次为低压缸体上段阶梯孔(33)、低压缸体中段阶梯孔(31)和低压缸体下段阶梯孔，低压缸体上段阶梯孔(33)直径等于高压缸体(20)中高压缸体下段阶梯孔直径，低压缸体中段阶梯孔(31)直径小于高压缸体(20)中高压缸体中间段阶梯孔直径，低压缸体下段阶梯孔直径等于高压缸体(20)中高压缸体上段阶梯孔直径，4个低压柱塞孔的回转中心轴线与高压缸体(20)中4个高压柱塞孔的中心轴线共线；低压缸体(42)的两端加工有4个结构相同的辅油道(30)，4个结构相同的辅油道(30)连通4个结构相同的低压缸体上段阶梯孔(33)和卸油管路；左、右两对低压柱塞孔的中间设置有前后水平方向的缓冲主油道(41)，4个低压柱塞孔的低压缸体中段阶梯孔(31)分别经过两条左、右水平油道与缓冲主油道(41)相连通，缓冲主油道(41)两侧的4对左右水平油道中分别设置有第二单向阀(39)与第二单节流孔(38)，两对单向阀方向设置相反，在低压缸体下段阶梯孔的下端孔壁处加工有安装密封圈的下环形槽，低压缸体(42)的前后两端加工有分别安装1号油气缓冲罐(48)和2号油气缓冲灌(60)的螺纹孔，并且缓冲主油道(41)连通1号油气缓冲罐(48)和2号油气缓冲灌(60)的内腔。