CN212614928U - 气门控制装置、气门控制系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车辆的气门控制技术领域，公开一种气门控制装置、气门控制系统和车辆。该气门控制装置包括：控制块，控制块设置有柱塞通道、气门活塞安装孔、低压油道、高压油道和连接油道，其中，高压油道和气门活塞安装孔能够连通，气门活塞安装孔通过连接油道能够和低压油道连通；柱塞，柱塞用于与执行器的驱动单元动力传动连接并能够轴向移动地密封设置在柱塞通道内；柱塞能够移动以将高压油道和气门活塞安装孔连通并将连接油道和低压油道的连通断开以用于开启气门；柱塞能够反向移动以将高压油道和气门活塞安装孔的连通断开并将连接油道和低压油道连通以用于关闭气门。该气门控制装置结构简单可靠且能灵活控制气门正时和气门开启持续期。

Description

气门控制装置、气门控制系统和车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆的气门控制技术领域，具体地，涉及一种气门控制装置，一种气门控制系统和一种车辆。

背景技术

配气机构是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和点火顺序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜的可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。并在压缩与做功行程中，关闭气门保证燃烧室的密封。因此，发动机是否能可靠工作，其动力性和经济性能否得到保障，与配气机构在换气过程中对气门运动规律的控制密切相关。

随着现阶段对发动机高效率、低油耗、低排放的总体要求，为了满足不同工况下各异的气门正时、开启持续期及升程的需求，提高发动机经济性和动力性，降低有害物排放，可变气门技术应运而生。可变气门技术可根据发动机工况的变化，实现气门升程从零至最大设计升程和气门正时及开启持续期的连续可变。

目前发动机可变气门技术的实现主要有可变凸轮轴相位、可变凸轮型线、可变凸轮从动件和电磁、电液驱动等几种形式。存在的问题主要有实现气门可变控制参数单一；机构太过复杂，使得制造成本大大增加；加装了大量复杂的机械组件使得可靠性降低；电磁阀响应速度不够以及气门落座冲击问题严重等。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种结构简单可靠且能灵活控制气门正时和气门开启持续期的液压驱动式的气门控制装置。

为此，本实用新型提供一种气门控制装置，该气门控制装置包括：控制块，所述控制块设置有柱塞通道、气门活塞安装孔、低压油道、高压油道和连接油道，其中，所述高压油道和所述气门活塞安装孔能够连通，所述气门活塞安装孔通过所述连接油道能够和所述低压油道连通；柱塞，所述柱塞用于与执行器的驱动单元动力传动连接并能够轴向移动地密封设置在所述柱塞通道内；所述柱塞能够移动以将所述高压油道和所述气门活塞安装孔连通并将所述连接油道和所述低压油道的连通断开以用于开启气门；所述柱塞能够反向移动以将所述高压油道和所述气门活塞安装孔的连通断开并将所述连接油道和所述低压油道连通以用于关闭气门。

该技术方案的气门控制装置在实际使用中，执行器的驱动单元与柱塞动力传递连接，气门活塞滑动地设置在气门活塞安装孔内以使得气门活塞和气门活塞安装孔的孔底部之间形成气门活塞腔，这样，当气门需要开启时，驱动单元驱动柱塞移动以将高压油道和气门活塞腔连通并将连接油道和低压油道断开连通，此时与高压油道连接的高压系统油路接通，与低压油道连接的低压系统油路断开，高压油进入气门活塞腔，驱动气门活塞克服气门弹簧的作用力运动以将气门开启；当气门需要关闭时，驱动单元驱动柱塞反向移动以将高压油道和气门活塞安装孔的连通断开并将连接油道和低压油道连通，此时高压系统油路断开，低压系统油路接通，气门弹簧将驱动气门活塞反向运动以将气门关闭。这样，控制柱塞移动和反向移动时刻，即可灵活控制气门正时和气门开启持续期，并且该气门控制装置结构简单，性能可靠。

进一步地，所述柱塞从所述柱塞通道外漏的柱塞段上设置有沿着柱塞轴向方向延伸的齿条段。

更进一步地，所述控制块为U形块，其中，所述U形块的第一侧壁上形成有第一柱塞孔，所述U形块的第二侧壁上形成有第二柱塞孔，所述第一柱塞孔和所述第二柱塞孔形成所述柱塞通道，所述柱塞的两端分别移动地密封装配在所述第一柱塞孔和所述第二柱塞孔内，所述柱塞位于两个所述侧壁之间的部分形成外漏的所述柱塞段。

更进一步地，所述连接油道沿着所述U形块的底壁、第一侧壁和第二侧壁延伸，其中，所述连接油道的一端和所述高压油道以及所述气门活塞安装孔形成在所述第一侧壁上，所述连接油道的另一端和所述低压油道形成在所述第二侧壁上。

更进一步地，所述高压油道设置在所述第一柱塞孔的侧孔壁的底部，所述第一柱塞孔的底孔壁上形成有与所述气门活塞安装孔连通的通孔，所述连接油道的一端形成在所述气门活塞安装孔的孔侧壁的底部；所述低压油道设置在所述第二柱塞孔的底孔壁上，所述连接油道的另一端形成在所述第二柱塞孔的侧孔壁的底部。

进一步地，所述气门控制装置还包括执行器，所述执行器包括驱动单元，所述驱动单元和所述柱塞动力传动连接以能够带动所述柱塞轴向移动。

更进一步地，所述柱塞从所述柱塞通道外漏的柱塞段上设置有沿着柱塞轴向方向延伸的齿条段，所述驱动单元为电机，所述电机的输出轴上设置有与所述齿条段啮合的齿轮，所述电机能够正反转以带动所述柱塞轴向往复移动。

另外，所述气门控制装置还包括执行器，所述执行器包括高压电控调节阀和电控可调节流阀，其中，所述高压电控调节阀设置在所述高压油道处，所述电控可调节流阀设置在所述低压油道处。

此外，本实用新型的另一个目的是提供一种气门控制系统，该气门控制系统包括电子控制单元、控制器、驱动器和以上任意所述的气门控制装置，其中，所述电子控制单元用于采集车辆的工况信号并能够根据采集的所述工况信号向所述控制器发送控制信号，所述驱动器能够接收所述控制器的控制信号以用于能够驱动与所述柱塞动力传动连接的执行器的驱动单元动作以带动所述柱塞轴向移动。

在该技术方案中，该气门控制系统在实际使用中，执行器的驱动单元与柱塞动力传递连接，气门活塞滑动地设置在气门活塞安装孔内以使得气门活塞和气门活塞安装孔的孔底部之间形成气门活塞腔，这样，根据电子控制单元(ECU)采集到的车辆的工况信号，驱动器能够驱动执行器的驱动单元以带动柱塞移动。当气门需要开启时，驱动单元驱动柱塞移动以将高压油道和气门活塞腔连通并将连接油道和低压油道断开连通，此时与高压油道连接的高压系统油路接通，与低压油道连接的低压系统油路断开，高压油进入气门活塞腔，驱动气门活塞克服气门弹簧的作用力运动以将气门开启；当气门需要关闭时，驱动单元驱动柱塞反向移动以将高压油道和气门活塞安装孔的连通断开并将连接油道和低压油道连通，此时高压系统油路断开，低压系统油路接通，气门弹簧将驱动气门活塞反向运动以将气门关闭。这样，控制柱塞移动和反向移动时刻，即可灵活控制气门正时和气门开启持续期。

最后，本实用新型的再一个目的是提供一种车辆，所述车辆设置有以上所述的气门控制系统，其中，所述车辆的发动机的气门活塞能够轴向移动地设置在所述气门活塞安装孔内。如上所述的，该车辆的整体性能得到有效提升。

本实用新型的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型的具体实施方式提供的一种气门控制装置和气门活塞配合的结构示意图；

图2是本实用新型的具体实施方式提供的一种气门控制系统的示意图。

附图标记说明

1-控制块，2-柱塞通道，3-气门活塞安装孔，4-低压油道，5-高压油道，6-连接油道，7-柱塞，8-柱塞段，9-齿条段，10-通孔，11-齿轮，12-高压电控调节阀，13-电控可调节流阀，14-电子控制单元，15-控制器，16-驱动器，17-气门活塞，18-第一密封件，19-第二密封件，20-低压油管，21-高压油管，22-执行器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

参考图1所示的结构，本实用新型提供的气门控制装置包括控制块1和柱塞7，其中，控制块1设置有柱塞通道2、气门活塞安装孔3(车辆的发动机的气门活塞17能够轴向移动地设置在气门活塞安装孔3内以使得气门活塞17和气门活塞安装孔3的孔底部之间形成气门活塞腔)、低压油道4、高压油道5和连接油道6，其中，高压油道5和气门活塞安装孔3能够连通，气门活塞安装孔3通过连接油道6能够和低压油道4连通；柱塞7用于与执行器的驱动单元动力传动连接并能够轴向移动地密封设置在柱塞通道2内，这样驱动单元能够带动柱塞7往复轴向地移动；柱塞7能够移动以将高压油道5和气门活塞安装孔3连通并将连接油道6和低压油道4的连通断开以用于开启气门；并且柱塞7能够反向移动以将高压油道5和气门活塞安装孔3的连通断开并将连接油道6和低压油道4连通以用于关闭气门。

该气门控制装置在实际使用中，执行器的驱动单元与柱塞7动力传递连接，气门活塞17滑动地设置在气门活塞安装孔3内以使得气门活塞17和气门活塞安装孔3的孔底部之间形成气门活塞腔，这样，当气门需要开启时，驱动单元驱动柱塞7移动以将高压油道5和气门活塞腔连通并将连接油道6和低压油道4断开连通，此时与高压油道5连接的高压系统油路接通，与低压油道4连接的低压系统油路断开，高压油进入气门活塞腔，驱动气门活塞17克服气门弹簧的作用力运动以将气门开启；当气门需要关闭时，驱动单元驱动柱塞7反向移动以将高压油道5和气门活塞安装孔3的连通断开并将连接油道6和低压油道4连通，此时高压系统油路断开，低压系统油路接通，气门弹簧将驱动气门活塞17反向运动以将气门关闭。这样，控制柱塞7移动和反向移动时刻，即可灵活控制气门正时和气门开启持续期，并且该气门控制装置结构简单，性能可靠。

该气门控制装置在实际使用中，驱动单元和柱塞7可以通过多种动力传动结构来动力传动连接。例如，一种实施例中，驱动单元可以为气缸或液压缸，柱塞7上形成有连接孔，气缸或液压缸的活塞杆上侧部伸出的驱动凸出可以伸入到连接孔内，这样，气缸或液压缸的活塞杆往复移动时，即可带动柱塞7往复移动。或者，另一种实施例中，驱动单元可以为电机，例如，电机的输出轴可以往复移动，该输出轴与柱塞7连接，这样，电机的输出轴往复移动时即可带动柱塞7往复移动。或者，再一种实施例中，驱动单元可以为电机，该电机的输出轴能够转动，此时，如图1所示的，柱塞7从柱塞通道2外漏的柱塞段8上设置有沿着柱塞轴向方向延伸的齿条段9，这样，电机输出轴上设置的齿轮与齿条段9啮合，电机输出轴正转和反转时，齿轮驱动齿条段9往复移动，即可带动柱塞7往复移动。

当然，柱塞7上可以形成有安装孔，齿条固定设置在该安装孔内以形成齿条段9，或者，可以在柱塞7的外表面上直接加工形成齿条以形成齿条段9。

另外，柱塞7从柱塞通道2外漏的柱塞段8也可以通过多种方式来形成，例如，一种方式中，柱塞7的一端直接从柱塞通道2伸出以形成柱塞段8。或者，另一种方式中，如图1所示的，控制块1为U形块，其中，U形块的第一侧壁上形成有第一柱塞孔，U形块的第二侧壁上形成有第二柱塞孔，第一柱塞孔和第二柱塞孔形成柱塞通道2，柱塞7的两端分别移动地密封装配在第一柱塞孔和第二柱塞孔内，柱塞7位于两个侧壁之间的部分形成外漏的柱塞段8。例如，齿条段9设置在第一侧壁和第二侧壁之间的柱塞段8上，这样，驱动单元和柱塞段8的齿条段9之间的动力传递连接将位于第一侧壁和第二侧壁之间的空间内，从而极大地减小了空间占用率。

当然，一种实施例中，高压油道5和低压油道4可以形成在第一侧壁上，或者另一种实施例中，高压油道5和低压油道4可以形成在第二侧壁上，或者，再一种实施例中，高压油道5和低压油道4中的一者可以形成在第一侧壁上另一者可以形成在第二侧壁上，例如，如图1所示的，连接油道6沿着U形块的底壁、第一侧壁和第二侧壁延伸，其中，连接油道6的一端和高压油道5以及气门活塞安装孔3形成在第一侧壁上，连接油道6的另一端和低压油道4形成在第二侧壁上。这样，就可以充分利用U形块的第一侧壁和第二侧壁来分别形成高压油道5和低压油道4，以利用第一侧壁和第二侧壁之间的相对独立性以使得高压油道5和低压油道4相互不受影响，然后用连接油道6将高压油道5和低压油道4连通起来。

另外，在该气门控制装置中，高压油道5设置在第一柱塞孔的侧孔壁的底部，第一柱塞孔的底孔壁上形成有与气门活塞安装孔3连通的通孔10，连接油道6的一端形成在气门活塞安装孔3的孔侧壁的底部，这样，就能够充分利用气门活塞安装孔3的底部空间，从而将气门活塞安装孔3的轴向长度缩短。低压油道4设置在第二柱塞孔的底孔壁上，连接油道6的另一端形成在第二柱塞孔的侧孔壁的底部。由于利用了柱塞孔的底部空间，因此，可以缩小第二柱塞孔内的低压油道4和连接油道6之间的连通空间，使得气门活塞腔内的压力油更平稳地通过低压油道4流出，使得气门的回落更平稳，并缩小第一柱塞孔内的高压油道5和连接油道6之间的连通空间，使得高压油能够更快速地进入到气门活塞腔内以驱动气门活塞17来打开气门。

此外，本实用新型的气门控制装置还包括执行器，执行器包括驱动单元，驱动单元和柱塞7动力传动连接以能够带动柱塞7轴向移动。如上所述的，驱动单元能够带动柱塞7轴向往复移动，以打开和关闭气门。

如上所述的，驱动单元可以具有多种类型。例如，一种实施例中，柱塞7从柱塞通道2外漏的柱塞段8上设置有沿着柱塞7轴向方向延伸的齿条段9，驱动单元为电机，例如步进电机，电机的输出轴上设置有与齿条段9啮合的齿轮11，电机能够正反转以带动柱塞7轴向往复移动，这样，通过控制电机的正反转时刻，即可控制柱塞7移动和反向移动时刻，即可灵活控制气门正时和气门开启持续期。

此外，如图1所示，该气门控制装置的一种实施例中，气门控制装置还包括执行器，执行器包括高压电控调节阀12和电控可调节流阀13，其中，高压电控调节阀12设置在高压油道5处，高压电控调节阀12可以调节高压系统的最高压力，进而控制气门活塞腔内的最高压力，以改变气门最大升程的大小，电控可调节流阀13设置在低压油道4处，电控可调节流阀13可以调节液压油的有效流通面积，以在气门落座后期增大气门落座制动力，控制气门落座速度，减小气门落座冲击和噪声。

此外，本实用新型还提供一种气门控制系统，参考图2，该气门控制系统包括电子控制单元14、控制器15、驱动器16和以上任意所述的气门控制装置，其中，电子控制单元14用于采集车辆的工况信号例如采集发动机转速、车辆油门踏板的移动行程和/或油门踏板力、和/或制动踏板的移动行程和/或制动踏板力等工况信号，并能够根据采集的工况信号向控制器15发送控制信号，驱动器16能够接收控制器15的控制信号以用于能够驱动与柱塞7动力传动连接的执行器的驱动单元动作以带动柱塞7轴向往复移动。

该气门控制系统在实际使用中，执行器的驱动单元与柱塞动力传递连接，气门活塞滑动地设置在气门活塞安装孔内以使得气门活塞和气门活塞安装孔的孔底部之间形成气门活塞腔，这样，根据电子控制单元(ECU)采集到的车辆的工况信号，驱动器能够驱动执行器的驱动单元以带动柱塞移动。当气门需要开启时，驱动单元驱动柱塞移动以将高压油道和气门活塞腔连通并将连接油道和低压油道断开连通，此时与高压油道连接的高压系统油路接通，与低压油道连接的低压系统油路断开，高压油进入气门活塞腔，驱动气门活塞克服气门弹簧的作用力运动以将气门开启；当气门需要关闭时，驱动单元驱动柱塞反向移动以将高压油道和气门活塞安装孔的连通断开并将连接油道和低压油道连通，此时高压系统油路断开，低压系统油路接通，气门弹簧将驱动气门活塞反向运动以将气门关闭。这样，控制柱塞移动和反向移动时刻，即可灵活控制气门正时和气门开启持续期。因此，该气门控制系统可以智能控制气门运动规律，摆脱现有技术中的凸轮型线的限制，提高发动机全工况范围内的动力经济性。

最后，本实用新型提供一种车辆，该车辆设置有以上所述的气门控制系统，其中，车辆的发动机的气门活塞17能够轴向移动地设置在气门活塞安装孔3内。如上所述的，该车辆的整体性能得到有效提升。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种气门控制装置，其特征在于，包括：

控制块(1)，所述控制块(1)设置有柱塞通道(2)、气门活塞安装孔(3)、低压油道(4)、高压油道(5)和连接油道(6)，其中，所述高压油道(5)和所述气门活塞安装孔(3)能够连通，所述气门活塞安装孔(3)通过所述连接油道(6)能够和所述低压油道(4)连通；

柱塞(7)，所述柱塞(7)用于与执行器的驱动单元动力传动连接并能够轴向移动地密封设置在所述柱塞通道(2)内；

所述柱塞(7)能够移动以将所述高压油道(5)和所述气门活塞安装孔(3)连通并将所述连接油道(6)和所述低压油道(4)的连通断开以用于开启气门；

所述柱塞(7)能够反向移动以将所述高压油道(5)和所述气门活塞安装孔(3)的连通断开并将所述连接油道(6)和所述低压油道(4)连通以用于关闭气门。

2.根据权利要求1所述的气门控制装置，其特征在于，所述柱塞(7)从所述柱塞通道(2)外漏的柱塞段(8)上设置有沿着所述柱塞(7)轴向方向延伸的齿条段(9)。

3.根据权利要求2所述的气门控制装置，其特征在于，所述控制块(1)为U形块，其中，所述U形块的第一侧壁上形成有第一柱塞孔，所述U形块的第二侧壁上形成有第二柱塞孔，所述第一柱塞孔和所述第二柱塞孔形成所述柱塞通道(2)，所述柱塞(7)的两端分别移动地密封装配在所述第一柱塞孔和所述第二柱塞孔内，所述柱塞(7)位于两个所述侧壁之间的部分形成外漏的所述柱塞段(8)。

4.根据权利要求3所述的气门控制装置，其特征在于，所述连接油道(6)沿着所述U形块的底壁、第一侧壁和第二侧壁延伸，其中，所述连接油道(6)的一端和所述高压油道(5)以及所述气门活塞安装孔(3)形成在所述第一侧壁上，所述连接油道(6)的另一端和所述低压油道(4)形成在所述第二侧壁上。

5.根据权利要求4所述的气门控制装置，其特征在于，所述高压油道(5)设置在所述第一柱塞孔的侧孔壁的底部，所述第一柱塞孔的底孔壁上形成有与所述气门活塞安装孔(3)连通的通孔(10)，所述连接油道(6)的一端形成在所述气门活塞安装孔(3)的孔侧壁的底部；

所述低压油道(4)设置在所述第二柱塞孔的底孔壁上，所述连接油道(6)的另一端形成在所述第二柱塞孔的侧孔壁的底部。

6.根据权利要求1所述的气门控制装置，其特征在于，所述气门控制装置还包括执行器，所述执行器包括驱动单元，所述驱动单元和所述柱塞(7)动力传动连接以能够带动所述柱塞(7)轴向移动。

7.根据权利要求6所述的气门控制装置，其特征在于，所述柱塞(7)从所述柱塞通道(2)外漏的柱塞段(8)上设置有沿着柱塞轴向方向延伸的齿条段(9)，所述驱动单元为电机，所述电机的输出轴上设置有与所述齿条段(9)啮合的齿轮(11)，所述电机能够正反转以带动所述柱塞(7)轴向往复移动。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的气门控制装置，其特征在于，所述气门控制装置还包括执行器，所述执行器包括高压电控调节阀(12)和电控可调节流阀(13)，其中，所述高压电控调节阀(12)设置在所述高压油道(5)处，所述电控可调节流阀(13)设置在所述低压油道(4)处。

9.一种气门控制系统，其特征在于，包括电子控制单元(14)、控制器(15)、驱动器(16)和权利要求1-8中任意一项所述的气门控制装置，其中，

所述电子控制单元(14)用于采集车辆的工况信号并能够根据采集的所述工况信号向所述控制器(15)发送控制信号，所述驱动器(16)能够接收所述控制器(15)的控制信号以用于能够驱动与所述柱塞(7)动力传动连接的执行器的驱动单元动作以带动所述柱塞(7)轴向移动。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆设置有权利要求9所述的气门控制系统，其中，所述车辆的发动机的气门活塞(17)能够轴向移动地设置在所述气门活塞安装孔(3)内。

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