RU2686140C2 - Система электрогидравлического привода клапанов двигателя внутреннего сгорания - Google Patents

Система электрогидравлического привода клапанов двигателя внутреннего сгорания Download PDF

Info

Publication number
RU2686140C2
RU2686140C2 RU2017132942A RU2017132942A RU2686140C2 RU 2686140 C2 RU2686140 C2 RU 2686140C2 RU 2017132942 A RU2017132942 A RU 2017132942A RU 2017132942 A RU2017132942 A RU 2017132942A RU 2686140 C2 RU2686140 C2 RU 2686140C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
valve
oil
pressure
chamber
hydraulic pump
Prior art date
Application number
RU2017132942A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017132942A3 (ru
RU2017132942A (ru
Inventor
Юрий Иванович Духанин
Original Assignee
Юрий Иванович Духанин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Иванович Духанин filed Critical Юрий Иванович Духанин
Priority to RU2017132942A priority Critical patent/RU2686140C2/ru
Publication of RU2017132942A3 publication Critical patent/RU2017132942A3/ru
Publication of RU2017132942A publication Critical patent/RU2017132942A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2686140C2 publication Critical patent/RU2686140C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves

Abstract

Изобретение может быть использовано в механизмах газораспределения двигателей внутреннего сгорания. Система электрогидравлического привода клапанов двигателя внутреннего сгорания включает гидроцилиндр (1), плунжер (2), гидронасос (15), редукционный клапан (16) и магистраль (11) слива масла в картер двигателя. Плунжер (2) выполнен за одно с клапаном (6) двигателя и делит гидроцилиндр (1) на верхнюю и нижнюю камеры управления (4) и (3). Гидронасос (15) с напорной масляной магистралью (14) подключен к верхней камере управления (4). Редукционный клапан (16) предназначен для поддержания постоянным давления масла после гидронасоса (15). Площади плунжера (2), через которые передается усилие давления масла, в обеих камерах (4) и (3) равны. В нижней камере (3) выполнен уступ (9) для ограничения избыточного хода клапана (6) при его открытии и смонтированы два электромагнитных клапана (10) и (13). Один электромагнитный клапана (10) подключен выше уступа (9) для периодического слива масла из камеры (3) в картер двигателя. Второй электромагнитный клапана (13) подключен ниже уступа (9) для периодической подачи масла в камеру (3) из напорной масляной магистрали после гидронасоса (15). В верхней камере (4) выполнены окно (18) и жиклер (19), подсоединенные к напорной масляной магистрали (14) посредством трубопровода (20) с гидроаккумулятором (21) и регулятора (22) давления «после себя», поддерживающего в трубопроводе (20) давление масла ниже, чем давление масла в напорной масляной магистрали (14), создаваемое гидронасосом (15). На гидроцилиндре (1) установлен бесконтактный датчик (8) контроля хода клапана (6). Технический результат заключается в расширении области управления фазами газораспределения и изменения хода клапана. 5 ил.

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, а более конкретно, к механизмам газораспределения с электрогидравлическим приводом клапанов, применяемых в двигателях внутреннего сгорания.
Известен механизм газораспределения с электрогидравлическим приводом клапанов для двигателей внутреннего сгорания, содержащий гидроцилиндр с плунжером, взаимодействующим с подпружиненным клапаном двигателя, электромагнитный клапан, поочередно сообщающий верхнюю камеру гидроцилиндра с источником подачи рабочей жидкости под высоким давлением при подъеме клапана и со сливной магистралью при его посадке (см. патент РФ 775359).
Основным недостатком указанной конструкции является отсутствие возможности регулирования фаз газораспределения и высоты подъема клапана при изменении режима работы двигателя внутреннего сгорания.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является система электрогидравлического привода клапанов двигателя внутреннего сгорания, включающая гидроцилиндр с верхней камерой управления, плунжер, установленный в гидроцилиндре и взаимодействующий с клапаном двигателя, гидронасос с напорной масляной магистралью, подключенной к верхней камере управления, редукционный клапан для поддержания постоянным давления масла после гидронасоса и магистраль слива масла в картер двигателя (см. патент РФ 2171898).
Несмотря на то, что электрогидравлическая система повышает долговечность и безопасность механизма газораспределения за счет безударной посадки клапана на седло, ее отличает существенная конструктивная сложность, громоздкость гидропривода, ненадежность электромеханического устройства, а также узкая область управления фазами газораспределения и изменения хода клапана.
Достигаемая задача - повышение экономических и экологических показателей двигателя внутреннего сгорания за счет оптимального управления фазами газораспределения и регулирования хода клапана.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в системе электрогидравлического привода клапанов двигателя внутреннего сгорания, включающей гидроцилиндр с верхней камерой управления, плунжер, установленный в гидроцилиндре и взаимодействующий с клапаном двигателя, гидронасос с напорной масляной магистралью, подключенной к верхней камере управления, редукционный клапан для поддержания постоянным давления масла после гидронасоса и магистраль слива масла в картер двигателя, плунжер выполнен заодно с клапаном двигателя и делит гидроцилиндр на верхнюю и нижнюю камеры управления, при этом площадь плунжера, через которую передается усилие давления масла, в обеих камерах равны, в нижней камере выполнен уступ для ограничения избыточного хода клапана при его открытии и смонтированы два электромагнитных клапана, один из которых подключен выше уступа для периодического слива масла из камеры в картер двигателя, а второй подключен ниже уступа для периодической подачи масла в камеру из напорной масляной магистрали после гидронасоса, причем в верхней камере выполнены окно и жиклер, подсоединенные к напорной масляной магистрали посредством трубопровода с гидроаккумулятором и регулятора давления «после себя», поддерживающего в трубопроводе с гидроаккумулятором давление масла ниже, чем давление масла в напорной масляной магистрали, создаваемое гидронасосом, а на гидроцилиндре установлен бесконтактный датчик контроля хода клапана.
На фиг. 1 дана конструктивная схема, поясняющая устройство и работу системы электрогидравлического привода клапанов для двигателей внутреннего сгорания, а на фиг. 2-5 даны диаграммы, отражающие закон регулирования фаз газораспределения и изменения хода клапана.
В соответствии с фиг. 1 электрогидравлический привод клапанов для двигателей внутреннего сгорания включает корпус гидроцилиндра 1 с установленным плунжером 2. Плунжер 2 делит объем гидроцилиндра 1 на нижнюю камеру управления 3 и верхнюю камеру управления 4, при этом площадь плунжера 2 в нижней камере управления 3 и площадь плунжера 2 в верхней камере управления 4, через которые передаются усилия от давления масла, равны. Плунжер 2 через шток 5 механически соединен с клапаном 6, а через шток 7, диаметр которого равен диаметру штока 5, взаимодействует с бесконтактным датчиком 8, контролирующим перемещение штока 7, а следовательно, и клапана 6. Бесконтактный датчик 8 крепится на корпусе гидроцилиндра 1.
В нижней камере управления 3 выполнен уступ 9 для ограничения избыточного хода клапана 6 при его открытии и смонтированы два электромагнитных клапана. Электромагнитный клапан 10 подключен выше уступа 9 и предназначен для периодического слива масла из нижней камеры управления 3 по магистрали 11 в картер 12 двигателя, а электромагнитный клапан 13, подключенный ниже уступа 9, обеспечивает периодическую подачу масла из напорной масляной магистрали 14 после гидронасоса 15, стабильное давление в которой поддерживается с помощью редукционного клапана 16 и гидроаккумулятора 17.
В верхней камере управления 4 выполнено окно 18 и жиклер 19, которые подсоединены к напорной масляной магистрали 14 посредством трубопровода 20, гидроаккумулятора 21 и регулятора давления «после себя» 22, поддерживающего в трубопроводе 20 давление масла ниже, чем давление масла, создаваемое гидронасосом 15 в напорной масляной магистрали 14.
Герметичность штоков 5 и 7 плунжера 2 осуществляется с помощью резиновых колец 23, установленных в корпусе гидроцилиндра 1.
Гидроцилиндр 1 в собранном виде монтируется на клапанной коробке 24, в которой установлено седло 25 для посадки клапана 6, и выполнен канал 26 для подвода рабочей смеси в случае управления клапаном впуска или отвода отработавших газов в случае управления клапаном выпуска.
Клеммная коробка 24 установлена на цилиндре 27 с размещенным в нем поршнем 28.
В состав системы электрогидравлического привода клапанов для двигателей внутреннего сгорания входит также электронная система управления. Работа системы электрогидравлического привода клапанов для двигателей внутреннего сгорания показана на фиг. 1-5 (электронная система на фиг. 1-5 не показана).
На фиг. 1 отражено положение клапана 6 в закрытом состоянии, которое обеспечивается за счет перепада давления (P1-Р2), действующего на плунжер 2, установленный в гидроцилиндре 1, где Р1 давление рабочей жидкости в нижней камере управления 3 при открытом электромагнитном клапане 13, создаваемое гидронасосом 15 и поддерживаемое в напорной магистрали 14 и гидроаккумуляторе 17 с помощью редукционного клапана 16, а Р2 - постоянно действующее давление в верхней камере управления 4, меньшее, чем Р1 и поддерживаемое с помощью редукционного клапана 22, подключенного к трубопроводу 20, при этом усилие, развиваемое на плунжере 2 от давления Р1 всегда превышает усилие, действующее на клапан 6 в момент его открытия.
Для открытия клапана 6 из системы электронного управления подается сигнал на закрытия электромагнитного клапана 13 и открытие электромагнитного клапана 10. В результате нижняя камера управления 3 отключается от гидронасоса 15 и сообщается по сливной магистрали 11 с картером 12 двигателя. Давление в нижней камере управления 3 падает и клапан 6, жестко связанный через шток 5 с плунжером 2, отрывается от седла 25 и начинает ускоренное движение под действием усилия, создаваемого давлением рабочей жидкости Р2 в верхней камере управления 4, и которое в момент отрыва клапана 6 от седла 25 всегда больше результирующего усилия от силы инерции, силы трения в уплотнениях 23 и усилия, создаваемого от давления газа в цилиндре 17 на клапан 6. Полное открытие клапана 6 с ускорением продолжается до тех пор, пока плунжер 2 не перекроет отверстие в нижней камер управления 3, через которое масло выдавливается через открытый электромагнитный клапан 10. В результате движение клапана 6 замедляется и прекращается сразу после закрытия электромагнитного клапана 10, которое происходит по сигналу от бесконтактного датчика 8, контролирующего перемещение штока 7, а следовательно и клапана 6. В любом случае движение клапана 6 заканчивается после того, как плунжер 2 сядет на уступ 9, выполненный в нижней камере управления 3, что устраняет возможность соударений клапана 6 и поршня 28 при его движении к ВНТ в цилиндре 27.
После завершения фазы открытия клапан 6 устойчиво остается в открытом положении до тех пор, пока из электронной системы управления не поступит сигнал на закрытие электромагнитного клапана 10 и открытие электромагнитного клапана 13. В результате давление в нижней камере управления 3 повышается до давления Р1, создаваемого гидронасосом 15, и клапан 6 под действием разности давлений (P1-Р2), действующей на плунжер 2, начинает с ускорением двигаться в сторону закрытия, что сопровождается выдавливанием рабочей жидкости из верхней камеры управления 4 через окно 18 и отверстие в жиклере 19 в трубопровод 20 и гидроаккумулятор 21. Однако, в конце хода скорость движения клапана замедляется, так как плунжер 2 перекрывает окно 18, и в конечной стадии клапан 6 мягко садится на седло 25, так как скорость выдавливания масла из камеры управления 4 через жиклер 19 замедляется из-за прогрессирующего гидравлического сопротивления.
Особенность предложенной системы электрогидравлического привода клапанов заключается в том, что она в совокупности с электронной системой управления позволяет регулировать в широком диапазоне фазы газораспределения и ход клапана как автономно, так и одновременно. Это достигается изменением времени срабатывания электромагнитного клапана 13, осуществляющего периодическую подачу масла под давлением Р1 в нижнюю камеру управления 3, и электромагнитного клапана 10, осуществляющего периодический сброс масла из нижней камеры управления 3 в картер 12 двигателя.
На фиг. 2 - 5 в координатах hКЛ (ход клапана в мм) fПКВ - (поворот коленчатого вала в градусах) показаны варианты изменения закона движения клапана. Так, регулируя момент закрытия электромагнитного клапана 13 и открытия электромагнитного клапана 10, можно обеспечить опережение (угол f1) или запаздывание (угол f2) открытия клапана 6 (см. фиг. 2), а регулируя момент закрытия электромагнитного клапана 10 и открытия электромагнитного клапана 13, можно обеспечить опережение (угол f1) или запаздывание (угол f2) закрытия клапана 6 (см. фиг. 3), при этом ход клапана 6 в обоих случаях останется прежним.
На фиг. 4 графически отражено изменение хода клапана 6 в интервале от hO до hMAX, которое реализуется за счет изменения момента закрытия электромагнитного клапана 10 и, наконец, на фиг. 5 отражена возможность одновременного регулирования фаз газораспределения и хода клапана, в частности в соответствии с фиг. 5 клапан 6 открывается с запаздыванием на угол f2, что достигается запаздыванием момента закрытия электромагнитного клапана 13 и открытия электромагнитного клапана 10, уменьшением хода клапана из-за раннего момента закрытия электромагнитного клапана 10, а опережение закрытия на угол f1 происходит за счет более раннего момента открытия электромагнитного клапана 13 и момента открытия электромагнитного клапана 10.
Система электрогидравлического привода клапанов по принципу работы и структуре является универсальной и может применяться как для управления клапаном впуска, так и выпуска, при этом для обеспечения работы клапанов выпуска она должна комплектоваться гидронасосом высокого давления, а клапанов впуска - гидронасосом с малым напором. Так, например, для клапана выпуска с посадочным седлом 40 мм и давлением 5 кгс/см, действующим на клапан со стороны поршня при диаметре плунжера 10 мм, требуется насос с напором не менее 12,0 МПа, в то время как для клапана впуска с такими же геометрическими параметрами требуется насос с напором на порядок меньше, что позволяет почти вдвое снизить мощность, отбираемую от двигателя внутреннего сгорания для работы и управления клапанами.
Таким образом, благодаря возможности регулирования в широком диапазоне фаз газораспределения и высоты подъема впускного клапана можно дозировать количество поступающей в цилиндр рабочей смеси и тем самым обеспечить:
- реальное повышение экономических и экологических характеристик электрогидравлического привода клапанов, начиная от режима холостого хода и до режима максимальной нагрузки, в том числе и на частичных нагрузках;
- оптимизацию работы каждого цилиндра;
- простое регулирование мощности за счет отключения рабочих цилиндров двигателя внутреннего сгорания;
- реальную перспективу развития интеллектуальных двигателей внутреннего сгорания.
Сравнение существенных признаков предложенного и известных решений дает основание считать, что предложенное техническое решение отвечает критериям «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».

Claims (1)

  1. Система электрогидравлического привода клапанов двигателя внутреннего сгорания, включающая гидроцилиндр с верхней камерой управления, плунжер, установленный в гидроцилиндре и взаимодействующий с клапаном двигателя, гидронасос с напорной масляной магистралью, подключенной к верхней камере управления, редукционный клапан для поддержания постоянным давления масла после гидронасоса и магистраль слива масла в картер двигателя, отличающаяся тем, что плунжер выполнен за одно с клапаном двигателя и делит гидроцилиндр на верхнюю и нижнюю камеры управления, при этом площади плунжера, через которые передается усилие давления масла, в обеих камерах равны, в нижней камере выполнен уступ для ограничения избыточного хода клапана при его открытии и смонтированы два электромагнитных клапана, один из которых подключен выше уступа для периодического слива масла из камеры в картер двигателя, а второй подключен ниже уступа для периодической подачи масла в камеру из напорной масляной магистрали после гидронасоса, причем в верхней камере выполнены окно и жиклер, подсоединенные к напорной масляной магистрали посредством трубопровода с гидроаккумулятором и регулятора давления «после себя», поддерживающего в трубопроводе давление масла ниже, чем давление масла в напорной масляной магистрали, создаваемое гидронасосом, а на гидроцилиндре установлен бесконтактный датчик контроля хода клапана.
RU2017132942A 2017-09-21 2017-09-21 Система электрогидравлического привода клапанов двигателя внутреннего сгорания RU2686140C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132942A RU2686140C2 (ru) 2017-09-21 2017-09-21 Система электрогидравлического привода клапанов двигателя внутреннего сгорания

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132942A RU2686140C2 (ru) 2017-09-21 2017-09-21 Система электрогидравлического привода клапанов двигателя внутреннего сгорания

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017132942A3 RU2017132942A3 (ru) 2019-03-22
RU2017132942A RU2017132942A (ru) 2019-03-22
RU2686140C2 true RU2686140C2 (ru) 2019-04-24

Family

ID=65858481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017132942A RU2686140C2 (ru) 2017-09-21 2017-09-21 Система электрогидравлического привода клапанов двигателя внутреннего сгорания

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2686140C2 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1621816A3 (ru) * 1987-02-10 1991-01-15 Интератом Гмбх (Фирма) Гидравлическое устройство управлени клапанами двигател внутреннего сгорани
US5410994A (en) * 1994-06-27 1995-05-02 Ford Motor Company Fast start hydraulic system for electrohydraulic valvetrain
RU2163299C2 (ru) * 1999-03-30 2001-02-20 Московский государственный открытый университет Гидравлическая система управления клапанами газораспределения двигателя внутреннего сгорания
US6536388B2 (en) * 2000-12-20 2003-03-25 Visteon Global Technologies, Inc. Variable engine valve control system
US7156058B1 (en) * 2005-06-16 2007-01-02 Zheng Lou Variable valve actuator
RU2338075C2 (ru) * 2004-10-18 2008-11-10 Георгий Владимирович Голубенко Исполнительный механизм привода клапана двигателя внутреннего сгорания и способ управления скоростью движения клапана

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1621816A3 (ru) * 1987-02-10 1991-01-15 Интератом Гмбх (Фирма) Гидравлическое устройство управлени клапанами двигател внутреннего сгорани
US5410994A (en) * 1994-06-27 1995-05-02 Ford Motor Company Fast start hydraulic system for electrohydraulic valvetrain
RU2163299C2 (ru) * 1999-03-30 2001-02-20 Московский государственный открытый университет Гидравлическая система управления клапанами газораспределения двигателя внутреннего сгорания
US6536388B2 (en) * 2000-12-20 2003-03-25 Visteon Global Technologies, Inc. Variable engine valve control system
RU2338075C2 (ru) * 2004-10-18 2008-11-10 Георгий Владимирович Голубенко Исполнительный механизм привода клапана двигателя внутреннего сгорания и способ управления скоростью движения клапана
US7156058B1 (en) * 2005-06-16 2007-01-02 Zheng Lou Variable valve actuator

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017132942A3 (ru) 2019-03-22
RU2017132942A (ru) 2019-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8230829B2 (en) Control arrangement for a gas exchange valve in a piston engine and method of controlling a gas exchange valve in a piston engine
EP1529160A1 (en) Piston-in-piston variable compression ratio engine
JPH04128508A (ja) 内燃機関の動弁装置
CN110094244B (zh) 一种电液全可变配气执行器及其控制方法
EP1930582A2 (en) Fuel injection apparatus for engines and method of operating the apparatus
CN102383892A (zh) 内燃机可变气门升程机构
EP1621763A1 (en) Internal combustion engine hydraulic fuel pump
CN100510328C (zh) 排气阀驱动控制方法和装置
JP2000297618A (ja) 往復ピストン式エンジン用バルブ装置
KR101623222B1 (ko) 유압을 이용한 가변밸브 타이밍장치
EP2917516B1 (en) Gas exchange valve arrangement
US7472669B2 (en) Method of generating pressure pulses, a pressure pulse generator and a piston engine provided therewith
EP1694945B1 (en) System and method for preventing piston-valve collision on a non-freewheeling internal combustion engine
RU2686140C2 (ru) Система электрогидравлического привода клапанов двигателя внутреннего сгорания
CN104632317A (zh) 一种大功率船用低速柴油机排气阀装置
KR101219977B1 (ko) 유압 2단구동 가변압력실을 가진 연료분사펌프
JP4290563B2 (ja) ガス交換弁を制御するための装置
JP4672637B2 (ja) エンジンの燃料噴射装置
JPH0791969B2 (ja) 内燃機関の弁駆動装置
Shelukhin ELECTRO-HYDRAULIC TIMING VALVE DRIVE
RU2566858C1 (ru) Способ привода клапанов трёхклапанного газораспределителя двигателя внутреннего сгорания гидравлической системой привода с зарядкой гидроаккумулятора системы привода жидкостью из компенсационного гидроаккумулятора
JPS60259713A (ja) 内燃機関の電子制御式油圧動弁装置
EP1302664A1 (en) Variable-Flow High-Pressure Pump
KR101623679B1 (ko) 유압 구동 연료 분사 장치 및 내연 기관
JPH01244111A (ja) 排気弁の閉鎖運動制御法およびこの方法ににおいて使用される排気弁

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190922