CN109339896B - 全可变电液气门装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全可变电液气门装置，包括：滑动螺旋轴、滑套、活塞和复位弹簧，所述滑动螺旋轴和所述活塞分别与所述滑套滑动密封连接，在所述滑套内，所述滑动螺旋轴与所述活塞之间的空间形成密封的液压腔；所述滑动螺旋轴的端部设置有与齿条啮合的圆柱齿轮，所述齿条由发动机电控单元控制的直线执行机构驱动；所述滑套开设有上部油孔和下部油孔，在所述下部油孔与所述发动机的低压油腔之间的连接管路上设置有单向阀。本发明采用滑动螺旋轴和凸轮轴联合控制气门运动，通过转动滑动螺旋轴来改变上部油孔的开闭时刻，即可实现全可变气门机构的功能，响应速度快，控制方便，替代了价格昂贵高速电磁阀，适合多缸发动机使用。

Description

全可变电液气门装置
技术领域
本发明涉及发动机气门机构技术领域，尤其涉及一种全可变电液气门装置。
背景技术
全可变气门机构(Fully Variable Valve System,简称FVVS)可实现气门最大升程、气门开启持续角和配气相位三者的连续可变，对发动机的节能减排具有重要意义。FVVS能够采用进气门早关(EIVC)的方式控制进入气缸内的工质数量，从而取消节气门，这种无节气门汽油机将大幅度地降低泵气损失，使中小负荷时的燃油耗降低10-15％。全可变气门机构与增压中冷匹配，可以解决发动机增压后的爆燃和热负荷高的问题，在大幅度提高平均有效压力的前提下实现低温燃烧，改善发动机热效率并减少有害气体的排放；因此FVVS技术已成为内燃机新技术的重要发展方向之一。
目前，国外较为先进的全可变气门机构是舍弗勒和菲亚特联合研制的MultiAir(又名UniAir)***，该***采用了凸轮轴驱动式电液气门机构，通过凸轮轴与电磁阀联合控制气门运动规律。该***的工作原理如下：由凸轮推动液压活塞，液压活塞通过液压腔与驱动活塞相连，而液压腔则由一个开关式电磁阀控制。当电磁阀处于完全关闭状态时，液压活塞通过液体压力推动驱动活塞，将凸轮转动产生的液压压力传递给气门；此时进气门完全由凸轮控制，处于开启状态。当电磁阀处于完全开启状态时，液体压力无法传递驱动力，液压活塞无法推动驱动活塞，进气门不再受凸轮控制并处于回落或关闭状态。通过对电磁阀开闭时刻的控制，即可实现各种不同的气门运动规律，实现全可变气门机构的功能。但是，其电磁阀结构复杂，价格昂贵，限制了该技术的推广应用。
为了替代上述电磁阀，中国发明专利CN100410513C公开了一种配气定时连续可变的内燃机配气***，包括气门组件、液压缸组件、液压缸出口控制装置、液压缸进口控制装置和凸轮轴传动组件。该***在油液排出液压缸的过程中，液压低压***存在压力波动大、导致工作不平稳的问题，在内燃机停止工作期间，液压***存在机油泄漏，使空气进入的问题，导致该***难以推广应用。
为了解决上述问题，中国发明专利CN 103334805B又公开了一种内燃机全可变液压气门***的控油装置，该控油装置实际上是一种可调出口的转子阀，设置于液压驱动装置与低压***之间，具有开关阀的作用，其开启和关闭时刻(相位角)能在一定范围内任意调整，还具有蓄能和密封的作用，且制作工艺简单。但是，该装置转子阀随着发动机缸数的增多，长度相应增加，结构复杂，制造困难，且只能控制改变气门的关闭时刻，开启时刻不能控制，影响了其推广应用。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种全可变电液气门装置，其不仅省去了价格昂贵高速电磁阀，而且响应速度快，控制方便。
为解决上述技术问题，本发明如下技术方案：
一种全可变电液气门装置，包括：凸轮轴和气门组件；滑动螺旋轴、滑套、活塞和复位弹簧，所述滑动螺旋轴和所述活塞分别与所述滑套滑动密封连接，所述活塞顶靠于所述气门组件，在所述滑套内，所述滑动螺旋轴与所述活塞之间的空间形成密封的液压腔，所述复位弹簧夹压于所述滑动螺旋轴与所述活塞之间；所述滑动螺旋轴在轴向上受控于所述凸轮轴的凸轮面；所述滑动螺旋轴的与所述滑套滑动密封连接的周壁是螺旋状周壁，所述滑动螺旋轴的端部设置有与齿条啮合的圆柱齿轮，所述齿条由发动机电控单元控制的直线执行机构驱动；所述滑套开设有上部油孔和下部油孔，所述上部油孔靠近所述滑动螺旋轴，所述下部油孔靠近所述活塞，所述上部油孔和所述下部油孔分别与发动机的低压油腔连通，在所述下部油孔与所述发动机的低压油腔之间的连接管路上设置有单向阀。
其中，所述螺旋状周壁部分是管状的。
其中，所述圆柱齿轮的端面上设置有推力轴承，所述推力轴承与所述凸轮轴的凸轮面之间设置有耐磨垫片。
其中，所述齿条同时与多个所述滑动螺旋轴的圆柱齿轮啮合。
其中，所述直线执行机构是直线电机或执行电磁铁或气缸或液压缸。
本发明采用上述技术方案后，其技术效果是：
本发明采用滑动螺旋轴和凸轮轴联合控制气门运动，通过转动滑动螺旋轴来改变上部油孔的开闭时刻，即可实现全可变气门机构的功能，回程时，液压油从下部油孔进入液压腔，与复位弹簧一起使滑动螺旋轴快速复位，由发动机电控单元控制的直线执行机构通过驱动滑动螺旋轴转动，响应速度快，控制方便，替代了价格昂贵高速电磁阀，适合多缸发动机使用。
附图说明
图1是本发明全可变电液气门装置实施例的结构剖视图；
图2是图1中滑动螺旋轴的立体结构示意图；
图3是驱动图1所示实施例中滑动螺旋轴的齿轮齿条机构的示意图；
图中，101-凸轮轴，102-滑动螺旋轴，102A-圆柱齿轮，102B-螺旋状周壁，103-滑套，104-复位弹簧，105-活塞，106-气门组件，107-下部油孔，108-单向阀，109-低压油腔，110-上部油孔；111-推力轴承，112-耐磨垫片,113-齿条。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种全可变电液气门装置，滑动螺旋轴102和活塞105分别与滑套103滑动密封连接，滑动螺旋轴102在轴向上受控于凸轮轴101的凸轮面，活塞105顶靠于气门组件106。
在滑套103内，滑动螺旋轴102与活塞105之间的空间形成密封的液压腔，复位弹簧104夹压于滑动螺旋轴102与活塞105之间。滑套103开设有上部油孔110和下部油孔107，上部油孔110靠近滑动螺旋轴102，下部油孔107靠近活塞105，上部油孔110和下部油孔107分别与发动机的低压油腔109连通，在下部油孔107与低压油腔107之间的连接管路上设置有单向阀108。
如图2和图3共同所示，滑动螺旋轴102的与滑套103滑动密封连接的周壁是螺旋状周壁102B，滑动螺旋轴102的端部设置有与齿条113啮合的圆柱齿轮102A，齿条113由发动机电控单元控制的直线执行机构驱动，所述直线执行机构是成熟的技术，可以是直线电机或执行电磁铁或气缸或液压缸等，其与齿条113的连接关系等也是本领域普通技术人员所熟知的，在此不做赘述。
本发明的工作原理是，发动机低压油腔109中的液压油，可通过上部油孔110和下部油孔107流到活塞/滑套/滑动螺旋轴形成的液压油腔内。在凸轮轴101的作用下，滑动螺旋轴102向下运动，当滑动螺旋轴的螺旋状周壁102B挡住上部油孔110时(此时，由于单向阀108的作用，液压油也不能从下部油孔107流出)，液压油腔变成了一个封闭的腔，液压油压力升高，推动活塞105下行，活塞105推动气门向下运动。
将滑套103固定，由发动机电控单元控制的直线执行机构驱动齿条113移动，进而推动滑动螺旋轴102转动，由于滑动螺旋轴102的周壁是螺旋状的，滑动螺旋轴102的转动可以改变螺旋状周壁102B封堵上部油孔110的相对位置，从而控制活塞105的行程，进而控制气门的开启行程大小。
回程时，液压油经过单向阀108从下部油孔107进入液压腔，与复位弹簧104一起使滑动螺旋轴102快速复位。
本发明中，图3示出了一个齿条同时与6个滑动螺旋轴102啮合的例子，每个滑动螺旋轴102对应一个气门组件，即应用于六缸发动机，本发明的构思可以扩展到4缸机或8缸机等，气缸的数量不受限制。
本发明中，所述螺旋状周壁102B部分是管状的,也可以是实体轴上开设螺旋槽。
本发明中，圆柱齿轮102A的端面上设置有推力轴承112，推力轴承112与凸轮轴101的凸轮面之间设置有耐磨垫片111,以减少磨损。
本发明不局限于上述实施例，一切基于本发明的构思、原理、结构及方法所作出的种种改进，都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种全可变电液气门装置，包括：
凸轮轴和气门组件；其特征在于，该气门装置还包括
滑动螺旋轴、滑套、活塞和复位弹簧，所述滑动螺旋轴和所述活塞分别与所述滑套滑动密封连接，所述活塞顶靠于所述气门组件，在所述滑套内，所述滑动螺旋轴与所述活塞之间的空间形成密封的液压腔，所述复位弹簧夹压于所述滑动螺旋轴与所述活塞之间；
所述滑动螺旋轴在轴向上受控于所述凸轮轴的凸轮面；
所述滑动螺旋轴的与所述滑套滑动密封连接的周壁是螺旋状周壁，所述滑动螺旋轴的端部设置有与齿条啮合的圆柱齿轮，所述齿条由发动机电控单元控制的直线执行机构驱动；
所述滑套开设有上部油孔和下部油孔，所述上部油孔靠近所述滑动螺旋轴，所述下部油孔靠近所述活塞，所述上部油孔和所述下部油孔分别与发动机的低压油腔连通，在所述下部油孔与所述发动机的低压油腔之间的连接管路上设置有单向阀。
2.如权利要求1所述的全可变电液气门装置，其特征在于，所述螺旋状周壁部分是管状的。
3.如权利要求1所述的全可变电液气门装置，其特征在于，所述圆柱齿轮的端面上设置有推力轴承，所述推力轴承与所述凸轮轴的凸轮面之间设置有耐磨垫片。
4.如权利要求1所述的全可变电液气门装置，其特征在于，所述齿条同时与多个所述滑动螺旋轴的圆柱齿轮啮合。
5.如权利要求1所述的全可变电液气门装置，其特征在于，所述直线执行机构是直线电机或执行电磁铁或气缸或液压缸。
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