CN101397921B - 气动发动机电气驱动全可变气门机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发动机用进、排气门机构，旨在提供一种可以通过控制电磁阀的通断电时刻来连续调节气动发动机的气门正时和升程的全可变气门机构。该机构包括阀体、阀芯和位于阀体两端的阀体端盖，所述阀芯具有两个端部和位于两个端部之间的连接部位，阀芯两个端部将阀体内部分隔为三个腔室；阀芯的两个端部与阀体端盖之间分别设置限位弹簧，阀体端盖上各安装有一个连通至大气、控制气体和阀体腔室的两位三通电磁阀；在阀体两侧分别开有进气口和出气口。本发明实现了气动发动机气门运动与曲轴转速解耦，减小了进气节流损失；能够实现压气机的工作模式进行车辆的制动能量回收，在回收过程中制动强度可很方便的调节；主阀芯开闭的响应速度且结构简单紧凑。
Description
技术领域
本发明涉及一种发动机用进、排气门机构，更具体地说，本发明涉及一种可以通过控制电磁阀的通断电时刻来连续调节气动发动机的气门正时和升程的全可变气门机构。
背景技术
燃油价格的不断飚升和燃油汽车对环境污染不断加重使得世界各国都在加紧研发新能源汽车。气动发动机以压缩空气和液氮作为工作介质，在工作过程中不需要消耗石油，能够实现零排放，是一种发展方向。气动发动机高压进气的特点使其不能沿用传统内燃机的凸轮轴-气门式配气机构。气发动机主要动力源来自进入气缸的高压气体，其负荷大小主要是靠调节进入气缸的空气的量来实现。合理控制气动发动机的进排气相位有利于提高气动发动机动力性和经济性。传统凸轮轴驱动气门系统以及中国专利号[02160723.0]所提出的气动发动机旋转阀进气装置都不能实现该功能。为了提高气动发动机的性能，实现气动发动机回收车辆制动能量的工作模式，必须研制一种气动发动机全可变气门机构。
目前发动机的可变气门驱动方式包括凸轮驱动、电磁驱动、电液驱动、电气驱动等。由于气动发动机具有进排气流量大和响应速度快的特点，且气动动力系统本身存在高压气源，电气驱动方式更为合适。美国专利号[473948]及现有电气驱动气门都是采用气缸驱动传统发动机菌状气门的方式且均用于内燃机。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种新型的气动发动机全可变气门机构。该机构包括阀体、阀芯和位于阀体两端的阀体端盖，所述阀芯具有两个端部和位于两个端部之间的连接部位，阀芯的两个端部将阀体内部分隔为三个腔室；阀芯的两个端部与阀体端盖之间分别设置限位弹簧，阀体端盖上各安装有一个连通至大气、控制气体和阀体腔室的两位三通电磁阀；在阀体两侧分别开有进气口和出气口。
作为一种改进，在阀芯端部的侧面设置有密封环。
作为一种改进，阀芯的两个端部将阀体内部分隔为三个腔室，阀体内壁在间一个腔室位置有一环形凸台；凸台至少有一侧是斜边，与斜边相对的阀芯端部的侧边也具有相对应的斜边，两者组合成为锥形密封。
作为一种改进，所述两个两位三通电磁阀一个是常开，一个是常闭，在未通电状态常开阀与控制气体相连，常闭阀与大气相通。
作为一种改进，所述阀体的外形为长方体结构。
作为一种改进，所述进气口或出气口为狭长的腰形孔结构。
所述电气驱动气门机构采用结构紧凑的滑阀式结构且将两个两位三通电磁阀直接安装在阀体两端，缩短了连接管路，提高了气门的响应速度；基于两电磁换向阀的动作，阀芯前后两端的控制气压实现高低变化，从而完成气门正时和气门升程的控制；将控制阀芯运动的高压控制气体与气动发动机的进排气相隔离，减小了阀芯运动受发动机进排气压力的影响。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)实现了气动发动机气门运动与曲轴转速的解耦，可以根据气动发动机的工况调节最优的配气相位，实现了气动发动机进气量的时间调节，减小了进气的节流损失；
(2)运用该技术的气动汽车只要合理控制气门的开启相位，就能够实现压气机的工作模式进行车辆的制动能量回收，且在回收过程中制动强度可以很方便的调节；
(3)本发明采用阀体采用长方体外形，采用狭长进排气形式，克服了发动机气门需要大流量进气和高开闭频率之间的矛盾，同时长方体结构便于气门在发动机上安装；
(4)本发明主阀体结构采用滑阀式，两个两位三通电磁阀直接安装在阀体的两端，加快了主阀芯开闭的响应速度且结构简单紧凑。
附图说明
图1是本发明实施例中电气全可变气门机构的结构示意图。
图2是图1中A-A向的剖面图。
图3是进气口的外形示意图。
其中：螺钉1、阀体端盖2、阀体3、密封环4、进气口5、密封垫片6、限位弹簧7、常闭电磁阀8、右腔室9、阀芯10、中间腔室11、出气口12、左腔室13、常开电磁阀14。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明进行详细描述。
本实施例中气动发动机电气驱动全可变气门机构如图1所示，在长方体外形的阀体3两侧开有狭长的腰形孔结构的进气口5和出气口12；阀芯10安装在阀体3内腔并能够左右来回运动，具有两个圆柱状的端部和位于两个端部之间的连接部位，阀芯10的两个端部将阀体3内部分隔为三个腔室，左腔室13、中间腔室11以及右腔室9；若干道密封环4安装在阀芯10的两个端部上，完成左腔室13与中间腔室11以及右腔室9与中间腔室11之间的密封；阀体3的内壁在中间腔室11位置有一环形凸台；凸台有一侧是斜边，与斜边相对的阀芯端部的侧边也具有相对应的斜边，两者组合成为锥形密封。在左腔室13和右腔室9内分别装有一个限位弹簧7；阀体3的左右两端各安装有一个阀体端盖2，将左腔室13和右腔室9与工作环境隔离；两位三通常开电磁阀14及两位三通常闭电磁阀8分别直接连接到两个阀体端盖2上。
作为进气门，气动发动机的高压气体从该电气驱动全可变气门机构的进气口5进入到中间腔室10，再由出气口12进入到发动机的气缸；作为排气门，气缸内的气体从出气口12排出，经由中间腔室10和进气口5排出。
常开电磁阀14及常闭电磁阀8根据电信号同时动作，起先导换向作用，基于电磁阀的通、断电的两种动作，左腔室13和右腔室9具有两种连通状态：一种状态是在两个电磁阀都不供电时，左腔室13与高压控制气体相连，同时右腔室9同大气连通；另一种状态是当给常开电磁阀14及常闭电磁阀8同时供电，左腔室13与大气相通，同时右腔室9与高压控制气体相通。
图1所示位置为气门关闭位置。此时，常开电磁阀14及常闭电磁阀8均未通电，高压控制气体通过常开电磁阀14进入左腔室13，右腔室9与大气相通，在左腔室13与右腔室9之间的压差作用下，阀芯10的锥面部分紧贴在阀体3的相应配合锥面上，气门关闭；当给常开电磁阀14及常闭电磁阀8同时通电，高压控制气体则通过常闭电磁阀8进入右腔室9，左腔室13通过常开电磁阀14与大气相通，在左右腔室的压差作用下，阀芯10向左端滑动，发动机气缸则通过出气口12、中间腔室10与进气口5连通，气门打开。通过控制常开电磁阀14及常闭电磁阀8通电时刻及通电脉冲长度，就能控制发动机的进排气时刻及进排气持续时间，完成全可变气门的功能。
最后，还需要注意的是，以上公布的仅是本发明的具体实施例。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种气动发动机电气驱动全可变气门机构，包括阀体、阀芯和位于阀体两端的阀体端盖，其特征在于：所述阀芯具有两个圆柱状的端部和位于两个端部之间的连接部位，阀芯的两个端部将阀体内部分隔为三个腔室；阀芯的两个端部与阀体端盖之间分别设置限位弹簧，阀体端盖上各安装有一个连通至大气、控制气体和阀体腔室的两位三通电磁阀；阀体内壁在中间一个腔室位置有一环形凸台，凸台至少有一侧是斜边，与斜边相对的阀芯端部的侧边也具有相对应的斜边，两者组合成为锥形密封；在环形凸台两侧的阀体上，分别开有进气口和出气口。
2.根据权利要求1所述的气动发动机电气驱动全可变气门机构，其特征在于，在阀芯端部的侧面设置有密封环。
3.根据权利要求1所述的气动发动机电气驱动全可变气门机构，其特征在于，所述两个两位三通电磁阀一个是常开，一个是常闭，在未通电状态常开阀与控制气体相连，常闭阀与大气相通。
4.根据权利要求1所述的气动发动机电气驱动全可变气门机构，其特征在于，所述阀体的外形为长方体结构。
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