CN101608560B - 一种电液综合控制的发动机配气系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机配气系统，尤其是涉及一种发动机的进(排)气门控制装置。包括一个气门杆、一个液压油缸以及液压油路，液压油缸的活塞杆与气门杆相连，进油口与一个换向阀的油路相连，该换向阀一路与高压油路相连，另一路与低压回路相连，所述的换向阀由一个电磁开关控制。通过换向阀实现液压油缸或者与高压油路相连，或者与低压回路相连。当液压油缸与高压油路相连时开始进油，活塞向下运动，打开气门；液压油缸与低压回路相连时开始回油，活塞向上运动，气门逐渐闭合。换向阀的变换由一个电磁开关控制，所以，只要控制电磁阀的开闭，就能实现气门的开闭。本发明具有结构简单，生产加工方便、控制灵活、使用寿命长、成本低等特点。

Description

一种电液综合控制的发动机配气系统

技术领域

本发明涉及一种发动机配气系统，尤其是涉及一种发动机的进(排)气门控制装置。

背景技术

传统的发动机配气机构主要有一套复杂的传动机构，由传动链(或是正时皮带、挺杆)、正时链(带)张紧机构、正时链轮(或是正时齿轮)、凸轮轴、摇臂、摇臂销、气门、气门导管、气门弹簧等部件组成。发动机的配气相位直接影响进排气性能，对燃烧过程起着至关重要的作用。配气相位的选择既要考虑到发动机的高速功率、低速扭矩、怠速油耗、部分负荷下的燃油经济性，又要兼顾低速平稳性和废气排放等问题。传统的凸轮式发动机气门传动机构的结构复杂、易磨损、调整维修困难且繁琐，而且配气相位是基本固定的，不能随着发动机转速的变化而改变，仅通过各种不同的配气相位试验选取兼顾各种工况下发动机性能的一种折中方案，不能在各种情况下提供最佳配气正时，发动机性能得不到充分发挥。为了解决这些问题，人们曾尝试了一些采用电子配气的方法，申请号为200510041311.3的发明专利公开了一种电控气门执行机构，由壳体、壳体内底部的电磁装置、贯穿电磁装置轴向中心通孔的行程调节螺杆、行程调节螺杆上端与壳体内顶部之间设置的消噪弹簧构成。该发明采用电磁开关直接控制气门开闭，但由于在发动机的工作过程中，需要实现进气门缓开和排气门缓关，以调节气门重叠角，而电磁开关的控制只能进行瞬间的开闭，所以配气系统难以达到最佳效果，且不易于对现有传统的非全电控发动机进行改装，因此该发明对发动机气门的改进意义是有限的。申请号为US4930464、US5456221等国外专利实现了通过油路控制气阀，有的再通过电磁阀来控制油路的过程，达到了较好的应用效果，但由于这些专利公开的结构过于复杂，所以它们的制造难度大，成本较高，而且对气缸盖的改动较大，在一定程度上会影响到气缸盖的力学性能。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的结构复杂、易磨损、难以调节气门重叠角等的技术问题，提供一种结构简单、使用寿命长、采用电液综合控制，以达到最佳配气效果的发动机配气系统综合控制装置。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种电液综合控制的发动机配气系统，包括一个气门杆、一个液压油缸以及液压油路，其特征在于所述的液压油缸的活塞杆与气门杆相连，进油口与一个换向阀的油路相连，该换向阀一路与高压油路相连，另一路与低压回路相连，所述的换向阀由一个电磁开关控制。通过换向阀实现液压油缸或者与高压油路相连，或者与低压回路相连。当液压油缸与高压油路相连时开始进油，活塞向下运动，打开气门；液压油缸与低压回路相连时开始回油，活塞向上运动，气门逐渐闭合。换向阀的变换由一个电磁开关控制，所以，只要控制电磁阀的开闭，就能实现气门的开闭。

作为优选，所述的换向阀为2位3通阀。2位3通阀可以通过变换阀位来控制液压油缸的油路或与高压油路相连，或与低压回路相连，来实现进油或回油，进而实现气门的开闭。结构简单可靠，且易于控制。

作为优选，所述的高压油路上设有一个节流阀。为了控制气门开启的速度，需要通过该节流阀将液压油调节到一定的流速，控制液压油缸活塞的运动速度，以控制气门开启速度。

作为优选，所述的换向阀与高压油路上的节流阀之间的油路与一个储能器相通。弥补液压油的沿程压力损失，以减小压力波动，增强液压系统的续流能力。这样在电磁阀自身响应特性变化不大的情况下，使电磁阀在系统中仅起开关的作用，确保其流通能力大于系统需求，减小电磁阀对系统响应的影响。

作为优选，所述的低压回路上设有一个节流阀。为了达到气门缓闭的效果，需要通过该节流阀将液压油调节到一定的流速，控制液压油缸活塞的运动速度。

作为优选，所述的节流阀、换向阀的电磁开关分别与一个电控单元线连接。电控单元根据各种感应器传输过来的发动机相位信号、转矩信号、压力信号自动调节电磁开关，实现气门的开闭、缓开缓闭、气门重叠角等要求。

作为优选，电控单元与若干个传感器线连接。所述的传感器包括上止点位置传感器、转速传感器、压力传感器等。

作为优选，所述的液压油缸为单向油缸，所述的气门杆上装有并连接一个压力弹簧。当液压油缸与高压油路相连时，活塞杆向下运动，打开气门，同时压缩上述压力弹簧，储存势能；当液压油缸与低压路相连时，活塞杆向上运动，活塞杆在外界气压和压力弹簧的共同作用下向上运动，关闭气门。

作为优选，所述的高压油路的高压油由发动机高压共轨提供，并设有一个调压阀。高压共轨在柴油发动机中是一种普遍应用的结构，本发明从经济性和可操作性出发，将高压共轨作为高压油路的动力源。所述的调压阀可以调节油路的压力。

作为优选，所述的高压油路设有一个液压泵，并设有一个调压阀。液压泵为高压油路提供动力源。这种方式主要应用于汽油发动机中。所述的调压阀可以调节油路的压力。

本发明的带来的有益效果是，对配气正时、气门升程和气门开启持续期等参数灵活独立控制，使系统的工作特性(气门开启关闭响应时间)与发动机的转速负荷相适应，实现配气参数的多重调节，以满足不同工况对压缩比、空燃比的要求，充分优化发动机性能。

因此，本发明具有结构简单，生产加工方便、控制灵活、使用寿命长、成本低等特点。

附图说明

附图1是本发明的一种结构示意图；

附图2是本发明的一种结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：

附图1是本发明的一种结构示意图，它有一个液压油缸1，液压油缸的活塞杆4与气门杆相连，气门杆上装有并连接着一个压力弹簧3。液压油缸的油路与一个换向阀相连，该换向阀为2位3通阀，并通过一个电磁阀电路与电控单元相连。它其中一个阀位与高压油路相连通，另一个阀位与低压回路相连通。高压油路上设有一个节流阀，节流阀通过节流阀电路与电控单元相连。在节流阀换向阀之间的油路上有一个储能器与之连通。高压油路由柴油机的高压共轨系统提供动力，并设有一个调压阀，用于控制油压，并有一个压力传感器，该压力传感器通过电路与电控单元相连。低压油路上设有一个节流阀，该节流阀通过节流阀电路与电控单元相连。

本发明在使用中，电控单元根据各类传感器信号发出指令控制各阀。当液压油缸油路与高压油路相连通时，液压油进入液压油缸，活塞2向下运动，并通过活塞杆、气门杆打开气门。在此过程中，节流阀根据电控单元的指令对高压油路的流速进行调节，以控制气门的运动速度。当液压油缸油路与低压回路相连通时，进行回油，液压活塞向上运动，节流阀根据电控单元的指令对回油的流速进行调节。电控单元根据发动机转速和负荷、上止点位置、节气门位置、进气温度、冷却水温度等信息，调节进油压力(主要是调节气门开启和关闭的力)和节流装置的工作参数，使系统的工作特性(气门开启和关闭响应时间)与转速相适应，实现配气参数的实时调节。

实施例2：

附图2是本实用新型的一种结构示意图，与实施例1相类似它有一个液压油缸1，液压油缸的活塞杆4与气门杆相连，气门杆上装有并连接着一个压力弹簧3。液压油缸的油路与一个换向阀相连，该换向阀为2位3通阀，并通过一个电磁阀电路与电控单元相连。它其中一个阀位与高压油路相连通，另一个阀位与低压回路相连通。高压油路上设有一个节流阀，节流阀通过节流阀电路与电控单元相连。在节流阀换向阀之间的油路上有一个储能器与之连通。低压油路上设有一个节流阀，该节流阀通过节流阀电路与电控单元相连。

与实施例1的区别在于，高压油路由一个液压油泵提供动力，同时也设有一个调压阀，用于控制油压，并有一个压力传感器，该压力传感器通过电路与电控单元相连。

所以，本发明具有结构简单、成本低，对发动机配气系统的制造与改造都简单方便。

Claims (7)

1.一种电液综合控制的发动机配气系统，包括一个气门杆、一个液压油缸以及液压油路，其特征在于所述的液压油缸的活塞杆与气门杆相连，进油口与一个换向阀的油路相连，该换向阀一路与高压油路相连，另一路与低压回路相连，所述的换向阀由一个电磁开关控制，所述的低压回路上设有一个节流阀。

2.根据权利要求1所述的一种电液综合控制的发动机配气系统，其特征在于所述的换向阀为2位3通阀。

3.根据权利要求1所述的一种电液综合控制的发动机配气系统，其特征在于所述的高压油路上设有一个节流阀。

4.根据权利要求3所述的一种电液综合控制的发动机配气系统，其特征在于所述的换向阀与高压油路上的节流阀之间的油路与一个储能器相通。

5.根据权利要求1所述的一种电液综合控制的发动机配气系统，其特征在于所述的液压油缸为单向油缸，所述的气门杆上装有并连接一个压力弹簧。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种电液综合控制的发动机配气系统，其特征在于所述的高压油路内的高压油由发动机高压共轨系统提供，并设有一个调压阀。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种电液综合控制的发动机配气系统，其特征在于所述的高压油路设有一个液压泵，并设有一个调压阀。

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