CN106837456A - 可变气门正时系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供可变气门正时系统，包括：电磁体、液压阀和凸轮轴调节器；所述电磁体包括同轴设置的阀芯组件、基座、隔磁内罩和电磁线圈部；所述电磁线圈部包括骨架和线圈，所述骨架套设在所述隔磁内罩外，所述线圈缠绕在骨架上；所述阀芯组件和所述基座沿轴向设在所述隔磁内罩中；所述阀芯组件包括阀芯和连接在阀芯上的顶杆；所述基座靠近所述阀芯的一端为具有外锥面的锥部，且设置有用于收容所述阀芯的收容部，所述基座的轴心还设置有导向通孔，所述顶杆可滑动的设置在所述导向通孔中。本发明提供的可变气门正时系统运行平稳，可靠性高。

Description

可变气门正时系统

技术领域

本发明涉及汽车发动机领域，具体涉及发动机的可变气门正时系统。

背景技术

可变气门正时技术(VVT)，就是在特定的发动机工况下，通过凸轮轴调节器调节凸轮轴的相位，控制进气门开启角度提前和延迟来调节进排气量和时刻和改变气门重叠角的大小，来实现增大进气充量和效率，更好的组织进气涡流，调节气缸爆发压力与残余废气量，来获得发动机功率，扭矩，排放，燃油经济性，舒适性等综合性能的改善，从而解决传统固定配气相位发动机的各项性能指标之间相互制约的技术矛盾。

可变气门正时系统中电磁阀的阀芯随着所供电流的变化而移动。电磁阀运作的原理就是阀芯上装一个电磁铁，当电磁铁线圈通电时，阀芯被吸起、阀被打开，当没电时、阀芯自动关闭。它的主要作用是调节控制进入凸轮相位调节器提前腔和滞后腔机油的量。现有用于VVT系统中的电磁液压阀能够实现阀的打开和关闭，但在开与合互相交替过程中不平稳，发动机在进行切换时有明显的卡顿，容易造成发动机损坏，同时降低操作舒适度。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种运行平稳可靠的可变气门正时系统。

本发明提供可变气门正时系统，包括：电磁体、液压阀和凸轮轴调节器；

所述电磁体包括同轴设置的阀芯组件、基座、隔磁内罩和电磁线圈部；所述电磁线圈部包括骨架和线圈，所述骨架套设在所述隔磁内罩外，所述线圈缠绕在骨架上；所述阀芯组件和所述基座沿轴向设在所述隔磁内罩中；所述阀芯组件包括阀芯和连接在阀芯上的顶杆；所述基座靠近所述阀芯的一端为具有外锥面的锥部，且设置有用于收容所述阀芯的收容部，所述基座的轴心还设置有导向通孔，所述顶杆可滑动的设置在所述导向通孔中；

所述液压阀包括阀体和可沿轴向调节位置的换向杆,所述换向杆的一端与所述顶杆抵靠，另一端通过压簧与所述阀体的内壁连接；所述液压阀设有进油口、回油口、第一油孔和第二油孔，换向杆沿轴向移动时，所述液压阀可在第一工作状态、第二工作状态和第三工作状态之间切换，且所述液压阀处于第一工作状态时，所述进油口与所述第一油孔连通，所述回油口与所述第二油孔连通；所述液压阀处于第二工作状态时，所述进油口与所述第二油孔连通，所述回油口与所述第一油孔连通；所述液压阀处于第三工作状态时，所述进油孔、回油口、第一油孔和第二油孔中的任意两个均不连通。

所述凸轮轴调节器设有用于使凸轮轴相位提前的提前油孔和用于使凸轮轴相位滞后的滞后油孔；所述第一油孔与所述提前油孔连通，所述第二油孔与所述滞后油孔连通。

进一步地，所述锥部的锥面角度为30°到60°。

进一步地，所述阀芯沿轴向移动的最大行程为3毫米到6毫米之间。

进一步地，所述凸轮轴调节器沿的中心沿轴向设置有定位通孔，所述液压阀设置在所述定位通孔中；所述第一油孔和第二油孔沿所述液压阀轴向设置在阀体上，所述提前油孔和所述滞后油孔沿轴向设置在所述定位通孔的内壁。

进一步地，所述定位通孔的孔壁沿轴向设置有第一环形槽和第二环形槽，所述提前油孔设置在所述第一环形槽内，所述滞后油孔设置在所述第二环形槽内。

进一步地，所述第一油孔和所述第二油孔均为沿所述阀体周向布置的多个。

进一步地，所述阀体靠近电磁体的一端设置有螺栓头，另一端设置有用于连接凸轮轴的外螺纹。

进一步地，所述电磁体和液压阀可拆卸连接。

本发明提供的本发明提供可变气门正时系统，包括：电磁体、液压阀和凸轮轴调节器，工作原理如下：

通过电磁体的顶杆和弹簧的共同作用使换向杆沿轴向移动，从而使所述液压阀可在第一工作状态、第二工作状态和第三工作状态之间切换，可选择的时进油口与凸轮轴调节器的提前油孔和滞后油孔连通，从而调节进入凸轮轴调节器提前腔和滞后腔的油量，从而调节凸轮轴的相位，使气门的开启提前或滞后，完成气门正时调节。

本发明提供的可变气门正时系统中，电磁体包括同轴设置的阀芯组件、基座、隔磁内罩和电磁线圈部。所述阀芯组件包括阀芯和连接在阀芯上的顶杆。线圈通电后，阀芯和基座被磁化，且磁极方向一致，阀芯和基座相向的一端的磁极方向相反，从而相互吸和，阀芯带动顶杆向基座方向移动。本申请中，所述基座靠近所述阀芯的一端为具有外锥面的锥部，阀芯和基座的表面形成的磁力线经过锥部的外锥面，从阀芯平滑的过度到基座上，磁阻小，磁力均匀，防止了阀芯动作时的卡顿现象，进而使电磁阀得开合转换更加顺畅，可变气门正时系统更加平稳可靠，防止由于电磁体导致的发动机顿挫，甚至发动机顺坏，同时改善了舒适性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明一实施例提供的可变气门正时系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例中液压阀安装在凸轮轴调节器上的结构示意图；

图3为本发明一实施例中电磁体的轴向剖视图；

图4为图3中隔磁內罩的结构示意图；

图5为图3中基座的结构示意图；

图6为申请人实验得出的顶杆移动距离和电磁力的对应关系图；

图7为一实施例中液压阀的结构示意图；

图8为图7中液压阀的A-A剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

参照图1到图8，在一实施例中，本发明提供可变气门正时系统，包括：电磁体100、液压阀500和凸轮轴调节器600；

所述电磁体100包括同轴设置的阀芯组件1、基座2、隔磁内罩3和电磁线圈部4；所述电磁线圈部4包括骨架41和线圈42，所述骨架41套设在所述隔磁内罩3外，所述线圈42缠绕在骨架41上；所述阀芯组件1和所述基座2沿轴向设在所述隔磁内罩3中；所述阀芯组件1包括阀芯11和连接在阀芯11上的顶杆12；所述基座2靠近所述阀芯11的一端为具有外锥面的锥部21，且设置有用于收容所述阀芯11的收容部24，所述基座2的轴心还设置有导向通孔2211，所述顶杆12可滑动的设置在所述导向通孔2211中。

所述液压阀500包括阀体510和可沿轴向调节位置的换向杆520,所述换向杆520的一端与所述顶杆12抵靠，另一端通过压簧530与所述阀体的内壁连接。所述液压阀500设有进油口513和出油口514，所述阀体沿轴向设置有第一油孔511和第二油孔512，所述换向杆520设置在所述阀体中，其中换向杆220内形成两端开口的油道，当所述换向杆520沿轴向移动时，所述液压阀在第一工作状态、第二工作状态和第三工作状态之间切换；所述液压阀处于第一工作状态时，所述进油口513与所述第一油孔511连通，所述回油口与所述第二油孔512连通；所述液压阀处于第二工作状态时，所述进油口513与所述第二油孔512连通，所述回油口与所述第一油孔511连通；所述液压阀处于第三工作状态时，所述进油孔、回油口、第一油孔511和第二油孔512中的任意两个均不连通。具体的，换向杆520上沿轴向设有第一挡块521和第二挡块522，阀体上还设置有第一过渡油孔515和第二过渡油孔516，且第一过渡油孔515和第二过渡油孔516通过阀体外的油道连通。第一挡块521和第二挡块522之间形成高压腔，高压腔通过第二过渡油孔516与进油口513连通，当换向杆520动作时，可选择的使高压腔与第一油孔511或第二油孔512连通，形成进油油路，且当高压腔与第一油孔511和第二油孔512中的一个油孔连通时，另一个油孔与回油孔连通，形成回油油路。

所述凸轮轴调节器600设有用于使凸轮轴相位提前的提前油孔和用于使凸轮轴相位滞后的滞后油孔；所述第一油孔511与所述提前油孔连通，所述第二油孔512与所述滞后油孔连通。

本实施例提供的本发明提供可变气门正时系统，包括：电磁体100、液压阀500和凸轮轴调节器600，工作原理如下：

通过电磁体100的顶杆12和液压阀500的压簧530的共同作用使换向杆313沿轴向移动，从而使所述液压阀500可在第一工作状态、第二工作状态和第三工作状态之间切换，可选择的使进油口511与凸轮轴调节器的提前油孔和滞后油孔连通，从而调节进入凸轮轴调节器600提前腔和滞后腔的油量，从而调节凸轮轴的相位，使气门的开启提前或滞后，完成气门正时调节。

线圈42通电后，阀芯11和基座2被磁化，且磁极方向一致，阀芯11和基座2相向的一端的磁极方向相反，从而相互吸和，阀芯11带动顶杆12向基座2方向移动。本申请中，所述基座2靠近所述阀芯11的一端为具有外锥面的锥部21，阀芯11和基座2的表面形成的磁力线经过锥部21的外锥面，从阀芯11平滑的过度到基座2上，磁阻小，磁力均匀，防止了阀芯11动作时的卡顿现象，进而使液压阀500得开合转换更加顺畅，可变气门正时系统更加平稳可靠，防止由于电磁体100导致的发动机顿挫，甚至发动机顺坏，同时改善了舒适性。

具体的，所述基座2包括一体连接成型的锥部21、中间部22和外延基座部23，所述中间部22设有径向支撑部221，所述径向支撑部221的中部设有导向通孔2211，所述顶杆12插接入导向通孔2211内，阀芯11右端面的轴线设置有中心孔，顶杆12的左端通过过盈压装入所述阀芯11的中心孔内。

所述隔磁内罩3为中空壳体且左端封闭，所述隔磁内罩3包括沿轴向依次连接的左罩部31、中间锥面部32、右罩部33和外延内罩部34。中间锥面部32与基座2锥部21的外锥面贴合，所述左罩部31内有第一空腔，第一空腔与基座2的收容部24组成阀芯11的运行通道。

通过左罩部的第一空腔和基座2的收容部24对阀芯11的导向以及导向通孔2211对顶杆12的导向，实现了阀芯11和顶杆12即阀芯组件1的轴向同心，同时实现了阀芯11在第一空腔和第二空腔内做往复运动时的力压平衡，结合基座2的锥部21设计，使电磁线圈部4输出的磁场尽可能呈现水平特性，并趋于稳定，进而使电磁阀得开合转换更加顺畅。

为了进一步的增加电磁阀开合的顺畅性，本实施例中骨架41与基座2锥部21对应的位置设有与所述锥部21锥角相同的内锥面。

发明人经过多年的试验研究发现，锥部21的锥面角度为30°到60°时，电磁阀运行到锥部21时的卡顿现象明显减小，尤其当锥度为50.5°时，最为平顺。

进一步地，发明人还发现，阀芯组件1的工作气隙(阀芯11的最大行程)也是影响电磁阀开合动作平稳性的一个关键原因。工作气隙的大小之间影响电磁力的大小，如果电磁力过小，会使阀芯11动作不灵敏或无法动作。参照图6，申请人在电磁体的顶杆上增加模拟工作状态的负载压力后，改变线圈上通电的占空比，调节顶杆的移动行程，图中表示不同占空比下，顶杆移动距离和电磁力的对应值，当移动距离为4毫米时，电磁力达到最大值，与负载压力相同，小于3毫米时，电磁力较小，可能造成无法推动电磁阀阀芯。因此，工作气隙可选用3毫米到6毫米之间时，获得较佳的行程距离和电磁力，尤其当工作气隙为4毫米时，电磁力达到最大值。

因此本实施例中，基座2锥部21的锥度为50.5°，阀芯组件1的工作气隙为4毫米。

进一步地，所述顶杆12远离所述阀芯11的一端设置有钢球13。

为了防止液压油进入电磁体内部，所述基座2远离所述阀芯11的一端设有外延基座部23，所述外延內罩部夹在所述骨架41和所述外延基座部23之间，所述外延內罩部和所述外延基座部23之间设置有密封圈。通过外延內罩部和基座2夹紧密封圈，从而防止液压油进入阀芯组件1，影响阀芯组件1的动作，损坏电磁铁。

进一步地，所述阀芯11的材料为纯铁，所述顶杆12的材料为不锈钢。材料的选择让阀芯组件1具备更高的磁感应灵敏度，通过冲压和粉冶等工艺制成，制造成本低，可以经济的实现量产。

现有的凸轮轴调节器通常设有液压通道，中间设有轴孔，凸轮轴设置在轴孔中，在凸轮轴的表面也开设有液压通道，与凸轮轴调节器的液压通道连通。当凸轮轴上的液压通道损坏后需更换整个凸轮轴，且凸轮轴与活塞相连，拆装复杂，维护成本高。

为了克服以上问题，本发明中所述凸轮轴调节器600沿的中心沿轴向设置有定位通孔，所述液压阀500设置在所述定位通孔中；第一油孔511和第二油孔512沿轴向设置在阀体510上，提前油孔和滞后油孔沿轴向设置在定位通孔的内壁；所述第一油孔211与所述提前油孔连通，所述第二油孔212与所述滞后油孔连通。从而不需在凸轮轴上加工液压通道，形成液压回路，维护时，只需拆卸或更换液压阀500和凸轮轴调节器600，拆装简单，维护成本低。

具体的，所述定位通孔的孔壁沿轴向设置有第一环形槽611和第二环形槽612，所述第一环形槽611内设有所述提前油孔，所述第二环形槽612内设有所述滞后油孔。其中，所述第一油孔511和所述第二油孔512均为沿所述液压阀500周向布置的四个。通过设置多个第一油孔511和第二油孔512增大油液流量，设置环形槽一方面可防止周向定位不准导致，第一油孔511与提前油孔、第二油孔512与滞后油孔无法连通；另一方面，在沿周向设置多个第一油孔511或第二油孔512时，通过第一环形槽611使多个第一油孔511连通，通过第二环形槽612使多个第二油孔512连通。应当理解的是，第一环形槽611和第二环形槽612也可以设置在液压阀200的阀体210上，为本申请的等同替换。

更具体的，所述凸轮轴调节器600包括同轴设置的定子和转子，所述转子上设有叶片，所述叶片的后端面与所述定子之间形成提前腔，所述叶片的前端面与所述定子之间形成滞后腔，所述提前油孔与所述提前腔连通，所述滞后油孔与所述滞后腔连通。通过液压阀500可选择的将进油孔与提前腔或滞后腔连通，另一个腔体与回油口514连通，从而形成液压回路。驱动所述转子正转或反转，从而调节凸轮轴的相位。

所述阀体510靠近电磁体100的一端设置有螺栓头，另一端设置有用于连接凸轮轴的外螺纹。装配时，液压阀作为中心螺栓，穿过凸轮轴调节器600固定在凸轮轴上，装配简单，维护成本低。

更进一步地，本实施例的电磁液压阀中，所述电磁体100和液压阀500可拆卸连接。电磁液压阀通常为一体连接，且电磁体部分相对液压阀部分更容易发生故障。由于本实施例的液压阀作为中心螺栓穿过凸轮轴调节器固定在凸轮轴上，如果实用常规电磁液压阀，电磁体部分故障后，需要拆卸整套凸轮轴调节装置才可卸下电磁液压阀，因此，为了检修方便，本申请的电磁铁和液压阀可拆卸连接，可调节好位置后分别固定在周边设备上，也可采用卡接或螺纹连接等常用易拆结构，具体结构不再赘述，当电磁铁损坏后只需更换电磁铁即可，不需拆装液压阀和凸轮轴调节器。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种可变气门正时系统，其特征在于，包括：电磁体、液压阀和凸轮轴调节器；

所述电磁体包括同轴设置的阀芯组件、基座、隔磁内罩和电磁线圈部；所述电磁线圈部包括骨架和线圈，所述骨架套设在所述隔磁内罩外，所述线圈缠绕在骨架上；所述阀芯组件和所述基座沿轴向设在所述隔磁内罩中；所述阀芯组件包括阀芯和连接在阀芯上的顶杆；所述基座靠近所述阀芯的一端为具有外锥面的锥部，且设置有用于收容所述阀芯的收容部，所述基座的轴心还设置有导向通孔，所述顶杆可滑动的设置在所述导向通孔中；

所述液压阀包括阀体和可沿轴向调节位置的换向杆,所述换向杆的一端与所述顶杆抵靠，另一端通过压簧与所述阀体的内壁连接；所述液压阀设有进油口、回油口、第一油孔和第二油孔，换向杆沿轴向移动时，所述液压阀可在第一工作状态、第二工作状态和第三工作状态之间切换，且所述液压阀处于第一工作状态时，所述进油口与所述第一油孔连通，所述回油口与所述第二油孔连通；所述液压阀处于第二工作状态时，所述进油口与所述第二油孔连通，所述回油口与所述第一油孔连通；所述液压阀处于第三工作状态时，所述进油孔、回油口、第一油孔和第二油孔中的任意两个均不连通；

所述凸轮轴调节器设有用于使凸轮轴相位提前的提前油孔和用于使凸轮轴相位滞后的滞后油孔；所述第一油孔与所述提前油孔连通，所述第二油孔与所述滞后油孔连通。

2.根据权利要求1所述的可变气门正时系统，其特征在于，所述锥部的锥面角度为30°到60°。

3.根据权利要求1所述的可变气门正时系统，其特征在于，所述阀芯沿轴向移动的最大行程为3毫米到6毫米之间。

4.根据权利要求1所述的可变气门正时系统，其特征在于，所述凸轮轴调节器沿的中心沿轴向设置有定位通孔，所述液压阀设置在所述定位通孔中；所述第一油孔和第二油孔沿所述液压阀轴向设置在阀体上，所述提前油孔和所述滞后油孔沿轴向设置在所述定位通孔的内壁。

5.根据权利要求4所述的可变气门正时系统，其特征在于，所述定位通孔的孔壁沿轴向设置有第一环形槽和第二环形槽，所述提前油孔设置在所述第一环形槽内，所述滞后油孔设置在所述第二环形槽内。

6.根据权利要求5所述的可变气门正时系统，其特征在于，所述第一油孔和所述第二油孔均为沿所述阀体周向布置的多个。

7.根据权利要求1所述的可变气门正时系统，其特征在于，所述阀体靠近电磁体的一端设置有螺栓头，另一端设置有用于连接凸轮轴的外螺纹。

8.根据权利要求1所述的可变气门正时系统，其特征在于，所述电磁体和液压阀可拆卸连接。