CN1959072B - 一种电液控制的内燃机连续可变配气定时系统 - Google Patents

Abstract

一种电液控制的内燃机连续可变配气定时系统。由气门组件、液压油缸组件、进口单向阀和单向电磁增力阀等组成。进口单向阀控制液压缸的进油；单向电磁增力阀控制液压缸的出油。气门的开启和升高由配气凸轮上升段控制；气门的下降和关闭时刻取决于液压缸内液体的排泄时刻。当与配气凸轮同步转动的断电凸轮转动到断开断电开关时，电磁线圈磁力消失，电磁增力阀被打开，液压缸内的液体即可排出，气门同时得到落座。转动断电开关的位置，即可实现配气定时连续可变的目的。该配气机构配气定时连续可变，可以有效地控制进入内燃机气缸内的气体数量。特别适用于点燃式内燃机。

Description

一种电液控制的内燃机连续可变配气定时系统

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，具体是一种点燃式内燃机的配气系统。

背景技术

点燃式内燃机调节负荷是通过改变进入气缸内的可燃混合气数量来实现的，即通过调节节气门开度来改变进入气缸内的可燃混合气数量。在内燃机转速不变时，节气门开度增大，进入气缸内的可燃混合气数量增加，内燃机的输出功率相应增大；反之，则减小。当内燃机处于中小负荷工况下工作时，由于节气门开度小，内燃机的泵气损失将显著增加，最终导致燃油耗增加。此外内燃机理想的配气定时是在低速时具有较小的进气迟闭角、高速时具有较大的进气迟闭角，以满足动力性和经济性的要求。虽然有些内燃机通过变换凸轮型线实现可变凸轮机构或可变气门定时机构。但是这些机构不能实现配气定时的连续可变，从而不能满足内燃机中小负荷时具有低油耗，高转速时能实现大功率的需求。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足和缺陷，本发明的目的是提供一种电液控制的内燃机连续可变配气定时系统。它使内燃机的配气定时能够连续可变，可以有效地控制进入气缸内的气体数量。

本发明的技术方案是：该种电液控制的内燃机连续可变配气定时系统，包括凸轮轴传动组件、气门组件，其特征在于所述的凸轮轴传动组件中的配气凸轮驱动挺柱，挺柱可轴向移动地置于液压缸体内，挺柱的部分外侧圆面与液压缸体内壁一端密封，液压缸体内壁另一端为与缸体内壁密封的液压活塞，液压活塞驱动气门开启和关闭；缸体内设有挺柱回位弹簧，在液压缸体外壁上设有进口单向阀、出口单向阀分别控制液体的流入和流出。

所述的出口单向阀为单向电磁增力阀，该电磁增力阀的电磁线圈与一断电器电连接，电磁线圈由断电器控制电源的开通和关闭。

所述的断电器包括外壳、设置在外壳内的底板、断电开关、与断电开关相对应的开关触点、断电凸轮等；底板与断电凸轮同轴安装，断电开关及其触点固定在底板上，断电开关的一端通过支点轴安装在底板上，另一端与底板之间设有复位弹簧；断电凸轮与配气凸轮同步转动；断电开关、触点可随同底板绕断电凸轮轴任意转动一个角度。

配气凸轮型线由上升段、平段和下降段组成，且平段所占凸轮包角大于等于60°。

本发明所述气门组件与普通内燃机基本相同，由气门、气门座、气门导管、气门弹簧和气门弹簧座等组成。所述凸轮轴传动组件由曲轴驱动，凸轮轴与曲轴的转速比为1∶2，其中配气凸轮型线由上升段、平段和下降段组成，当凸轮从动件位于平段时，其升程保持不变。

该配气系统的工作过程可分为三个阶段：

第一阶段为气门开启和升高阶段.在该阶段进口单向阀和单向电磁增力阀均关闭，液压缸的液体处于封闭状态，挺柱在凸轮上升段的驱动下通过液压油和液压活塞推动气门开启和升高，该阶段气门升程主要取决于凸轮型线.

第二阶段为气门回落阶段。该阶段挺柱处于凸轮平段上，其升程保持不变。单向电磁增力阀被断电后，电磁力消失，电磁增力阀被打开，液压油被排出液压缸，气门在气门弹簧的作用下回落至气门座，该阶段气门升程与凸轮型线无关。

第三阶段为挺柱回落阶段，当凸轮型线处于下降段时，挺柱在挺柱弹簧的作用下回落，液压缸内压力降低，进口单向阀被打开，液压油被吸入缸体中。当挺柱回落至凸轮基圆上时，液压缸内液体压力与外界压力基本相同，进口单向阀即关闭。单向电磁增力阀也处于通电后的紧闭状态，当凸轮再转至上升段时即开始了下一个循环的气门启闭过程。

如上所述，在气门回落阶段气门升程与凸轮型线无关，气门的下降和关闭时刻取决于液压缸内液体的排泄时刻。本发明通过单向电磁增力阀控制液压缸内液体的排泄时刻，所述单向电磁增力阀由断电器控制，断电器的断电开关及开关触点能随底板绕断电凸轮轴转动一定的角度，从而改变了单向电磁增力阀电磁线圈的断电和通电所对应的配气相位，即改变了气门回落和落座的时间，达到了配气定时连续可变的目的。

本发明的有益效果是：对于点燃式内燃机采用该配气系统可取消节气门；通过改变进气迟闭角来调节进气量，从而达到减小泵气损失改善燃油经济性的目的；同理，通过改变排气定时，实现配气定时的连续可变，实现适当的内部EGR率，降低油耗，降低废气排放；使配气定时满足内燃机高转速时的需求，高转速时能实现大功率，提高内燃机的动力性。该配气系统特别适用于点燃式内燃机。对于普通内燃机可以通过改变配气定时提高动力性能和改善排放性能。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例中断电器的结构示意图。

图中：1配气凸轮，2挺柱，3液压缸体，4挺柱回位弹簧，5电磁阀体，6电磁线圈，7电磁阀弹簧，8液压活塞，9气门弹簧，10气门，11单向阀体，12单向阀弹簧，13外壳，14断电开关，15触点，16断电凸轮，17底板，18齿圈，19齿条，20复位弹簧。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的工作过程。在图1中，左侧为进口单向阀部分，包括单向阀体11、单向阀弹簧12等；右侧为单向电磁增力阀部分，包括电磁阀体5、电磁线圈6和电磁阀弹簧7等；中部为气门驱动机构，包括配气凸轮1、挺柱2、挺柱回位弹簧4、液压缸体3、液压活塞8、气门弹簧9和气门10等。凸轮轴传动组件中的配气凸轮1驱动挺柱2，挺柱2可轴向移动地置于液压缸体3内，挺柱2的部分外侧圆面与液压缸体内壁一端密封，液压缸体3内壁另一端为与缸体内壁密封的液压活塞8，液压活塞8驱动气门10开启和关闭；缸体内设有挺柱回位弹簧4。电磁增力阀的电磁线圈6与一断电器电连接，电磁线圈由断电器控制电源的开通和关闭。进口单向阀由液压缸体3内的液体压力大小来决定开通或关闭。配气凸轮1的型线由上升段、平段和下降段组成，且平段所占凸轮包角大于等于60°。

图2为断电器结构示意图，包括断电器外壳13、断电开关14、触点15、断电凸轮16、底板17、齿圈18、齿条19和复位弹簧20等组成.底板17设置在外壳13内，底板与断电凸轮16同轴安装，断电开关14及其触点固定在底板17上，断电开关的一端通过支点轴安装在底板上，另一端与底板之间设有复位弹簧20；断电凸轮16与配气凸轮1同步转动，转速为曲轴转速的二分之一.底板的外圆周设有齿圈18，齿条19与该齿圈配合，断电器的断电开关、触点可随同底板绕断电凸轮轴任意转动一个角度.当断电凸轮16将断电开关14顶起时，断电开关14与触点15脱离接触，电磁线圈6被断电；当断电凸轮16未顶起断电开关14时，复位弹簧20使断电开关14与触点15保持接触，电磁线圈6处于通电状态.

该配气系统工作原理如下：

第一阶段即气门开启阶段。在该阶段配气凸轮1的上升段驱动挺柱2下移，使液压缸内油压上升，在缸内油压和单向阀弹簧12的共同作用下，进口单向阀处于关闭状态。与此同时电磁线圈6在断电器的控制下处于通电状态，虽然液压缸内油压较高，但电磁线圈6产生的电磁力使电磁增力阀也处于紧闭状态。挺柱2在配气凸轮1的驱动下压缩液压缸内的液压油，使液压活塞8克服气门弹簧9的弹力推动气门10开启，在该阶段气门升程主要取决于凸轮1的型线。

第二阶段为气门回落阶段。在该阶段凸轮1处于最大升程的平段，挺柱2下移到最大升程位置。当断电凸轮16转动到将触点15顶开的位置时，断电开关14使电磁线圈6处于断电状态，电磁增力阀的电磁力随之消失，液压缸内的高压油在气门弹簧9和活塞8的推动下将电磁增力阀门打开，液压油流出液压缸，气门10随之关闭。显然该阶段气门关闭时刻取决于断电开关14的断电时刻。改变断电开关14的断电时间，即可改变进气迟闭角的大小。此外，为防止气门落座冲击过大，在气门将要落座时采用节流的方式控制气门落座速度。

第三阶段为挺柱回落阶段。当凸轮1转至下降段与挺柱2接触时，挺柱2在挺柱回位弹簧4的作用下回落，液压缸内油压降低，进口单向阀打开，液压油被吸入液压缸中。当挺柱2回落至凸轮1的基圆上时，液压缸内油压将达到或接近外界油压，单向阀弹簧12使单向阀关闭。在该阶段结束前，断电凸轮16将转到接通断电开关14的位置，电磁线圈6产生的电磁力使电磁增力阀处于紧闭状态。当配气凸轮1再转至上升段时即开始了下一个循环的气门启闭过程。

在图2所示的断电器中，断电开关14及其触点15被安装在断电器底板17上，底板17外圆镶有齿圈18，在齿条19的作用下底板17能绕断电凸轮轴的中心线转动任意一个角度。当内燃机处于某一固定转速时，将底板17顺断电凸轮16的转动方向转过Φ₁角时，断电开关14被顶开的相位角将相应推迟2·Φ₁度曲轴转角，电磁增力阀被打开的相位角也相应推迟，使气门落座的相位角也将相应推迟2·Φ₁度曲轴转角；同理，将底板17逆断电凸轮16的转动方向转过Φ₂角时，断电开关14被顶开的相位角将相应提前，导致气门落座的相位角将提前2·Φ₂度曲轴转角。由于Φ₁或Φ₂能实现连续可变，因此可使进气迟闭角或排气迟闭角能连续可变。由于进气迟闭角的大小可改变进入内燃机气缸内可燃混合气的数量，因此调节底板17的位置，即可改变进入气缸的可燃混合气数量。从而实现去除节气门，降低泵气损失的目的。

由于该系统的液压油与发动机用润滑油相同，因此其液压系统与发动机润滑系统可以合并为一个系统。

依照上述方案，本技术领域的一般技术人员实施本发明并不困难。

Claims (2)

1.一种电液控制的内燃机连续可变配气定时系统，包括凸轮轴传动组件、气门组件，所述的凸轮轴传动组件中的配气凸轮驱动挺柱，挺柱可轴向移动地置于液压缸体内，挺柱的部分外侧圆面与液压缸体内壁一端密封，液压缸体内壁另一端为与缸体内壁密封的液压活塞，液压活塞驱动气门；缸体内设有挺柱回位弹簧，其特征是，液压缸体外壁上设有控制液体流入和流出的进口单向阀、出口单向阀；所述的出口单向阀为单向电磁增力阀，该电磁增力阀的电磁线圈与一断电器电连接，电磁线圈由断电器控制电源的开通和关闭；单向电磁增力阀控制液压缸内液体的排泄时刻，控制气门回落和落座的时间，达到了配气定时连续可变。2、根据权利要求1所述的一种电液控制的内燃机连续可变配气定时系统，其特征在于，所述的断电器包括外壳、设置在外壳内的底板、断电开关、与断电开关相对应的开关触点、断电凸轮；底板与断电凸轮同轴安装，断电开关及其触点固定在底板上，断电开关的一端通过支点轴安装在底板上，另一端与底板之间设有复位弹簧；断电凸轮与配气凸轮同步转动；断电器的断电开关、触点可随同底板绕断电凸轮轴任意转动一个角度。

3.根据权利要求1或2所述的一种电液控制的内燃机连续可变配气定时系统，其特征在于，配气凸轮型线由上升段、平段和下降段组成，且平段所占凸轮包角大于等于60°。