一种高液压驱动的可变气门机构制造技术

本发明专利技术提供了一种高液压驱动的可变气门机构，包括凸轮、外壳、衬套、单杆活塞、液压活塞和气门；衬套、单杆活塞和液压活塞同轴并可沿轴向移动；单杆活塞与液压活塞之间形成一液压腔，在液压活塞随凸轮的移动过程中，该液压腔或密闭或与外部高压油源相通；通过调节外部高压油源压力以及衬套的初始位置，可以改变所述液压腔中液压流体的运动规律，从而实现气门的可变。本发明专利技术取消了昂贵的电液伺服系统，保证气门运动灵活可变的基础上可明显降低成本，有利于可变气门技术的工程化应用。

A variable valve mechanism driven by high hydraulic pressure

The invention provides a hydraulic driven variable valve mechanism comprises a cam, casing, liner, piston rod, hydraulic piston and valve; bushing, piston rod and hydraulic piston coaxial and can move along the axial direction; a hydraulic cavity is formed between the piston rod and the hydraulic piston, the hydraulic piston moving with cam in the hydraulic chamber or closed or communicated with the external high pressure oil source; by adjusting the external high pressure oil source pressure and the bushing can change the initial position, the movement of the hydraulic fluid in the hydraulic chamber, so as to realize the variable valve. The invention eliminates the expensive electro hydraulic servo system, ensures the flexible movement of the valve, reduces the cost on the basis of flexibility, and facilitates the engineering application of the variable valve technology.

【技术实现步骤摘要】
一种高液压驱动的可变气门机构
本专利技术属于发动机气门结构
，尤其是涉及一种内燃机的高压流体驱动的可变气门机构。
技术介绍
内燃机至今仍然是热效率最高、单位体积和单位重量功率最大的原动机，应用非常广泛，然而随着世界能源的逐渐短缺以及环境资源的不断恶化，我们需要内燃机满足更严格的排放法规。传统内燃机采取固定型线的凸轮轴驱动气门，这使得内燃机的排放与油耗并不能在所有的工况点达到最佳，因此，大多新型内燃机都采用可变气门技术控制排放，降低油耗。可变气门技术目前主要分为基于凸轮轴的可变配气技术及无凸轮配气技术。前者主要改变机械结构，因此结构简单，响应速度快，但是因为保留了凸轮，其气门只是相对可变，并不能任意可变。而无凸轮配气技术则可以任意的改变气门正时、升程及持续期。就驱动方式来分，无凸轮配气技术分为电磁驱动、电气驱动、电机驱动、电液驱动等方式。相对于电磁驱动的能耗大，电气驱动的响应速度低及不稳定，电机驱动的系统复杂等缺点，电液驱动的无凸轮配气技术结构相对简单、响应速度较快。然而它也有不可避免的缺点：高转速下液压系统流量不够，气门达到最大升程处及落座处速度快、冲击力大。因此主要用于柴油机这种转速较低的发动机上，除此之外，还必须要采用昂贵的电液伺服系统及相对复杂的控制技术来精确的控制气门行程避免落座冲击，而且在多缸机上需要多套电磁阀系统，大大增加了发动机的成本。因此，研究灵活可变而成本又相对较低适用于多缸机的可变气门系统势在必行。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种高液压驱动的可变气门机构，通过改变外部高压油源压力以及衬套轴向初始位置，控制液压流体的运动，最终实现气门的可变。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种高液压驱动的可变气门机构，其特征在于：包括凸轮、外壳、衬套、单杆活塞、液压活塞和气门；所述外壳上端开口，所述衬套可沿轴向方向与所述外壳内侧壁间隙滑动配合；所述衬套的侧壁设有第二通道，所述外壳的侧壁设有第三通道，所述衬套的初始位置可调，调节过程中，所述第二通道与所述第三通道始终连通；所述凸轮与所述液压活塞上端接触，随着所述凸轮的转动，所述液压活塞与衬套内壁间隙滑动配合；所述外壳下部设有活塞腔，所述活塞腔顶部设有第一通道，底部设有气门开口，所述单杆活塞沿轴向方向与所述活塞腔的内壁间隙滑动配合；所述液压活塞下表面与活塞腔上表面之间形成液压腔；所述单杆活塞的活塞杆套有气门弹簧并与所述气门固定连接，所述气门与气门开口配合；所述液压活塞内部自上而下依次设有单向液压通道和第四液压通道；所述单向液压通道左端以及所述第四液压通道左端均与所述液压活塞的外回转表面相通，所述单向液压通道下端以及所述第四液压通道下端均与所述液压腔相通；在所述液压活塞的上下移动过程中，所述第二通道与所述液压腔、单向液压通道左端以及所述第四液压通道左端实现相连或断开；当所述单向液压通道处于开通状态时，液压流体只能从所述液压腔流向所述第二通道；所述第三通道外接一高压油源，所述高压油源压力与所述第一液压通道的截面积的乘积小于所述气门弹簧的预紧力，所述高压油源压力与所述单杆活塞的截面积的乘积大于所述气门弹簧的预紧力。进一步的，所述外壳内设有控制齿轮，所述衬套的外表面设有一组竖直方向与所述控制齿轮啮合的外齿，所述控制齿轮带动所述衬套沿所述外壳内壁上下滑动。进一步的，所述衬套内部设有贯通上下端面的第一气道。进一步的，所述高压油源可通过溢流阀或节流阀来调节所需要的供油压力。进一步的，所述单向液压通道左端以及所述第四液压通道左端之间的距离小于第二通道的宽度。进一步的，所述单杆活塞内部设有柱塞、柱塞弹簧和第二气道，所述柱塞与所述柱塞弹簧上下设置，其所在通道与所述第一液压通道连通，并通过所述第二气道与所述活塞腔连通；所述柱塞可以沿所述单杆活塞内壁上下滑动。相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：本专利技术高液压驱动的可变气门机构通过改变外部高压油源压力以及衬套轴向初始位置，可以改变所述液压腔中液压流体的运动规律，从而实现气门的灵活可变，且取消了昂贵的电液伺服系统，不需要在每一个工作循环下都对液压系统进行操作，而是在气门运动规律需要改变的工况下才对液压参数进行调整，保证气门运动灵活可变的基础上可明显降低成本，有利于可变气门技术的工程化应用，尤其适用于多缸柴油机。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术初始状态(凸轮未驱动可变气门机构)的示意图；图2是本专利技术中气门即将开启时的示意图；图3是本专利技术中气门最大升程及关闭时刻可调时的示意图；图4是本专利技术中气门维持在最大升程处的示意图；图5是本专利技术中气门即将回落时的示意图；图6是本专利技术中气门刚关闭时的示意图；图7是本专利技术中柱塞运动时的示意图；图8是本专利技术中衬套与液压活塞配合(即气门开启时刻可调)的示意图；图9是本专利技术中单杆活塞的放大示意图。附图标记说明：1.凸轮，2.控制齿轮，3.衬套，4.第一气道，5.单杆活塞，6.气门弹簧，7.气门，8.第一液压通道，9.第二液压通道，10.第三液压通道，11.外壳，12.液压活塞，13.第四液压通道，14.单向液压通道；15液压腔；51.第二气道，52.柱塞弹簧，53.柱塞。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。如图1至图9所示，本专利技术高液压驱动的可变气门机构包括凸轮1、外壳11、衬套3、单杆活塞5、液压活塞12和气门7；所述衬套3、所述单杆活塞5和所述液压活塞12同轴设置；所述外壳11上端开口，所述衬套3可沿轴向方向与所述外壳11内侧壁间隙滑动配合；所述衬套3的侧壁设有第二通道9，所述外壳11的侧壁设有第三通道10，所述衬套3的初始位置可调，调节过程中，所述第二通道9与所述第三通道10始终连通；所述外壳11下部设有活塞腔，所述活塞腔顶部设有第一通道8，底部设有气门开口，所述单杆活塞5沿轴向方向与所述活塞腔的内壁间隙滑动配合；所述液压活塞12下表面与活塞腔上表面之间形成液压腔15；所述凸轮1与所述液压活塞12上表面接触，随着所述凸轮1的转动，所述液压活塞12随所述凸轮1的型线沿轴向方向与所述衬套3内侧壁间隙滑动配合；所述液压活塞12内部自上而下设有单向液压通道14和第四液压通道13；所述单向液压通道14左端以及所述第四液压通道13左端均与所述液压活塞12的外回转表面相通，所述单向液压通道14下端以及所述第四液压通道13下端均与所述液压活塞12的下表面相通；在所述液压活塞12的上下移动过程中，所述单向液压通道14左端以及所述第四液压通道13左端都可与所述第二通道9相连或断开；其中，当所述单向液压通道14下端压力大于单向液压通道14左端压力时，所述单向液压通道处于开通状态，液压流体只能从所述单向液压通道14流向所述第二通道9；当所述单向液压通道14下端压力小于等于单向液压通道14左端压力时，所述单向液压通道14处于关闭状态；所述单杆活塞5下端的活塞杆上套有气门弹簧6并与所述气门7固定连接，所述气门7与气门开口互相配合，所述气门弹簧6提供一预紧力；在气门关闭状态下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高液压驱动的可变气门机构，其特征在于：包括凸轮(1)、外壳(11)、衬套(3)、单杆活塞(5)、液压活塞(12)和气门(7)；所述外壳(11)上端开口，所述衬套(3)可沿轴向方向与所述外壳(11)内侧壁间隙滑动配合；所述衬套(3)的侧壁设有第二通道(9)，所述外壳(11)的侧壁设有第三通道(10)，所述衬套(3)的初始位置可调，调节过程中，所述第二通道(9)与所述第三通道(10)始终连通；所述凸轮(1)与所述液压活塞(12)上端接触，随着所述凸轮(1)的转动，所述液压活塞(12)与衬套(3)内壁间隙滑动配合；所述外壳(11)下部设有活塞腔，所述活塞腔顶部设有第一通道(8)，底部设有气门开口，所述单杆活塞(5)沿轴向方向与所述活塞腔的内壁间隙滑动配合；所述液压活塞(12)下表面与活塞腔上表面之间形成液压腔(15)；所述单杆活塞(5)的活塞杆套有气门弹簧(6)并与所述气门(7)固定连接，所述气门(7)与气门开口配合；所述液压活塞(12)内部自上而下依次设有单向液压通道(14)和第四液压通道(13)，所述单向液压通道(14)左端和所述第四液压通道(13)左端均连通至所述液压活塞(12)的外回转表面，所述单向液压通道(14)下端和所述第四液压通道(13)下端均连通至所述液压腔(15)；在所述液压活塞(12)的上下移动过程中，所述第二通道(9)与所述液压腔(15)、所述单向液压通道(14)左端以及所述第四液压通道(13)左端实现相连或断开；当所述单向液压通道(14)处于开通状态时，液压流体只能从所述液压腔(15)流向所述第二通道(9)；所述第三通道(10)外接一高压油源，所述高压油源压力与所述第一液压通道(8)的截面积的乘积小于所述气门弹簧(6)的预紧力，所述高压油源压力与所述单杆活塞(5)的截面积的乘积大于所述气门弹簧(6)的预紧力。...

【技术特征摘要】
1.一种高液压驱动的可变气门机构，其特征在于：包括凸轮(1)、外壳(11)、衬套(3)、单杆活塞(5)、液压活塞(12)和气门(7)；所述外壳(11)上端开口，所述衬套(3)可沿轴向方向与所述外壳(11)内侧壁间隙滑动配合；所述衬套(3)的侧壁设有第二通道(9)，所述外壳(11)的侧壁设有第三通道(10)，所述衬套(3)的初始位置可调，调节过程中，所述第二通道(9)与所述第三通道(10)始终连通；所述凸轮(1)与所述液压活塞(12)上端接触，随着所述凸轮(1)的转动，所述液压活塞(12)与衬套(3)内壁间隙滑动配合；所述外壳(11)下部设有活塞腔，所述活塞腔顶部设有第一通道(8)，底部设有气门开口，所述单杆活塞(5)沿轴向方向与所述活塞腔的内壁间隙滑动配合；所述液压活塞(12)下表面与活塞腔上表面之间形成液压腔(15)；所述单杆活塞(5)的活塞杆套有气门弹簧(6)并与所述气门(7)固定连接，所述气门(7)与气门开口配合；所述液压活塞(12)内部自上而下依次设有单向液压通道(14)和第四液压通道(13)，所述单向液压通道(14)左端和所述第四液压通道(13)左端均连通至所述液压活塞(12)的外回转表面，所述单向液压通道(14)下端和所述第四液压通道(13)下端均连通至所述液压腔(15)；在所述液压活塞(12)的上下移动过程中，所述第二通道(9)与所述液压腔(15)、所述单向液压通道(14)左端以及所述第四液压通道(13)左端实现相连或断开；当所述单向液压通道(14)处于开通状态时，液压流体只能从所述液压腔(15)流向所述第二通...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄树和，张翔宇，李研芳，
申请(专利权)人：中国北方发动机研究所天津，
类型：发明
国别省市：天津,12