專利名稱:發(fā)動機(jī)氣門正時與升程連續(xù)可變系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)可變技術(shù),尤其涉及發(fā)動機(jī)氣門正時與升程連續(xù)可變系統(tǒng)。
背景技術(shù):
傳統(tǒng)的活塞式四沖程發(fā)動機(jī)普遍采用機(jī)械式凸輪軸驅(qū)動進(jìn)氣門和排氣門的配氣機(jī)構(gòu)。氣 門的運(yùn)動通過曲軸與凸輪軸,凸輪軸與各氣門之間的機(jī)械傳動來控制定時。長期以來,這種 機(jī)械式機(jī)構(gòu)被證明是簡單、有效和可靠的,并且費(fèi)用相對低廉。然而,這種氣門機(jī)構(gòu)在氣門 的開啟時刻,開啟持續(xù)時間和氣門升程等參數(shù)上是固定不變的,無法在發(fā)動機(jī)運(yùn)行中進(jìn)行調(diào) 節(jié),工作缺乏柔性。而這些固定不變的氣門運(yùn)行參數(shù)只能通過各種不同的配氣相位試驗(yàn),從 中選取兼顧各種工況時發(fā)動機(jī)性能的一種折衷方案,不能在各種情況下提供最佳正時,發(fā)動 機(jī)性能潛力不能得到充分發(fā)揮。由于這種折衷能滿足內(nèi)燃機(jī)大部分工況的基本要求,所以被 認(rèn)為是可行的。但是20世紀(jì)80年代以來,能源和環(huán)境問題日益突出,社會對燃油的經(jīng)濟(jì)性和 有害排放物的要求FI益嚴(yán)格,如何改善發(fā)動機(jī)的性能、提高熱效率和減少有害排放越來越受 到關(guān)注,這就要求對傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)進(jìn)行改進(jìn)。
配氣相位直接影響著發(fā)動機(jī)的進(jìn)排氣性能,對燃燒過程的優(yōu)劣起著至關(guān)重要的作用。配 氣相位的選擇要考慮到發(fā)動機(jī)的高速功率、低速扭矩、怠速油耗、部分負(fù)荷下的燃油經(jīng)濟(jì)性、 低速平穩(wěn)性和廢氣排放等問題。為了獲得較好的發(fā)動機(jī)性能,配氣相位應(yīng)隨著轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的 變化而變化。發(fā)動機(jī)在高速和大負(fù)荷下需要較大的氣門重疊角和進(jìn)氣門關(guān)閉角,以便得到較
高的功率輸出;反之,在怠速和低速小負(fù)荷下則需要較小的進(jìn)氣門關(guān)閉角和氣門重疊角,以 便得到較好的怠速平穩(wěn)性和廢氣排放性能。
發(fā)動機(jī)工作者針對減少發(fā)動機(jī)有害排放物改進(jìn)了發(fā)動機(jī)的設(shè)計,改良了發(fā)動機(jī)的控制系
統(tǒng),出現(xiàn)了廢氣再循環(huán)(EGR)和后處理技術(shù),然而伴隨著發(fā)動機(jī)有害排放物的減少,卻導(dǎo)致 了發(fā)動機(jī)效率的降低,而當(dāng)采用高增壓壓力時可能導(dǎo)致發(fā)動機(jī)最高爆發(fā)壓力過高。可變配氣 技術(shù)可以通過改變氣門開啟關(guān)閉時刻實(shí)現(xiàn)米勒循環(huán),在發(fā)動機(jī)運(yùn)行的一定工況下,可以利用 壓縮沖程中,延遲進(jìn)氣門關(guān)閉的時間,使一部分已經(jīng)進(jìn)入氣缸的氣體重新進(jìn)入進(jìn)氣歧管,并 在渦輪增壓的作用下保持一定的氣壓,發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣效率可以大大增加并降低泵吸損失。這 樣就造成了實(shí)際上的壓縮空氣沒有進(jìn)氣時的多從而降低壓縮比,造成膨脹比大于壓縮比,減 小發(fā)動機(jī)工作的最高爆發(fā)壓力。
與圓定配氣相位相比,可變配氣相位則可以在發(fā)動機(jī)整個工作范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下, 提供最佳的氣門開啟、關(guān)閉時刻或升程,從而改善發(fā)動機(jī)進(jìn)、排氣性能,較好的滿足發(fā)動機(jī) 在高轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷與小負(fù)荷時動力性、經(jīng)濟(jì)性、廢氣排放的要求,整體提高發(fā)動機(jī) 綜合性能?,F(xiàn)代高科技的發(fā)展已將汽車發(fā)動機(jī)的節(jié)能、增效、低排放作為"節(jié)能一高效一環(huán) 保" 一體化課題進(jìn)行綜合研究和技術(shù)開發(fā)。配氣相位固定不變的限制已越來越顯得不適應(yīng)時 代要求,為此,可變氣門技術(shù)已成為汽車發(fā)動機(jī)研究重點(diǎn)方向之一。
可變配氣技術(shù)由于自身的優(yōu)點(diǎn),R益受到人們的重視,國外研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了大量的研究, 出現(xiàn)了很多種可變氣門驅(qū)動機(jī)構(gòu),有些系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了氣門參數(shù)可變的功能,但只有少數(shù)結(jié)構(gòu)簡 單、成本較低的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化,大多數(shù)可變氣門驅(qū)動機(jī)構(gòu)由于成本較高或者可靠性的問 題,僅處于實(shí)驗(yàn)階段?,F(xiàn)有產(chǎn)品中的可變配氣機(jī)構(gòu)以改變凸輪軸的相位為主要方式,對原發(fā) 動機(jī)的改動都比較大,多見于小功率汽油機(jī)。由于大功率柴油機(jī)進(jìn)排氣凸輪軸分為"頂置" 和"側(cè)底置"兩種,由于"側(cè)底置"凸輪軸使發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,制造成本低,目前應(yīng)用十分 廣泛,通常它的進(jìn)排氣門由同一凸輪軸驅(qū)動,很難使進(jìn)排氣門分別進(jìn)行調(diào)整,所以大功率柴 油機(jī)的可變氣門技術(shù)有待開發(fā)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的缺點(diǎn),提供一種既對材料和加工設(shè)備的要求不高,對原 柴油機(jī)改動小,同時又能可靠實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)氣門正時與升程連續(xù)靈活可變的發(fā)動機(jī)氣門正時與
升程連續(xù)可變系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是發(fā)動機(jī)氣門正時與升程連續(xù)可變系統(tǒng),它 包括液壓油泵、與所述的液壓油泵的出油口相連的蓄壓器、所述的蓄壓器上設(shè)置有調(diào)壓閥, 它還包括其進(jìn)油口通過供油管線與所述的蓄壓器相連的兩位兩通電磁閥、與所述的電磁閥相 連的電控單元、氣門搖臂、液壓推桿總成,所述的液壓推桿總成包括一個推桿、壓力室、設(shè) 置在所述的壓力室內(nèi)與所述的推桿相連的液壓活塞,氣門搖臂壓在所述的活塞上,所述的壓 力室通過管線與所述的電磁閥的出油口相連通。
本發(fā)明的有益效果是,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,控制調(diào)整方便;對液壓推桿偶件的加工精度及材 料力學(xué)性能沒有太高要求,元件的使用壽命長;正時與升程能夠連續(xù)靈活調(diào)整;可在普通發(fā) 動機(jī)現(xiàn)有推桿基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝,對原機(jī)改動小,易于實(shí)現(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。
附圖是本發(fā)明的發(fā)動機(jī)氣門正時與升程連續(xù)可變系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一歩說明。
如附圖所示的發(fā)動機(jī)氣門正時與升程連續(xù)可變系統(tǒng),它包括液壓油泵5、與所述的液壓 油泵5的出油口相連的蓄壓器4、所述的蓄壓器4上設(shè)置有調(diào)壓閥3,它還包括其進(jìn)油口通過 供油管線與所述的蓄壓器4相連的兩位兩通電磁閥2、與所述的電磁閥相連的電控單元6、氣 門搖臂、液壓推桿總成l,所述的液壓推桿總成1包括一個推桿、壓力室7、設(shè)置在所述的壓 力室7內(nèi)與所述的推桿相連的液壓活塞8,氣門搖臂壓在所述的活塞8上,所述的壓力室7 通過管線與所述的電磁閥2的出油口相連通。所述的液壓油泵可為齒輪泵、柱塞泵、轉(zhuǎn)子泵 及葉片泵中的任一種。蓄壓器4可以是任何形式的穩(wěn)壓裝置,也可以借用足夠容積的油道起 到穩(wěn)壓作用。所述電控單元6可以是專用的控制部件,也可將控制功能集成在發(fā)動機(jī)控制單
元(ECU)內(nèi)。所述的液壓推桿總成l可由發(fā)動機(jī)原機(jī)推桿進(jìn)行改裝而成。
本發(fā)明的包括兩種工作模式 一種是帶凸輪軸的工作模式, 一種是不帶凸輪軸的工作模式。
1. 帶凸輪軸工作模式
該系統(tǒng)在配合凸輪軸的工作模式下,當(dāng)系統(tǒng)不工作的時候,所述電控單元6控制所述兩 位兩通電磁閥2保持常閉狀態(tài),所述液壓油泵5輸送的機(jī)油經(jīng)所述調(diào)壓閥3進(jìn)入供油油箱, 所述液壓推桿總成1隨發(fā)動機(jī)凸輪軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)行上下往復(fù)運(yùn)動,使進(jìn)排氣門按照原機(jī)的定時與 升程進(jìn)行動作,此時液壓活塞8處于最低位,推桿長度最小,氣門按照凸輪型線移動。
當(dāng)所;^液壓推桿總成1在隨發(fā)動機(jī)凸輪軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)行上下往復(fù)運(yùn)動過程中,通過所述電控 單元6控制兩位兩通電磁閥2在設(shè)定的某一時刻開啟向活塞室內(nèi)供油,使活塞室內(nèi)壓力迅速 升高,當(dāng)壓力大于氣門彈簧力時,所述液壓活塞8在活塞室內(nèi)上行,所述的液壓推桿總成1 長度增大;當(dāng)所述液壓推桿總成1在同一個配氣循環(huán)中,通過所述電控單元6控制所述兩位 兩通電磁閥2在另一時刻切斷向活塞室內(nèi)供油,并使活塞室與油箱聯(lián)通,活塞室內(nèi)機(jī)油在氣 門彈簧力作用下壓回機(jī)油箱,使活塞室內(nèi)壓力迅速降低,所述液壓推桿總成1迅速恢復(fù)至原 長度,完成發(fā)動機(jī)的一個配氣循環(huán)內(nèi)正時與升程的調(diào)整。
2. 不帶凸輪軸工作模式
該系統(tǒng)在不帶凸輪軸獨(dú)立的工作模式下,所述液壓推桿總成1可置于任何能夠使發(fā)動機(jī) 氣門進(jìn)行動作的位置,所述電控單元6通過控制所述兩位兩通電磁閥2在設(shè)定的某一時刻開 啟向活塞室內(nèi)供油,使活塞室內(nèi)壓力升高,當(dāng)壓力大于氣門彈簧力時,所述液壓推桿總成1 長度增大,氣門開啟;當(dāng)所述液壓推桿總成l在同一個配氣循環(huán)中,通過電控單元6控制兩 位兩通電磁閥2在設(shè)定的另一時刻切斷向活塞室內(nèi)供油,活塞室內(nèi)機(jī)油由于氣門彈簧彈力作 用壓回機(jī)油箱,使活塞室內(nèi)壓力降低,所述的液壓推桿總成1恢復(fù)至原長度,氣門關(guān)閉,完 成一次氣門動作。
本發(fā)明的發(fā)動機(jī)氣門正時與升程連續(xù)可變系統(tǒng),由電控單元6根據(jù)發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)精確 控制,通過適時調(diào)整兩位兩通電磁閥2開啟和關(guān)閉的時刻,可靈活調(diào)整液壓推桿總成1中活 塞室中的進(jìn)油與斷油,通過改變液壓推桿總成1的長度,靈活調(diào)整發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣的定時與升 程,從而調(diào)整發(fā)動機(jī)配氣到最佳狀態(tài)。
本發(fā)明的發(fā)動機(jī)氣門正時與升程連續(xù)可變系統(tǒng),其優(yōu)點(diǎn)在于
1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,對原機(jī)改動小,可實(shí)現(xiàn)低成本制造;
2. 由于對蓄壓器內(nèi)的壓力要求不高(只需5 10MPa),低壓油泵所需的驅(qū)動功率小,故 系統(tǒng)的功耗小;
3. 該系統(tǒng)分別作用于發(fā)動機(jī)各缸,可實(shí)現(xiàn)各缸進(jìn)排氣的相互獨(dú)立調(diào)整,也可實(shí)現(xiàn)其中某 單缸或者某幾缸進(jìn)排氣調(diào)整,最大限度的發(fā)揮進(jìn)排氣相位與升程可變的靈活性,優(yōu)化 發(fā)動機(jī)的性能;
4. 該系統(tǒng)通過電控系統(tǒng)靈活控制,可通過査詢發(fā)動機(jī)工作的全歷程各種工況下的控制 MAP圖,實(shí)時的將進(jìn)排氣調(diào)整到最佳狀態(tài);
5. 系統(tǒng)控制簡單方便,只需要對一個兩位兩通電磁閥進(jìn)行時序控制就可使系統(tǒng)滿足發(fā)動 機(jī)氣門正時與升程連續(xù)可變的要求;
6. 采用不帶凸輪軸的獨(dú)立工作模式時,可取消發(fā)動機(jī)凸輪軸,減少發(fā)動機(jī)損失在配氣機(jī) 構(gòu)上功耗。
權(quán)利要求
1.發(fā)動機(jī)氣門正時與升程連續(xù)可變系統(tǒng),它包括液壓油泵、與所述的液壓油泵的出油口相連的蓄壓器、所述的蓄壓器上設(shè)置有調(diào)壓閥,其特征在于它還包括其進(jìn)油口通過供油管線與所述的蓄壓器相連的兩位兩通電磁閥、與所述的電磁閥相連的電控單元、氣門搖臂、液壓推桿總成,所述的液壓推桿總成包括一個推桿、壓力室、設(shè)置在所述的壓力室內(nèi)與所述的推桿相連的液壓活塞,氣門搖臂壓在所述的活塞上,所述的壓力室通過管線與所述的電磁閥的出油口相連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)氣門正時與升程連續(xù)可變系統(tǒng),其特征在于所述的 液壓油泵為齒輪泵、柱塞泵、轉(zhuǎn)子泵及葉片泵中的一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)氣門正時與升程連續(xù)可變系統(tǒng),其特征在于所述的 蓄壓器為獨(dú)立的穩(wěn)壓裝置或借用足夠容積的油道。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)氣門正時與升程連續(xù)可變系統(tǒng),其特征在于所述的 電控單元為專用的控制部件或?qū)⒖刂乒δ芗稍诎l(fā)動機(jī)控制單元內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了發(fā)動機(jī)氣門正時與升程連續(xù)可變系統(tǒng),它包括液壓油泵、與液壓油泵的出油口相連的蓄壓器、蓄壓器上設(shè)置有調(diào)壓閥,它還包括其進(jìn)油口通過供油管線與所述的蓄壓器相連的兩位兩通電磁閥、與電磁閥相連的電控單元、氣門搖臂、液壓推桿總成,所述的液壓推桿總成包括一個推桿、壓力室、設(shè)置在所述的壓力室內(nèi)與所述的推桿相連的液壓活塞,氣門搖臂壓在所述的活塞上,所述的壓力室通過管線與所述的電磁閥的出油口相連通。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,控制調(diào)整方便;對液壓推桿偶件的加工精度及材料力學(xué)性能沒有太高要求,元件的使用壽命長;正時與升程能夠連續(xù)靈活調(diào)整;可在普通發(fā)動機(jī)現(xiàn)有推桿基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝,對原機(jī)改動小,易于實(shí)現(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號F01L1/34GK101201009SQ20071015070
公開日2008年6月18日 申請日期2007年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日
發(fā)明者崔振興, 洋 李, 蘇萬華, 裴毅強(qiáng) 申請人:天津大學(xué)