專利名稱：可變氣門用緩沖液壓缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，尤其涉及一種小缸徑短行程液壓缸。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)至今仍然是熱效率最高、單位體積和單位重量功率最大的原動(dòng)機(jī)，應(yīng)用非常廣泛，然而隨著世界能源的逐漸短缺以及環(huán)境資源的不斷惡化，我們需要內(nèi)燃機(jī)滿足更嚴(yán)格的排放法規(guī)。傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)采取固定型線的凸輪軸驅(qū)動(dòng)氣門，這使得內(nèi)燃機(jī)的排放與油耗并不能在所有的工況點(diǎn)達(dá)到最佳，因此，大多新型內(nèi)燃機(jī)都采用可變氣門技術(shù)控制排放， 降低油耗?？勺儦忾T技術(shù)目前主要分為基于凸輪軸的可變配氣技術(shù)及無凸輪配氣技術(shù)。前者主要改變機(jī)械結(jié)構(gòu)，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快，但是因?yàn)楸Ａ袅送馆?，其氣門只是相對(duì)可變，并不能任意可變。而無凸輪配氣技術(shù)則可以任意的改變氣門正時(shí)、升程及持續(xù)期。就驅(qū)動(dòng)方式來分，無凸輪配氣技術(shù)分為電磁驅(qū)動(dòng)、電氣驅(qū)動(dòng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電液驅(qū)動(dòng)等方式。相對(duì)于電磁驅(qū)動(dòng)的能耗大，電氣驅(qū)動(dòng)的響應(yīng)速度低及不穩(wěn)定，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)復(fù)雜等缺點(diǎn)，電液驅(qū)動(dòng)的無凸輪配氣技術(shù)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快。然而它也有不可避免的缺點(diǎn)氣門達(dá)到最大升程處及落座處速度快、沖擊力大，氣門磨損嚴(yán)重。因此必須要采用緩沖技術(shù)。但由于內(nèi)燃機(jī)氣門升程很小，響應(yīng)速度快，一般采用中、高液壓壓力及小缸徑短行程液壓缸來提高響應(yīng)速度，導(dǎo)致無足夠的空間安裝復(fù)雜緩沖裝置來降低氣門磨損.這就需要昂貴的比例伺服系統(tǒng)及相對(duì)復(fù)雜的控制技術(shù)，大大增加可變氣門的成本。因此，研究結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制簡(jiǎn)單的可變氣門裝置勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，為了降低成本，在有限的安裝空間內(nèi)，解決因采用液壓技術(shù)驅(qū)動(dòng)的可變氣門在最大升程處及落座處沖擊力大的難題，本發(fā)明提供一種可變氣門用緩沖液壓缸。該液壓缸除具有傳統(tǒng)液壓缸的兩個(gè)進(jìn)/回油口外，還采用了一個(gè)單向節(jié)流油閥，一個(gè)緩沖油口。相對(duì)傳統(tǒng)液壓缸，改動(dòng)小，但是進(jìn)油和回油可以有效的起到緩沖作用，適用于發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明可變氣門用緩沖液壓缸予以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是 包括自上而下設(shè)置的第一進(jìn)/回油口和第二進(jìn)/回油口，從而在液壓缸壁上形成第一進(jìn)/ 回油口通道和第二進(jìn)/回油口通道，位于所述液壓缸外部、且在所述第一進(jìn)/回油口和第二進(jìn)/回油口之間連接一兩位四通電磁閥，所述兩位四通電磁閥控制所述第一進(jìn)/回油口與第二進(jìn)/回油口的充油和放油；在所述液壓缸壁上，還設(shè)有貫通于所述液壓缸的頂部至所述第一液壓通道的之間的一單向節(jié)流閥，所述單向節(jié)流閥采用小孔節(jié)流；在所述液壓缸壁上，在位于所述第一進(jìn)/回油口和第二進(jìn)/回油口之間的高度上設(shè)有一緩沖油口，所述緩沖油口在液壓缸進(jìn)油與回油的過程中與所述第一進(jìn)/回油口和第二進(jìn)/回油口中的一個(gè)相通；所述液壓缸活塞的最大升程S介于所述緩沖油口的上沿與不工作時(shí)活塞頭上沿之間的距離h和所述緩沖油口的下沿與不工作時(shí)活塞頭上沿之間距離H之間；所述第二進(jìn)/回油口的下沿與不工作時(shí)活塞頭下沿之間的距離等于所述緩沖油口的下沿與不工作時(shí)活塞頭的上沿之間的距離H ；所述緩沖油口的公稱通徑小于所述第一進(jìn)/回油口的公稱通徑；活塞頭的高度小于活塞的最大升程1與所述緩沖油口公稱通徑之差。本發(fā)明可變氣門用緩沖液壓缸中，活塞頭與液壓缸壁之間的密封為間隙密封。所述單向節(jié)流閥采用插裝式單向節(jié)流閥。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制簡(jiǎn)單，不需要采用專門的比例伺服控制系統(tǒng)，在保證氣門快速開啟快速關(guān)閉的同時(shí)，氣門最大升程處及落座處速度大幅降低且無明顯液壓力沖擊，使得電液控制的可變氣門技術(shù)進(jìn)一步完善。


圖1是本發(fā)明可變氣門用緩沖液壓缸處于不工作時(shí)系統(tǒng)原理圖。圖2是本發(fā)明可變氣門用緩沖液壓缸處于最大升程處系統(tǒng)原理圖。圖中1——第一進(jìn)/回油口 2——第二進(jìn)/回油口 3——活塞4——?dú)忾T彈簧5——?dú)忾T6——緩沖油口7——油箱8——液壓缸壁9——單向節(jié)流閥10——兩位四通電磁閥
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。如圖1所示，本發(fā)明可變氣門用緩沖液壓缸，包括自上而下設(shè)置的第一進(jìn)/回油口 1和第二進(jìn)/回油口 2，從而在液壓缸壁上形成第一進(jìn)/回油口通道和第二進(jìn)/回油口通道， 位于所述液壓缸外部、且在所述第一進(jìn)/回油口 1和第二進(jìn)/回油口 2之間連接一兩位四通電磁閥10，所述兩位四通電磁閥10控制所述第一進(jìn)/回油口 1與第二進(jìn)/回油口 2的充油和放油；在所述液壓缸壁8上，還設(shè)有貫通于所述液壓缸8的頂部至所述第一液壓通道的之間的一單向節(jié)流閥9，所述單向節(jié)流閥9采用小孔節(jié)流；在所述液壓缸壁8上，在位于所述第一進(jìn)/回油口 1和第二進(jìn)/回油口 2之間的高度上設(shè)有一緩沖油口 6，所述緩沖油口 6 通過管路連接至油箱7，所述緩沖油口 6在液壓缸進(jìn)油末端與回油途中與所述第一進(jìn)/回油口 1和第二進(jìn)/回油口 2中的一個(gè)相通；如圖2所示，所述緩沖油口 6的上沿與不工作時(shí)活塞頭的上沿之間的距離h小于活塞的最大升程S ；所述緩沖油口 6的下沿與不工作時(shí)活塞頭的上沿之間的距離H大于活塞的最大升程S ；所述第二進(jìn)/回油口 2的下沿與不工作時(shí)活塞頭下沿之間的距離等于所述緩沖油口 6的下沿與不工作時(shí)活塞頭的上沿之間的距離 H ；所述緩沖油口 6的公稱通徑小于所述第一進(jìn)/回油口 1的公稱通徑；活塞頭的高度小于活塞的最大升程與所述緩沖油口公稱通徑之差?；钊^與液壓缸壁8之間的密封為間隙密封。所述單向節(jié)流閥9采用插裝式單向節(jié)流閥。活塞3與氣門5相連，活塞運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)氣門運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明可變氣門用緩沖液壓缸的工作原理是如圖2所示，液壓缸活塞的最大升程S介于所述緩沖油口的上沿與不工作時(shí)活塞頭上沿之間的距離h和所述緩沖油口的下沿與不工作時(shí)活塞頭上沿之間距離H之間，改變緩沖油口 6上下沿的位置，最大工作行程隨之改變，其中，第二進(jìn)/回油口 2下沿到活塞頭下沿的距離H略大于活塞的最大工作行程S，這樣既可以有效的產(chǎn)生節(jié)流作用，又不至于在回程時(shí)形成負(fù)壓，產(chǎn)生氣泡。單向節(jié)流閥9的一端與第一進(jìn)/回油口 1相連，實(shí)現(xiàn)從第一進(jìn)/回油口 1到單向節(jié)流閥9之間無節(jié)流，從而可以實(shí)現(xiàn)氣門5迅速開啟，而從單向節(jié)流閥9到第一進(jìn)/回油口 1產(chǎn)生小孔節(jié)流。單向節(jié)流閥9的另一端連接至液壓缸的頂部，從而實(shí)現(xiàn)與活塞頭頂部相連。活塞頭的上沿到第一進(jìn)/ 回油口 1上沿的一微小距離(通常為Imm以下)為活塞3落座時(shí)的安全保護(hù)距離，可以避免由于安裝、或者冷熱不均而導(dǎo)致活塞桿與氣門桿之間存在微小間隙造成的緩沖失效。所述緩沖油口 6的公稱通徑小于所述的第一進(jìn)/回油口 1的公稱通徑，這樣可以在最大升程處保持一定的節(jié)流壓力，提高活塞3運(yùn)行的穩(wěn)定性。由于活塞頭的高度與寬度都比較小，因此，活塞頭與液壓缸壁6之間的密封采用間隙密封方式。本發(fā)明的可變氣門用緩沖液壓缸實(shí)現(xiàn)氣門的運(yùn)動(dòng)方式與傳統(tǒng)的氣門運(yùn)動(dòng)方式相同，即氣門首先加速上升，然后減速上升達(dá)到最大升程處。下降時(shí)，先加速下降，后減速下降。本發(fā)明可變氣門用緩沖液壓缸的工作過程是首先，氣門5開啟時(shí)，第一進(jìn)/回油口 1進(jìn)油通道因被活塞所擋，暫時(shí)無進(jìn)油，而單向節(jié)流閥9可以實(shí)現(xiàn)通過另一通道從第一進(jìn) /回油口 1開始無節(jié)流進(jìn)油，第二進(jìn)/回油口 2與緩沖油口 6共同回油，進(jìn)油壓力克服氣門彈簧4預(yù)緊力做功，活塞3推動(dòng)氣門5加速下行。當(dāng)活塞3下行至活塞頭的上沿超過第一進(jìn)/回油口 1上沿時(shí)，第一進(jìn)/回油口 1與單向節(jié)流閥9 一起加快進(jìn)油。隨著活塞3的逐漸下行，由于氣門彈簧4的反作用力加大，與此同時(shí)，活塞3加速度下降過程中速度上升的趨勢(shì)變緩。當(dāng)活塞3下行至活塞頭下沿到第二進(jìn)/回油口 2的上沿時(shí)，一方面第二進(jìn)/回油口 2部分通道將被活塞3關(guān)閉，排油面積逐漸減小，開始進(jìn)行節(jié)流，排油阻力增加；另一方面，此時(shí)活塞頭的上沿也已到達(dá)緩沖油口 6上沿，緩沖油口 6通道逐漸打開，進(jìn)油從緩沖油口 6開始泄漏，進(jìn)油壓力下降，所以此時(shí)活塞速度大幅下降，氣門減速上升，最終液壓力與彈簧力處于平衡，穩(wěn)定在最大升程處。通過對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化，活塞最大升程可以略微改變但始終介于h和H之間(例如，當(dāng)其他條件都不變時(shí)，緩沖油口 6公稱通徑變小，活塞最大升程增大；氣門彈簧剛度減小，活塞最大升程增大；供油壓力增加，活塞最大升程增大)。當(dāng)氣門需要關(guān)閉時(shí)，兩位四通電磁閥10換向，第二進(jìn)/回油口 2開始進(jìn)油，緩沖油口 6、第一進(jìn)/回油口 1與單向節(jié)流閥9共同回油，此時(shí)，液壓力與彈簧力同方向作用，活塞 3加速上行，在此過程中，氣門彈簧力逐漸減小。當(dāng)活塞3上沿上行至緩沖油口 6上沿時(shí)，緩沖油口 6通道關(guān)閉，此時(shí)，第一進(jìn)/回油口 1與單向節(jié)流閥9共同回油，總排油面積相比減小。當(dāng)活塞3下沿上行至緩沖油口 6下沿時(shí)，一方面，緩沖油口 6通道重新打開，進(jìn)油從緩沖油口 6開始泄漏，進(jìn)油壓力大幅下降，加速度降低，另一方面，活塞3上沿也已上行到第一進(jìn) /回油口 1附近，第一進(jìn)/回油口 1通道逐漸關(guān)閉，節(jié)流作用明顯，由于此時(shí)主要是彈簧力占主導(dǎo)作用，而非傳統(tǒng)液壓可變氣門的彈簧力與進(jìn)油壓力一起占主導(dǎo)作用，因此相比之下，緩沖時(shí)產(chǎn)生的沖擊力并不明顯，同時(shí)也迅速的降低活塞3的速度。隨著第一進(jìn)/回油口 1通道完全關(guān)閉，活塞頭的上沿進(jìn)入安全緩沖階段，由于單向節(jié)流閥9的小孔節(jié)流，活塞3的速度最終穩(wěn)定在一個(gè)固定值，實(shí)現(xiàn)氣門的平穩(wěn)落座。
總之，本發(fā)明的可變氣門用緩沖液壓缸是一種能夠在氣門最大升程處及落座處都能起到有效緩沖作用而又不會(huì)引起較大的液力沖擊的液壓缸。除了具有傳統(tǒng)液壓缸兩個(gè)進(jìn) /回油口 1、2外，還包括一個(gè)單向節(jié)流閥9和一個(gè)緩沖油口 6，因此，在最大升程附近，緩沖油口與一進(jìn)/回油口相通進(jìn)行泄油，起到降低進(jìn)油壓力的作用；而在落座途中，緩沖油口 4 與另一進(jìn)/回油口相通，降低進(jìn)油壓力，從而減小液壓緩沖力，最終實(shí)現(xiàn)氣門加速上升—— 緩慢上升——加速下降——緩慢下降——平穩(wěn)落座的運(yùn)動(dòng)特性。與傳統(tǒng)液壓可變氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制簡(jiǎn)單。盡管上面結(jié)合圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可變氣門用緩沖液壓缸，包括自上而下設(shè)置的第一進(jìn)/回油口(1)和第二進(jìn)/ 回油口 O)，從而在液壓缸壁上形成第一進(jìn)/回油口通道和第二進(jìn)/回油口通道，其特征在于位于所述液壓缸外部、且在所述第一進(jìn)/回油口⑴和第二進(jìn)/回有口⑵之間連接一兩位四通電磁閥(10)，所述兩位四通電磁閥(10)控制所述第一進(jìn)/回油口(1)與第二進(jìn) /回油口(2)的充油和放油；在所述液壓缸壁(8)上，還設(shè)有貫通于所述液壓缸(8)的頂部至所述第一液壓通道的之間的一單向節(jié)流閥(9)，所述單向節(jié)流閥(9)采用小孔節(jié)流；在所述液壓缸壁(8)上，在位于所述第一進(jìn)/回油口(1)和第二進(jìn)/回油口( 之間的高度上設(shè)有一緩沖油口(6)，所述緩沖油口(6)在液壓缸進(jìn)油末端與回油途中與所述第一進(jìn)/回油口⑴和第二進(jìn)/回油口(2)中的一個(gè)相通；所述緩沖油口(6)的上沿與不工作時(shí)活塞頭的上沿之間的距離h小于活塞的最大升程S ；所述緩沖油口(6)的下沿與不工作時(shí)活塞頭的上沿之間的距離H大于活塞的最大升程S ；所述第二進(jìn)/回油口(2)的下沿與不工作時(shí)活塞頭下沿之間的距離等于所述緩沖油口 (6)的下沿與不工作時(shí)活塞頭的上沿之間的距離H;所述緩沖油口(6)的公稱通徑小于所述第一進(jìn)/回油口(1)的公稱通徑； 活塞頭的高度小于活塞的最大升程S與所述緩沖油口公稱通徑之差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變氣門用緩沖液壓缸，其特征在于活塞頭與液壓缸壁(8) 之間的密封為間隙密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變氣門用緩沖液壓缸，其特征在于所述單向節(jié)流閥(9) 采用插裝式單向節(jié)流閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變氣門用緩沖液壓缸，其特征在于所述活塞頭的上沿到第一進(jìn)/回油口(1)上沿之間的距離小于1mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可變氣門用緩沖液壓缸，包括自上而下設(shè)置的第一進(jìn)/回油口和第二進(jìn)/回油口，從而在液壓缸壁上形成第一進(jìn)/回油口通道和第二進(jìn)/回油口通道；在液壓缸壁上，還設(shè)有貫通于液壓缸的頂部至第一液壓通道的之間的一單向節(jié)流閥，單向節(jié)流閥采用小孔節(jié)流；在液壓缸壁上，在位于第一進(jìn)/回油口和第二進(jìn)/回油口之間的高度上設(shè)有一緩沖油口，緩沖油口在液壓缸進(jìn)油末端與回油途中與第一進(jìn)/回油口和第二進(jìn)/回油口中的一個(gè)相通。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)氣門加速上升——緩慢上升——加速下降——緩慢下降——平穩(wěn)落座的運(yùn)動(dòng)特性。與傳統(tǒng)液壓可變氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)F01L9/02GK102278161SQ20111020241
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者堯命發(fā), 張翔宇, 王同金, 童來會(huì), 鄭尊清 申請(qǐng)人:天津大學(xué)