專利名稱：一種基于燃油介質(zhì)的無凸輪電液驅(qū)動可變氣門正時系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是發(fā)動機進排氣領域，具體地說是發(fā)動機的可變氣門正時系統(tǒng)。
背景技術：
能源短缺和環(huán)境保護法規(guī)的日益嚴格，使VVT (可變氣門正時)從實驗室研究走向 了實用階段，寶馬、本田、豐田、Mssan等世界各大知名汽車生產(chǎn)廠家紛紛提出了具有典型 意義的可變氣門正時系統(tǒng)，并在實機上得到了很好的應用。目前，能夠成熟的應用在車用發(fā) 動機上的可變氣門正時系統(tǒng)仍然沒有擺脫凸輪軸的局限，只能在一定的范圍內(nèi)實現(xiàn)氣門正 時和升程的可變。為此，研究者們將目光投向了無凸輪可變氣門正時系統(tǒng)，先后出現(xiàn)了電 磁、電液、電氣等各種可變氣門正時形式。其中，電液控制氣門正時系統(tǒng)是所有正時機構中 最靈活的正時形式，它們能夠根據(jù)發(fā)動機運行工況的變化，通過調(diào)節(jié)控制電磁閥的開關時 間來改變發(fā)動機氣閥的開關時間，使發(fā)動機在所有運行工況下的氣門正時都能達到最佳。電液驅(qū)動氣閥開關的形式多種多樣，尤其是單作用液壓活塞、單彈簧復位的正時 形式，研究者居多。但是由于能耗、沖擊、應用空間等各種因素的影響，目前對電液可變氣門 正時系統(tǒng)的研究主要是針對低轉(zhuǎn)速船用發(fā)動機，未實現(xiàn)在車用柴油機上的合理安裝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供取消了凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂等氣門正時部件的一種基 于燃油介質(zhì)的無凸輪電液驅(qū)動可變氣門正時系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明一種基于燃油介質(zhì)的無凸輪電液驅(qū)動可變氣門正時系統(tǒng)，包括油箱、濾清 器、高壓油泵、燃油軌、壓力傳感器、流量調(diào)節(jié)閥和電磁閥，其特征是還包括氣門正時軌，油 箱經(jīng)過濾清器連接高壓油泵，高壓油泵連接氣門正時軌和燃油軌，壓力傳感器和流量調(diào)節(jié) 閥固定在氣門正時軌和燃油軌上，電磁閥與氣門正時軌相連。本發(fā)明一種基于燃油介質(zhì)的無凸輪電液驅(qū)動可變氣門正時系統(tǒng)還可以包括1、所述的氣門正時軌和燃油軌并聯(lián)在一起。2、所述的氣門正時軌和燃油軌串聯(lián)在一起。3、所述的氣門正時軌與電磁閥之間安裝減壓閥。本發(fā)明的優(yōu)勢在于本發(fā)明減少了油路，降低了布置的難度，取消了凸輪軸、挺柱、 推桿、搖臂等氣門正時部件，對原機氣缸蓋結(jié)構不作改動，減少了設計的復雜性。在氣門正 時角度、氣門升程、氣門開啟持續(xù)期等參數(shù)的控制上，融入了電控高壓共軌噴油技術的實現(xiàn) 思路，并充分利用高壓存儲器來減小驅(qū)動氣門開啟的高壓油的壓力波動。


圖1為本發(fā)明實施方式1的柴油機氣缸蓋的局部俯視圖；圖2為實施方式1雙軌式可變氣門正時系統(tǒng)示意圖3為實施方式1的VVT機構的固定支架；圖4為實施方式1帶有兩位兩通電磁閥的VVT機構剖視圖；圖5為實施方式IVVT機構在氣缸蓋上的安裝俯視圖；圖6a為實施方式1兩位兩通電磁閥作用下工作介質(zhì)的初始階段流動示意圖，圖6b 為實施方式1兩位兩通電磁閥作用下工作介質(zhì)的開啟階段流動示意圖，圖6c為實施方式1 兩位兩通電磁閥作用下工作介質(zhì)的關閉階段流動示意圖；圖7為實施方式2單軌式可變氣門正時系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述實施方式1圖1示出了選定的設計平臺在氣缸蓋頂部的主要部件分布情況，并標出了與設計 相關的主要尺寸，其中包括搖臂安裝座孔1、排氣閥安裝孔2、噴油器安裝孔3，進氣閥安裝 孔4、推桿孔5。由于取消了凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂等組件，這里的搖臂座孔1和推桿孔5 失去了原來的意義。參考圖2可以了解整個系統(tǒng)的工作原理。高壓油泵8 (燃油泵)在電機或柴油機 的帶動下，不斷地將油箱6中的燃油經(jīng)過燃油濾清器7的過濾后，分別輸送到燃油軌10和 氣門正時軌9中，共軌管具有存儲高壓油、減小油液壓力波動的作用。壓力傳感器11和壓 力傳感器12，分別將燃油軌10、氣門正時軌9中的壓力信號傳遞給ECU15，ECU15能夠根據(jù) 發(fā)動機運行工況分別對流量調(diào)節(jié)閥13、流量調(diào)節(jié)閥14進行準確合理的控制，使壓力傳感器 11、壓力傳感器12達到所需要的壓力。本發(fā)明的設計保留了原機的氣門及氣門彈簧組件23以及搖臂座21，螺栓19通過 VVT機構安裝支架20 (參考圖3)上的孔26與氣缸蓋上的螺紋孔連接，實現(xiàn)了支架20的固 定，同樣VVT機構安裝支架20上的螺紋孔25、螺紋孔27分別用來安裝進、排氣門液壓驅(qū)動 機構17。ECU15采集速度、負荷等信號，將軌中壓力調(diào)整到所需要的壓力，并根據(jù)計算得到 的正時參數(shù)控制電磁閥16的開關，電磁閥16的作用狀態(tài)決定了油液從氣門正時軌9到進 油管接頭22或從出油管接頭18流向油箱6，也就決定了氣門的開關。本實施方式根據(jù)電控系統(tǒng)中使用的電控噴油器的工作原理設計了單電磁閥氣門 正時機構，電磁閥16不必通過管路與驅(qū)動機構連接，而是直接安裝于驅(qū)動機構頂部，如圖 4所示。在這套機構中，殼體30的設計不止要考慮電磁閥16的安裝要求，還要顧及高壓密 封、安裝固定、機型選擇等方面。驅(qū)動機構柱塞32與驅(qū)動機構柱塞30的內(nèi)孔是配套加工的 高壓精密偶件，能夠滿足一定程度上的密封要求。驅(qū)動機構柱塞30上的外螺紋29能與圖 3中的螺紋孔25、螺紋孔27通過內(nèi)外螺紋連接實現(xiàn)驅(qū)動結(jié)構的安裝，底殼28發(fā)揮螺帽的作 用，將驅(qū)動機構緊固在VVT機構安裝支架20上。升程調(diào)節(jié)墊圈33與驅(qū)動機構柱塞30下部 的內(nèi)孔過盈配合，通過調(diào)節(jié)升程調(diào)節(jié)墊圈33的厚度和驅(qū)動機構柱塞32上凸緣的位置能夠 改變驅(qū)動柱塞的作用升程，可以在不同型號的發(fā)動機上使用。電磁閥與驅(qū)動機構合二為一的設計方式減小了電磁閥或驅(qū)動機構在氣缸蓋頂部 的占據(jù)空間，避免了同缸或異缸氣閥驅(qū)動機構之間的相互干擾，參見圖5所示的進氣閥驅(qū)
4動機構34和排氣閥驅(qū)動機構35。為了說明工作介質(zhì)的流動情況，將圖5的B處進行了放大，如圖6a、圖6b和圖6c 所示。初始階段，電磁閥16處于開啟狀態(tài)，共軌管中的高壓油源源不斷經(jīng)進油孔40、進 油節(jié)流孔39流入柱塞腔，然后又從回油節(jié)流孔37、回油孔36流出流回油箱6，由于節(jié)流孔 39的流通面積比節(jié)流孔37的流通面積小，所以柱塞腔不會有多余的油液存儲，這樣才能保 證彈簧的預緊力能夠使氣門完全處于就座狀態(tài)，不會因柱塞上部承受的壓力而開啟。在氣 閥的開啟階段，電磁閥16接受到信號關閉，油液從進油孔流入柱塞腔，當作用在柱塞上的 驅(qū)動力大于彈簧預緊力和其他阻止氣門開啟的力之和后，氣門就會開啟直至達到最大升程 為止。隨后電磁閥16繼續(xù)保持關閉狀態(tài)，氣門也保持在最大升程不變，這一狀態(tài)一直持續(xù) 到電磁閥16的開啟。氣門關閉階段當電磁閥16再次開啟時，柱塞腔中的油液迅速從回油 孔36流出回到油箱6，氣門在彈簧力的作用下逐漸關閉。從節(jié)流孔37流出的油液不僅包 含了柱塞腔中的油液，還有來自共軌管的油液，同樣由于節(jié)流孔37的流通面積大于節(jié)流孔 39，從節(jié)流孔37流出的油液量大于節(jié)流孔39進油量和柱塞腔存儲油液量之和，才能保證氣 門能夠順利地落座。同時在氣門關閉過程中，來自共軌管的油液和柱塞腔中的油液在柱塞 上部空間存在一個相互融合的過程，減緩了油液從柱塞腔中流出的速度，緩沖了氣門的落 座沖擊。另外回油孔37的節(jié)流作用對落座沖擊的緩和也起到了一定的作用。實施方式2在實施方式1的基礎上進行調(diào)整，如圖7所示，將燃油軌10與氣門正時軌9合二 為一，形成共同的高壓儲能器42。高壓儲能器42同時向噴油器和氣門正時驅(qū)動機構提供高 壓油，圖中包含了噴油器連接部分41和氣門正時連接部分43，由于噴油壓力和氣門正時所 需油液壓力是不同的，在氣門正時部分43連接減壓閥44(減小柱塞直徑，提高氣門驅(qū)動油 液壓力，可以取消減壓閥)，ECU15接受壓力傳感器11感應到的壓力信號，通過對流量調(diào)節(jié) 閥13的控制，調(diào)節(jié)噴油壓力，對減壓閥44的控制完成氣門正時所需油壓的調(diào)節(jié)。這樣就實 現(xiàn)了單軌同時控制噴油和氣門正時的雙重作用。
權利要求
一種基于燃油介質(zhì)的無凸輪電液驅(qū)動可變氣門正時系統(tǒng)，包括油箱、濾清器、高壓油泵、燃油軌、壓力傳感器、流量調(diào)節(jié)閥和電磁閥，其特征是還包括氣門正時軌，油箱經(jīng)過濾清器連接高壓油泵，高壓油泵連接氣門正時軌和燃油軌，壓力傳感器和流量調(diào)節(jié)閥固定在氣門正時軌和燃油軌上，電磁閥與氣門正時軌相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于燃油介質(zhì)的無凸輪電液驅(qū)動可變氣門正時系統(tǒng)，其 特征是所述的氣門正時軌和燃油軌并聯(lián)在一起。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于燃油介質(zhì)的無凸輪電液驅(qū)動可變氣門正時系統(tǒng)，其 特征是所述的氣門正時軌和燃油軌串聯(lián)在一起。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于燃油介質(zhì)的無凸輪電液驅(qū)動可變氣門正時系統(tǒng)，其 特征是所述的氣門正時軌與電磁閥之間安裝減壓閥。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種基于燃油介質(zhì)的無凸輪電液驅(qū)動可變氣門正時系統(tǒng)。包括油箱、濾清器、高壓油泵、燃油軌、壓力傳感器、流量調(diào)節(jié)閥、電磁閥和氣門正時軌，油箱經(jīng)過濾清器連接高壓油泵，高壓油泵連接氣門正時軌和燃油軌，壓力傳感器和流量調(diào)節(jié)閥固定在氣門正時軌和燃油軌上，電磁閥與氣門正時軌相連。本發(fā)明減少了油路，降低了布置的難度，取消了凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂等氣門正時部件，對原機氣缸蓋結(jié)構不作改動，減少了設計的復雜性。在氣門正時角度、氣門升程、氣門開啟持續(xù)期等參數(shù)的控制上，融入了電控高壓共軌噴油技術的實現(xiàn)思路，并充分利用高壓存儲器來減小驅(qū)動氣門開啟的高壓油的壓力波動。
文檔編號F02D13/02GK101975098SQ20101029779
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權日2010年9月30日
發(fā)明者豐平, 國杰, 張文平, 張新玉 申請人:哈爾濱工程大學