一種柴油發(fā)動機及其具備氣門早關(guān)功能的配氣機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明所公開了一種柴油發(fā)動機及其具備氣門早關(guān)功能的配氣機構(gòu)，該配氣機構(gòu)包括氣門推桿、柱塞、控制模塊和開關(guān)閥；氣門推桿和柱塞配合形成柱塞缸，利用氣門推桿相對于與缸蓋的位移特性，使控制模塊固定連接于缸蓋，再使氣門推桿和控制模塊配合形成機械式滑閥結(jié)構(gòu)，以控制柱塞缸進回油口關(guān)閉或開啟，然后該滑閥結(jié)構(gòu)與位于壓力油路和控制模塊進油油路之間的開關(guān)閥配合，對柱塞缸的進油和回油時機加以控制。當(dāng)開關(guān)閥控制系統(tǒng)回油油路與機械式滑閥進油油路斷開時，發(fā)動機氣門正常關(guān)閉，當(dāng)控制系統(tǒng)回油油路與機械式滑閥回油油路導(dǎo)通時，發(fā)動機氣門提前關(guān)閉。顯然，與現(xiàn)有技術(shù)中相比，上述配氣機構(gòu)結(jié)構(gòu)和控制過程簡單。
【專利說明】一種柴油發(fā)動機及其具備氣門早關(guān)功能的配氣機構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動機的配氣機構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種柴油發(fā)動機及其具備氣門早關(guān)功能的配氣機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)發(fā)動機多采用凸輪軸驅(qū)動進氣門和排氣門開啟的機械式配氣機構(gòu)，氣門的運動通過曲軸與凸輪軸，凸輪軸與各個氣門之間的機械傳動來達到控制定時。機械式配氣機構(gòu)的凸輪配氣相位是通過各種不同配氣相位的試驗，從中選取某一固定配氣相位兼顧各種工況，是發(fā)動機性能的一種折中方案，因而不可能在各種情況下都達到最佳性能。
[0003]隨著能源和環(huán)境問題的日益突出，怎樣有效地利用燃油產(chǎn)生的能源來提高發(fā)動機的效率是一直以來研究的課題。為了改善發(fā)動機性能，提高熱效率并降低有害物排放，使配氣機構(gòu)的配氣相位可調(diào)節(jié)已成為必然趨勢。
[0004]與固定式配氣相位相比，可變配氣相位則可以在發(fā)動機整個工作范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下，提供合適的氣門定時或氣門升程，從而改善發(fā)動機進、排氣性能，較好地滿足高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)速或大負(fù)荷和小負(fù)荷時的動力性、經(jīng)濟性和廢氣排放的要求。
[0005]現(xiàn)有可變配氣機構(gòu)是在發(fā)動機的氣門推桿上設(shè)置一個柱塞，將柱塞升程疊加在原氣門升程上，實現(xiàn)氣門定時或升程可變。柱塞腔內(nèi)的壓力油進出由高速、大流量電磁閥實時控制，發(fā)動機各缸每工作一個循環(huán)，壓力油進出柱塞腔一次。
[0006]由于發(fā)動機各缸輪流工作，所以需要對各缸分別設(shè)置電磁控制閥，成本高。發(fā)動機的轉(zhuǎn)速很高，要求電磁控制閥的開關(guān)響應(yīng)快，且控制閥必須滿足流量要求，制造難度大。各缸分別設(shè)置電磁控制閥并有嚴(yán)格的時序要求，對控制系統(tǒng)提出了更高要求。
[0007]有鑒于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待提供一種結(jié)構(gòu)簡單、運行成本低的具備氣門早關(guān)的配氣機構(gòu)，以實現(xiàn)發(fā)動機在氣門正常關(guān)閉工作模式和氣門提前關(guān)閉工作模式之間的切換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對上述缺陷，本發(fā)明的核心目的在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、運行成本低的具備氣門早關(guān)功能的配氣機構(gòu)，以實現(xiàn)發(fā)動機在氣門正常關(guān)閉工作模式和氣門提前關(guān)閉工作模式之間的切換。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種包括上述配氣機構(gòu)的柴油發(fā)動機。
[0009]本發(fā)明所提供的一種具備氣門早關(guān)功能的配氣機構(gòu)，包括氣門推桿，所述氣門推桿具有缸孔、進油通道和回油通道，還包括:
[0010]柱塞，位于所述缸孔內(nèi)以形成柱塞缸，所述氣門推桿通過所述柱塞驅(qū)動所述配氣機構(gòu)的氣門動作，所述進油通道和所述回油通道與所述柱塞缸的柱塞腔連通；
[0011]控制模塊，用于與所述發(fā)動機的缸蓋固定連接，所述氣門推桿穿過所述控制模塊并滑動密封配合，所述控制模塊開設(shè)有進油連接通道和與回油連接通道；
[0012]開關(guān)閥，設(shè)置于系統(tǒng)回油油路和回油連接通道之間；[0013]所述系統(tǒng)回油油路和所述回油連接通道斷開，所述發(fā)動機位于氣門正常工作模式；所述系統(tǒng)回油油路和所述回油連接通道導(dǎo)通，所述發(fā)動機切換至氣門提前關(guān)閉工作模式。
[0014]優(yōu)選地，所述缸孔具有兩個限位部，以限定所述柱塞相對于所述氣門推桿的軸向位移距離。
[0015]優(yōu)選地，所述缸孔包括相互連通的三段依次連通的孔，三段所述孔的中間孔孔徑大于另外兩個所述孔孔徑，所述柱塞的柱塞頭與所述中間孔配合，兩個所述限位部形成于三段所述孔的連接處。
[0016]優(yōu)選地，所述氣門推桿的形狀呈“T”字型，所述進油通道和所述回油通道位于豎直部，所述中間孔位于水平部，且所述中間孔的孔徑大于所述豎直部的外徑。
[0017]優(yōu)選地，所述進油通道和所述進油連接通道中至少一者包括相互連通的油孔和油槽，所述回油通道和所述回油連接通道中至少一者包括相互連通的油孔和油槽所述；
[0018]所述進油通道和/或所述回油通道的所述油槽為開設(shè)于所述氣門推桿外壁上的周向環(huán)形凹槽，所述油槽通過所述油孔與所述柱塞腔連通；
[0019]和/或所述進油連接通道和/或所述回油連接通道的所述油槽為開設(shè)于所述控制模塊與所述氣推桿配合孔孔壁上的周向環(huán)形凹槽，所述油槽通過所述油孔與所述系統(tǒng)壓力油路連通。
[0020]優(yōu)選地，所述系統(tǒng)壓力油液的油源由固定連接于所述發(fā)動機上的油泵提供，所述油泵的進油端與所述發(fā)動機的機油箱連通，其出油端與所述開關(guān)閥連通。
[0021]優(yōu)選地，所述油泵具體為所述發(fā)動機的機油泵。
[0022]本發(fā)明所提供的發(fā)動機配氣機構(gòu)，包括氣門推桿、柱塞、控制模塊和開關(guān)閥。其中，氣門推桿具有缸孔、進油通道和回油通道，柱塞位于缸孔內(nèi)以形成柱塞缸，氣門推桿通過柱塞驅(qū)動配氣機構(gòu)的氣門動作，進油通道和回油通道與柱塞缸的柱塞腔連通；控制模塊用于與發(fā)動機的缸蓋固定連接，氣門推桿穿過控制模塊并滑動密封配合，控制模塊開設(shè)有進油連接通道和回油連接通道；開關(guān)閥設(shè)置于系統(tǒng)回油油路和回油連接通道之間；
[0023]系統(tǒng)回油油路和回油連接通道斷開，發(fā)動機位于氣門正常工作模式；系統(tǒng)回油油路和所述回油連接通道導(dǎo)通，所述發(fā)動機切換至氣門提前關(guān)閉工作模式。
[0024]本發(fā)明通過對現(xiàn)有機械式配氣機構(gòu)氣門推桿的改進，配以柱塞形成柱塞缸結(jié)構(gòu)，再利用氣推桿相對于與缸蓋的位移特性，使氣門推桿與控制模塊配合形成的機械式滑閥結(jié)構(gòu)，然后與開關(guān)閥配合實時控制柱塞腔的油路，實現(xiàn)了配氣機構(gòu)在氣門正常關(guān)閉和提前關(guān)閉工作模式之間的切換。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)中采用電磁控制閥控制柱塞腔油路相比，本方案的配氣機構(gòu)結(jié)構(gòu)和控制過程較為簡單，因此，其制造和運行成本得到了顯著的降低。此外，本發(fā)明僅對氣門推桿進行改進，可根據(jù)發(fā)動機實際工況需要，對進、排氣門定時和升程獨立調(diào)整，尤其適用于進、排氣由同一凸輪軸驅(qū)動的發(fā)動機。
[0026]本發(fā)明還提供一種柴油發(fā)動機，包括發(fā)動機主體和配氣機構(gòu)，所述配氣機構(gòu)用于控制發(fā)動機氣門的開啟和關(guān)閉，所述配氣機構(gòu)具體為如上所述的配氣機構(gòu)。
[0027]由于上述配氣機構(gòu)具有如上技術(shù)效果，因此，包括該配氣機構(gòu)的發(fā)動機也應(yīng)當(dāng)具有相同的技術(shù)效果，在此不再贅述?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0028]圖1示出了本發(fā)明所提供的配氣機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2示出了圖1中A處局部放大示意圖；
[0030]圖3示出了圖1中所示配氣機構(gòu)的兩種種工作模式下氣門型線示意圖。
[0031]圖1至圖3中附圖標(biāo)記與各個部件名稱之間的對應(yīng)關(guān)系:
[0032]I氣門推桿、11缸孔、12進油通道、13回油通道、2柱塞、3控制模塊、31進油連接通道、32回油連接通道、4開關(guān)閥、5油泵、6機油箱。
【具體實施方式】
[0033]本發(fā)明的核心目的在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、運行成本低的具備氣門早關(guān)功能的配氣機構(gòu)，以實現(xiàn)發(fā)動機在氣門正常關(guān)閉工作模式和氣門提前關(guān)閉工作模式之間的切換。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種包括上述配氣機構(gòu)的柴油發(fā)動機。
[0034]不失一般性，現(xiàn)結(jié)合附圖以發(fā)動機進氣門提前關(guān)閉為例，來說明本發(fā)明所提供的配氣機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其工作原理。
[0035]請參見圖1和圖3，其中，圖1示出了本發(fā)明所提供的配氣機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3示出了圖1中所示配氣機構(gòu)的三種工作模式下氣門型線示意圖。
[0036]如圖1所示，本方案中配氣機構(gòu)包括氣門推桿1、柱塞22和控制模塊3和開關(guān)閥
4。其中，氣門推桿開設(shè)有缸孔11、進油通道12和回油通道13，柱塞2與該缸孔11配合形成柱塞缸，進油通道12和回油通道13均與柱塞缸的柱塞腔連通，氣門推桿I通過柱塞2驅(qū)動發(fā)動機的進氣門開啟；控制模塊3用于與發(fā)動機的缸蓋固定連接，氣門推桿I貫穿控制模塊3并與之滑動密封配合，控制模塊3上開設(shè)有進油連接通道31和兩個回油連接通道32 ；開關(guān)閥4設(shè)置于系統(tǒng)回油油路和回油連接通道31之間。
[0037]接下來，結(jié)合圖1和圖3來說明上述可變配氣機構(gòu)的兩種工作模式以及對應(yīng)的氣門型線:
[0038]1、進氣門正常關(guān)閉工作模式，通過開關(guān)閥4控制回油連接通道31和系統(tǒng)回油油路斷開；配氣機構(gòu)的推程過程中，進油通道12通過進油連接通道31與系統(tǒng)壓力油路連通，柱塞2在壓力油液作用下相對于氣門推桿由初始位置滑動至預(yù)設(shè)位置，回程過程中，由于回油連接通道32和系統(tǒng)回油油路斷開，配氣機構(gòu)無法回油，因此柱塞2相對于氣門推桿I靜止，進氣門關(guān)閉定時維持不變。該工作模式所對應(yīng)的氣門型線為圖2中曲線A ;
[0039]2、進氣門提前關(guān)閉工作模式，通過開關(guān)閥4控制回油連接通道和系統(tǒng)回油油路導(dǎo)通:配氣機構(gòu)的推程過程中，進油通道12通過進油連接通道31與系統(tǒng)壓力油路連通，柱塞2在壓力油液作用下相對于氣門推桿由初始位置滑動至預(yù)設(shè)位置，回程過程中，回油通道13通過回油連接通道32與系統(tǒng)回油油路導(dǎo)通，柱塞腔內(nèi)油液回流，柱塞2相對于氣門推桿I由預(yù)定位置回落至初始位置，進氣門提前關(guān)閉。該工作模式所對應(yīng)的氣門型線為圖2中曲線B。
[0040]本發(fā)明通過對現(xiàn)有機械式配氣機構(gòu)氣門推桿的改進，配以柱塞2形成柱塞2缸結(jié)構(gòu)，再利用氣門I推桿相對于與缸蓋的位移特性，使氣門推桿I與控制模塊3配合形成的機械式滑閥結(jié)構(gòu)，然后與開關(guān)閥4配合對柱塞缸的油路實時控制，實現(xiàn)了配氣機構(gòu)在氣門正常關(guān)閉和提前關(guān)閉工作模式之間的切換。
[0041]與現(xiàn)有技術(shù)中采用電磁控制閥控制柱塞缸油路相比，本方案中的配氣機構(gòu)結(jié)構(gòu)和控制過程較為簡單，因此，制造和運行成本得到了顯著的降低。此外，本發(fā)明僅對氣門推桿進行改進，在實際應(yīng)用中可根據(jù)發(fā)動機實際工況需要，對進、排氣門獨立調(diào)整，尤其適用于進、排氣由同一凸輪軸驅(qū)動的發(fā)動機。
[0042]進一步，本方案通過在缸孔11內(nèi)設(shè)置兩個限位部，以限定柱塞2相對于氣門推桿I的軸向位移距離，來實現(xiàn)配氣機構(gòu)在氣門正常關(guān)閉工作模式下氣門升程保持不變，以保證發(fā)動機在特定工況下工作穩(wěn)定性。具體地，如圖1所示，缸孔11包括相互連通的三段依次連通的孔，三段孔的中間孔孔徑大于另外兩個孔孔徑，柱塞2的柱塞頭與中間孔配合，兩個限位部形成于三段孔的連接處。
[0043]當(dāng)然，在滿足限位功能、加工工藝和裝配工藝要求的基礎(chǔ)上，缸孔亦可采用其他結(jié)構(gòu)形式?？梢岳斫猓錃鈾C構(gòu)亦可通過控制流入柱塞腔的油液量，來限定柱塞2相對于氣門推桿I的軸向位移距離。
[0044]此外，請繼續(xù)參見圖1，本方案中氣門推桿I的形狀呈“T”字型，進油通道12和回油通道13位于豎直部，中間孔位于水平部，且中間孔的孔徑大于豎直部的外徑。
[0045]本方案中通過對氣門推桿I的結(jié)構(gòu)，以及其與柱塞2和控制模塊3相對位置的限定，在保證發(fā)動機正常工作下對氣門推桿I剛度要求的基礎(chǔ)上，盡可能保證改進后配氣機構(gòu)整體體積變化較小，從而降低對安裝控制要求。
[0046]當(dāng)然，在滿足調(diào)整氣門關(guān)閉定時功能、加工工藝及裝配工藝要求的基礎(chǔ)上，本方案中氣門推桿I亦可采用其他結(jié)構(gòu)。
[0047]此外，本方案還對回油通道13和進油連接通道31的具體結(jié)構(gòu)進行了限定。具體地，如圖1所示，回油通道13和進油連接通道31均包括相互連通的油孔和油槽。其中，回油通道13的油槽為開設(shè)于氣門推桿I豎直部外壁上的周向環(huán)形凹槽，該油槽通過油孔與柱塞腔連通；進油連接通道31的油槽為形成于控制模塊3與氣門推桿I配合孔孔壁上的周向環(huán)形凹槽，該油槽通過油孔與系統(tǒng)壓力油路連通。
[0048]顯然，本方案采用上述結(jié)構(gòu)的回油通道13和進油連接通道31，一方面可避免氣門推桿I和控制模塊3發(fā)生相對轉(zhuǎn)動后，進油通道12和進油連接通道31、回油通道13和回油連接通道32無法連通，而導(dǎo)致配氣機構(gòu)無法啟動進氣門延遲工作模式的問題，從而可提高配氣機構(gòu)工作可靠性和安全性；另一方面，在保證實現(xiàn)進氣門正常關(guān)閉模式的基礎(chǔ)上，可在油槽內(nèi)留存部分油液，當(dāng)進油通道12通過進油連接通道31與系統(tǒng)壓力油路連通初期，油槽內(nèi)油液進油油孔流入柱塞腔內(nèi)，從而可加快配氣機構(gòu)的響應(yīng)速度。
[0049]可以理解，在滿足上述功能、加工工藝和裝配工藝要求的基礎(chǔ)上，進油通道12和回油連接通道32亦可采用上述結(jié)構(gòu)。
[0050]此外，需要說明的是，本方案中的系統(tǒng)壓力油路中壓力油液由固定連接于發(fā)動機上的油泵5提供，該油泵5的進油端與發(fā)動機的機油箱6連通，出油端與開關(guān)閥4連通，并且油泵5具體為發(fā)動機的機油泵。
[0051]顯然，本方案通過利用發(fā)動機自身攜帶的機油泵作為系統(tǒng)壓力油路的油泵，與設(shè)置獨立油泵相比，發(fā)動機的整體成本得到了降低、體積亦相應(yīng)減小。當(dāng)然，在滿足提供系統(tǒng)壓力油路所需油源的基礎(chǔ)上，本方案亦使用獨立的油泵和/或油源。[0052]除上述配氣機構(gòu)外，本發(fā)明還提供一種發(fā)動機，該發(fā)動機包括固定連接的缸體和缸蓋，以及用于開啟缸蓋上氣門的配氣機構(gòu)，該配氣機構(gòu)具體為如上所述的結(jié)構(gòu)。可以理解，該發(fā)動機的基本功能部件及工作原理與現(xiàn)有技術(shù)基本相同，本領(lǐng)域的技術(shù)人員基于現(xiàn)有技術(shù)完全可以實現(xiàn)，故本文不再贅述。
[0053]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具備早關(guān)功能的配氣機構(gòu)，包括氣門推桿(I)，其特征在于，所述氣門推桿(I)具有缸孔(11)、進油通道(12)和回油通道(13)，所述配氣機構(gòu)還包括: 柱塞(2)，位于所述缸孔(11)內(nèi)以形成柱塞缸，所述氣門推桿(I)通過所述柱塞(2)驅(qū)動所述配氣機構(gòu)的氣門動作，所述進油通道(12)和所述回油通道(13)與所述柱塞缸的柱塞腔連通； 控制模塊(3)，用于與發(fā)動機的缸蓋固定連接，所述氣門推桿(I)穿過所述控制模塊(2)并滑動密封配合，還開設(shè)有進油連接通道(31)和與回油連接通道(32)； 開關(guān)閥(4)，設(shè)置于系統(tǒng)回油油路和回油連接通道(31)之間； 所述系統(tǒng)回油油路和所述回油連接通道(32)斷開，發(fā)動機位于氣門正常工作模式；所述系統(tǒng)回油油路和所述回油連接通道(32)導(dǎo)通，發(fā)動機切換至氣門提前關(guān)閉工作模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備氣門早關(guān)功能的配氣機構(gòu)，其特征在于，所述缸孔(11)具有兩個限位部，以限定所述柱塞⑵相對于所述氣門推桿⑴的軸向位移距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具備氣門早關(guān)功能的配氣機構(gòu)，其特征在于，所述缸孔(11)包括相互連通的三段依次連通的孔，三段所述孔的中間孔孔徑大于另外兩個所述孔孔徑，所述柱塞(2)的柱塞頭與所述中間孔配合，兩個所述限位部形成于三段所述孔的連接處。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述 的具備氣門早關(guān)功能的配氣機構(gòu)，其特征在于，所述氣門推桿(I)的形狀呈“T”字型，所述進油通道(12)和所述回油通道(13)位于豎直部，所述中間孔位于水平部，且所述中間孔的孔徑大于所述豎直部的外徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述具備氣門早關(guān)功能的配氣機構(gòu)，其特征在于，所述進油通道(12)和所述進油連接通道(31)中至少一者包括相互連通的油孔和油槽，所述回油通道(13)和所述回油連接通道(32)中至少一者包括相互連通的油孔和油槽； 所述進油通道(12)和/或所述回油通道(13)的所述油槽為開設(shè)于所述氣門推桿(I)外壁上的周向環(huán)形凹槽，所述油槽通過所述油孔與所述柱塞腔連通； 和/或所述進油連接通道(31)和/或所述回油連接通道(32)的所述油槽為開設(shè)于所述控制模塊(3)與所述氣推桿(I)配合孔孔壁上的周向環(huán)形凹槽，所述油槽通過所述油孔與所述系統(tǒng)壓力油路連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述具備氣門早關(guān)功能的配氣機構(gòu)，其特征在于，所述系統(tǒng)壓力油液的油源由固定連接于所述發(fā)動機上的油泵(6)提供，所述油泵(6)的進油端與所述發(fā)動機的機油箱(7)連通，其出油端與所述開關(guān)閥(4)連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述具備氣門早關(guān)功能的配氣機構(gòu)，其特征在于，所述油泵(6)具體為發(fā)動機的機油泵。
8.一種柴油發(fā)動機，包括發(fā)動機主體和配氣機構(gòu)，所述配氣機構(gòu)用于控制發(fā)動機氣門的開啟和關(guān)閉，其特征在于，所述配氣機構(gòu)具體為如權(quán)利要求1至7中任一項所述的具備氣門早關(guān)功能的配氣機構(gòu)。
【文檔編號】F01L1/14GK103670560SQ201310574228
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】戰(zhàn)強, 殷海紅, 姜淑君, 馬雁 申請人:濰柴動力股份有限公司