一種雙向彈簧緩沖的可變氣門系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙向彈簧緩沖的可變氣門系統(tǒng)，所述系統(tǒng)主要由殼體、致動活塞、緩沖活塞、兩個活動擋板、緩沖彈簧、兩個電磁閥、發(fā)動機氣門組成，利用電磁閥控制可變氣門系統(tǒng)的開啟與關(guān)閉，利用緩沖彈簧與兩個可移動擋板進行落座與最大升程處的緩沖，利用緩沖活塞控制緩沖彈簧的預緊力，從而在緩沖過程中，能夠根據(jù)不同的供油壓力實現(xiàn)與之相適應(yīng)的緩沖效果，本實用新型適應(yīng)范圍廣，能耗低，控制簡單，實現(xiàn)可變氣門系統(tǒng)高響應(yīng)性與高可靠性，有利于可變配氣技術(shù)在發(fā)動機上的推廣。
【專利說明】一種雙向彈簧緩沖的可變氣門系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種發(fā)動機可變氣門液壓緩沖機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機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機，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)燃機滿足更嚴格的排放法規(guī)。傳統(tǒng)內(nèi)燃機采取固定型線的凸輪驅(qū)動氣門，這使得內(nèi)燃機的排放與油耗并不能在所有的工況點達到最佳，因此，大多新型內(nèi)燃機都采用可變氣門技術(shù)控制排放，降低油耗。
[0003]可變氣門技術(shù)目前主要分為基于凸輪的可變配氣技術(shù)及無凸輪配氣技術(shù)。前者又可細分為基于凸輪的機械可變配氣技術(shù)和基于凸輪的電液可變配氣技術(shù)，其中，基于凸輪的機械可變配氣技術(shù)主要通過一系列的凸輪和齒輪來改變氣門的運動規(guī)律，因此結(jié)構(gòu)相對簡單，響應(yīng)速度快，但是因為保留了凸輪，其氣門只是相對可變，并不能任意可變，而基于凸輪的電液可變配氣技術(shù)，氣門行程一部分由凸輪提供，另一部分由液壓彈性改變，其特點為，氣門可變程度更靈活，耗能也較低。無凸輪配氣技術(shù)則可以任意的改變氣門正時、升程、持續(xù)期及運動次數(shù)。就驅(qū)動方式來分，無凸輪配氣技術(shù)分為電磁驅(qū)動、電氣驅(qū)動、電機驅(qū)動、電液驅(qū)動等方式。相對于電磁驅(qū)動的能耗大，電氣驅(qū)動的響應(yīng)速度低及不穩(wěn)定，電機驅(qū)動的系統(tǒng)復雜等缺點，電液驅(qū)動的無凸輪配氣技術(shù)結(jié)構(gòu)相對簡單、響應(yīng)速度較快。然而它也有不可避免的缺點:高轉(zhuǎn)速下液壓系統(tǒng)流量不夠，氣門達到最大升程處及落座處速度快、沖擊力大。
[0004]克服這種性能限制的一個途徑是如中國專利(申請?zhí)朇N102606251)中所述，在電液系統(tǒng)中加入一對相對的彈簧，其與系統(tǒng)的運動質(zhì)量一起來產(chǎn)生彈簧質(zhì)量諧振或擺動系統(tǒng)，可以實現(xiàn)較高的系統(tǒng)響應(yīng)和較好的緩沖，然而其氣門彈簧的固定導致最大升程處必須要采用額外緩沖，因此其也采用小孔節(jié)流原理，不能隨著供油壓力的變化而實現(xiàn)最佳的緩沖。
[0005]發(fā)動機供油壓力一般是可變的，在低轉(zhuǎn)速下供油壓力較低，在高轉(zhuǎn)速下供油壓力較高，如果在實際過程中只針對最大供油壓力優(yōu)化，必然會導致額外的能量損失，因此最佳的緩沖策略是根據(jù)不同的供油壓力實現(xiàn)不同的彈簧緩沖力。
實用新型內(nèi)容
[0006]針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型提供一種雙向彈簧緩沖的可變氣門系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由殼體、致動活塞、緩沖活塞、兩個可移動擋板、緩沖彈簧、電磁閥構(gòu)成，利用電磁閥控制可變氣門系統(tǒng)的開啟與關(guān)閉，利用緩沖彈簧與兩個可移動擋板進行落座與最大升程處的緩沖，利用緩沖活塞控制緩沖彈簧的預緊力，從而在緩沖過程中，可以根據(jù)不同的供油壓力下能夠?qū)崿F(xiàn)與之相適應(yīng)的緩沖效果，本實用新型適應(yīng)范圍廣，能耗低，控制簡單，有利于可變配氣技術(shù)在發(fā)動機上的推廣。[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型一種雙向彈簧緩沖的可變氣門系統(tǒng)，包括殼體、第一液壓油通道、第二液壓油通道和第三液壓油通道；所述殼體包括上腔體和下腔體，所述上腔體內(nèi)設(shè)有可沿軸向移動的致動活塞，與所述致動活塞相連的活塞桿貫穿下腔體后與發(fā)動機氣門連接；所述殼體的壁上設(shè)有用于連通第一液壓油通道和致動活塞上部液壓腔的油孔、用于連通第二液壓油通道和致動活塞下部液壓腔的油孔、用于連接至第三液壓油通道的油孔；所述活塞桿的上部設(shè)有第一環(huán)形凹槽，在氣門回落緩沖時始終與所述第三液壓油通道相通，所述活塞桿的下部設(shè)有第二環(huán)形凹槽；所述下腔體中設(shè)有自上而下地套在活塞桿上的第一固定擋圈、第一活動擋板、緩沖彈簧、緩沖活塞、第二活動擋板和第二固定擋圈；所述第一活動擋板、所述緩沖活塞和第二活動擋板與所述活塞桿滑動配合，所述緩沖活塞和第二活動擋板配合；所述第一固定擋圈與所述第二固定擋圈固定與所述活塞桿上，所述第一固定擋圈用于限制所述第一活動擋板的頂端位置，所述第二固定擋圈用于限制所述第二活動擋板的底端位置；在所述致動活塞處于軸向最上端時，所述第一活動擋板未與第一固定擋圈接觸；在所述致動活塞處于軸向最下端時，所述第二活動擋板未與所述第二固定擋圈接觸；所述緩沖活塞、所述第二活動擋板和所述活塞桿三者之間形成一封閉的可移動液壓腔；所述緩沖活塞橫截面積大于所述致動活塞橫截面積；所述第一環(huán)形凹槽中設(shè)有第一油孔，所述第二環(huán)形凹槽中設(shè)有第二油孔，所述第一油孔和第二油孔之間設(shè)有通道，所述第二油孔與所述可移動液壓腔相通；所述第一液壓油通道和所述第二液壓油通道與一兩位四通電磁閥連接，所述第一液壓油通道、所述第二液壓油通道和兩位四通電磁閥一起控制所述致動活塞的軸向移動，所述第三液壓油通道與一兩位兩通電磁閥連接，所述第三液壓油通道和兩位兩通電磁閥一起控制所述緩沖活塞的軸向移動。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0009]本實用新型為雙向彈簧緩沖的可變氣門系統(tǒng)，在緩沖過程中，取消傳統(tǒng)節(jié)流閥的應(yīng)用，可以根據(jù)不同的供油壓力下能夠?qū)崿F(xiàn)與之相適應(yīng)的緩沖效果，適應(yīng)范圍廣，能耗低，控制簡單，有利于可變配氣技術(shù)在發(fā)動機上的推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型·雙向彈簧緩沖的可變氣門系統(tǒng)初始狀態(tài)(氣門關(guān)閉)的原理圖；
[0011]圖2是本實用新型雙向彈簧緩沖的可變氣門系統(tǒng)最大升程時的原理圖；
[0012]圖3是本實用新型雙向彈簧緩沖的可變氣門系統(tǒng)落座緩沖時的原理圖；
[0013]圖中:
[0014]1-殼體2-致動活塞3-活塞桿4-第一環(huán)形凹槽
[0015]5-第一油孔 6-第一固定擋圈 7-第一活動擋板 8-緩沖彈簧
[0016]9-緩沖活塞 10-第二活動擋板 11-第二固定擋圈 12-發(fā)動機氣門
[0017]13-第二油孔 14-第二環(huán)形凹槽 15-第三液壓油通道 16-第二液壓油通道
[0018]17-兩位兩通電磁閥18-低壓油源19-高壓油源
[0019]20-兩位四通電磁閥21-第一液壓油通道。
【具體實施方式】[0020]下面結(jié)合【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細地描述。
[0021]如圖1所示，本實用新型一種雙向彈簧緩沖的可變氣門系統(tǒng)，包括殼體1，從頂部到底部方向依次布置的第一液壓油通道21、第二液壓油通道16和第三液壓油通道15，所述殼體的壁上設(shè)有用于連通第一液壓油通道21和致動活塞2上部液壓腔的油孔、用于連通第二液壓油通道16和致動活塞2下部液壓腔的油孔、用于連接至第三液壓油通道15的油孔；還包括有兩個電磁閥，分別為兩位四通電磁閥20和兩位兩通電磁閥17，所述第一液壓油通道21與所述第二液壓油通道16由兩位四通電磁閥20進行進回油的控制，所述第三液壓油通道15由兩位兩通電磁閥17進行進回油的控制，高壓油源19與低壓油源18分別給兩位兩通電磁閥17與兩位四通電磁閥20提供壓力，所述高壓油源19能夠提供整個可變氣門系統(tǒng)運動的壓力，所述低壓油源18與大氣壓力相當。
[0022]所述殼體I包括上腔體和下腔體，所述上腔體內(nèi)設(shè)有可沿軸向(即圖1中的縱向方向)上下移動的致動活塞2，與所述致動活塞2相連的活塞桿3貫穿下腔體后與發(fā)動機氣門12固定連接；所述活塞桿3的上部設(shè)有第一環(huán)形凹槽4，在氣門回落緩沖時始終與所述第三液壓油通道相通所述活塞桿3的下部設(shè)有第二環(huán)形凹槽14，所述第一環(huán)形凹槽4中設(shè)有第一油孔5，所述第一環(huán)形凹槽4可以保證在活塞桿3的運動過程中，所述第一環(huán)形凹槽4中的第一油孔5始終或者在大部分運動過程中與所述第三液壓油通道15相通，所述第一液壓油通道21、所述第二液壓油通道16和兩位四通電磁閥20 —起控制所述致動活塞2的軸向移動，
[0023]所述下腔體中設(shè)有自上而下地套在活塞桿3上的第一固定擋圈6、第一活動擋板
7、緩沖彈簧8、緩沖活塞9、第二活動擋板10和第二固定擋圈11 ;所述第一活動擋板7、所述緩沖活塞9和第二活動擋板10與所述活塞桿3滑動配合，所述緩沖活塞9和第二活動擋板10配合，所述緩沖活塞9橫截面積大于所述致動活塞2橫截面積(保證緩沖力大于氣門推動力);所述第一固定擋圈6與所述第二固定擋圈11固定與所述活塞桿3上，所述第一固定擋圈6用于限制所述第一活動擋板7的頂端位置(即限制了第一活動擋板7移動的上限)，所述第一活動擋板7與所述殼體I接觸決定了整個可變氣門系統(tǒng)落座時的緩沖距離；所述第二固定擋圈11用于限制所述第二活動擋板10的底端位置(即限定了第二活動擋板10移動的下限)，所述第二活動擋板10與所述殼體I接觸，決定了整個可變氣門系統(tǒng)最大升程時的緩沖距離。
[0024]在所述致動活塞2處于軸向最上端時，所述第一活動擋板7未與第一固定擋圈6接觸；在所述致動活塞2處于軸向最下端時，所述第二活動擋板10未與所述第二固定擋圈11接觸，所述第一活動擋板7和所述第二活動擋板10可以沿著所述活塞桿3上下移動，所述第一活動擋板7通過緩沖彈簧8、緩沖活塞9與第二活動擋板10互相作用，所述緩沖彈簧8提供一定的預緊力，所述緩沖活塞9可以沿著所述活塞桿3上下移動，所述緩沖活塞9、所述第二活動擋板10和所述活塞桿3三者之間形成一封閉的可移動液壓腔；所述第二環(huán)形凹槽14中設(shè)有第二油孔13，所述第一油孔5和第二油孔13之間設(shè)有通道，所述第二油孔5與所述可移動液壓腔相通，第二環(huán)形凹槽14恰好設(shè)置在可移動液壓腔與所述活塞桿3接觸的表面處，所述第二環(huán)形凹槽14可以保證在所述活塞桿3與所述緩沖活塞9、所述第二活動擋板10相互運動時，所述第一油孔5始終與所述緩沖活塞9相互接觸，所述第三液壓油通道15和兩位兩通電磁閥17 —起控制所述緩沖活塞9的軸向移動。[0025]本實用新型可變氣門系統(tǒng)的工作過程如下:
[0026]圖1為本實用新型可變氣門系統(tǒng)初始狀態(tài)(氣門關(guān)閉)下的原理圖，此時，所述兩位四通電磁閥20處于下位機能(如圖縱向方向)，所述第一液壓油通道21回油，所述第二液壓油通道16進油，所述致動活塞2向上壓緊所述殼體1，所述兩位兩通電磁閥17處于下位機能，所述第三液壓油通道15依次連接于所述第一油孔5，第二油孔13，所述緩沖活塞9，處于回油狀態(tài)，所述第一活動擋板7在所述緩沖彈簧8的作用力下與所述殼體I壓緊相連，提供活塞桿向下作用力。
[0027]當氣門從關(guān)閉到開啟的過程中，所述兩位四通電磁閥20處于上位機能，所述兩位兩通電磁閥17處于上位機能，所述第一液壓油通道21進油，所述第二液壓油通道16回油，所述致動活塞2向下運動，所述第三液壓油通道15依次連接于所述第一油孔5，第二油孔13，所述緩沖活塞9，處于進油狀態(tài)，所述緩沖活塞9在液壓油的作用下沿著所述活塞桿3壓縮所述緩沖彈簧8，提供更大的壓縮力，所述第一活動擋板7在離開所述外殼I之前額外提供給所述活塞桿3 —個壓縮力，加速氣門運動。
[0028]當氣門將達到最大升程時，如圖2所示，所述第二活動擋板10與所述外殼I內(nèi)部接觸，所述緩沖活塞9與所述緩沖彈簧8 一起提供緩沖力，氣門快速而平穩(wěn)達到最大升程。
[0029]當氣門從最大升程開始回落時，此時所述兩位四通電磁閥20處于下位機能，所述兩位兩通電磁閥17處于上位機能，所述第二活動擋板10與所述外殼I內(nèi)部逐漸脫離，氣門在所述致動活塞2帶動下與所述緩沖彈簧反彈下快速回落。
[0030]當氣門將要落座時，進入緩沖階段，如圖3所示，此時所述第一活動擋板7逐漸接觸所述外殼I內(nèi)部，所述緩沖活塞9與所述緩沖彈簧8 一起提供緩沖力，氣門逐漸降低落座速度。
[0031]當氣門確定落座時，所述兩位兩通電磁閥17處于下位機能，所述第三液壓油通道15依次連接于所述第一油孔5，第二油孔13，所述緩沖活塞9，處于回油狀態(tài)，此時的緩沖彈簧給予第一活動擋板7的反向力不足以克服所述致動活塞2向上的力，從而氣門徹底關(guān)閉。
[0032]所述第一活動擋板7在所述緩沖彈簧8的作用力下與所述殼體I壓緊相連，提供活塞桿向下作用力以實現(xiàn)下一過程中的迅速開啟。
[0033]盡管上面結(jié)合圖對本實用新型進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本實用新型的保護之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙向彈簧緩沖的可變氣門系統(tǒng)，包括殼體(I)、第一液壓油通道(21)、第二液壓油通道(16)和第三液壓油通道(15)，其特征在于， 所述殼體(I)包括上腔體和下腔體，所述上腔體內(nèi)設(shè)有可沿軸向移動的致動活塞(2)，與所述致動活塞(2)相連的活塞桿(3)貫穿下腔體后與發(fā)動機氣門(12)連接；所述殼體的壁上設(shè)有用于連通第一液壓油通道(21)和致動活塞(2)上部液壓腔的油孔、用于連通第二液壓油通道(16)和致動活塞(2)下部液壓腔的油孔、用于連接至第三液壓油通道(15)的油孔；所述活塞桿(3)的上部設(shè)有第一環(huán)形凹槽(4)在氣門回落緩沖過程中始終與所述第三液壓油通道(15)相通，所述活塞桿(3)的下部設(shè)有第二環(huán)形凹槽(14)； 所述下腔體中設(shè)有自上而下地套在活塞桿(3)上的第一固定擋圈(6)、第一活動擋板(7)、緩沖彈簧(8)、緩沖活塞(9)、第二活動擋板(10)和第二固定擋圈(11);所述第一活動擋板(7)、所述緩沖活塞(9)和第二活動擋板(10)與所述活塞桿(3)滑動配合，所述緩沖活塞(9)和所述第二活動擋板(10)配合，所述緩沖活塞(9)橫截面積大于所述致動活塞(2)橫截面積；所述第一固定擋圈(6)與所述第二固定擋圈(11)固定與所述活塞桿(3)上，所述第一固定擋圈(6)用于限制所述第一活動擋板(7)的頂端位置，所述第二固定擋圈(11)用于限制所述第二活動擋板(10)的底端位置；在所述致動活塞(2)處于軸向最上端時，所述第一活動擋板(7)未與第一固定擋圈(6)接觸；在所述致動活塞(2)處于軸向最下端時，所述第二活動擋板(10)未與所述第二固定擋圈(11)接觸； 所述緩沖活塞(9)、所述第二活動擋板(10)和所述活塞桿(3)三者之間形成一封閉的可移動液壓腔；所述第一環(huán)形凹槽(4)中設(shè)有第一油孔(5)，所述第二環(huán)形凹槽(14)中設(shè)有第二油孔(13)，所述第一油孔(5)和第二油孔(13)之間設(shè)有通道，所述第二油孔(5)與所述可移動液壓腔相通； 所述第一液壓油通道(21)和所述第二液壓油通道(16)與一兩位四通電磁閥(20)連接，所述第一液壓油通道(21)、所述第二液壓油通道(16)和兩位四通電磁閥(20) —起控制所述致動活塞(2)的軸向移動，所述第三液壓油通道(15)與一兩位兩通電磁閥(17)連接，所述第三液壓油通道(15)和兩位兩通電磁閥(17) —起控制所述緩沖活塞(9)的軸向移動。
【文檔編號】F01L9/02GK203640795SQ201320870695
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】堯命發(fā), 張翔宇, 鄭尊清, 李永志, 岳朗 申請人:天津大學