壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)液壓控制高壓進(jìn)氣系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)液壓控制高壓進(jìn)氣系統(tǒng)，屬于壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，由高壓油泵（100）、高壓進(jìn)氣閥門（102）、高壓氣罐（103）和低壓輸油系統(tǒng)（101）組成；低壓輸油系統(tǒng)（101）提供整個(gè)系統(tǒng)所需的液壓油來源；高壓油泵（100）提供高壓進(jìn)氣閥門（102）開啟頻率和角度；高壓進(jìn)氣閥門（102）將來自高壓氣罐103中的高壓氣體輸入到燃燒室（104）中。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)高壓油泵（100）的撥叉（4），使液壓柱塞（5）旋轉(zhuǎn)不同角度，從而改變液壓柱塞有效行程，調(diào)節(jié)氣門開啟角度。
【專利說明】壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)液壓控制高壓進(jìn)氣系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)高壓進(jìn)氣系統(tǒng)，此系統(tǒng)可控制高壓氣瓶中高壓空氣直接工作于發(fā)動(dòng)機(jī)，而不必經(jīng)過穩(wěn)壓后用節(jié)流方式控制發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)是壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用于汽車的主要發(fā)動(dòng)機(jī)形式，傳統(tǒng)的進(jìn)氣方式采用凸輪、挺桿、搖臂、進(jìn)氣門進(jìn)氣方式。也有人試圖采用電磁閥控制進(jìn)氣，到目前為止，還沒有高速、高壓、大流量的電磁閥問世。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中采用凸輪進(jìn)氣門進(jìn)氣方式控制壓縮空氣進(jìn)氣，存在如下缺陷
[0004]進(jìn)氣壓力過高:進(jìn)氣門由于受到高壓空氣作用，使凸輪軸受力過大，為了保證凸輪軸安全，只能使進(jìn)氣壓力降低，穩(wěn)定到一個(gè)很低的壓力值，如2MPa。這無形中損失了很大一部分壓縮空氣的壓力能。
[0005]進(jìn)氣角度固定，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定以后，其進(jìn)氣角度便由凸輪行線確定下來，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)功率需調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，由于進(jìn)氣角度一定，調(diào)節(jié)進(jìn)氣量只能采用節(jié)流方式，即調(diào)節(jié)進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥開度。這又損失了一部分能量。
[0006]傳統(tǒng)的進(jìn)氣門的氣閥底部為一平面，如果通入高壓氣體，這個(gè)平面所承受的壓力很大，如果要開啟，需給氣門加一很大的力才可打開氣門。以目前的材料，很難解決大壓力的高壓空氣的開關(guān)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種往復(fù)活塞式壓縮氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓空氣進(jìn)氣系統(tǒng)，壓縮空氣可由高壓氣瓶直接進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)而不必經(jīng)過穩(wěn)壓系統(tǒng)，通過控制高壓油泵柱塞角度，控制進(jìn)氣門開啟角度，從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)功率。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是:提供了一種壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)液壓控制高壓進(jìn)氣系統(tǒng)，由高壓油泵、高壓進(jìn)氣閥門、高壓氣罐和低壓輸油系統(tǒng)組成；低壓輸油系統(tǒng)提供整個(gè)系統(tǒng)所需的液壓油來源；高壓油泵提供高壓進(jìn)氣閥門開啟頻率和角度；高壓進(jìn)氣閥門將來自高壓氣罐中的高壓氣體輸入到燃燒室中。
[0009]高壓油泵采用改裝的凸輪液壓柱塞結(jié)構(gòu)，取消進(jìn)油孔，保留出油孔，液壓柱塞頂面加高，液壓柱塞的頂端一直高于出油孔，取消出油閥；高壓油管一端連通高壓油泵的液壓柱塞頂端油腔，另一端連通高壓進(jìn)氣閥門中的液壓傳輸裝置中；高壓進(jìn)氣閥門按照高壓油泵提供的頻率和液壓將來自高壓氣罐中的高壓氣體輸入到燃燒室中。
[0010]低壓輸油系統(tǒng)由儲(chǔ)油罐、低壓輸油泵和溢流閥組成；將儲(chǔ)油罐、低壓輸油泵和溢流閥相互串連成閉環(huán)油路系統(tǒng)；高壓油泵的出油孔接入溢流閥和低壓儲(chǔ)油罐之間的管路上；高壓進(jìn)氣閥門的進(jìn)油單向閥接入溢流閥和低壓輸油泵之間的管路上。
[0011]高壓進(jìn)氣閥門由氣門油腔、上氣門桿、下氣門桿、氣門座、氣門閥、氣腔、高壓空氣進(jìn)口、高壓空氣出口、導(dǎo)向管和導(dǎo)向桿組成；氣門閥為傘形，氣門閥上下沿中心軸形成固定貫穿的上氣門桿和下氣門桿；上氣門桿的頂端固定同軸的空心導(dǎo)向桿；導(dǎo)向桿的直徑比上氣門桿直徑??；氣門桿導(dǎo)向管套在導(dǎo)向桿的外面；氣門桿導(dǎo)向管上端固定在氣門油腔底面下，下端與閥座固定；在桿導(dǎo)向管底端和上氣門桿頂端之間開有緩沖油腔；緩沖油腔通過導(dǎo)向桿的中空緩沖油道與氣門油腔連通；上氣門桿的頂端與緩沖油腔之間用油密封加以密封；油密封以下的上氣門桿的小段區(qū)域用氣密封加以密封住；油密封和氣密封之間留有通向大氣的泄氣泄油孔；油密封和氣密封固定在上氣門桿上，導(dǎo)向桿和氣門桿可沿軸向上下運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)的幅度是氣密封始終不高于泄氣泄油管孔，油密封始終不低于泄氣泄油管孔；上氣門桿的氣密封以下區(qū)域?yàn)闅馇?；下氣門桿的底端穿過氣腔；氣腔最底端與下氣門桿之間用氣密封加以密封；氣門閥位于氣腔內(nèi)高壓空氣出口和高壓空氣進(jìn)口之間，用于隔斷高壓出氣腔和高壓進(jìn)氣腔；氣門閥隨著氣門的上下運(yùn)動(dòng)打開或者閉合；高壓空氣進(jìn)口與高壓氣罐連通；高壓空氣出口與發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室連通；高壓油管一端連通高壓油泵的液壓柱塞頂端油腔，另一端連通氣門油腔；氣門桿通過安裝在氣門閥上的復(fù)位彈簧復(fù)位。
[0012]復(fù)位彈簧為金屬彈簧，復(fù)位彈簧一端固定于高壓進(jìn)氣腔內(nèi)的底面上，另一端固定于傘形氣門閥的下底面上。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于將下氣門桿伸出閥底部，減少了高壓空氣對(duì)氣門桿向上的壓力，減小氣門開啟的作用力或壓緊彈簧的預(yù)緊力。
[0014]為了防止高壓空氣經(jīng)氣門桿竄入液壓系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了兩道密封，一道密封氣體，一道密封高壓油。中間開有泄氣泄油孔，泄露的高壓氣體和液壓油經(jīng)孔排出。
[0015]調(diào)節(jié)撥叉，使液壓柱塞旋轉(zhuǎn)不同角度，從而改變液壓柱塞有效行程，調(diào)節(jié)氣門開啟角度。
[0016]獨(dú)特的泵-氣門液壓控制結(jié)構(gòu)，便于調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，同時(shí)降低了制造成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為液壓控制高壓進(jìn)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為氣門閥結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0019]圖中I凸輪、2滾輪、3高壓油泵彈簧、4撥叉、5液壓柱塞、6柱塞油槽、7出油孔、8儲(chǔ)油罐、9低壓輸油泵、10溢流閥、11高壓油管、12單向閥、13氣門油腔、14導(dǎo)向管、15緩沖油道、16緩沖油腔、17油密封、18氣密封、19高壓出氣腔、20進(jìn)氣閥座、21高壓空氣進(jìn)口、22氣密封、23下氣門桿、25復(fù)位彈簧、26氣門閥、27高壓空氣出口、28上氣門桿、29泄氣泄油孔、30導(dǎo)向桿、31高壓進(jìn)氣腔、100高壓油泵、101低壓輸油系統(tǒng)、102高壓進(jìn)氣閥門、103高壓氣罐、104燃燒室。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的說明。
[0021]壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)液壓控制高壓進(jìn)氣系統(tǒng)，由高壓油泵100、高壓進(jìn)氣閥門102、高壓氣罐103和低壓輸油系統(tǒng)101組成；低壓輸油系統(tǒng)101提供整個(gè)系統(tǒng)所需的液壓油來源；高壓油泵100提供高壓進(jìn)氣閥門102開啟頻率和角度；高壓進(jìn)氣閥門102將來自高壓氣罐103中的高壓氣體輸入到燃燒室104中。
[0022]高壓油泵100采用改裝的凸輪液壓柱塞結(jié)構(gòu)，取消進(jìn)油孔，保留出油孔7，液壓柱塞5頂面加高，液壓柱塞5的頂端一直高于出油孔7，取消出油閥；高壓油管11 一端連通高壓油泵100的液壓柱塞頂端油腔，另一端連通高壓進(jìn)氣閥門102中的液壓傳輸裝置中；高壓進(jìn)氣閥門102按照高壓油泵100提供的頻率和液壓將來自高壓氣罐103中的高壓氣體輸入到燃燒室104中。
[0023]低壓輸油系統(tǒng)101由儲(chǔ)油罐8、低壓輸油泵9和溢流閥10組成；將儲(chǔ)油罐8、低壓輸油泵9和溢流閥10相互串連成閉環(huán)油路系統(tǒng)；高壓油泵100的出油孔7接入溢流閥10和低壓儲(chǔ)油罐8之間的管路上；高壓進(jìn)氣閥門102的進(jìn)油單向閥12接入溢流閥10和低壓輸油泵9之間的管路上。
[0024]高壓進(jìn)氣閥門102由氣門油腔13、上氣門桿28、下氣門桿23、氣門座20、氣門閥26、氣腔、高壓空氣進(jìn)口 21、高壓空氣出口 27、導(dǎo)向管14、導(dǎo)向桿30組成；氣門閥26為傘形，氣門閥26上下沿中心軸形成固定貫穿的上氣門桿28和下氣門桿23 ;上氣門桿28的頂端固定同軸的空心導(dǎo)向桿30 ;導(dǎo)向桿30的直徑比上氣門桿28直徑?。粴忾T桿導(dǎo)向管14套在導(dǎo)向桿30的外面；氣門桿導(dǎo)向管14上端固定在氣門油腔13底面下,下端與閥座固定；在桿導(dǎo)向管14底端和上氣門桿28頂端之間開有緩沖油腔16 ;緩沖油腔16通過導(dǎo)向桿30的中空緩沖油道15與氣門油腔13連通；上氣門桿28的頂端與緩沖油腔16之間用油密封17密封；油密封17以下的上氣門桿28的小段區(qū)域用氣密封18密封??；油密封17和氣密封18之間留有通向大氣的泄氣泄油孔29 ;油密封17和氣密封18固定在上氣門桿28上，導(dǎo)向桿30和氣門桿可沿軸向上下運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)的幅度是氣密封18始終不高于泄氣泄油管孔29，油密封17始終不低于泄氣泄油管孔29 ;上氣門桿的氣密封18以下區(qū)域?yàn)闅馇唬幌職忾T桿23的底端穿過氣腔31 ;氣腔最底端與下氣門桿23之間用氣密封22密封；氣門閥26位于氣腔內(nèi)高壓空氣出口 27和高壓空氣進(jìn)口 21之間，用于隔斷高壓出氣腔19和高壓進(jìn)氣腔31 ;氣門閥26隨著氣門的上下運(yùn)動(dòng)打開或者閉合；高壓空氣進(jìn)口 21與高壓氣罐103連通；高壓空氣出口 27與發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室104連通；高壓油管11 一端連通高壓油泵100的液壓柱塞頂端油腔，另一端連通氣門油腔13 ;氣門桿通過安裝在氣門閥26上的復(fù)位彈簧25復(fù)位。
[0025]復(fù)位彈簧25為金屬彈簧，復(fù)位彈簧25 —端固定于高壓進(jìn)氣腔31內(nèi)的底面上，另一端固定于傘形氣門閥26的下底面上。
[0026]本發(fā)明的工作過程如下:
[0027]高壓油泵凸輪I上行時(shí)，柱塞油槽6與出油孔7不連通，柱塞5上行，液壓油處于密封空間，液壓油受壓，壓力升高，液壓油流向氣門油腔13和緩沖油腔16，頂開氣門閥26，高壓空氣由高壓空氣進(jìn)氣口 21經(jīng)過氣門閥26與氣門閥座20間隙進(jìn)入高壓出氣腔，再由高壓空氣出口 27進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0028]由于單向閥12關(guān)閉，低壓液壓油經(jīng)低壓輸油泵9打壓后，由溢流閥10流回儲(chǔ)油罐8。
[0029]高壓油泵凸輪I上行時(shí)，柱塞油槽6與出油孔7連通，柱塞5繼續(xù)上行，柱塞油槽6與出油孔7連通，高壓油管11內(nèi)的高壓油泄壓，液壓油經(jīng)由氣門油腔13、緩沖油腔16、高壓油管11、柱塞油槽6、出油孔7泄回儲(chǔ)油罐8，當(dāng)高壓油管11內(nèi)的液壓低于溢流閥10的限定值時(shí)，單向閥12打開。氣門閥26在復(fù)位彈簧25作用下回落，緩沖油道15與緩沖油腔16的流通面積隨著氣門閥26回落逐漸減小，緩沖油腔16內(nèi)壓力升高，氣門閥26回落速度減緩，直至氣門閥26關(guān)閉。[0030]高壓油泵凸輪I下行時(shí)，柱塞5下行，油壓容積變大，液壓油經(jīng)單向閥12提供。氣門關(guān)閉。
[0031]高壓油泵凸輪I在基圓運(yùn)行時(shí)，液壓油經(jīng)單向閥12已充滿高壓油管11及氣門油腔13，單向閥12關(guān)閉，氣門閥26關(guān)閉，低壓輸油泵9加壓的液壓油經(jīng)溢流閥10流回儲(chǔ)油罐8。
[0032]氣門閥26開啟角度調(diào)整方法如下:
[0033]通過調(diào)整撥叉4，從而改變柱塞5有效行程，實(shí)現(xiàn)氣門閥26不同開度。
【權(quán)利要求】
1.壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)液壓控制高壓進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于由高壓油泵(100)、高壓進(jìn)氣閥門(102)、高壓氣罐(103)和低壓輸油系統(tǒng)(101)組成；低壓輸油系統(tǒng)(101)提供整個(gè)系統(tǒng)所需的液壓油來源；高壓油泵(100)提供高壓進(jìn)氣閥門(102)開啟頻率和角度；高壓進(jìn)氣閥門(102)將來自高壓氣罐103中的高壓氣體輸入到燃燒室(104)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)液壓控制高壓進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于高壓油泵(100)采用改裝的凸輪液壓柱塞結(jié)構(gòu)，取消進(jìn)油孔，保留出油孔(7)，液壓柱塞(5)頂面加高，液壓柱塞(5)的頂端一直高于出油孔(7)，取消出油閥；高壓油管(11) 一端連通高壓油泵(100)的液壓柱塞頂端油腔，另一端連通高壓進(jìn)氣閥門(102)中的液壓傳輸裝置中；高壓進(jìn)氣閥門(102)按照高壓油泵(100)提供的頻率和液壓將來自高壓氣罐(103)中的高壓氣體輸入到燃燒室(104)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)液壓控制高壓進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于低壓輸油系統(tǒng)(101)由儲(chǔ)油罐(8)、低壓輸油泵(9)和溢流閥(10)組成；將儲(chǔ)油罐(8)、低壓輸油泵(9)和溢流閥(10)相互串連成閉環(huán)油路系統(tǒng)；高壓油泵(100)的出油孔(7)接入溢流閥(10)和低壓儲(chǔ)油罐(8)之間的管路上；高壓進(jìn)氣閥門(102)的進(jìn)油單向閥(12)接入溢流閥(10)和低壓輸油泵(9)之間的管路上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)液壓控制高壓進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于高壓進(jìn)氣閥門(102)由氣門油腔(13)、上氣門桿(28)、下氣門桿(23)、氣門座(20)、氣門閥(26)、氣腔、高壓空氣進(jìn)口(21)、高壓空氣出口(27)、導(dǎo)向管(14)、導(dǎo)向桿(30)組成；氣門閥(26)為傘形，氣門閥(26)上下沿中心軸形成固定貫穿的上氣門桿(28)和下氣門桿(23);上氣門桿(28)的頂端固定同軸的空心導(dǎo)向桿(30);導(dǎo)向桿(30)的直徑比上氣門桿(28)直徑??；氣門桿導(dǎo)向管(14)套在導(dǎo)向桿(30)的外面；氣門桿導(dǎo)向管(14)上端固定在氣門油腔(13)底面下，下端與閥座固定；在桿導(dǎo)向管(14)底端和上氣門桿(28)頂端之間開有緩沖油腔(16);緩沖油腔(16)通過導(dǎo)向桿(30)的中空緩沖油道(15)與氣門油腔(13)連通；上氣門桿(28)的頂端與緩沖油腔(16)之間用油密封(17)密封；油密封(17)以下的上氣門桿(28)的小段區(qū)域用氣密封(18 )密封??；油密封(17 )和氣密封(18 )之間留有通向大氣的泄氣泄油管孔(29);油密封(17)和氣密封(18)固定在上氣門桿(28)上，導(dǎo)向桿(30)和氣門桿可沿軸向上下運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)的幅度是氣密封(18)始終不高于泄氣泄油管孔(29)，油密封(17)始終不低于泄氣泄油管孔(29);上氣門桿的氣密封(18)以下區(qū)域?yàn)闅馇?；下氣門桿(23)的底端穿過氣腔(31);氣腔最底端與下氣門桿(23)之間用氣密封(22)密封；氣門閥(26)位于氣腔內(nèi)高壓空氣出口(27)和高壓空氣進(jìn)口(21)之間，用于隔斷高壓出氣腔(19)和高壓進(jìn)氣腔(31);氣門閥(26 )隨著氣門的上下運(yùn)動(dòng)打開或者閉合；高壓空氣進(jìn)口( 21)與高壓氣罐(103)連通；高壓空氣出口(27)與發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室(104)連通；高壓油管(11) 一端連通高壓油泵(100)的液壓柱塞頂端油腔，另一端連通氣門油腔(13);氣門桿通過安裝在氣門閥(26)上的復(fù)位彈簧(25)復(fù)位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)液壓控制高壓進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于復(fù)位彈簧(25)為金屬彈簧，復(fù)位彈簧(25) —端固定于高壓進(jìn)氣腔(31)內(nèi)的底面上，另一端固定于傘形氣門閥(26)的下底面上。
【文檔編號(hào)】F01L9/02GK103821578SQ201410096044
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】孫培巖, 滿長忠, 唐運(yùn)榜, 孫新雨, 黃平, 趙百東, 高新, 宋海波, 辛志鵬 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué), 大連桑特爾汽車電子有限公司