本發(fā)明涉及船用大功率低速柴油機排氣閥用電液驅(qū)動控制系統(tǒng)，具體涉及一種由伺服油直接驅(qū)動的排氣閥控制執(zhí)行系統(tǒng)，屬于柴油機技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

船用低速柴油機的排氣閥及其控制驅(qū)動系統(tǒng)是柴油機的核心組件之一，其驅(qū)動特性將直接影響到發(fā)動機的經(jīng)濟性和排放性。目前市場上廣泛使用的排氣閥用電液驅(qū)動控制系統(tǒng)均是基于間接驅(qū)動的原理，即：以高壓或低壓的形式通過節(jié)流孔或單向閥向執(zhí)行單元的增壓腔充滿伺服油，當(dāng)排氣閥需要打開時，控制單元發(fā)送指令控制電磁閥上電，高壓伺服油驅(qū)動增壓活塞向上運動，壓縮增壓腔內(nèi)的伺服油，被壓縮的高壓伺服油再通過伺服油管傳輸?shù)脚艢忾y頂端，驅(qū)動排氣閥桿向下運動，排氣閥開啟；當(dāng)排氣閥要關(guān)閉時，控制單元發(fā)送指令控制電磁閥斷電，高壓伺服油切斷，增壓活塞向下運動，增壓腔內(nèi)的伺服油壓力迅速降低，排氣閥桿在空氣彈簧的作用下，向上運動，排氣閥關(guān)閉。由于工況的不同、加工和裝配存在的誤差、缸補油以及泄露情況不一致，或者各動作過程中零部件的偶發(fā)狀況，上述系統(tǒng)會導(dǎo)致閥桿行程達不到預(yù)定值甚至失效，從而嚴重影響柴油機的性能和排放。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種通過伺服油直接驅(qū)動的排氣閥控制執(zhí)行系統(tǒng)，在簡化系統(tǒng)組成的同時，實現(xiàn)排氣閥閥桿的啟閉控制，提高排氣及換氣效率，并延長系統(tǒng)各組成零部件的使用壽命。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種由伺服油直接驅(qū)動的排氣閥控制執(zhí)行系統(tǒng)，安裝在排氣閥上，該排氣閥包括有閥桿和閥殼，其特征在于，所述排氣閥控制執(zhí)行系統(tǒng)包括輸送伺服油的高壓共軌管、驅(qū)動執(zhí)行單元和空氣彈簧組件；

所述空氣彈簧組件固定于所述閥殼的頂部且與所述閥桿連接；

所述驅(qū)動執(zhí)行單元固定于所述空氣彈簧組件的頂部且直接連接所述高壓共軌管，包括電磁閥、驅(qū)動單元殼體、大活塞、小活塞、機械彈簧組件和單向閥，所述電磁閥安裝于所述驅(qū)動單元殼體上，位于所述驅(qū)動執(zhí)行單元的最上部且與所述高壓共軌管連接，所述驅(qū)動單元殼體固定于所述空氣彈簧組件上，并且自上而下設(shè)有上節(jié)流孔和下節(jié)流孔，所述單向閥連接于該下節(jié)流孔上且與所述高壓共軌管連接，所述機械彈簧組件、大活塞和小活塞自上而下依序排列地設(shè)置于所述驅(qū)動單元殼體之內(nèi)，該小活塞抵壓于所述閥桿的上端；

所述高壓共軌管為多通路供油管，向所述驅(qū)動執(zhí)行單元提供高壓驅(qū)動壓力；

所述驅(qū)動執(zhí)行單元利用所述高壓共軌管內(nèi)的高壓伺服油，直接控制并驅(qū)動所述閥桿上下運動以開啟和關(guān)閉所述排氣閥。

進一步地，所述的閥桿的行程由所述上節(jié)流孔和下節(jié)流孔的高度確定并且能夠通過改變該上節(jié)流孔和下節(jié)流孔的高度進行微調(diào)。

進一步地，所述的驅(qū)動單元殼體包括兩級圓柱孔，在第一級圓柱孔的底面設(shè)置有液壓緩沖槽，以在所述閥桿開啟時減小所述大活塞對所述驅(qū)動單元殼體的撞擊。

進一步地，所述的大活塞的底部設(shè)有凹槽，以在所述閥桿關(guān)閉時減小所述小活塞對于該大活塞的撞擊。

進一步地，所述的小活塞的頂部為圓錐面，以在所述閥桿關(guān)閉時起導(dǎo)向作用，并且在閥桿維持階段與所述下節(jié)流孔共同形成節(jié)流效應(yīng)；所述節(jié)流閥與該節(jié)流效應(yīng)共同作用能夠?qū)崿F(xiàn)在閥桿維持階段不同負載下所述小活塞上腔驅(qū)動壓力的自適應(yīng)，并且減少伺服油損失。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明的驅(qū)動執(zhí)行單元直接連接伺服油的高壓共軌管，采用直接驅(qū)動的電液排氣閥控制系統(tǒng)，代替了通過補油、增壓來間接實現(xiàn)閥桿啟閉的傳統(tǒng)的電液控制驅(qū)動系統(tǒng)；相比于間接驅(qū)動的排氣閥執(zhí)行機構(gòu)，本發(fā)明減少了一套補油及增壓組件，不僅簡化了結(jié)構(gòu)，而且可有效避免了由于補油、泄露不一而引起的閥桿開度不一致，甚至排氣閥打不開的現(xiàn)象。

2、伺服油高壓共軌管直接連接驅(qū)動執(zhí)行單元，有效降低了驅(qū)動伺服油的壓降，提高了排氣閥控制執(zhí)行系統(tǒng)的執(zhí)行效率。

3、所述排氣閥控制執(zhí)行系統(tǒng)的閥桿行程可以通過改變上、下節(jié)流孔的高度進行微調(diào)。

4、本發(fā)明各運動零部件之間均采用了緩沖結(jié)構(gòu)，能夠有效避免硬碰撞，提高了系統(tǒng)的使用壽命。

5、本發(fā)明有效降低了加工和裝配難度，且大大降低了整個裝置的加工和制造成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是閥桿開啟過程的示意圖。

圖3是閥桿關(guān)閉過程的示意圖。

圖4是本發(fā)明擴展應(yīng)用的示意圖。

圖中：

1閥桿，2閥座，3閥殼，4單項阻尼閥，5空氣彈簧組件，6單向閥，7上節(jié)流孔，8下節(jié)流孔，9驅(qū)動單元殼體，10小活塞，11大活塞，12機械彈簧組件，13電磁閥，14高壓共軌管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明所述的由伺服油直接驅(qū)動的排氣閥控制執(zhí)行系統(tǒng)做進一步的詳細闡述，但不應(yīng)以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

請參閱圖1，圖示由伺服油直接驅(qū)動的排氣閥控制執(zhí)行系統(tǒng)安裝在排氣閥上，該排氣閥包括有閥桿1、閥座2和閥殼3；該排氣閥控制執(zhí)行系統(tǒng)包括用以輸送伺服油的高壓共軌管14、驅(qū)動執(zhí)行單元和空氣彈簧組件5。

所述空氣彈簧組件5固定于所述排氣閥的閥殼3的頂部，并且與所述閥桿1連接，該空氣彈簧組件5的下部設(shè)有單項阻尼閥4。

所述驅(qū)動執(zhí)行單元固定于所述空氣彈簧組件5的頂部，并且直接連接所述高壓共軌管14；該驅(qū)動執(zhí)行單元包括電磁閥13、驅(qū)動單元殼體9、大活塞11、小活塞10、機械彈簧組件12和單向閥6。所述驅(qū)動執(zhí)行單元利用所述高壓共軌管14內(nèi)的高壓伺服油，直接控制并驅(qū)動所述閥桿1上下運動，以開啟和關(guān)閉所述排氣閥。

所述電磁閥13為大流量的兩位兩通電磁閥，安裝于所述驅(qū)動單元殼體9上，通過得電和失電控制所述排氣閥的閥桿1的開啟和關(guān)閉。該電磁閥13位于所述驅(qū)動執(zhí)行單元的最上部，并且與所述高壓共軌管14連接。

所述驅(qū)動單元殼體9固定于所述空氣彈簧組件5上，并且自上而下設(shè)有上節(jié)流孔7和下節(jié)流孔8；所述的單向閥6安裝于該下節(jié)流孔8處且與所述高壓共軌管14連接，用于防止回油油路中的伺服油倒流入驅(qū)動系統(tǒng)中。

所述的閥桿1的行程由所述上節(jié)流孔7和下節(jié)流孔8的高度確定，并且通過改變該上節(jié)流孔7和下節(jié)流孔8的高度能夠?qū)υ撻y桿1的行程進行微調(diào)。所述的上節(jié)流孔7和下節(jié)流孔8可在所述小活塞10運動到行程末端時，將該小活塞10上端的驅(qū)動油壓降至維持負載所需的壓力值，并減少所述閥桿1行程維持階段的伺服油消耗，

所述機械彈簧組件12、大活塞11和小活塞10設(shè)置于所述驅(qū)動單元殼體9之內(nèi)，并且自上而下依序地排列；該小活塞10抵壓于所述閥桿1的上端。

所述的小活塞10的圓柱面頂部為圓錐面形式，以保證所述閥桿1關(guān)閉過程中的導(dǎo)向作用，同時該圓錐面在閥桿1維持階段與安裝單向閥6的下節(jié)流孔8共同形成節(jié)流效應(yīng)；所述單向閥6與該節(jié)流效應(yīng)共同作用，能夠?qū)崿F(xiàn)在閥桿維持階段不同負載下所述小活塞上腔驅(qū)動壓力的自適應(yīng)，并且減少伺服油損失。

所述驅(qū)動執(zhí)行單元采用了多種緩沖方式，可有降低各運動件之間的沖擊力。

所述的驅(qū)動單元殼體9包括兩級圓柱孔，用于所述閥桿1在開啟及維持過程中驅(qū)動力的轉(zhuǎn)變；在第一級圓柱孔的底面設(shè)置有液壓緩沖槽，用于減小所述閥桿1開啟時所述大活塞11對所述驅(qū)動單元殼體9的撞擊。

所述大活塞11的底部設(shè)有凹槽，用于減小所述閥桿1關(guān)閉時所述小活塞10對所述大活塞11的撞擊力。

所述的機械彈簧組件12可在所述閥桿1關(guān)閉時起到緩沖作用。

所述的下節(jié)流孔8和單向閥6可以起到緩沖和抑制壓力波動的作用。

所述高壓共軌管14為多通路供油管，直接連接所述驅(qū)動執(zhí)行單元并向該驅(qū)動執(zhí)行單元提供穩(wěn)定的高壓驅(qū)動壓力，同時收集驅(qū)動油路中的回油。

本發(fā)明采用直接驅(qū)動的電液控制系統(tǒng)代替通過補油、增壓來間接實現(xiàn)閥桿1啟閉的電液控制驅(qū)動系統(tǒng)。本發(fā)明的具體工作原理如下：

排氣閥排氣過程如圖2所示?？刂葡到y(tǒng)(圖中未示出)發(fā)出控制信號，電磁閥13通電，由高壓共軌管14引出的一路高壓伺服油，直接經(jīng)電磁閥13進入驅(qū)動執(zhí)行單元的大活塞11上腔(圖2位置a)，并推動小活塞10和閥桿1克服氣缸背壓和空氣彈簧組件5的阻力而將排氣閥打開，同時由于閥桿1打開時驅(qū)動力較大，為防止大活塞11直接撞擊到驅(qū)動單元殼體9，在驅(qū)動單元殼體9上設(shè)置了液壓緩沖槽；當(dāng)大活塞11到達機械限位后，驅(qū)動單元殼體9上的油路打開，高壓伺服驅(qū)動油經(jīng)由此回路及上節(jié)流孔7進入小活塞10上腔(圖2位置b)，并繼續(xù)推動閥桿1繼續(xù)打開直至設(shè)定行程，同時，在小活塞10驅(qū)動閥桿1達到行程設(shè)定值時，小活塞10上腔的驅(qū)動伺服油經(jīng)下節(jié)流孔8和單向閥6與回油油路相連(圖2位置c)，由于上節(jié)流孔7、下節(jié)流孔8及小活塞10的錐面和驅(qū)動單元殼體9之間形成的限流作用，使得小活塞10上腔的驅(qū)動伺服油油壓可以維持在一個特定值，且此值會隨負載的變化而變化，具有一定的自適應(yīng)性。

排氣閥關(guān)閉過程如圖3所示?？刂葡到y(tǒng)(圖中未示出)發(fā)出控制信號，電磁閥13失電，閥桿1在氣缸殘余壓力和空氣彈簧組件5的作用力下推動小活塞10向上運動，運行一小段距離之后，安裝單向閥6的下節(jié)流孔8被完全遮擋，小活塞10上腔的伺服油經(jīng)上節(jié)流孔7回到大活塞11上腔，并經(jīng)電磁閥13與高壓共軌管14中的回油通道相連(圖3位置a)；當(dāng)小活塞10上腔的伺服油無法及時從上節(jié)流孔7排出時，該部分伺服油將產(chǎn)生一定的壓力(由排氣閥關(guān)閉時的氣缸和空氣彈簧壓力所決定)并推動大活塞11向上運動，同時將小活塞10上腔和大活塞11上腔的回油通路切斷，小活塞10和大活塞11之間形成一個封閉的壓力腔，直至運動到圖3位置b所示的位置，此腔與大活塞11下端的回油油路相通，伺服油經(jīng)此油路直接回到共軌管(圖3位置c)。所述大活塞11頂部配有機械彈簧組件12，底部采用凹槽形式，可避免大活塞11與小活塞10、大活塞11與電磁閥13的連接塊、閥桿1與閥座2之間的撞擊，并起到緩沖和抑制系統(tǒng)內(nèi)壓力波動的作用。

圖4是本發(fā)明的擴展應(yīng)用之一。如圖4所示，排氣閥的打開過程與上述情況完全相同，閥桿1關(guān)閉時則不存在將上節(jié)流孔7處回油通路切斷的情況，即當(dāng)伺服油無法及時從上節(jié)流孔7排出時，在空氣彈簧組件5和氣缸背壓的推動下，大活塞11先行觸頂并壓縮機械彈簧組件12，直至大活塞11和小活塞10之間的伺服油通過節(jié)流孔完全排出，對小活塞10與大活塞11、閥桿1與閥座2之間的撞擊均可起到緩沖作用。

上述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，必須指出的是，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員凡依本發(fā)明申請內(nèi)容所作的各種等效修改、變化與修正，都應(yīng)成為本發(fā)明專利的保護范圍。