兩級增壓氣閥式排氣機構的製作方法
2023-10-17 23:54:29
兩級增壓氣閥式排氣機構的製作方法
【專利摘要】本發明的目的在於提供兩級增壓氣閥式排氣機構，通過伺服油液壓驅動排氣閥的開啟與關閉，採用一級活塞與二級活塞分別以不同的增壓比對增壓室內的伺服油進行增壓，在排氣閥的開啟過程中實現不同的驅動壓力控制，進而驅動排氣閥開啟，通過三位三通電磁換向閥控制PA和AT高壓伺服油油路與低壓伺服油油路的通斷，可以實現排氣閥的排氣定時、排氣持續角和排氣閥升程可控。本發明結構簡單，對排氣閥控制的自由度大，能進一步改善內燃機的排放和燃料的經濟性，有利於提高內燃機的動力性能。
【專利說明】兩級增壓氣閥式排氣機構
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種發動機，具體地說是發動機的排氣機構。
【背景技術】
[0002]在內燃機的工作過程中，每完成一個工作循環都必須把廢氣排出氣缸，把新鮮空氣吸入氣缸，進、排氣過程必須嚴格按照內燃機的定時要求進行，在多缸內燃機中，還要按照規定的發火次序來進行，以保證內燃機在最佳工況下運轉。排氣系統是內燃機配氣系統的重要組成部分，其主要作用是在規定的時間內把燃燒後的廢氣排出燃燒室，排氣相位和排氣持續角對燃油的經濟性、內燃機功率及排放都有很大影響。現有的機械式排氣系統排氣相位和氣門升程固定不變，只能保證某一工況下性能達到最佳，這對使用工況變化頻繁的內燃機是不利的。再者，由於其採用機械傳動機構，存在凸輪易於磨損破壞、機械傳動機構工作噪聲大和加工精度要求高及排氣閥控制精度差等缺點。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於提供工作噪聲小、排氣相位可控、排氣持續角和排氣閥升程可變的兩級增壓氣閥式排氣機構。
[0004]本發明的目的是這樣實現的:
[0005]本發明兩級增壓氣閥式排氣機構，其特徵是:包括排氣單元、增壓器、伺服油箱、三位三通電磁換向閥，排氣單兀包括活塞套、液壓活塞、復位彈簧套、排氣閥、排氣閥外殼，液壓活塞安裝在活塞套裡並與活塞套上壁之間形成液壓腔，活塞套固定在復位彈簧套上，復位彈簧套固定在排氣閥外殼上，復位彈簧套裡安裝復位彈簧和復位彈簧座，復位彈簧設置在復位彈簧座和排氣閥殼體之間，排氣閥的閥杆端部安裝在液壓活塞裡，排氣閥的閥頭與排氣閥殼體上的排氣閥座相配合；增壓器包括增壓器體、一級活塞、二級活塞、液壓柱塞，增壓器體裡為中空結構，增壓器體上分別開有伺服油出口、低壓伺服油進口、伺服油進口，增壓器體中空結構的頂端分別與伺服油出口、低壓伺服油進口相連通，一級活塞、二級活塞、液壓柱塞自下而上依次安裝在增壓器體裡，一級活塞下端與增壓器體形成伺服油腔，一級活塞下端開有伺服油通孔，伺服油通孔、伺服油腔、伺服油進口相連通，液壓柱塞與增壓器體中空結構的頂端之間形成增壓室；伺服油進口連通三位三通電磁換向閥，三位三通電磁換向閥分別通過低壓伺服油管和高壓伺服油管連通液壓油箱，高壓伺服油管上安裝伺服濾清器、伺服油輸油泵、高壓伺服油泵，低壓伺服油管連通低壓伺服油進油管，低壓伺服油進油管上安裝伺服油吸油單向閥，低壓伺服油進油管連通低壓伺服油進口。
[0006]本發明還可以包括:
[0007]1、一級活塞位於伺服油腔一端的橫截面積大於其另一端的橫截面積，伺服油進口鄰近一級活塞端的剖面形狀為梯形。
[0008]2、伺服油通孔鄰近二級活塞端的橫截面面積大於液壓柱塞的橫截面面積，伺服油通孔鄰近二級活塞端的剖面形狀為梯形。[0009]3、一級活塞的橫截面積大於二級活塞的橫截面積，二級活塞的橫截面積大於液壓柱塞的橫截面積。
[0010]本發明的優勢在於:本發明通過增壓器上的一級活塞與二級活塞分別以不同的增壓比對液壓柱塞上面的增壓室內的伺服油進行增壓，進而在排氣閥開啟的過程中以不同的增壓壓力驅動，採用電磁閥控制伺服油腔內伺服油的流通方向，可以實現排氣閥排氣相位、持續角和升程可變。本發明結構簡單，對排氣閥控制的自由度大，能靈活的控制排氣定時和排氣持續角，可以實現排氣閥升程可變，能進一步改善內燃機的排放和燃油的經濟性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明的結構示意圖；
[0012]圖2為增壓室內壓力變化曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述:
[0014]結合圖1?2，本發明由液壓油管1、液壓腔2、排氣閥液壓活塞3、排氣閥4、排氣閥復位彈簧座5、排氣閥復位彈簧6、排氣口 7、排氣閥閥座8、增壓室9、液壓柱塞10、二級活塞11、一級活塞12、伺服油腔13、三位三通電磁換向閥14、高壓伺服油泵15、伺服油輸油泵
16、伺服油濾清器17、伺服油箱18、低壓伺服油管19、伺服油進口 20、伺服油通孔21、伺服油吸油單向閥22、增壓器體23、低壓伺服油進口 24和伺服油出口 25組成。其特徵是:一級活塞12和增壓器體23之間形成伺服油腔13，伺服油腔13通過增壓器體23上開有的伺服油進口 20與高壓伺服油管相連通，一級活塞12可以在增壓器體23內往復滑動，一級活塞12作為二級活塞11的活塞套與二級活塞11相連，二級活塞11可以在一級活塞12內往復滑動，一級活塞12上開有伺服油通孔21，伺服油通過伺服油通孔21連通伺服油腔13和由於二級活塞11滑動時與一級活塞12之間形成的伺服油液壓腔，液壓柱塞10由於增壓室9內伺服油的液壓力作用與二級活塞11緊密相連，液壓柱塞10與增壓器體23之間形成增壓室9，增壓室9通過增壓器體23上開有的低壓伺服油進口 24連通伺服油吸油單向閥22，伺服油吸油單向閥22通過低壓伺服油管19與伺服油箱18相連通，增壓室9通過伺服油出口 25與液壓油管I相連通，液壓油管I與排氣閥液壓活塞3上端的液壓腔2相連通，排氣閥液壓活塞3上端由於液壓腔2內伺服油的液壓力作用緊連排氣閥4，排氣閥復位彈簧座5被固定在排氣閥4的閥杆上，隨之一起運動，排氣閥復位彈簧6壓緊在排氣閥復位彈簧座5上，排氣閥4通過排氣閥閥座8限位。
[0015]圖1為本發明兩級增壓氣閥式排氣機構的整體結構示意圖，包括液壓油管1、液壓腔2、排氣閥液壓活塞3、排氣閥4、排氣閥復位彈簧座5、排氣閥復位彈簧6、排氣口 7、排氣閥閥座8、增壓室9、液壓柱塞10、二級活塞11、一級活塞12、伺服油腔13、三位三通電磁換向閥14、高壓伺服油泵15、伺服油輸油泵16、伺服油濾清器17、伺服油箱18、低壓伺服油管19、伺服油進口 20、伺服油通孔21、伺服油吸油單向閥22、增壓器體23、低壓伺服油進口 24和伺服油出口 25。一級活塞12和增壓器體23之間形成伺服油腔13，伺服油腔13通過增壓器體23上開有的伺服油進口 20與高壓伺服油管相連通，此段高壓伺服油管連通三位三通電磁換向閥14的A 口，三位三通電磁換向閥14的P 口通過伺服油管分別連接高壓伺服油泵15、伺服油輸油泵16、伺服油濾清器17和伺服油箱18，三位三通電磁換向閥14的T 口通過低壓伺服油管19與伺服油箱18連通，一級活塞12可以在增壓器體23內往復滑動，一級活塞12作為二級活塞11的活塞套與二級活塞11相連，二級活塞11可以在一級活塞12內往復滑動，一級活塞12上開有伺服油通孔21，如圖1所示，伺服油通孔21靠近二級活塞11 一端的剖面形狀為梯形，伺服油通孔21的最大開口處的面積大於液壓柱塞10的橫截面積，以便於伺服油快速的通過二級活塞11對增壓室9內的伺服油進行增壓，伺服油通過伺服油通孔21連通伺服油腔13和由於二級活塞11滑動時與一級活塞12之間形成的伺服油液壓腔，液壓柱塞10由於增壓室9內伺服油的液壓力作用與二級活塞11緊密相連，液壓柱塞10與增壓器體23之間形成增壓室9，增壓室9通過增壓器體23上開有的低壓伺服油進口 24連通伺服油吸油單向閥22，伺服油吸油單向閥22通過低壓伺服油管19與伺服油箱18相連通，增壓室9通過伺服油出口 25與液壓油管I相連通，液壓油管I與排氣閥液壓活塞3上端的液壓腔2相連通，排氣閥液壓活塞3上端由於液壓腔2內伺服油的液壓力作用緊連排氣閥4，排氣閥復位彈簧座5被固定在排氣閥4的閥杆上，隨之一起運動，排氣閥復位彈簧6壓緊在排氣閥復位彈簧座5上，排氣閥4通過排氣閥閥座8限位。當三位三通電磁換向閥14處在中位時，A、P、T彼此間均不連通，增壓器體23內的各個活塞都保持初始位置，不運動；當三位三通電磁換向閥14換向到右位時，PA通路接通，伺服油箱18中的伺服油經由伺服油濾清器17由伺服油輸油泵16輸入到高壓伺服油泵15，在高壓伺服油泵15內增壓後的伺服油流經三位三通電磁換向閥14，流過高壓伺服油管由伺服油進口 20流入伺服油腔13，由於一級活塞12的面積大於二級活塞11的面積，二級活塞11的面積大於液壓柱塞10的面積，隨著伺服油腔13內不斷的供入高壓伺服油，一級活塞12帶動二級活塞11推動液壓柱塞10向上運動，此時，增壓室9內的低壓伺服油被一級活塞12增壓，當增壓室9內伺服油的壓力大於排氣閥復位彈簧6和氣缸內氣體對排氣閥4向上的壓力之和時排氣閥4脫離排氣閥閥座8，排氣閥4開始開啟；而在排氣閥4從剛開啟到達到最大升程的開啟過程中，隨著排氣閥4與排氣閥閥座8距離的增大，氣門開口面積增大，氣缸內氣體通過排氣口7的排出量增加，缸內氣體壓力降低，排氣閥4所受向上的氣體壓力減小，此時，如果繼續按一個增壓比對增壓室9內的伺服油增壓勢必要求高壓伺服油泵15不斷供入高壓的伺服油，造成額外的機械做功損失和高壓伺服油能量的損失，所以本發明在排氣閥4從剛開啟到達到最大升程的開啟過程中用一級活塞12和二級活塞11分別對增壓室9內的伺服油進行增壓驅動，當一級活塞12增壓驅動液壓柱塞10至排氣閥4開啟到一定升程後即被限位，一級活塞12停止繼續向上運動，此時，伺服油通過一級活塞12上開有的伺服油通孔21驅動二級活塞11繼續向上增壓增壓室9內的伺服油，推動排氣閥液壓活塞3連同排氣閥4繼續向下運動，直至排氣閥4達到最大升程完全開啟。當三位三通電磁換向閥14換向到左位時，AT通路接通，伺服油腔13中的高壓伺服油迅速經過三位三通電磁換向閥14流經低壓伺服油管19流回到伺服油箱18中，此時，增壓室9內增壓後的伺服油推動液壓柱塞10帶動二級活塞11推動一級活塞12落座到最低位置，液壓腔2內的增壓後的伺服油壓力迅速降低，排氣閥4在排氣閥復位彈簧6的彈力作用下重新落座至排氣閥閥座8上，由於排氣閥4各個部分都會存在伺服油的洩漏，所以增壓室9、液壓油管I和液壓腔2內的伺服油通過伺服油吸油單向閥22從伺服油箱18中進行伺服油的補充。圖2為本發明兩級增壓氣閥式排氣機構增壓室9內伺服油壓力隨著時間變化曲線的示意圖。本發明通過一級活塞12和二級活塞11與液壓柱塞10的不同的增壓比，可以實現在排氣閥4開啟過程中不同的增壓壓力控制，通過控制三位三通電磁換向閥14PA、AT油路的通斷時刻，可以控制排氣閥4的排氣定時、排氣持續角和排氣閥4的升程，能進一步改善燃料的經濟性和內燃機的排放，提高了內燃機的動力性能。
[0016]本發明兩級增壓氣閥式排氣機構包括液壓油管、液壓腔、排氣閥液壓活塞、排氣閥、排氣閥復位彈簧座、排氣閥復位彈簧、排氣口、排氣閥閥座、增壓室、液壓柱塞、二級活塞、一級活塞、伺服油腔、三位三通電磁換向閥、高壓伺服油泵、伺服油輸油泵、伺服油濾清器、伺服油箱、低壓伺服油管、伺服油進口、伺服油通孔、伺服油吸油單向閥、增壓器體、低壓伺服油進口和伺服油出口。一級活塞和增壓器體之間形成伺服油腔，伺服油腔通過增壓器體上開有的伺服油進口與高壓伺服油管相連通，一級活塞可以在增壓器體內往復滑動，一級活塞作為二級活塞的活塞套與二級活塞相連，二級活塞可以在一級活塞內往復滑動，一級活塞上開有伺服油通孔，液壓柱塞與二級活塞緊密相連，液壓柱塞與增壓器體之間形成增壓室，增壓室通過增壓器體上開有的低壓伺服油進口連通伺服油吸油單向閥，增壓室通過伺服油出口與液壓油管相連通。
[0017]增壓器體上開有的伺服油進口靠近一級活塞端的橫截面積大於遠離一級活塞端的橫截面積，伺服油進口靠近一級活塞端的剖面形狀為梯形。
[0018]一級活塞上開有的伺服油通孔靠近二級活塞端的橫截面面積大於液壓柱塞的橫截面面積，伺服油通孔靠近二級活塞端的剖面形狀為梯形。
[0019]一級活塞的橫截面積大於二級活塞的橫截面積，二級活塞的橫截面積大於液壓柱塞的橫截面積。
【權利要求】
1.兩級增壓氣閥式排氣機構，其特徵是:包括排氣單元、增壓器、伺服油箱、三位三通電磁換向閥，排氣單兀包括活塞套、液壓活塞、復位彈簧套、排氣閥、排氣閥外殼，液壓活塞安裝在活塞套裡並與活塞套上壁之間形成液壓腔，活塞套固定在復位彈簧套上，復位彈簧套固定在排氣閥外殼上，復位彈簧套裡安裝復位彈簧和復位彈簧座，復位彈簧設置在復位彈簧座和排氣閥殼體之間，排氣閥的閥杆端部安裝在液壓活塞裡，排氣閥的閥頭與排氣閥殼體上的排氣閥座相配合；增壓器包括增壓器體、一級活塞、二級活塞、液壓柱塞，增壓器體裡為中空結構，增壓器體上分別開有伺服油出口、低壓伺服油進口、伺服油進口，增壓器體中空結構的頂端分別與伺服油出口、低壓伺服油進口相連通，一級活塞、二級活塞、液壓柱塞自下而上依次安裝在增壓器體裡，一級活塞下端與增壓器體形成伺服油腔，一級活塞下端開有伺服油通孔，伺服油通孔、伺服油腔、伺服油進口相連通，液壓柱塞與增壓器體中空結構的頂端之間形成增壓室；伺服油進口連通三位三通電磁換向閥，三位三通電磁換向閥分別通過低壓伺服油管和高壓伺服油管連通液壓油箱，高壓伺服油管上安裝伺服濾清器、伺服油輸油泵、高壓伺服油泵，低壓伺服油管連通低壓伺服油進油管，低壓伺服油進油管上安裝伺服油吸油單向閥，低壓伺服油進油管連通低壓伺服油進口。
2.根據權利要求1所述的兩級增壓氣閥式排氣機構，其特徵是:一級活塞位於伺服油腔一端的橫截面積大於其另一端的橫截面積，伺服油進口鄰近一級活塞端的剖面形狀為梯形。
3.根據權利要求1或2所述的兩級增壓氣閥式排氣機構，其特徵是:伺服油通孔鄰近二級活塞端的橫截面面積大於液壓柱塞的橫截面面積，伺服油通孔鄰近二級活塞端的剖面形狀為梯形。
4.根據權利要求1或2所述的兩級增壓氣閥式排氣機構，其特徵是:一級活塞的橫截面積大於二級活塞的橫截面積，二級活塞的橫截面積大於液壓柱塞的橫截面積。
5.根據權利要求3所述的兩級增壓氣閥式排氣機構，其特徵是:一級活塞的橫截面積大於二級活塞的橫截面積，二級活塞的橫截面積大於液壓柱塞的橫截面積。
【文檔編號】F01L9/02GK103953411SQ201410107934
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月21日 優先權日:2014年3月21日
【發明者】白雲, 範立雲, 劉鵬, 許德, 馬修真, 宋恩哲, 袁志國, 董全, 劉晶晶 申請人:哈爾濱工程大學