發動機配氣相位連續可調的調節方法及裝置製造方法

2023-04-30 19:49:16

發動機配氣相位連續可調的調節方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種發動機配氣相位連續可調的調節方法及裝置，在液壓式可變凸輪從動件的可變配氣機構的凸輪油缸與氣門油缸之間的液壓油路中並聯一個配氣相位調節器；配氣相位調節器包括配氣相位調節器油缸、配氣相位調節器活塞、活塞回位裝置和限位裝置，通過活塞回位裝置產生的回位力使活塞始終保持向零位方向運動的趨勢，通過限位裝置控制配氣相位調節器活塞從零位到限位裝置之間的行程，控制流入配氣相位調節器油缸的油液容積，進而控制油液流入氣門油缸的時刻及其對應於凸輪轉動時的有效工作持續角，實現配氣相位連續可變控制。本發明能提高燃油經濟性，改善發動機的動力性和減排性。
【專利說明】發動機配氣相位連續可調的調節方法及裝置

【技術領域】
[0001]本發明涉及發動機，特別是涉及一種發動機氣門升程連續可調的調節方法，同時還涉及該調節方法所用的裝置。

【背景技術】
[0002]發動機在不同的轉速下對配氣相位有不同的要求，根據發動機的轉速調節配氣相位是改善發動機燃燒條件、提高燃油經濟性和減少有害氣體排放的重要技術手段之一。目前，在可變配氣相位技術中:一類方法是採用不同的凸輪來實現對配氣相位的調節，這種方法只能在很少的幾種特定轉速下獲得最佳配氣相位，存在不能實現相位的連續調節等缺點。另一類方法是通過改變凸輪軸與曲軸之間的相對角度實現對配氣相位的調節，這類方法存在若增大提前角時就會減小滯后角，減小提前角則必然增大滯后角，不能滿足隨發動機轉速的增減對氣門提前角和滯后角同時增加或同時減小的調節要求等缺點。再一類方法是採用液壓驅動氣門，並利用電磁閥或其他液壓閥控制驅動氣門的液壓油路來實現對配氣相位的調節，這類方法存在需配置較多的電磁閥或其他液壓閥、結構及控制複雜、電磁閥高頻響應性能欠佳等缺點。由於上述可變配氣相位技術存在諸多缺陷，使配置有可變配氣相位系統的發動機對燃油經濟性和有害氣體排放指標的改善效果不明顯。目前大多數發動機都沒有配置可變配氣相位裝置，發動機的燃油經濟性和有害氣體排放指標均較差。


【發明內容】

[0003]本發明的目的在於提供一種提高燃油經濟性，改善發動機的動力性和減排性的發動機配氣相位連續可調的調節方法。
[0004]本發明的另一目的在於提供該發動機配氣相位連續可調的調節裝置。
[0005]本發明的目的及解決其主要技術問題是採用以下技術方案來實現的:
本發明的發動機配氣相位連續可調的調節方法，包括:
(1)在液壓式可變凸輪從動件的可變配氣機構的凸輪油缸與氣門油缸之間的液壓油路中並聯一個配氣相位調節器；
(2)配氣相位調節器包括配氣相位調節器油缸、配氣相位調節器活塞、活塞回位裝置和限位裝置，通過活塞回位裝置產生的回位力使活塞始終保持向零位方向運動的趨勢，通過限位裝置控制配氣相位調節器活塞從零位到限位裝置之間的行程，控制流入配氣相位調節器油缸的油液容積，進而控制油液流入氣門油缸的時刻及其對應於凸輪轉動時的有效工作持續角，實現配氣相位連續可變控制；其中:配氣相位調節器活塞處於零位時的活塞回位力和配氣相位調節器活塞達到最大可調行程時的回位力所對應的油壓均小於液壓系統克服氣門彈簧預緊力而打開氣門所對應的油壓。
[0006]上述的發動機配氣相位連續可調的調節方法，其中:液壓油路設有補油裝置，其油壓小於系統克服配氣相位調節器活塞處於零位時的活塞回位力而使配氣相位調節器活塞運動所對應的油壓。
[0007]上述的發動機配氣相位連續可調的調節方法，其中:活塞回位裝置為液壓裝置、氣壓裝置、電磁裝置或/和彈簧等。
[0008]上述的發動機配氣相位連續可調的調節方法，其中:限位裝置為限位杆、限位塊或限位套等。
[0009]本發明的發動機配氣相位連續可調的調節裝置，包括凸輪、氣門，凸輪與氣門之間設有液壓系統，其中:在凸輪油缸與氣門油缸之間的液壓油路中並聯一個配氣相位調節器，配氣相位調節器包括配氣相位調節器油缸、配氣相位調節器活塞、配氣相位調節器彈簧、配氣相位調節器限位杆，配氣相位調節器活塞位於配氣相位調節器油缸內，配氣相位調節器的活塞後端設有配氣相位調節器彈簧和限位杆。
[0010]上述的發動機配氣相位連續可調的調節裝置，其中:液壓系統克服配氣相位調節器彈簧預緊力和配氣相位調節器活塞達到最大可調行程時的配氣相位調節器彈簧的作用力而推動配氣相位調節器活塞運動所對應的油壓均小於液壓系統克服氣門彈簧預緊力而打開氣門所對應的油壓。
[0011]上述的發動機配氣相位連續可調的調節裝置，其中:彈簧可由在配氣相位調節器活塞後腔引入壓力油或引入壓力油和彈簧的組合等方式等效替代。
[0012]本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上技術方案可知，本發明採用液壓容積調節式調節方法。使發動機在各種轉速下都能獲得合適的配氣相位，改善進排氣條件，防止廢氣倒流，減少有用功損失，提高燃油的燃燒效率，降低有害氣體排放，改善發動機性能；採用容積控制，控制精確、調節簡單；配氣相位調節範圍寬，可在發動機各種轉速下連續調整，極大提高和改善了發動機的動力性、經濟性和排放性；對於發動機一定的轉速下，配氣相位調節器只需進行相應的限位杆的位置調節，系統即可自動進行自適應運轉，無需針對發動機每一個循環都進行高頻、反覆的調節動作，具有良好的系統自適應性和動態響應特性；發動機所有進氣門和排氣門的配氣相位調節器，可共用一套安裝裝置、一套限位驅動控制裝置，結構簡單，集成性好，經濟性好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發明裝置的結構示意圖。
[0014]圖中標記:
1、凸輪；2、氣門；3、液壓系統；4、凸輪油缸；5、氣門油缸；6、液壓油路；7、配氣相位調節器；8、配氣相位調節器油缸；9、配氣相位調節器活塞；10、配氣相位調節器彈簧；11、配氣相位調節器限位杆；12、氣門彈簧；13、凸輪油缸活塞；14、氣門油缸活塞。

【具體實施方式】
[0015]以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明的【具體實施方式】、結構、特徵及其功效，詳細說明如後。
[0016]實施例1
一種發動機配氣相位連續可調的調節方法，包括:
(I)在液壓式可變凸輪從動件的可變配氣機構的凸輪油缸與氣門油缸之間的液壓油路中並聯一個配氣相位調節器； (2)配氣相位調節器包括配氣相位調節器油缸、配氣相位調節器活塞、活塞回位裝置和限位裝置，通過活塞回位裝置產生的回位力使活塞始終保持向零位(配氣相位調節器油缸容積為零的位置)方向運動的趨勢，通過限位裝置控制配氣相位調節器活塞從零位到限位裝置之間的行程，控制流入配氣相位調節器油缸的油液容積，進而控制油液流入氣門油缸的時刻及其對應於凸輪轉動時的有效工作持續角，實現配氣相位連續可變控制；其中:配氣相位調節器活塞處於零位時的活塞回位力和配氣相位調節器活塞達到最大可調行程時的回位力所對應的油壓均小於液壓系統克服氣門彈簧預緊力而打開氣門所對應的油壓。
[0017]液壓油路設有補油裝置，其油壓小於系統克服配氣相位調節器活塞處於零位時的活塞回位力而使配氣相位調節器活塞運動所對應的油壓。
[0018]活塞回位裝置為液壓裝置、氣壓裝置、電磁裝置或/和彈簧等。
[0019]限位裝置為限位杆、限位塊或限位套等。
[0020]實施例2
一種發動機配氣相位連續可調的調節裝置，包括凸輪1、氣門2，凸輪I與氣門2之間設有液壓系統3，其中:在凸輪油缸4與氣門油缸5之間的液壓油路6中並聯一個配氣相位調節器7，配氣相位調節器7包括配氣相位調節器油缸8、配氣相位調節器活塞9、配氣相位調節器彈簧10、配氣相位調節器限位杆11，配氣相位調節器活塞9位於配氣相位調節器油缸8內，配氣相位調節器活塞9後端設有配氣相位調節器彈簧10和配氣相位調節器限位杆11。
[0021]液壓系統克服配氣相位調節器彈簧10預緊力和配氣相位調節器活塞9達到最大可調行程時的配氣相位調節器彈簧10的作用力而推動配氣相位調節器活塞9運動所對應的油壓均小於液壓系統克服氣門彈簧12預緊力而打開氣門2所對應的油壓。
[0022]配氣相位調節器彈簧10可由在配氣相位調節器活塞9後腔引入壓力油或引入壓力油和彈簧的組合等方式等效替代。
[0023]工作過程如下:
配氣相位調節器活塞9在凸輪油缸活塞13後端與凸輪I相接觸處為凸輪基圓時，在配氣相位調節器彈簧10彈簧力(回位力)的作用下處於零位(配氣相位調節器油缸8容積為零的位置)。調節配氣相位調節器限位杆11的位置就可以控制配氣相位調節器活塞9從零位到限位裝置之間的行程，從而控制流入配氣相位調節器油缸8的油液容積，進而控制油液流入氣門油缸5的時刻及其對應於凸輪I轉動時的有效工作持續角，最終實現控制配氣相位。
[0024]當發動機處於最高轉速運轉時，將配氣相位調節器限位杆11調節至與配氣相位調節器活塞9後端的間隙為零且推動配氣相位調節器活塞9至零位，則可以流入配氣相位調節器7的油液容積為零。凸輪I處於升程時，在凸輪油缸活塞13的作用下液壓系統油壓升高，當油壓升高至系統作用於氣門油缸活塞14的力大於氣門彈簧12預緊力時，液壓油流入氣門油缸5並推動氣門油缸活塞14運動同時氣門I打開並且開度不斷加大直至凸輪I升程結束。當凸輪I處於回程時，氣門2在氣門彈簧12的作用下回落，油液向凸輪油缸4回流，同時油壓降低，當油壓降低至系統作用於氣門油缸活塞14的力小於氣門彈簧12預緊力時，氣門2關閉。如上所述，該過程中，油液流入氣門油缸5的時刻最早，油液從氣門油缸5中全部流出的時刻最晚，配氣相位獲得最大提前角、最大滯后角和最大有效工作持續角。
[0025]當發動機處於最低轉速運轉時，將配氣相位調節器限位杆11調節至與配氣相位調節器活塞9後端的間隙為其調節範圍的最大值，則可以流入配氣相位調節器7的油液容積為最大。凸輪I處於升程時，在凸輪油缸活塞14的作用下液壓系統油壓升高，當油壓升高至系統作用於配氣相位調節器活塞9的力大於配氣相位調節器彈簧10預緊力時，配氣相位調節器活塞9開始運動，液壓油首先流入配氣相位調節器油缸8並且流入的容積不斷加大直至配氣相位調節器活塞9後端與配氣相位調節器限位杆11接觸。配氣相位調節器活塞9運動停止後系統油壓進一步升高，當油壓升高至系統作用於氣門油缸活塞14的力大於氣門彈簧12預緊力時，液壓油才開始流入氣門油缸5推動氣門油缸活塞14運動同時氣門2打開並且開度不斷加大直至凸輪I升程結束。當凸輪I處於回程時，氣門2首先在氣門彈簧12的作用下回落，油液向凸輪油缸4回流，同時油壓降低，當油壓降低至系統作用於氣門油缸活塞14的力小於氣門彈簧12預緊力時，氣門2關閉。氣門2關閉後，配氣相位調節器7中的油液在配氣相位調節器彈簧力作用下也在開始向凸輪油缸4回流直至配氣相位調節器活塞9回到零位。如上所述，該過程中，油液流入氣門油缸5的時刻最晚，油液從氣門油缸5中全部流出的時刻最早，配氣相位獲得最小提前角、最小滯后角和最小有效工作持續角。
[0026]當發動機處於最高與最低轉速之間運轉時，根據發動機的工作情況將配氣相位調節器的限位杆調節至合理值，系統即可獲得合理的提前角、滯后角和有效工作持續角。
[0027]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，任何未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
【權利要求】
1.一種發動機配氣相位連續可調的調節方法，包括: (1)在液壓式可變凸輪從動件的可變配氣機構的凸輪油缸與氣門油缸之間的液壓油路中並聯一個配氣相位調節器； (2)配氣相位調節器包括配氣相位調節器油缸、配氣相位調節器活塞、活塞回位裝置和限位裝置，通過活塞回位裝置產生的回位力使活塞始終保持向零位方向運動的趨勢，通過限位裝置控制配氣相位調節器活塞從零位到限位裝置之間的行程，控制流入配氣相位調節器油缸的油液容積，進而控制油液流入氣門油缸的時刻及其對應於凸輪轉動時的有效工作持續角，實現配氣相位連續可變控制。
2.如權利要求1所述的發動機配氣相位連續可調的調節方法，其特徵在於:配氣相位調節器活塞處於零位時的活塞回位力和配氣相位調節器活塞9達到最大可調行程時的回位力所對應的油壓均小於液壓系統克服氣門彈簧預緊力而打開氣門所對應的油壓。
3.如權利要求1或2所述的發動機配氣相位連續可調的調節方法，其特徵在於:液壓油路設有補油裝置，其油壓小於系統克服配氣相位調節器活塞處於零位時的活塞回位力而使配氣相位調節器活塞運動所對應的油壓。
4.如權利要求3所述的發動機配氣相位連續可調的調節方法，其特徵在於:活塞回位裝置為液壓裝置、氣壓裝置、電磁裝置或/和彈簧。
5.如權利要求4所述的發動機配氣相位連續可調的調節方法，其特徵在於:限位裝置為限位杆、限位塊或限位套。
6.一種發動機配氣相位連續可調的調節裝置，包括凸輪(I)、氣門(2)，凸輪(I)與氣門(2)之間設有液壓系統(3)，其特徵在於:在凸輪油缸(4)與氣門油缸(5)之間的液壓油路(6 )中並聯一個配氣相位調節器(7 )，配氣相位調節器(7 )包括配氣相位調節器油缸(8 )、配氣相位調節器活塞(9)、配氣相位調節器彈簧(10)、配氣相位調節器限位杆(11)，配氣相位調節器活塞(9)位於配氣相位調節器油缸(8)內，配氣相位調節器活塞(9)後端設有配氣相位調節器彈簧(10)和配氣相位調節器限位杆(11 )。
7.如權利要求6所述的發動機配氣相位連續可調的調節裝置，其特徵在於:液壓系統克服配氣相位調節器彈簧(10)預緊力和配氣相位調節器活塞(9)達到最大可調行程時的配氣相位調節器彈簧(10)的作用力而推動配氣相位調節器活塞(9)運動所對應的油壓均小於液壓系統克服氣門彈簧(12)預緊力而打開氣門(2)所對應的油壓。
8.如權利要求6或7所述的發動機配氣相位連續可調的調節裝置，其特徵在於:配氣相位調節器彈簧(10)可由在配氣相位調節器活塞(9)後腔引入壓力油或引入壓力油和彈簧的組合方式等效替代。
【文檔編號】F01L1/34GK104420914SQ201310408825
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月10日 優先權日:2013年9月10日
【發明者】王自勤, 謝慶生, 田豐果 申請人:王自勤