[发明专利]气动发动机电液驱动全可变气门机构及全可变实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机气门机构及方法，更具体地说，本发明涉及一种通过采用执行电机调节液压泵的泵油量与泵油时刻来连续调节发动机的气门正时和升程的气动发动机电液驱动全可变气门机构及全可变实现方法。

背景技术

传统燃油汽车为石油资源和环境保护带来了巨大压力，开发新能源汽车成为世界各国研究的热点。气动发动机以压缩空气和液氮作为工作介质，能量来源广泛，能够实现零排放，是一种发展方向。压缩空气气动发动机的负荷大小通过调节压缩空气的进气量来实现，高压进气的特点决定了其不能沿用传统内燃机的凸轮轴—气门机械式配气机构。因此，为保证气动发动机的工作效果，提高其动力性与经济性，需要合理控制气动发动机气门相位，研制一种气动发动机全可变气机构。

目前发动机的可变气门驱动方式包括凸轮驱动、电磁驱动、电气驱动、电液驱动等。凸轮驱动方式调节不能实现全可变，电磁驱动方式难以同时满足高压进气对气门启闭频率和升程的要求，电气驱动对于密封的要求严格，电液驱动的方式最容易实现。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种气动发动机电液驱动全可变气门机构及全可变实现方法。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种气动发动机电液驱动全可变气门机构包括喷气阀（13）、三通电磁阀（1）、电控柱塞泵、液压油箱和控制系统；电控柱塞泵包括第一执行电机（2）、第二执行电机（12）、齿杆（3）、蜗杆（14）、调节孔板（8）、挺柱（9）、平面凸轮（10）、进油嘴（11）、出油阀（4）、柱塞（5）和柱塞套（6）；柱塞（5）上开有进油孔（7）；调节孔板（8）套装在柱塞（5）的进油孔（7）端，并可左右移动，调节孔板（8）外表面为齿圈结构，与一个由第一执行电机（2）驱动的齿杆（3）配合；挺柱（9）连接在柱塞（5）的非出油端，与平面凸轮（10）相接；柱塞（5）安装在柱塞套（6）内，并能够左右来回运动；柱塞套（6）外表面为蜗齿结构，与一个由第二执行电机（12）驱动的蜗杆（14）啮合；进油嘴（11）位于电控柱塞泵泵体上，出油阀（4）位于电控柱塞泵体侧端；液压油箱的出油口与电控柱塞泵的进油嘴（11）相连，进油嘴（11）通过油道与进油孔（7）相连，电控柱塞泵的出油阀（4）经过三通电磁阀（1）与喷气阀（13）相连，三通电磁阀（2）的一个液压油出口与液压油箱相连，构成一个封闭回路；控制系统控制第一执行电机（2）、第二执行电机（12）运行。

所述的平面凸轮（10）凸轮轴通过链条或皮带与发动机曲轴连接，由曲轴带动平面凸轮（10）旋转。

所述的喷气阀（13）的气门形式为菌状气门。

所述的气动发动机电液驱动全可变气门机构的全可变实现方法包括如下步骤：

1)三通电磁阀（1）接通，发动机曲轴带动平面凸轮（10）旋转，平面凸轮（10）推动柱塞（5）泵油，液压油通过电控柱塞泵进油嘴（11）、进油孔（7）进入柱塞（5）中，油路中的液压油推动喷气阀（13）打开，气体通过喷气阀（13）进入气缸；

2）第一执行电机（2）开启，其转子带动齿杆（3）转动，与齿杆（3）相啮合的调节孔板（8）随之在柱塞（5）上发生左右移动，进油孔（7）接通面积发生变化，进入柱塞内的油量改变，喷气阀（13）开启程度改变，进而气门升程发生改变； 

3）第二执行电机（12）开启，其转子带动蜗杆（14）转动，与蜗杆（14）相啮合的柱塞套（6）带动柱塞（5）随之发生转动，进油孔（7）接通时刻发生变化，喷气阀（13）开启时刻改变，进而气门开启时刻改变；

4）通过控制第一执行电机（2）、第二执行电机（12）的工作状态，即可控制电控柱塞泵泵油量与泵油时刻，从而实现气门升程全可变。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

气动发动机电液驱动全可变气门机构可以实现气动发动机气门运动与曲轴转速的解耦，能够根据气动发动机的工况调节最优的配气相位；通过合理控制气门的开启相位，可以实现压气机的工作模式进行车辆的制动能量回收；采用电磁阀控制电液驱动的形式，简单可靠；能够实现对多缸气门的连续控制，结构紧凑，节省空间。

附图说明

图1为气动发动机电液驱动全可变气门机构的结构示意图；

图2为本发明中调节升程部分的结构示意图；

图3为本发明中调节正时部分的结构示意图。