[发明专利]一种可变配气相位系统

说明书

技术领域

本发明涉及发动机领域，特别涉及一种可变配气相位。

背景技术

配气相位是指发动机运行过程中进、排气门的开闭时刻和持续时间。传统发动机的配气相位由固定结构的配气机构确定，不管发动机转速如何，均相对曲轴具有固定的进、排气门开闭时刻和持续时间，且气门升程也确定不变。由发动机原理可知，固定配气相位适合发动机某一转速下运行，低于或高于该转速，发动机的进气效果都会变差。实际上固定配气相位是兼顾发动机高、低速进气效果的折中结果。

为了使发动机在高、低速下都有比较好的进气效果，使发动机在高低速下都有较好的动力输出，现实中应用了不同种类的可变配气相位（可变配气定时或可变配气正时）技术，如奥迪、捷达、丰田、日产、宝马等车系上均有自己的可变配气相位系统，而且更为简洁的电磁气门驱动装置也在研发中。在应用的或在研发的可变配气相位系统结构的复杂程度、控制原理等各具特色，有仅控制进、排气门相位的，有仅控制进、排气门升程的，也有同时控制进、排气门相位和升程的。

已在用的可变配气相位系统普遍结构比较复杂，调校困难；在研的电磁气门装置也存在落座冲击明显的问题。

发明内容

本发明为了在较宽的转速范围改善发动机的性能指标，提供了一种结构简单合理、容易实现的可变配气相位系统。

本发明可变配气相位系统由机械、液压和电子控制三个子系统组成，其中机械子系统包含带配油相位的凸轮轴、可变升程液力挺柱组件11、锁片12、上弹簧座13、进气门14、气门弹簧15、下弹簧座16部件，安装在气缸盖6上，起直接控制进气门14开闭时刻和持续时间及升程的作用；液压系统包含液压泵2、进油单向阀3、控制阀、回油单向阀4、储液器17及相关管道，起向可变升程液力挺柱组件11提供高压油液的作用；电子控制系统包含转速传感器1、电控单元18、电磁阀5，起适时开通液压通道的作用。

本发明可变配气相位系统的三个子系统相互配合以达到实现可变配气相位功能。电子控制子系统由转速传感器1感知发动机转速，并将信息传递给电控单元18，由电控单元18判断转速高低，在发动机转速高时给电磁阀5通电，将电磁阀从关闭位切换到接通位；液压子系统的油泵2出口流经进油单向阀3，在发动机低速时被电磁阀5切断，在发动机高速时流经电磁阀5通向控制阀，控制阀芯8的位置决定着连通可变升程液力挺柱组件11的进油通道和回油通道的开通或关闭，或一起关闭，但不会同时开通，而控制阀芯8的位置受控于进气门配油凸轮9所处的位置；机械子系统包含与发动机曲轴具有固定传动关系的带配油相位的凸轮轴和可变升程液力挺柱组件11，其中带配油相位的凸轮轴上的进气门配油凸轮9具有由供油基圆、停油基圆、泄油基圆以及三个基圆切线连接的固定形状的外缘，可变升程液力挺柱组件11中的活塞33因顶部空间经活塞33上的油道充油被迫相对液力挺柱体31轴向移动且具有最大轴向移动距离。

本发明可变配气相位系统中液压子系统的控制阀包含连通液力挺柱体31上进油槽39的进油阀40和连通出油槽38的出油阀41，当控制阀芯8受控于配油凸轮9的供油基圆部分时，进油阀40打开，出油阀41关闭；当控制阀芯8受控于配油凸轮9的停油基圆部分时，进油阀40和出油阀41均关闭；当控制阀芯8受控于配油凸轮9的泄油基圆部分时，进油阀关闭，出油阀41打开。

本发明可变配气相位系统中的带配油相位的凸轮轴在传统的凸轮轴基础上，增设进气门配油凸轮9，且与原有的进、排气凸轮同轴线转动，具有确定的相位关系。进气门配油凸轮9在旋转过程中，其外缘形状使控制阀芯8处于不同的位置，使可变升程液力挺柱组件11的进油通道和回油通道交替打开，周期性地使活塞33顶部空间充、放油液，相对液力挺柱体31轴向移动而改变升程。

本发明可变配气相位系统中的可变升程液力挺柱组件11位于进气凸轮10和进气门14之间，起传递进气凸轮10驱动的作用，在进油通道打开、回油通道关闭的情况下，活塞33顶部空间进油，被液压驱动相对液力挺柱体31轴向移动，在可变升程液力挺柱组件11整体移动之前，使进气门14先于进气凸轮10驱动之前开启获得一个升程；在可变升程液力挺柱组件11被进气凸轮10驱动整体移动之后，液力挺柱体31下移，进油槽39和出油槽38偏离进、出油通道，活塞33顶部空间的油液被封闭，使进气门14的最大升程为进气凸轮10升程和可变升程液力挺柱组件11的活塞33的升程之和；并进气凸轮10升程结束且进气门配油凸轮9泄油基圆驱动控制阀芯8的情况下，活塞33进油通道关闭，回油通道打开，顶部空间油液排出，在气门弹簧15驱动下，进气门14回位，额外获得的升程消失而落座。