[发明专利]一种高速大流量气动先导式可变配气结构

说明书

本发明公开了一种高速大流量气动先导式可变配气结构。包括阀体、阀芯、限位套筒、弹簧和阀盖，阀体两侧结构对称，且两侧内部开有结构相同的两个内腔，两个内腔分别用于进/排气，两个内腔中均装有阀芯、限位套筒和弹簧，阀体顶端安装阀盖；阀体一侧结构的顶端、底端和侧壁均开有盲孔，顶端和底端的盲孔同轴布置且相连通，底端和侧壁端盲孔之间相连通，阀芯包括从上到下依次同轴固定连接的动力活塞、平衡活塞和气门。本发明能克服传统配气机构无法在高压气体环境下维持工作的缺陷，确保配气系统工作的可靠性；消除了凸轮驱动的线型约束，实现配气相位灵活连续可变，有效使气动发动机减少高压气体损失，提高能量转化效率，且结构简单，易于控制。

技术领域

本发明涉及了可变配气结构，尤其是涉及了一种高速大流量气动先导式可变配气结构，可用作气动发动机的配气机构，或适用于其它对进气过程具有高压大流量精确控制要求的工作环境。

背景技术

随着我国经济的发展以及人民生活水平的提高，作为我国支柱产业之一的汽车工业正以前所未有的速度迅速的发展壮大。我国汽车保有量增长迅速，汽车行业的能源压力和环保压力也日渐增大。车用燃料是汽车工业的血液。目前，汽车燃料仍主要是以石油产品中的汽油、柴油为主。内燃机汽车消耗大量石油、天然气等宝贵不可再生的化石资源，是大家公认的耗能大户。尤其是随着汽车保有量的急剧增加，化石燃料被大量消耗，这就造成石油产品供需矛盾日渐严重。各国汽车生产厂商以及相关的科研机构在致力于提高内燃机性能以满足日益严格的环保标准要求的同时，也把更多的精力投入到新一代不使用或较少使用石油等矿物质燃料、超低排放、清洁节能的新型汽车的研发当中，汽车发动机对节能环保的替代能源的需求日渐迫切。其中配气机构是气动发动机的核心组成部分，直接影响气动发动机的输出转矩转速、能量转化效率和耗气量。与传统内燃机不同，气动发动机在实际工作时缸内压力低于进气道压力，在缸内外压差的作用下，气门表面始终承受很大的背压，当压力超过气门弹簧的预紧力时，气门将在进气道压力的作用下被顶开，造成密封失效、进气泄露，从而影响整机的工作效率。另一方面配气相位是影响气动发动机性能的关键参数，而在传统凸轮式配气机构当中，配气相位的调节受制于凸轮线型，很多时候没有办法调节到最佳值，所以急需本发明这种可变相位配气机构。

发明内容

为了克服现有传统配气机构无法满足在高压环境下正常完成配气工作，并且无法为气动发动机提供最佳的配气相位，本发明提供了一种高速大流量气动先导式可变配气结构，可以作为气动发动机的配气机构，或者应用于其它对进气过程具有高压大流量精确控制要求的工作环境，以解决传统配气机构的诸多不足。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括阀体、阀芯、限位套筒、弹簧和阀盖，阀体两侧结构对称，且两侧内部开有结构相同的两个内腔，两个内腔分别用于进气和出气，两个内腔中均装有阀芯、限位套筒和弹簧，阀体顶端安装阀盖，阀盖顶端与高速开关阀连接，阀体底端连接气缸。

所述阀体一侧结构的顶端、底端和侧壁均开有盲孔，顶端和底端的盲孔同轴布置且通过第一台阶通孔相连通，底端和侧壁端的盲孔之间通过第二台阶通孔相连通，底端盲孔的孔端面边缘开有进/排气门垫圈槽，进/排气门垫圈槽安装有垫圈；顶端盲孔上部侧方的阀体侧壁开有定位孔；

所述的阀芯包括从上到下依次同轴固定连接的动力活塞、平衡活塞和气门；动力活塞和平衡活塞之间、动力活塞和气门之间分别通过上轴和下轴固定连接，动力活塞通过密封垫和压紧螺母连接在上轴顶端，动力活塞和平衡活塞的侧周面分别开有动力活塞密封圈槽、平衡活塞密封圈槽；动力活塞和平衡活塞分别置于阀体顶端和底端的盲孔中，气门位于底端盲孔的孔端面处附近；

上轴穿设第一台阶通孔并通过活塞杆密封圈密封连接，动力活塞密封圈槽内安装有动力活塞密封圈，动力活塞通过动力活塞密封圈和顶端盲孔的侧壁之间密封连接；平衡活塞密封圈槽内安装有平衡活塞密封圈，平衡活塞通过平衡活塞密封圈和底端盲孔的侧壁之间密封连接；动力活塞下方的顶端盲孔内装有限位套筒，限位套筒和动力活塞之间的上轴套有弹簧，弹簧两端分别连接到动力活塞底面和限位套筒内底面。