[发明专利]一种高液压驱动的可变气门机构

说明书

本发明提供了一种高液压驱动的可变气门机构，包括凸轮、外壳、衬套、单杆活塞、液压活塞和气门；衬套、单杆活塞和液压活塞同轴并可沿轴向移动；单杆活塞与液压活塞之间形成一液压腔，在液压活塞随凸轮的移动过程中，该液压腔或密闭或与外部高压油源相通；通过调节外部高压油源压力以及衬套的初始位置，可以改变所述液压腔中液压流体的运动规律，从而实现气门的可变。本发明取消了昂贵的电液伺服系统，保证气门运动灵活可变的基础上可明显降低成本，有利于可变气门技术的工程化应用。

技术领域

本发明属于发动机气门结构技术领域，尤其是涉及一种内燃机的高压流体驱动的可变气门机构。

背景技术

内燃机至今仍然是热效率最高、单位体积和单位重量功率最大的原动机，应用非常广泛，然而随着世界能源的逐渐短缺以及环境资源的不断恶化，我们需要内燃机满足更严格的排放法规。传统内燃机采取固定型线的凸轮轴驱动气门，这使得内燃机的排放与油耗并不能在所有的工况点达到最佳，因此，大多新型内燃机都采用可变气门技术控制排放，降低油耗。

可变气门技术目前主要分为基于凸轮轴的可变配气技术及无凸轮配气技术。前者主要改变机械结构，因此结构简单，响应速度快，但是因为保留了凸轮，其气门只是相对可变，并不能任意可变。而无凸轮配气技术则可以任意的改变气门正时、升程及持续期。就驱动方式来分，无凸轮配气技术分为电磁驱动、电气驱动、电机驱动、电液驱动等方式。相对于电磁驱动的能耗大，电气驱动的响应速度低及不稳定，电机驱动的系统复杂等缺点，电液驱动的无凸轮配气技术结构相对简单、响应速度较快。然而它也有不可避免的缺点：高转速下液压系统流量不够，气门达到最大升程处及落座处速度快、冲击力大。因此主要用于柴油机这种转速较低的发动机上，除此之外，还必须要采用昂贵的电液伺服系统及相对复杂的控制技术来精确的控制气门行程避免落座冲击，而且在多缸机上需要多套电磁阀系统，大大增加了发动机的成本。因此，研究灵活可变而成本又相对较低适用于多缸机的可变气门系统势在必行。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种高液压驱动的可变气门机构，通过改变外部高压油源压力以及衬套轴向初始位置，控制液压流体的运动，最终实现气门的可变。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高液压驱动的可变气门机构，其特征在于：包括凸轮、外壳、衬套、单杆活塞、液压活塞和气门；

所述外壳上端开口，所述衬套可沿轴向方向与所述外壳内侧壁间隙滑动配合；所述衬套的侧壁设有第二液压通道，所述外壳的侧壁设有第三液压通道，所述衬套的初始位置可调，调节过程中，所述第二液压通道与所述第三液压通道始终连通；

所述凸轮与所述液压活塞上端接触，随着所述凸轮的转动，所述液压活塞与衬套内壁间隙滑动配合；

所述外壳下部设有活塞腔，所述活塞腔顶部设有第一液压通道，底部设有气门开口，所述单杆活塞沿轴向方向与所述活塞腔的内壁间隙滑动配合；所述液压活塞下表面与活塞腔上表面之间形成液压腔；所述单杆活塞的活塞杆套有气门弹簧并与所述气门固定连接，所述气门与气门开口配合；

所述液压活塞内部自上而下依次设有单向液压通道和第四液压通道；所述单向液压通道左端以及所述第四液压通道左端均与所述液压活塞的外回转表面相通，所述单向液压通道下端以及所述第四液压通道下端均与所述液压腔相通；

在所述液压活塞的上下移动过程中，所述第二液压通道与所述液压腔、单向液压通道左端以及所述第四液压通道左端实现相连或断开；当所述单向液压通道处于开通状态时，液压流体只能从所述液压腔流向所述第二液压通道；

所述第三液压通道外接一高压油源，所述高压油源压力与所述第一液压通道的截面积的乘积小于所述气门弹簧的预紧力，所述高压油源压力与所述单杆活塞的截面积的乘积大于所述气门弹簧的预紧力。