[发明专利]一种应用于内燃机的复合式电磁驱动全可变配气机构

说明书

本发明公开了一种应用于内燃机的复合式电磁驱动全可变配气机构，包括双作用电磁铁、电磁直线作动器和发动机气门；双作用电磁铁包括电磁铁端盖、电磁铁壳体、电磁铁线圈骨架、电磁铁线圈、上永磁环、下永磁环、导磁环、动铁和连杆；电磁直线作动器包括作动器外壳、作动器上端盖、作动器铁芯、作动器线圈骨架、作动器线圈、永磁体；作动器线圈骨架设置在作动器铁芯与永磁体之间的间隙，其下端连接气门，上端通过连接板与双作用电磁铁动铁及连杆相连接；气门由双作用电磁铁和电磁直线作动器协同驱动开启或关闭，当开启面临较大缸内气体压力时，二者同时工作实现气门的快速开启，此外还具备在行程端部的自锁能力，不需要保持电流从而降低系统能耗。

技术领域

本发明主要涉及一种内燃机技术，特别是应用于内燃机的复合式电磁驱动全可变配气机构。

背景技术

可变配气技术是提升内燃机动力性、经济性以及排放性能的重要技术手段。在传统内燃机中，凸轮轴配气机构所提供的气门相位和升程是固定不变的，仅能在某些工况下达到效率最佳。而以凸轮轴为基础的可变配气机构虽然能够实现配气正时或者气门升程的调节，但是仍旧受到凸轮型线的约束，可调幅度不大，热效率改善效果不明显。全可变配气机构取消了凸轮轴，以直线伺服的方式来直接单独的驱动每一个气门，实现气门相位和升程在全工况范围内连续可变的全柔性化调节，具备大幅提升内燃机热效率的潜能。

目前主流的全可变配气机构技术方案主要有电磁驱动可变配气机构、电液驱动可变配气机构以及电气驱动可变配气机构等。其中基于电磁直线作动器的电磁驱动配气机构是一种易于实现的技术路线，但是在气门保持关闭或开启的阶段，需要加载一定的电流以维持其开闭状态，这将会导致系统能耗增加。此外，在应用于内燃机排气系统时，电磁驱动配气机构还面临着驱动力不足的问题：燃烧过后排气门开启所面临的气体压力会达到0.6MPa甚至更高，这将对气门开启速度产生较大影响，严重时甚至无法及时开启，造成内燃机性能恶化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具备较大开启力，且能够实现端部自锁的复合式电磁驱动全可变配气机构，所述发动机气门由双作用电磁铁和电磁直线作动器协同驱动开启或关闭。

实现本发明的技术解决方案为：一种应用于内燃机的复合式电磁驱动全可变配气机构，包括双作用电磁铁、电磁直线作动器和发动机气门。双作用电磁铁包括电磁铁线圈骨架、电磁铁线圈、动铁、连杆、电磁铁端盖、电磁铁壳体、所述电磁铁端盖外壁与电磁铁壳体为过渡配合，之间依次设置有上永磁环，导磁环和下永磁环；所述上永磁环，导磁环和下永磁环内侧壁面与电磁铁端盖和电磁铁壳体所形成空腔内设有动铁，动铁与连杆刚性连接；上永磁环，导磁环和下永磁环外侧壁面与电磁铁端盖和电磁铁壳体所形成的空腔内设有固定的电磁铁线圈骨架，电磁铁线圈缠绕在电磁铁线圈骨架上。

进一步改进在于，连接座设置于电磁铁壳体下端，电磁直线作动器设置于连接座下端，电磁直线作动器包括作动器外壳、作动器上端盖、作动器铁芯、作动器线圈骨架、作动器线圈和永磁体，所述永磁体紧贴于作动器外壳的内侧壁面，所述作动器线圈骨架设在作动器铁芯与永磁体之间的间隙，所述作动器线圈缠绕在作动器线圈骨架上。

进一步改进在于，所述发动机气门设置于作动器线圈骨架下端，作动器线圈骨架上端通过连接板与动铁及连杆相连接，可沿轴向作往复运动。

进一步改进在于，电磁铁端盖、电磁铁壳体、电磁铁线圈骨架、电磁铁线圈、上永磁环、下永磁环、导磁环、动铁、连杆、作动器外壳、作动器上端盖、作动器铁芯和作动器线圈骨架均为同轴回转体。

进一步改进在于，所述连接板上下两侧分别设置有上弹簧和下弹簧。

进一步改进在于，电磁铁端盖、电磁铁壳体、导磁环、动铁、作动器外壳、作动器上端盖和作动器铁芯材质均为软磁材料。

进一步改进在于，上永磁环和下永磁环磁极方向均为轴向且方向相反。