[发明专利]全可变电液气门系统

说明书

本发明公开了一种全可变电液气门系统，包括：滑套、螺旋轴、活塞和复位弹簧，滑套相对于发动机固定，活塞顶靠于所述气门组件，螺旋轴在轴向上受控于凸轮轴的凸轮面；螺旋轴设置有螺旋槽和封堵部分，当螺旋槽与限位油孔连通时，滑套腔与发动机的低压油路连通泄压；螺旋轴的第一端设置有螺旋轴轴向凸出部，螺旋轴轴向凸出部设置有螺旋轴顶靠平面，活塞的与螺旋轴相对的一端设置有活塞轴向凸出部，活塞轴向凸出部的头部设置有活塞顶靠平面。本发明解决了由于滑套腔中的机油流失而影响系统正常工作的问题，并使与气门开启时刻对应的曲轴转角保持不变，特别适合应用到具有扫气过程的发动机的进气门可变行程的控制。

技术领域

本发明涉及发动机气门机构技术领域，尤其涉及一种全可变电液气门系统。

背景技术

全可变气门机构(Fully Variable Valve System,简称FVVS)可实现气门最大升程、气门开启持续角和配气相位三者的连续可变，对发动机的节能减排具有重要意义。FVVS能够采用进气门早关(EIVC)的方式控制进入气缸内的工质数量，从而取消节气门，这种无节气门汽油机将大幅度地降低泵气损失，使中小负荷时的燃油耗降低10-15％。全可变气门机构与增压中冷匹配，可以解决发动机增压后的爆燃和热负荷高的问题，在大幅度提高平均有效压力的前提下实现低温燃烧，改善发动机热效率并减少有害气体的排放；因此FVVS技术已成为内燃机新技术的重要发展方向之一。

目前，较为先进的全可变气门机构是舍弗勒和菲亚特联合研制的MultiAir(又名UniAir)系统，该系统采用了凸轮轴驱动式电液气门机构，通过凸轮轴与电磁阀联合控制气门运动规律。该系统的工作原理如下：由凸轮推动液压活塞，液压活塞通过滑套腔与驱动活塞相连，而滑套腔则由一个开关式电磁阀控制。当电磁阀处于完全关闭状态时，液压活塞通过液体压力推动驱动活塞，将凸轮转动产生的液压压力传递给气门；此时进气门完全由凸轮控制，处于开启状态。当电磁阀处于完全开启状态时，液体压力无法传递驱动力，液压活塞无法推动驱动活塞，进气门不再受凸轮控制并处于回落或关闭状态。通过对电磁阀开闭时刻的控制，即可实现各种不同的气门运动规律，实现全可变气门机构的功能。但是，其电磁阀结构复杂，价格昂贵，限制了该技术的推广应用。

为了替代昂贵的高速电磁阀，中国发明专利CN109339896A公开了一种具有缓冲功能的全可变电液气门装置，包括：凸轮轴和气门组件；螺旋轴、滑套、活塞和复位弹簧，所述螺旋轴和所述活塞分别与所述滑套滑动密封连接，所述活塞顶靠于所述气门组件，在所述滑套内，所述螺旋轴与所述活塞之间的空间形成密封的滑套腔，所述复位弹簧夹压于所述螺旋轴与所述活塞之间；所述螺旋轴在轴向上受控于所述凸轮轴的凸轮面；所述螺旋轴的与所述滑套滑动密封连接的周壁是螺旋状周壁，所述螺旋轴的端部设置有与齿条啮合的控制齿轮，所述齿条由发动机电控单元控制的直线执行机构驱动；所述滑套开设有进油孔和限位油孔，所述进油孔靠近所述螺旋轴，所述限位油孔靠近所述活塞，所述进油孔和所述限位油孔分别与发动机的低压油路连通，在所述限位油孔与所述发动机的低压油路之间的连接管路上设置有单向阀。本发明采用螺旋轴和凸轮轴联合控制气门运动，通过转动螺旋轴来改变进油孔的开闭时刻，既可实现全可变气门机构的功能，响应速度快，控制方便，又替代了价格昂贵的高速电磁阀，适合多缸发动机使用。

但是，在应用中发现：第一，如果将该装置应用到进气门可变行程的控制时，由于发动机大多设计有扫气过程，要求与进气门的开启时刻对应的曲轴转角(相对于上止点)不变，但该装置只能在凸轮面的上升段的某个时刻堵住限位油孔，图9示出了该装置一组曲轴转角/气门升程曲线，显示出与其气门开启时刻对应的曲轴转角会随着限位油孔封堵时刻的改变而改变，因而该装置的应用受到限制。第二，在发动机停机过程中，滑套腔中的液压油会慢慢渗漏，起动发动机时，滑套腔中可能出现“无油”的现象，导致系统工作失效。第三，该机构在电液控制气门落座的过程中，存在落座速度过快问题，对气门和气门座的密封面造成冲击损坏，影响使用寿命。

发明内容