專利名稱：一種發(fā)動機(jī)氣門控制機(jī)構(gòu)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)配氣領(lǐng)域，特別涉及到一種發(fā)動機(jī)氣門控制機(jī)構(gòu)及其控制方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的進(jìn)排氣門的開啟和關(guān)閉時刻及升程是固定不變的，發(fā)動機(jī)只能在某一特定工況下處于最佳的配氣狀態(tài)，而在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速很低或很高時，其配氣就會處于不理想的狀態(tài)。比如在發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速時，會因?yàn)闅忾T疊開角和升程比理想值大，使部分新鮮空氣被廢氣帶走，不利于燃燒；在高轉(zhuǎn)速時，由于氣門升程比理想值小，進(jìn)氣量不足，從而限制了發(fā)動機(jī)所能達(dá)到的最大功率。而采用可變配氣機(jī)構(gòu)，包括可變氣門升程、正 時以及氣門開啟持續(xù)期，則可以在整個工作范圍內(nèi)，提供合適的氣門開啟、關(guān)閉時刻和升程，從而改善內(nèi)燃機(jī)進(jìn)、排氣性能，可以更好地滿足發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性以及廢氣排放的要求。目前，氣門可變控制技術(shù)主要包括基于凸輪軸式氣門控制和無凸輪軸式氣門控制；其中無凸輪軸氣門控制技術(shù)主要包括電磁式和電液式。電磁式氣門控制靈活，但是其能量消耗大，氣門機(jī)構(gòu)的可靠性和壽命受到影響；電液式氣門控制技術(shù)控制較電磁式更加靈活，但其響應(yīng)速度較差，并且氣門在最大升程狀態(tài)時，氣門會發(fā)生抖動現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種發(fā)動機(jī)氣門控制機(jī)構(gòu)及其控制方法，以克服發(fā)動機(jī)氣門升程、正時以及氣門開啟持續(xù)期不可變或不能連續(xù)可變的缺點(diǎn)，為發(fā)動機(jī)在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)提供最佳的氣門升程和正時，降低泵氣損失，提高充氣效率，提高發(fā)動機(jī)的性能。本發(fā)明的發(fā)動機(jī)氣門控制機(jī)構(gòu)包括氣門機(jī)構(gòu)、電磁機(jī)構(gòu)、氣門升程控制機(jī)構(gòu)和液壓機(jī)構(gòu)；所述氣門機(jī)構(gòu)包括氣門和固定于氣門上端的活塞、氣門銜鐵；所述電磁機(jī)構(gòu)包括上電磁鐵、下電磁鐵；所述氣門升程控制機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動單元和可在驅(qū)動單元作用下上下移動的下電磁鐵支撐架；所述液壓機(jī)構(gòu)包括液壓腔，所述活塞活動安裝于液壓腔內(nèi)，并將液壓腔分隔成活塞上部的第一液壓室和活塞下部的第二液壓室，所述第一液壓室與第一液壓管路相通，所述第二液壓室分別與第一液壓管路和第二液壓管路相通，其中第二液壓室與第一液壓管路之間設(shè)有第一電磁閥，第二液壓室與第二液壓管路之間設(shè)有第二電磁閥。具體來說，所述驅(qū)動單元為固定于發(fā)動機(jī)上的電機(jī)，所述電機(jī)的電機(jī)軸上設(shè)有螺紋，所述下電磁鐵支撐架的底部設(shè)有螺紋孔，所述電機(jī)軸旋入螺紋孔內(nèi)。根據(jù)蝸桿的原理，當(dāng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)動時，電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)推動下電磁鐵支撐架上下運(yùn)動，改變下電磁鐵的位置，進(jìn)而控制氣門的最大升程。上述的發(fā)動機(jī)氣門控制機(jī)構(gòu)的控制方法如下發(fā)動機(jī)控制單元控制下電磁鐵通電，并開啟第一電磁閥和第二電磁閥中的一個電磁閥，從而控制氣門開啟；發(fā)動機(jī)控制單元控制上電磁鐵通電，并開啟第一電磁閥和第二電磁閥中的一個電磁閥，從而控制氣門關(guān)閉；發(fā)動機(jī)控制單元控制電機(jī)轉(zhuǎn)動，調(diào)整下電磁鐵支撐架的高度，從而調(diào)整氣門的最大升程。上述控制方法中的氣門開啟和關(guān)閉的原理讓如下
氣門開啟下電磁鐵通電，下電磁鐵給氣門銜鐵一個向下的吸力，從而使氣門向下運(yùn)動而開啟，同時第一電磁閥和第二電磁閥中的一個電磁閥為開啟狀態(tài)，這樣第二液壓室內(nèi)的液體可以排出(第一液壓室始終保持與第一液壓管路連通的狀態(tài)，因此液體可以隨時排出或流入第一液壓室)，從而減少氣門的下行阻力。氣門關(guān)閉上電磁鐵通電，上電磁鐵給氣門銜鐵一個向上的吸力，從而使氣門向上運(yùn)動而關(guān)閉，同時第一電磁閥和第二電磁閥中的一個電磁閥為開啟狀態(tài)，這樣液體可以流入第二液壓室(第一液壓室始終保持與第一液壓管路連通的狀態(tài)，因此液體可以隨時排出或流入第一液壓室)，從而減少氣門的上行阻力。進(jìn)一步地，所述第一液壓管路的液壓小于第二液壓管路的液壓。在控制氣門開啟時，發(fā)動機(jī)控制單元開啟第一電磁閥，關(guān)閉第二電磁閥，這樣第一液壓室和第二液壓室的壓 力相同，有利于降低活塞的運(yùn)動阻力，從而降低氣門的下行阻力；在控制氣門關(guān)閉時，發(fā)動機(jī)控制單元開啟第二電磁閥，關(guān)閉第一電磁閥，這樣液體從高壓的第二液壓管路流入，推動活塞向低壓的第一液壓室方向移動，不僅可以減少氣門的上行阻力，還能夠?qū)忾T形成向上的推力，進(jìn)一步加快氣門的上升。 進(jìn)一步地，所述第一液壓管路的液壓最好為零，以在氣門開啟過程中降低活塞的運(yùn)動阻力，從而減少對電磁鐵的能量消耗，提高電磁機(jī)構(gòu)的可靠性。進(jìn)一步地，在控制氣門關(guān)閉時，當(dāng)氣門接近氣門上止點(diǎn)時，發(fā)動機(jī)控制單元控制下電磁鐵通電，這樣可以對氣門施加一定的上行阻力，以控制氣門的落座速度和沖擊力。本發(fā)明的發(fā)動機(jī)氣門控制機(jī)構(gòu)同時采用電磁和液壓控制，以電磁力控制氣門開啟，利用液壓機(jī)構(gòu)取代傳統(tǒng)的氣門彈簧，對氣門的開啟和關(guān)閉控制更加精確和靈活，同時可有效改善電磁機(jī)構(gòu)的可靠性以及液壓氣門控制技術(shù)的不穩(wěn)定性等缺點(diǎn)，并且實(shí)現(xiàn)了氣門最大升程的精確控制。


圖I是本發(fā)明的發(fā)動機(jī)氣門控制機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是電磁機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是氣門升程控制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是液壓機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是氣門機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對照附圖，通過對實(shí)施實(shí)例的描述，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理等作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實(shí)施例I :
如圖所不，本實(shí)施例的發(fā)動機(jī)氣門控制機(jī)構(gòu)包括氣門機(jī)構(gòu)4、電磁機(jī)構(gòu)I、氣門升程控制機(jī)構(gòu)2和液壓機(jī)構(gòu)3 ;其中氣門機(jī)構(gòu)4包括氣門18和固定于氣門18上端的活塞17、氣門銜鐵16。 電磁機(jī)構(gòu)I包括上電磁鐵5、下電磁鐵6。氣門升程控制機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動單元和可在驅(qū)動單元作用下上下移動的下電磁鐵支撐架7 ;所述驅(qū)動單元為固定于發(fā)動機(jī)上的電機(jī)9，電機(jī)9的電機(jī)軸8上設(shè)有螺紋，下電磁鐵支撐架7的底部設(shè)有螺紋孔，電機(jī)軸9旋入螺紋孔內(nèi)。根據(jù)蝸桿的原理，當(dāng)電機(jī)軸9轉(zhuǎn)動時，電機(jī)軸9的旋轉(zhuǎn)推動下電磁鐵支撐架7上下運(yùn)動，改變下電磁鐵6的位置，進(jìn)而控制氣門的最大升程。液壓機(jī)構(gòu)3包括液壓腔，所述活塞17活動安裝于液壓腔內(nèi)，并將液壓腔分隔成活塞上部的第一液壓室10和活塞下部的第二液壓室13，第一液壓室10與低壓的第一液壓管 路14相通，第二液壓室13分別與低壓的第一液壓管路14和高壓的第二液壓管路12相通，其中第二液壓室13與第一液壓管路14之間設(shè)有第一電磁閥15，第二液壓室13與第二液壓管路12之間設(shè)有第二電磁閥11。上述的發(fā)動機(jī)氣門控制機(jī)構(gòu)的控制方法如下
氣門開啟發(fā)動機(jī)控制單元控制下電磁鐵6通電，并開啟第一電磁閥15，關(guān)閉第二電磁閥11。下電磁鐵6給氣門銜鐵16 —個向下的吸力，從而使氣門向下運(yùn)動而開啟，因?yàn)榈谝浑姶砰y15為開啟狀態(tài)，使得第二液壓室13與第一液壓管路14連通，而第一液壓室10始終保持與第一液壓管路14連通的狀態(tài)，這樣第一液壓室10和第二液壓室13的壓力相同，第二液壓室13內(nèi)的液體可以排出，因此液體可以隨時排出第一液壓室10，從而減少氣門的下行阻力，方便氣門開啟。氣門關(guān)閉發(fā)動機(jī)控制單元控制上電磁鐵5通電，并開啟第二電磁閥11，關(guān)閉第一電磁閥15。上電磁鐵5給氣門銜鐵16—個向上的吸力，從而使氣門向上運(yùn)動而關(guān)閉，液體從高壓的第二液壓管路12流入，推動活塞17向低壓的第一液壓室10方向移動，并使得第一液壓室內(nèi)10的液體從第一液壓管路14流出，不僅可以減少氣門的上行阻力，還能夠?qū)忾T形成向上的推力，進(jìn)一步加快氣門的上升。調(diào)整氣門最大升程發(fā)動機(jī)控制單元控制電機(jī)9轉(zhuǎn)動，調(diào)整下電磁鐵支撐架7的高度，從而調(diào)整氣門的最大升程。當(dāng)需要減少氣門的最大升程時，將電磁鐵支撐架7上升，當(dāng)需要增大氣門的最大升程時，將電磁鐵支撐架7下降。第一液壓管路14的液壓最好為零或趨近于零，以在氣門開啟過程中降低活塞17的運(yùn)動阻力，從而減少對電磁鐵的能量消耗，提高電磁機(jī)構(gòu)的可靠性。進(jìn)一步地，在控制氣門關(guān)閉時，當(dāng)氣門接近氣門上止點(diǎn)時，發(fā)動機(jī)控制單元控制下電磁鐵6通電，這樣可以通過向氣門銜鐵16施加向下的吸力而對氣門施加一定的上行阻力，以控制氣門的落座速度和沖擊力。所有機(jī)構(gòu)控制均由發(fā)動機(jī)控制單元實(shí)現(xiàn)，依據(jù)工況需求，選擇合適的氣門正時、升程和氣門開啟持續(xù)期，從而獲得最佳的配氣效果。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動機(jī)氣門控制機(jī)構(gòu)，其特征在于包括氣門機(jī)構(gòu)、電磁機(jī)構(gòu)、氣門升程控制機(jī)構(gòu)和液壓機(jī)構(gòu)；所述氣門機(jī)構(gòu)包括氣門和固定于氣門上端的活塞、氣門銜鐵；所述電磁機(jī)構(gòu)包括上電磁鐵、下電磁鐵；所述氣門升程控制機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動單元和可在驅(qū)動單元作用下上下移動的下電磁鐵支撐架；所述液壓機(jī)構(gòu)包括液壓腔，所述活塞活動安裝于液壓腔內(nèi)，并將液壓腔分隔成活塞上部的第一液壓室和活塞下部的第二液壓室，所述第一液壓室與第一液壓管路相通，所述第二液壓室分別與第一液壓管路和第二液壓管路相通，其中第二液壓室與第一液壓管路之間設(shè)有第一電磁閥，第二液壓室與第二液壓管路之間設(shè)有第二電磁閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)氣門控制機(jī)構(gòu)，其特征在于所述驅(qū)動單元為固定于發(fā)動機(jī)上的電機(jī)，所述電機(jī)的電機(jī)軸上設(shè)有螺紋，所述下電磁鐵支撐架的底部設(shè)有螺紋孔，所述電機(jī)軸旋入螺紋孔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的發(fā)動機(jī)氣門控制機(jī)構(gòu)，其特征在于所述第一液壓管路的液壓小于第二液壓管路的液壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動機(jī)氣門控制機(jī)構(gòu)，其特征在于所述第一液壓管路的液壓為零。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)氣門控制機(jī)構(gòu)的控制方法，其特征在于發(fā)動機(jī)控制單元控制下電磁鐵通電，并開啟第一電磁閥和第二電磁閥中的一個電磁閥，從而控制氣門開啟；發(fā)動機(jī)控制單元控制上電磁鐵通電，并開啟第一電磁閥和第二電磁閥中的一個電磁閥，從而控制氣門關(guān)閉；發(fā)動機(jī)控制單元控制電機(jī)轉(zhuǎn)動，調(diào)整下電磁鐵支撐架的高度，從而調(diào)整氣門的最大升程。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動機(jī)氣門控制機(jī)構(gòu)的控制方法，其特征在于在控制氣門開啟時，發(fā)動機(jī)控制單元開啟第一電磁閥，關(guān)閉第二電磁閥；在控制氣門關(guān)閉時，發(fā)動機(jī)控制單元開啟第二電磁閥，關(guān)閉第一電磁閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的發(fā)動機(jī)氣門控制機(jī)構(gòu)的控制方法,其特征在于在控制氣門關(guān)閉時，當(dāng)氣門接近氣門上止點(diǎn)時，發(fā)動機(jī)控制單元控制下電磁鐵通電。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提出一種發(fā)動機(jī)氣門控制機(jī)構(gòu)及其控制方法，該發(fā)動機(jī)氣門控制機(jī)構(gòu)包括氣門機(jī)構(gòu)、電磁機(jī)構(gòu)、氣門升程控制機(jī)構(gòu)和液壓機(jī)構(gòu)；所述氣門機(jī)構(gòu)包括氣門和固定于氣門上端的活塞、氣門銜鐵；所述電磁機(jī)構(gòu)包括上電磁鐵、下電磁鐵；所述氣門升程控制機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動單元和可在驅(qū)動單元作用下上下移動的下電磁鐵支撐架；所述液壓機(jī)構(gòu)包括液壓腔，所述活塞活動安裝于液壓腔內(nèi)，并將液壓腔分隔成活塞上部的第一液壓室和活塞下部的第二液壓室，所述第一液壓室與第一液壓管路相通，所述第二液壓室分別與第一液壓管路和第二液壓管路相通，其中第二液壓室與第一液壓管路之間設(shè)有第一電磁閥，第二液壓室與第二液壓管路之間設(shè)有第二電磁閥。
文檔編號F02D13/02GK102877959SQ20121036579
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者張華 申請人:奇瑞汽車股份有限公司