[发明专利]一种行程可补偿调节的排气阀驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电液控制式排气阀行程补偿调节驱动系统，具体涉及一种船用大 功率低速柴油机排气阀控制调节驱动系统，属于柴油机技术领域。

背景技术

船用低速柴油机排气阀及其控制驱动系统是柴油机的核心组件之一，其驱动特性 直接决定了气缸内的气体组织过程，进而影响缸内燃烧过程，最终会对发动机的经济 性、排放性带来直接影响。排气过程中的排气提前角、排气持续期以及排气阀的开启、 关闭速度等都会对换气质量产生至关重要的影响。控制自由度大、可靠性高的排气机 构对于保证柴油机良好的工作性能和使用寿命具有重要意义。

目前广泛使用的电液控制式排气阀驱动系统，其工作原理均为：当排气阀需要打 开时，控制单元发送指令控制电磁阀上电，高压伺服油驱动增压活塞向上运动，压缩 增压腔内的伺服油，被压缩的高压伺服油通过伺服油管传到排气阀顶端，驱动排气阀 杆向下运动，排气阀开启；当排气阀要关闭时，控制单元发送指令控制电磁阀断电， 高压伺服油切断，增压活塞向下运动，增压腔内伺服油压力迅速降低，排气阀杆在空 气弹簧的作用下，向上运动。该类系统中的增压腔容积固定，阀杆行程无法根据不同 的工况需求而进行调节，排气控制自由度小，且由于系统的加工、装配及系统运行时 存在的差异而无法保证排气阀达到设计行程或使各缸、各循环具有一致的行程，从而 导致柴油机各气缸在各个工况下的换气质量不一，从而影响柴油机性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种行程可补偿调节的排气阀 驱动系统，通过增设伺服油低压控制油路和补偿调节模块，实现排气阀阀杆行程的灵 活、柔性控制，从而显著改善气缸排气效果，提高换气质量，改善柴油机燃烧性能并 有效控制废气排放。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：

一种行程可补偿调节的排气阀驱动系统，包括低压伺服驱动油供给装置、行程补 偿调节模块、高压共轨单元、控制执行单元和排气阀及其驱动装置；

所述低压伺服驱动油供给装置连接所述行程补偿调节模块并向该行程补偿调节模 块提供压力稳定且负载敏感可调的低压伺服驱动油；

所述行程补偿调节模块连接所述控制执行单元和排气阀及其驱动装置，根据所述 排气阀的阀杆位移或气缸压力的反馈信号补偿调节该阀杆的行程，以实现该阀杆的行 程灵活柔性可调，同时调节所述阀杆的关闭缓冲时间以减小该阀杆落座时的撞击力；

所述高压共轨单元为多通路供油管，连接所述控制执行单元并向该控制执行单元 提供稳定的高压驱动压力，同时向所述排气阀的驱动装置补充所需的高压伺服油；

所述控制执行单元连接所述排气阀及其驱动装置，用于控制所述排气阀的开启和 关闭；

所述排气阀及其驱动装置通过所述控制执行单元所提供的高压伺服油来驱动所述 阀杆并执行排气动作。

进一步地，所述的低压伺服驱动油供给装置包括油箱、单向阀、过滤器、变量泵、 变频电机、压力补偿阀、溢流阀和方向控制阀。

进一步地，所述的行程补偿调节模块包含比例流量阀、补偿油腔、补偿调节活塞 和可变节流器。

进一步地，所述的比例流量阀采用三位两通比例流量电磁阀或三位两通方向控制 阀。

进一步地，所述的可变节流器安装于所述比例流量阀的出口处。

进一步地，所述的控制执行单元采用大小活塞增压式结构，包括节流器、控制阀 以及由小活塞和大活塞组成的驱动机构，所述大活塞运动一段距离限位后，所述小活 塞仍继续运行一段位移。

进一步地，所述的控制阀为二位四通电磁阀。

进一步地，所述的排气阀及其驱动装置包括驱动活塞、阀杆和节流孔。

进一步地，所述的排气阀的阀杆上安装有位移传感器，气缸内安装有压力传感器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、在不改变原有排气阀系统的同时，通过增加一套低压伺服驱动油供给装置和行 程补偿调节模块实现了阀杆行程的灵活可调，提高了柴油机排气系统的控制自由度。

2、采用可变节流器，能够有效减小排气阀的阀杆落座时的撞击力，并能够根据需 求调整落座缓冲时间。

3、对柴油机因加工、装配及运行差异而引起的各缸各工况排气的差异进行了补偿， 有效解决了排气过程中的一致性问题。