[发明专利]一种内燃机液压可变气门机构

说明书

本发明提供了一种液压可变气门机构，包括凸轮、外壳、衬套、单杆活塞和液压活塞；衬套、单杆活塞和液压活塞同轴并可沿轴向移动；液压活塞内部自上而下依次设有一通道和一单向通道；单杆活塞与液压活塞形成一液压腔，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低压油源直接或间接相通；通过调节液压活塞的旋转角度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液压可变气门机构。

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内燃机液压可变气门机构，通过改变衬套与液压活塞的相对位置，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：

一种内燃机液压可变气门机构，包括凸轮、外壳、衬套、单杆活塞和液压活塞；所述外壳上端开口，底端设有气门口，所述衬套沿轴向方向与所述外壳的内侧壁间隙滑动配合，所述衬套的初始位置可调；所述液压活塞和单杆活塞均沿轴向方向与所述衬套的内侧壁间隙滑动配合，且上下设置，中间形成液压腔；

所述外壳的侧壁设有第一通道，所述衬套侧壁设有第二通道，在所述衬套的初始位置调节过程中，所述第二通道与所述第一通道始终相通；

所述液压活塞上表面与所述凸轮接触，所述液压活塞内部自上而下依次设有第三通道和单向通道；在随所述凸轮的型线移动过程中，所述液压活塞沿轴向方向与所述衬套内壁间隙滑动配合，从而使所述第二通道可与所述液压腔直接相通或相断，所述第二通道内液压流体可通过所述单向通道流进所述液压腔，所述液压腔可通过所述第三通道与所述第二通道相通或相断；

所述单杆活塞的活塞杆上套有气门弹簧并与气门固定相连，所述气门与所述外壳底部的气门口配合，所述气门弹簧可提供一预紧力；

所述第一通道外接一低压油源，所述低压油源压力与所述单杆活塞截面积的乘积小于所述气门弹簧的预紧力；

所述液压活塞可沿自身轴线旋转，旋转角度可调，所述第二通道与所述第三通道之间的流通截面积随之改变。

进一步的，所述外壳内设有横向控制齿轮，所述液压活塞的外表面设有一组水平方向与所述横向控制齿轮啮合的外齿，通过所述横向控制齿轮带动所述液压活塞沿衬套内壁作旋转运动，调节角度。