[发明专利]一种柴油机可变气门与可变几何压缩比集成系统

说明书

本发明提供了一种柴油机可变气门与可变几何压缩比集成系统，包括液压缸、第一单杆活塞、第二单杆活塞、气门和电磁阀；所述第一单杆活塞的活塞端可沿所述液压缸的内壁上下运动，并把所述液压缸内部自上而下分为无杆腔和有杆腔；所述第一单杆活塞的活塞杆内部设有第三油道，在第一单杆活塞运动到最上端时，所述第三油道与所述有杆腔相通；所述第二单杆活塞设置在所述气门内，并可沿所述气门的内壁上下运动，运动过程中，所述第二单杆活塞的杆身中部以及活塞头部可分别与所述气门之间形成第一液压腔和第二液压腔。本发明通过控制电液气门，同时实现不同气门运动规律与不同几何压缩比。

技术领域

本发明属于内燃机系统领域，尤其是涉及一种柴油机可变气门与可变几何压缩比集成系统。

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经济性与排放法规。

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；与此同时，研究人员希望在中低负荷适当提高几何压缩比来进一步改善油耗，而在高负荷工况下降低几何压缩比避免爆燃，实现更高功率输出。因此，大多新型内燃机都采用可变气门技术甚至可变几何压缩比技术控制排放，降低油耗。

相对于其它可变气门技术，电液直接驱动的无凸轮配气技术结构相对简单、响应速度较快。变几何压缩比方式主要有偏心衬套方式、气缸盖活动方式、多连杆方式、可变活塞方式、燃烧室容积可变方式等。其中燃烧室容积可变方式是通过设置在气缸内的副活塞往复运动改变燃烧室容积，相比其它方式，结构与控制简单，但由于占用了气缸盖底板面积，导致进排气门面积降低，对充气效率产生不利影响。

对于柴油机来讲，其最高爆发压力可达20MPa以上，而一般电液气门系统压力处于7-15MPa之间。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种柴油机可变气门与可变几何压缩比集成系统，通过控制电液气门，同时实现不同气门运动规律与不同几何压缩比。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种柴油机可变气门与可变几何压缩比集成系统，包括液压缸、第一单杆活塞、第二单杆活塞、气门；所述第一单杆活塞的活塞端可沿所述液压缸的内壁上下运动，并把所述液压缸内部自上而下分为无杆腔和有杆腔；所述液压缸的壁面设有分别与无杆腔和有杆腔连通的第一油道和第二油道，所述第一油道和第二油道的外侧通过电磁阀与外部油源连接；所述第一单杆活塞的活塞杆内部设有第三油道，一端连通其活塞杆底部端面，另一端连通活塞杆的侧面，在第一单杆活塞运动到最上端时，所述第三油道与所述有杆腔相通；所述第一单杆活塞的活塞杆端与所述气门的顶部固定连接；所述第二单杆活塞设置在所述气门内，并可沿所述气门的内壁上下运动，运动过程中，所述第二单杆活塞的杆身中部以及活塞头部可分别与所述气门之间形成第一液压腔和第二液压腔；所述第二单杆活塞内部沿轴向设有第四油道，所述第四油道两端分别与所述第三油道和第二液压腔相通；所述第二单杆活塞内部径向设有连通第一液压腔和第四油道的第五油道。

进一步的，所述第二单杆活塞的活塞杆包括直径不同的第一段和第二段，远离活塞端的第一段的直径大于第二段的直径，所述气门内设有与第一段和第二段配合的内腔和阶梯结构，第二单杆活塞在运动过程中，阶梯结构处形成第一液压腔。

进一步的，所述第二单杆活塞的活塞杆与活塞端连接处设有连通第四油道与第二液压腔的环形的凹槽。

进一步的，所述电磁阀为三位四通电磁阀，其外接高压和低压油源，高压油源压力小于柴油机缸内最高燃烧压力。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明通过控制电液气门，同时实现不同气门运动规律与不同几何压缩比，结构与控制相对简单，集成化程度高，不占用气缸盖底板面积，不对充气效率产生不利影响。