本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種內(nèi)燃機(jī)液壓可變氣門(mén)裝置。

背景技術(shù)：

內(nèi)燃機(jī)至今仍然是熱效率最高、單位體積和單位重量功率最大的原動(dòng)機(jī)，應(yīng)用非常廣泛，然而隨著世界能源的逐漸短缺以及環(huán)境資源的不斷惡化，我們需要內(nèi)燃機(jī)滿足更嚴(yán)格的排放法規(guī)。傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)采取固定型線的凸輪軸驅(qū)動(dòng)氣門(mén)，這使得內(nèi)燃機(jī)的排放與油耗并不能在所有的工況點(diǎn)達(dá)到最佳，因此，大多新型內(nèi)燃機(jī)都采用可變氣門(mén)技術(shù)控制排放，降低油耗。

可變氣門(mén)技術(shù)目前主要分為基于凸輪軸的可變配氣技術(shù)及無(wú)凸輪配氣技術(shù)。前者主要改變機(jī)械結(jié)構(gòu)，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快，但是因?yàn)楸Ａ袅送馆?，其氣門(mén)只是相對(duì)可變，并不能任意可變。而無(wú)凸輪配氣技術(shù)則可以任意的改變氣門(mén)正時(shí)、升程及持續(xù)期。就驅(qū)動(dòng)方式來(lái)分，無(wú)凸輪配氣技術(shù)分為電磁驅(qū)動(dòng)、電氣驅(qū)動(dòng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電液驅(qū)動(dòng)等方式。相對(duì)于電磁驅(qū)動(dòng)的能耗大，電氣驅(qū)動(dòng)的響應(yīng)速度低及不穩(wěn)定，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)復(fù)雜等缺點(diǎn)，電液驅(qū)動(dòng)的無(wú)凸輪配氣技術(shù)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度較快。然而它也有不可避免的缺點(diǎn)：高轉(zhuǎn)速下液壓系統(tǒng)流量不夠，氣門(mén)達(dá)到最大升程處及落座處速度快、沖擊力大。因此主要用于柴油機(jī)這種轉(zhuǎn)速較低的發(fā)動(dòng)機(jī)上，除此之外，還必須要采用昂貴的電液伺服系統(tǒng)及相對(duì)復(fù)雜的控制技術(shù)來(lái)精確的控制氣門(mén)行程避免落座沖擊，而且在多缸機(jī)上需要多套電磁閥系統(tǒng)，大大增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的成本。因此，研究靈活可變而成本又相對(duì)較低適用于多缸機(jī)的可變氣門(mén)系統(tǒng)勢(shì)在必行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種內(nèi)燃機(jī)液壓可變氣門(mén)裝置，通過(guò)改變襯套與液壓活塞的相對(duì)位置以及外部低壓油源壓力，控制液壓流體的運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)氣門(mén)的可變。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種內(nèi)燃機(jī)液壓可變氣門(mén)裝置，包括凸輪、外殼、襯套、單桿活塞和液壓活塞；所述外殼上端開(kāi)口，底端設(shè)有氣門(mén)口，所述襯套沿軸向方向與所述外殼的內(nèi)側(cè)壁間隙滑動(dòng)配合，所述襯套的初始位置可調(diào)；所述液壓活塞和單桿活塞均沿軸向方向與所述襯套的內(nèi)側(cè)壁間隙滑動(dòng)配合，且上下設(shè)置，中間形成液壓腔；

所述外殼的側(cè)壁設(shè)有第一通道，所述襯套側(cè)壁設(shè)有第二通道，在所述襯套初始位置調(diào)節(jié)過(guò)程中，所述第二通道與所述第一通道始終相通；所述液壓活塞內(nèi)部自上而下設(shè)有單向可變節(jié)流閥和單向閥；

所述液壓活塞隨凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)沿軸向方向與襯套內(nèi)壁間隙滑動(dòng)配合，使所述第二通道可與所述液壓腔直接相通或相斷；或使所述第二通道通過(guò)單向閥或單向可變節(jié)流閥與所述液壓腔間接相通或相斷，相通時(shí)，所述第二通道內(nèi)液壓流體可通過(guò)所述單向閥流進(jìn)所述液壓腔，所述液壓腔內(nèi)液壓流體通過(guò)所述單向可變節(jié)流閥流進(jìn)所述第二通道；

其中，所述單向可變節(jié)流閥可以通過(guò)改變所述液壓腔與所述第二通道之間的壓力差來(lái)調(diào)節(jié)流閥開(kāi)度；

所述單桿活塞的活塞桿上套有氣門(mén)彈簧并與氣門(mén)固定相連，所述氣門(mén)與所述外殼底部的氣門(mén)口配合；所述第一通道外接一低壓油源，所述氣門(mén)彈簧提供一預(yù)緊力，所述低壓油源壓力與所述單桿活塞截面積的乘積小于所述氣門(mén)彈簧的預(yù)緊力。

進(jìn)一步的，所述外殼內(nèi)設(shè)有控制齒輪，所述襯套的外表面設(shè)有一組豎直方向與所述控制齒輪嚙合的外齒，通過(guò)所述控制齒輪帶動(dòng)所述襯套沿所述外殼內(nèi)壁上下滑動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述單向閥包括第三通道和第四通道，所述第三通道與所述液壓活塞的外回轉(zhuǎn)表面相通，所述第四通道與所述液壓活塞的下表面相通，液壓流體只能從所述第三通道流向所述第四通道；

進(jìn)一步的，當(dāng)所述第三通道壓力大于所述第四通道壓力時(shí)，所述單向閥處于開(kāi)通狀態(tài)，當(dāng)所述第三通道壓力小于所述第四通道壓力時(shí)，所述單向閥處于關(guān)閉狀態(tài)；

進(jìn)一步的，所述單向可變節(jié)流閥包括第五通道，柱塞彈簧，柱塞和第六通道，第五通道與液壓活塞的外回轉(zhuǎn)表面相通，第六通道與液壓活塞的下表面相通，通過(guò)設(shè)置在第六通道流向第五通道交叉位置處的柱塞彈簧，柱塞，使液壓流體只能從第六通道流向第五通道，通過(guò)調(diào)節(jié)柱塞的上下位置調(diào)節(jié)流通截面。

進(jìn)一步的，所述第一通道外接的低壓油源通過(guò)溢流閥或節(jié)流閥來(lái)調(diào)節(jié)所需要的供油壓力，通過(guò)調(diào)節(jié)低壓油源的壓力控制柱塞的上下位置的移動(dòng)距離。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)：

本發(fā)明所述的內(nèi)燃機(jī)液壓可變氣門(mén)裝置，通過(guò)改變外部低壓油源壓力以及襯套軸向初始位置，可以改變所述液壓腔中液壓流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)氣門(mén)的靈活可變，且取消了昂貴的電液伺服系統(tǒng)，不需要在每一個(gè)工作循環(huán)下都對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行操作，而是在氣門(mén)運(yùn)動(dòng)規(guī)律需要改變的工況下才對(duì)液壓參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，保證氣門(mén)運(yùn)動(dòng)靈活可變的基礎(chǔ)上可明顯降低成本，有利于可變氣門(mén)技術(shù)的工程化應(yīng)用，尤其適用于多缸柴油機(jī)。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明液壓可變氣門(mén)裝置初始狀態(tài)(凸輪未驅(qū)動(dòng)可變氣門(mén)裝置)下的示意圖；

圖2是本發(fā)明液壓可變氣門(mén)裝置中氣門(mén)即將開(kāi)啟時(shí)的示意圖；

圖3是本發(fā)明液壓可變氣門(mén)裝置中氣門(mén)升程及關(guān)閉時(shí)刻可調(diào)時(shí)的示意圖；

圖4是本發(fā)明液壓可變氣門(mén)裝置中氣門(mén)落座時(shí)的示意圖；

圖5是本發(fā)明液壓可變氣門(mén)裝置中氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)刻可調(diào)時(shí)的示意圖；

圖6是本發(fā)明液壓可變氣門(mén)裝置中液壓活塞的放大示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1.凸輪，2.外殼，3.控制齒輪，4.襯套，5.單桿活塞，6.氣門(mén)彈簧，7.氣門(mén)，8.第二通道，9.第一通道，10.單向閥，11.液壓活塞，12.單向可變節(jié)流閥，101.第三通道，102.第四通道，121.第五通道，122.柱塞彈簧，123.柱塞，124.第六通道。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

本發(fā)明一種內(nèi)燃機(jī)液壓可變氣門(mén)裝置，如圖1至圖6所示，包括凸輪1、外殼2、襯套4、單桿活塞5和液壓活塞11；所述外殼2上端開(kāi)口，底端設(shè)有氣門(mén)口，所述襯套4沿軸向方向與所述外殼2的內(nèi)側(cè)壁間隙滑動(dòng)配合，襯套4的初始位置可調(diào)；所述的襯套4、單桿活塞5和液壓活塞11同軸，所述液壓活塞11和單桿活塞5均沿軸向方向與所述襯套4的內(nèi)側(cè)壁間隙滑動(dòng)配合，且上下設(shè)置，中間形成液壓腔；

所述外殼2的側(cè)壁設(shè)有第一通道9，所述第一通道9外接一低壓油源；所述襯套4的側(cè)壁設(shè)有與第一通道9連通的第二通道8，在所述襯套4初始位置調(diào)節(jié)過(guò)程中，所述第二通道8與所述第一通道9始終相通；

所述液壓活塞11內(nèi)部自上而下設(shè)有單向可變節(jié)流閥12和單向閥10，所述單向閥10一端通過(guò)第三通道101與液壓活塞11的外回轉(zhuǎn)表面相通，另一端通過(guò)第四通道102與液壓活塞11的下表面相通，液壓流體只能從第三通道101流向第四通道102；當(dāng)所述第三通道101壓力大于所述第四通道102壓力時(shí)，所述單向閥10處于開(kāi)通狀態(tài)，當(dāng)所述第三通道101壓力小于所述第四通道102壓力時(shí)，所述單向閥處于關(guān)閉狀態(tài)；

所述單向可變節(jié)流閥12包括第五通道121，柱塞彈簧122，柱塞123和第六通道124，第五通道121與液壓活塞11的外回轉(zhuǎn)表面相通，第六通道124與液壓活塞11的下表面相通；所述第五通道121向上設(shè)有一分支通道通向第六通道124的頂端，柱塞彈簧122和柱塞123依次豎向設(shè)置在第六通道124流向第五通道121交叉的位置，液壓流體只能從第六通道124流向第五通道121，柱塞123的上下位置可調(diào)。

所述液壓活塞11上表面與所述凸輪1接觸，隨著所述凸輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述液壓活塞11隨所述凸輪1的型線沿軸向方向與所述襯套4內(nèi)壁間隙滑動(dòng)配合，使所述第二通道8可與所述液壓腔直接相通或相斷；

或使所述第二通道8通過(guò)所述單向閥10或所述單向可變節(jié)流閥12與所述液壓腔間接相通或相斷，相通時(shí)，所述第二通道8內(nèi)液壓流體可通過(guò)所述單向閥10流進(jìn)所述液壓腔，所述液壓腔內(nèi)液壓流體通過(guò)所述單向可變節(jié)流閥12流進(jìn)所述第二通道8；

通過(guò)改變第六通道124與第五通道121之間的壓力差，可以改變柱塞彈簧122的壓縮量，從而可以改變柱塞123上下移動(dòng)的距離，從而實(shí)現(xiàn)流通截面的可變；

具體實(shí)現(xiàn)方式為：所述第一通道9外接的低壓油源通過(guò)常用的溢流閥或節(jié)流閥來(lái)調(diào)節(jié)所需要的供油壓力，通過(guò)調(diào)節(jié)低壓油源的壓力，可以控制所述柱塞123的移動(dòng)距離，即控制所述單向可變節(jié)流閥12的節(jié)流開(kāi)度，從而可以實(shí)現(xiàn)氣門(mén)升程的變化。

所述液壓活塞11下方有一單桿活塞5，所述單桿活塞5可沿軸向方向與襯套4內(nèi)回轉(zhuǎn)表面間隙滑動(dòng)配合，該單桿活塞5下端的活塞桿上套有氣門(mén)彈簧6并與氣門(mén)7固定連接，所述氣門(mén)彈簧6可以提供一預(yù)緊力，所述氣門(mén)7與氣門(mén)口相配合；

所述第一通道9外端與外部低壓油源連通，該低壓油源壓力與所述單桿活塞截面積的乘積小于所述氣門(mén)彈簧的預(yù)緊力，當(dāng)所述液壓活塞11未受到凸輪1的作用力下移時(shí)，該低壓油源作用于單桿活塞5的液壓力小于氣門(mén)彈簧6的預(yù)緊力。因?yàn)?，如果此時(shí)低壓油源作用于單桿活塞5的液壓力大于氣門(mén)彈簧6的預(yù)緊力，則氣門(mén)10始終處于開(kāi)啟狀態(tài)，將會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中導(dǎo)致活塞與氣門(mén)相撞，機(jī)構(gòu)損壞。

所述外殼2內(nèi)設(shè)有控制齒輪3，所述外殼2內(nèi)壁上下滑動(dòng)襯套4的外表面設(shè)有一組豎直方向與控制齒輪3嚙合的外齒，控制齒輪3帶動(dòng)襯套4沿外殼2內(nèi)壁上下滑動(dòng)，從而改變襯套4的初始位置。

本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)液壓可變氣門(mén)裝置的工作過(guò)程如下：

本發(fā)明的工作過(guò)程如下：

在圖1中，假設(shè)凸輪1順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)凸輪1凸起端與液壓活塞11上表面無(wú)接觸，凸輪1未驅(qū)動(dòng)可變氣門(mén)裝置，單桿活塞5與液壓活塞11之間形成的液壓腔分別經(jīng)過(guò)第二通道8、第一通道9與低壓油源相通，由于此時(shí)低壓油源作用于單桿活塞5的液壓力小于氣門(mén)彈簧6的預(yù)緊力，因此氣門(mén)7處于關(guān)閉狀態(tài)。

當(dāng)凸輪1繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，直至凸輪1凸起端與液壓活塞11上表面接觸時(shí)，凸輪1開(kāi)始驅(qū)動(dòng)可變氣門(mén)裝置，液壓活塞11沿軸向下移，液壓活塞11與單桿活塞5之間形成的液壓腔體積減小，該液壓腔中的液壓流體從第二通道8、第一通道9流進(jìn)低壓油源，由于此時(shí)單桿活塞5上表面所受的液壓油作用力仍小于氣門(mén)彈簧6的初始預(yù)緊力，因此氣門(mén)7仍處于關(guān)閉狀態(tài)。

當(dāng)凸輪1繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓活塞11繼續(xù)下移，直至液壓活塞11下沿與第二通道8下沿相平時(shí)，如圖2所示，單向閥10處于關(guān)閉狀態(tài)，液壓活塞11與單桿活塞5之間形成一封閉液壓腔，該液壓腔的油壓在凸輪1旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)下迅速升高，對(duì)單桿活塞5無(wú)桿端的作用力大于氣門(mén)彈簧6的預(yù)緊力，液壓活塞11和單桿活塞5一起運(yùn)動(dòng)，氣門(mén)7逐漸開(kāi)啟。

當(dāng)凸輪1繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓活塞11繼續(xù)下移，直至單向可變節(jié)流閥12的一端第五通道121與第二通道8相通時(shí)，如圖3所示，液壓活塞11與單桿活塞5之間形成的液壓腔經(jīng)過(guò)單向可變節(jié)流閥12、第二通道8與低壓油源相通，液壓腔體積逐漸減小，在凸輪1的運(yùn)動(dòng)規(guī)律基礎(chǔ)上氣門(mén)7升程變小。

通過(guò)調(diào)節(jié)外界低壓油源壓力，可以改變液壓腔與所述第二通道8之間的壓力差，進(jìn)而改變單向可變節(jié)流閥12開(kāi)度，影響氣門(mén)7升程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；例如當(dāng)?shù)蛪河驮磯毫ψ兇髸r(shí)，單向可變節(jié)流閥12開(kāi)度變小，液壓腔體積減少幅度變小，氣門(mén)最大升程變大且可以實(shí)現(xiàn)氣門(mén)晚關(guān)功能；當(dāng)?shù)蛪河驮磯毫ψ冃r(shí)，單向可變節(jié)流閥12開(kāi)度變大，液壓腔體積減少幅度變大，氣門(mén)最大升程變小且可以實(shí)現(xiàn)氣門(mén)早關(guān)功能。

當(dāng)凸輪1繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓活塞11到達(dá)最低點(diǎn)然后上移，直至氣門(mén)7關(guān)閉時(shí)，如圖4所示，此時(shí)凸輪1將繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓活塞11與單桿活塞5之間形成的液壓腔內(nèi)壓力急劇降低，且低于外界低壓油源壓力，所述單向閥10處于開(kāi)通狀態(tài)，液壓流體從第一通道9、第二通道8、單向閥10流進(jìn)液壓腔，液壓活塞11繼續(xù)與凸輪1接觸，防止脫離，從而可以準(zhǔn)備下一循環(huán)。

通過(guò)調(diào)節(jié)控制齒輪3，如圖5所示，假設(shè)控制齒輪3逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，襯套4下移，第二通道8下沿到液壓活塞11下沿的初始距離變長(zhǎng)，凸輪1需要順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)更多角度才能使液壓活塞11與單桿活塞5之間形成封閉液壓腔帶動(dòng)氣門(mén)7開(kāi)啟，從而實(shí)現(xiàn)氣門(mén)晚開(kāi)；反之，當(dāng)控制齒輪3順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，襯套4上移，第二通道8下沿到液壓活塞11下沿的初始距離變短，凸輪1只需要順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)更少角度即能使液壓活塞11與單桿活塞5之間形成封閉液壓腔帶動(dòng)氣門(mén)7開(kāi)啟，從而實(shí)現(xiàn)氣門(mén)早開(kāi)。

綜上，通過(guò)調(diào)節(jié)低壓油源的壓力以及控制齒輪3的旋轉(zhuǎn)角度(即襯套4的初始位置)，即可實(shí)現(xiàn)靈活可變的氣門(mén)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

本發(fā)明取消了昂貴的電液伺服系統(tǒng)，不需要在每一個(gè)工作循環(huán)下都對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行操作，而是在氣門(mén)運(yùn)動(dòng)規(guī)律需要改變的工況下才對(duì)液壓參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，保證氣門(mén)運(yùn)動(dòng)靈活可變的基礎(chǔ)上可明顯降低成本，有利于可變氣門(mén)技術(shù)的工程化應(yīng)用，尤其適用于多缸柴油機(jī)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。