專利名稱：一種壓差式變氣門控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機氣門的控制系統(tǒng)，尤其指一種電液式控制的內(nèi)燃機變氣門的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
氣門裝置是發(fā)動機配氣機構(gòu)的一個組成部分，由于內(nèi)燃發(fā)動機的工作運轉(zhuǎn)由進氣、壓縮、作功和排氣四個工作過程組成，其中進氣和排氣過程，需要依靠發(fā)動機的配氣機構(gòu)準確地按各氣缸的工作順序輸送可燃混合氣(汽油發(fā)動機)或新鮮空氣(柴油發(fā)動機)以及排出燃燒后的廢氣，而負責上述工作的機件就是配氣機構(gòu)中的氣門，因此氣門裝置在發(fā)動機的工作中起著非常重要的作用?？蓚鹘y(tǒng)的氣門機構(gòu)是由凸輪軸、氣門搖臂、氣門彈簧、氣門導管、氣門本體及氣門座組成，實踐證明，上述結(jié)構(gòu)的氣門機構(gòu)運作比較呆板，工作時，氣門的正時(時序控制)和升程無法按工作要求隨時改變，因此無法同時滿足高、低轉(zhuǎn)速的需求。為此，一種變氣門控制機構(gòu)(VVA)便因應運而生，按其作動機構(gòu)原理可分為機械式、機電式和液壓式三種。在機械式變氣門控制系統(tǒng)中，發(fā)動機氣門仍是由凸輪系統(tǒng)驅(qū)動，只是在機構(gòu)中增加了相位器、凸輪的連合，如在保時捷的新911渦輪發(fā)動機上，通過一個油壓驅(qū)動凸輪相位器取得了變正時和有兩種設定的離散的升程控制，通過一個油驅(qū)動的推桿開關(guān)裝置來切換。采用上述氣門機構(gòu)，雖然其可節(jié)省燃料消耗，降低廢氣排放量，并可顯著地改善了發(fā)動機的性能，但由于變正時和變升程仍無法獨立控制，因此，發(fā)動機的性能仍不十分的理想。而在機電式VVA系統(tǒng)中，初始的作動件是電—機作動件，采用一對帶彈簧的電磁鐵，即電磁作動件，雖然在實驗室的試驗中節(jié)省燃料可高至18％，并能降低碳氫化合的產(chǎn)生，但在使用過程中發(fā)現(xiàn)，當銜鐵接近擋鐵時，磁力升得很快，而避免碰撞的控制較難完善，因此，其控制的可靠性、牢固性較差，且無法提供可變的升程，另外，為了提高其作動力，往往在原有的12V電瓶上，增加電瓶量，但現(xiàn)有的狹窄空間已無法提供更多的場合供額外電瓶的安裝，這勢必以增加外殼的體積來達到目的，因此，這種結(jié)構(gòu)限制了機電式變氣門控制系統(tǒng)的廣泛應用。而液壓式變氣門控制系統(tǒng)中，其初始作動件為液壓作動件，如美國公開號為US2002/0184996A1的《Variable life actuator》就是這樣一種方案，在其公開的方案中包括氣門、液壓供給裝置、壓力控制調(diào)節(jié)裝置、液壓作動件和換向閥，所述的液壓作動件又包括液壓缸筒和位于液壓缸簡內(nèi)的上下同軸分布的動作活塞、控制活塞以及控制彈簧，動作活塞和控制活塞將液壓缸筒分成動作腔、控制腔和回油腔，動作腔通過換向閥后分別與液壓供給裝置或油箱相連，而控制腔通過壓力控制調(diào)節(jié)裝置與液壓供給裝置相連，回油腔則通過回程流量限制器與油箱相連，活塞桿一端與作動活塞相連，另一端與氣門中的氣門頭相固定，控制活塞可隨活塞桿軸向移動，控制彈簧位于回油腔內(nèi)，其兩端分別抵于作動活塞下端與液壓缸筒底部內(nèi)壁之間。工作時，給出一定的電信號給換向閥和壓力控制調(diào)節(jié)裝置，使換向閥得電或失電，壓力控制調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)控制腔內(nèi)的壓力，最終使得作動腔與液壓供給裝置或油箱相連通，推動作動活塞按需上下移動，從而達到控制氣門升程和正時的目的。但上述專利尚無應用，經(jīng)研究分析①由于隨著技術(shù)的發(fā)展，汽車發(fā)動機的轉(zhuǎn)速已經(jīng)越來越高，完成四個工作過程只需0.005秒的時間，因此要求換向閥的響應時間很快，而要滿足這樣短的響應時間，使得換向閥的制造成本很高，最終導致產(chǎn)品過于昂貴，而無法進行工業(yè)化生產(chǎn)。②由于其在液壓缸筒內(nèi)設有控制活塞、控制腔和控制彈簧，在液壓回路中設有電液壓力調(diào)節(jié)器等元件，使得其系統(tǒng)相對復雜，可靠性差。③其氣門的開啟高度與液壓系統(tǒng)的壓力有關(guān)，因此受系統(tǒng)的干擾較大，具有脈動大等缺陷。④同時，受液壓缸體積的影響，控制彈簧的性能受到一定的限制，使得其頻響不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、響應速度快的壓差式變氣門控制系統(tǒng)。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該壓差式變氣門控制系統(tǒng)包括液壓供給裝置、液壓作動件、氣門和控制活塞平衡的彈簧，所述的液壓作動件又包括液壓缸、活塞及活塞桿，所述的活塞桿與氣門相聯(lián)動，其特征在于所述的活塞將液壓缸分成上腔和下腔，所述的液壓供給裝置通過進油管與所述的液壓缸上腔相通，而所述的液壓缸下腔則通過壓差比例減壓閥與所述的液壓供給裝置相連。
所述的壓差比例減壓閥可以為壓差反饋型控制滑閥，其包括閥體、滑閥芯、比例電磁鐵和位于閥體上的進油口A、出油口B及泄油口T，所述的閥體設有與所述的滑閥芯相匹配的水平布置的橫向通道，所述的滑閥芯上設有一柱體凸臺，該柱體凸臺能隨所述的滑閥芯而移動，堵住或打開柱體凸臺與泄油口T相通的控制油口，所述的滑閥芯的一端與所述的比例電磁鐵的頂桿同心相接觸，另一端與彈簧相抵，所述的閥體的左側(cè)處設有通過進油口A與所述的液壓缸上腔及所述的液壓供給裝置相連通的左側(cè)通道，所述的閥體的中心處則設有與所述的橫向通道相連通、以及通過出油口B與所述的液壓缸下腔相連通的縱向通道，在所述的左側(cè)通道與所述的縱向通道之間設有帶阻尼的阻尼通道，所述的縱向通道的上端與所述的閥體的右上側(cè)通道的左端相溝通，所述的右上側(cè)通道的右端與所述的閥體的右端通道相溝通，所述的閥體的右下側(cè)設有一端與回流口T相連通，另一端與所述的橫向通道相溝通的右下側(cè)通道。
所述的阻尼通道內(nèi)的阻尼可以為阻尼孔；也可以為可變阻尼，該可變阻尼是由所述的柱體凸臺與閥體之間的第二個節(jié)流邊形成。同時為了提高工作壓差，可以在上述滑閥芯的兩端設置有密封伸出閥體外的細桿，所述的比例電磁鐵的頂桿與其相應端的細桿相抵。
所述的液壓缸上腔與所述的液壓缸下腔之間還可以設置有與所述的壓差比例減壓閥相并聯(lián)的、使液壓油從液壓缸的上腔流向液壓缸的下腔的液控單向閥，以加快氣門頭的回程速度。
所述的活塞頂部以設有一凸起為佳，相對應地，在所述的液壓缸上蓋處設有與其相匹配的緩沖腔，并在液壓缸上設有一端與緩沖腔相貫通的油道，該油道的另一端則通過第一單向閥與液壓供給裝置相連。
所述的總進油管中可以安裝有壓力蓄能器。
所述的相對活塞桿的活塞端面上可以設有與活塞桿同軸并貫穿液壓缸之外的輔助活塞桿，所述的彈簧可以套在上述輔助活塞桿之外；也可以套在位于液壓缸之外的活塞桿上。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的另一個技術(shù)方案為該壓差式變氣門控制系統(tǒng)包括液壓供給裝置、液壓作動件、氣門和控制活塞平衡的彈簧，所述的液壓作動件又包括液壓缸、活塞及活塞桿，所述的活塞桿與氣門相聯(lián)動，其特征在于所述的活塞將液壓缸分成上腔和下腔，所述的上腔和下腔分別通過進油管、出油管與一壓差比例減壓閥的兩個存在壓差的第一油口和第二油口相連，所述的液壓供給裝置則通過總進油管與所述的壓差比例減壓閥的進油口相連。
所述壓差比例減壓閥可以為壓差反饋錐閥，其包括錐閥體、錐閥芯、比例電磁鐵、位于錐閥體上的上述進油口、第一油口和第二油口，所述的錐閥芯頭部設有與錐閥體內(nèi)孔后端口相配的圓錐體，而其尾部與所述的比例電磁鐵的頂桿相抵，并在所述的錐閥芯外套有一端抵于錐閥體上，另一端抵于所述的圓錐體端面上的軟彈簧，所述的進油口、第一油口分別與所述的錐閥體內(nèi)孔的的前后端口相連通，而所述的第二油口與第一油口之間設有帶阻尼孔的通道，且第二油口還與油箱相連通。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于由于采用壓差比例減壓閥作為核心控制元件，氣門開啟的高度與系統(tǒng)的壓力無關(guān)，只取決于液壓缸上、下腔之間的壓差，因而無需利用位移傳感器進行閉環(huán)控制，而只需改變電信號就能改變活塞上下腔的壓差，從而達到氣門按需隨時進行變升程和正時的目的，因此，用壓差比例減壓閥替代換向閥，使得系統(tǒng)響應速度快，控制簡單，成本低，可靠性好，且由于壓差比例減壓閥的工作方式為常開型，沒有死區(qū)，可直接裝在氣缸旁，工作油路短，因此系統(tǒng)的干擾小；再者，在液壓缸的上腔與下腔之間設置有液控單向閥，使得活塞的回程更快，以提高其響應速度；而把控制彈簧設在液壓缸之外，使得彈簧的性能不再受液壓缸體積的限制，更有利于提高系統(tǒng)的響應速度。因此，本發(fā)明可滿足內(nèi)燃發(fā)動機的更高工作速度要求，可在內(nèi)燃發(fā)動機上推廣應用。


圖1為本發(fā)明第一實施例的系統(tǒng)示意圖；圖2為圖1中控制滑閥2a的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明第二實施例中滑閥2b的部分系統(tǒng)示意圖；圖4為本發(fā)明第三實施例中壓差反饋型滑閥2c的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明第四實施例中所采用的壓差反饋錐閥2d的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為采用壓差反饋錐閥2d后的系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
第一實施例，如圖1所示，該壓差式變氣門控制系統(tǒng)包括液壓供給裝置1、液壓作動件5、氣門6和控制活塞平衡的彈簧4，所述的液壓作動件5又包括液壓缸51、活塞52及活塞桿53，而氣門6包括氣門頭61、氣門桿62和氣門座63，液壓供給裝置1包括液壓泵11和壓力調(diào)節(jié)閥12，活塞桿52與氣門桿62之間按常規(guī)技術(shù)進行機械聯(lián)接或采用自由浮動的方式進行力傳遞，以實現(xiàn)活塞桿53與氣門頭61的聯(lián)動；活塞52將液壓缸51分成上腔和下腔，液壓缸51的上腔通過液壓缸壁上的上油口57、總進油管14與液壓泵11的出油口相連，而液壓缸51下腔則通過液壓缸壁上的下油口58、出油管15及壓差比例減壓閥2后，也與所述的液壓泵11出油口相連；液壓泵11的進油口通過濾油器13與油箱相連，而壓力調(diào)節(jié)閥12按常規(guī)連接后，其卸壓口也與油箱相連通。所述的彈簧4位于液壓缸51之外，在本實施例中，在活塞52上端面上設有與活塞桿53同軸并伸出液壓缸51之外的輔助活塞桿54，上述彈簧4套在位于液壓缸之外的輔助活塞桿54上；也可以將彈簧4套于位于液壓缸外的活塞桿53上，使得彈簧4的性能不再受液壓缸51體積的影響，從而可提高系統(tǒng)的響應速度。
為了減小系統(tǒng)工作壓力的脈動量，并減低液壓系統(tǒng)的功率，在所述的總進油管14上安裝有壓力蓄能器3；同時以防液壓缸上腔的油流向液壓供給裝置1，在總進油管14上還安裝第二單向閥10。
考慮到氣門6關(guān)閉時，避免活塞52與液壓缸51頂部內(nèi)壁發(fā)生碰撞，在活塞頂部設有一凸起，在這里，該凸起采用錐形凸肩55，相對應地，在液壓缸上蓋處設有與其相匹配的錐形緩沖腔56，并在液壓缸51上設有一端與緩沖腔56相貫通的油道59，該油道59的另一端則通過使液壓油流入液壓缸上腔的第一單向閥7后，與液壓泵11的出油口相連；當然，所述的凸起也可以采用如圓柱形的凸肩等形狀，只要能起到緩沖作用。另外，為了加快活塞52的回程速度，在液壓缸上腔與液壓缸下腔之間還設置有與壓差比例減壓閥2相并聯(lián)的液控單向閥9，該液控單向閥閥芯通過其彈簧與單向閥體相抵，且液壓缸上、下腔的油壓分別通過其第一控制油路、第二控制油路與液控單向閥閥芯的前后端相通，該液控單向閥的開啟壓差設計成大于其前后端的系統(tǒng)工作的最大壓差ΔPmax。
在本實施例中，壓差比例減壓閥2可采用本公司申請的公開號為1337539的《壓差反饋型先導控制滑閥》中所陳述的產(chǎn)品，即如圖2所示的先導控制滑閥，在本實施例中，該先導控制滑閥作控制滑閥2a獨立使用，其包括閥體、滑閥芯、比例電磁鐵和位于閥體上的進油口A、出油口B及泄油口T，在閥體22內(nèi)橫向中心處設有與所述的滑閥芯21相匹配的、水平布置的橫向通道222，滑閥芯21上設有一柱體凸臺211，該柱體凸臺211能隨滑閥芯21而移動，堵住或打開閥芯21與泄油口T相通的控制油口c-c，滑閥芯21的右端與電磁鐵的頂桿25同心相接觸，其左端與復位彈簧23相抵，閥體22的左側(cè)處設有通過進油口A與液壓缸上腔及液壓泵11的出油口相連通的左側(cè)通道223，閥體22的縱向中心線處設有與橫向通道222相連通、以及通過出油口B與液壓缸下腔相連通的縱向通道225，在左側(cè)通道223與縱向通道225之間的閥體上設有左下側(cè)通道224，左下側(cè)通道內(nèi)置有阻尼孔24；縱向通道225的上端與閥體22的右上側(cè)通道221的左端相溝通，右上側(cè)通道221的右端與閥體的右端通道227相溝通，閥體的右下側(cè)設有一端與泄油口相通，另一端與橫向通道222相溝通的右下側(cè)通道226。
工作時，給出一定的電信號給控制器8，即給控制滑閥2a的比例電磁鐵通入一定的電流，產(chǎn)生與電流成正比的電磁推力F，該推力F使滑閥芯21及柱體凸臺211向左移動，控制油口c-c被打開，壓力油P1(與系統(tǒng)壓力P相同)一部分通過左側(cè)通道223作用于滑閥芯21的左側(cè)，同時經(jīng)過阻尼孔24、滑閥芯的控制油口c-c、右下側(cè)通道226流回油箱。經(jīng)過阻尼孔24，壓力油的壓力由P1降至P2，即控制滑閥2a的進油口A和出油口B的壓力分別為P1和P2，設ΔP＝P1-P2；同時，在右上側(cè)通道221和右端通道227內(nèi)充滿壓力為P2的油，即壓力為P2的油作用于滑閥芯的右端，則壓差ΔP施加到滑閥芯的兩端，以產(chǎn)生向右的作用于力，克服電磁推力F，使滑閥芯21帶動柱體凸臺211向右移動，導致控制油口c-c減小，控制油流量下降，壓差ΔP也隨之下降，直至滑閥芯21的左右端的壓差與電磁推力F相平衡，即達到動態(tài)平衡。由于控制滑閥的進油口A通過總進油管14、上油口57與液壓缸的上腔相連通，而出油口B通過出油管15、下油口58與液壓缸的下腔相連通，即隨著電信號的變化，進油口A和出油口B之間的壓差ΔP變化將直接施加到液壓缸的上腔和下腔，若合力增大，則遂漸壓縮彈簧4，活塞52向下運動，通過活塞桿53帶動氣門頭61向下運動，直至合力與彈簧4的作用力相平衡；同理，若合力減小，則在彈簧4回復力的作用下，活塞52向上運動，帶動氣門頭61向上運動，也直至合力與彈簧4的回復力相平衡；在上述兩種狀態(tài)下，活塞52靜止不動，氣門頭61與氣門座63之間得到一個與之相應的間距。
若在上述動態(tài)平衡的狀態(tài)下，當控制器8的電信號增大時，比例電磁鐵電流則隨之增大，電磁推力F克服滑閥芯21的左右端壓差ΔP的作用，推動滑閥芯21帶動柱體凸臺211向左移動，使控制油口c-c的開口增大，則油壓P1經(jīng)過阻尼孔24后的壓差ΔP也增大，即控制滑閥2a的進油口A與出油口B之間的壓差ΔP增大，使進油口A流向出油口B的流量成比例增大。同時該壓差ΔP作用到滑閥芯21的左右端，推動滑閥芯21向右移動，最終與電磁推力F達到又一次的動態(tài)平衡。此時，使得液壓缸上、下腔壓差也隨之增大，合力增大，克服彈簧4的作用力，使活塞52下移，直至與彈簧4建立新的平衡為止，則此時活塞52也又一次處于靜止狀態(tài)，氣門頭61與氣門座63之間也得到一個與之相應的合適間距。
反之，當控制器8的電信號減小，比例電磁鐵電流隨之減小，在滑閥芯21左右端壓差ΔP的作用下，滑閥芯21帶動柱體凸臺211向右移動，使控制油口c-c的開口被減小，則油壓P1經(jīng)過阻尼孔后的壓差ΔP也減小，即控制滑閥2a進油口A與其出油口B之間的壓差也減小，使進油口A流向出油口B的流量成比例減小。同時該減小后的壓差ΔP作用到滑閥芯的左右端，使滑閥芯21停止向右移動，最終與電磁推力F達到再一次的動態(tài)平衡。同時也使得液壓缸上、下腔壓差隨之減小，合力減小，在彈簧4回復力的作用下，活塞52上移，直至與彈簧4建立新的平衡，此時的活塞52再一次處于靜止不動，氣門頭61與氣門座63之間重新得到一個與之相對應的合適間距。
就這樣，活塞52隨著外界電信號的變化，隨之快速的上下移動，使氣門頭61與氣門座63之間得到一個相應的開口，當活塞52運動到液壓缸51下端的終點需要上行時，此時電磁推力F為零，流過控制滑閥2a的流量突然降至零，則ΔP＝0，液壓缸上、下腔的油壓相等，在彈簧4回復力的作用下，液壓缸活塞52快速上升，由于控制滑閥2a處于關(guān)閉狀態(tài)，因此在其進油口A和出油口B之間經(jīng)過阻尼孔將產(chǎn)生很大的壓降，該壓降大于系統(tǒng)工作的最大壓差ΔPmax，這樣通過液控單向閥9的第一控制油路和第二控制油路使該液控單向閥9開啟，液壓缸上腔的油通過液控單向閥9迅速地流至液壓缸的下腔，以達到加快氣門回程速度的目的。
當活塞52在運動過程中，接近液壓缸51上端的行程終點時，上述臺肩55伸入至環(huán)形緩沖腔56內(nèi)，因油道59被單向閥7封閉，緩沖腔56內(nèi)的油只能經(jīng)過縫隙，再經(jīng)油口57流出，以形成制動阻力。而當活塞52向下運動時，壓力油P1經(jīng)上油口57進入液壓缸的上腔，壓力油P1同時通過第一單向閥7、油道59進入緩沖腔56內(nèi)，使活塞向下運動時不受阻礙。
第二實施例上述結(jié)構(gòu)的控制滑閥2a由于受到滑閥芯21端面面積的限制，在同等電磁推力的作用下，其壓差較小，為了提高其工作壓差，以便其能適用于不同場合的氣門工作要求，該控制滑閥2a也可采用如圖3所示的第二種結(jié)構(gòu)的滑閥2b，其與第一種結(jié)構(gòu)的控制滑閥2a之間的不同之處在于滑閥芯21的兩端設置有密封伸出閥體22外的細桿212，使滑閥芯21兩端的壓差只作用于滑閥芯21外徑與細桿212之間所形成的環(huán)形面積上，這樣，選擇不同的細桿212截面，就能得到不同的環(huán)形面積的大小，根據(jù)電磁推力F＝ΔP×S，(式中，S為滑閥芯外徑與細桿之間所形成的環(huán)形面積)，在電磁推力F不變的情況下，加粗細桿212的截面，即減小了環(huán)形面積，則作用于滑閥芯21兩端的壓差ΔP增大，通過滑閥2b的流量也增大，從而可提高作用在液壓缸上、下腔之間的壓差，以提高其響應速度，其動作原理與上述第一實施例相同，在這里不再累述。
第三實施例本實施例中的壓差比例減壓閥2采用如圖4所示結(jié)構(gòu)的壓差反饋型滑閥2c，其結(jié)構(gòu)與第一實施例中的控制滑閥2a之間的不同之處在于在阻尼通道中采用可變阻尼，該可變阻尼由柱體凸臺221與閥體之間的第二個節(jié)流邊c2形成，即柱體凸臺221與閥體之間形成兩個節(jié)流邊，第一個節(jié)流邊c1為常閉口，第二個節(jié)流邊c2為常開口，而在垂直通道223與橫向通道222之間設有使壓力油P1流過第二節(jié)流邊的通道24c；由于電磁鐵的初始推力F很小，若在第一節(jié)流邊c1上有流量流過時，在第二節(jié)流邊c2上將產(chǎn)生壓差，與上述第一實施例同理，該壓差使滑閥芯21右移而關(guān)閉第一節(jié)流邊c1。若電磁推力F增大時，使滑閥芯21左移，流量流過第二節(jié)流邊c2產(chǎn)生壓差ΔP，該ΔP＝P1-P2，與上述第一實施例同理，該壓差ΔP通過滑閥芯21左右端面與電磁鐵力相平衡，同時該壓差也將直接施加到液壓缸的上腔和下腔，通過彈簧4的作用，使得氣門頭61與氣門座63之間得到相應的間距，其動作過程與上述第一實施例相同，只是當電磁推力F減至零時，氣門6及活塞52在彈簧4的作用下壓迫液壓缸上腔的油從進油口A流向出油口B時，將在第二節(jié)流邊c2產(chǎn)生壓差，該壓差通過滑閥芯21端面作用于滑閥芯21的兩端，使得滑閥芯21右移，則第二節(jié)流邊c2增大，流量暢通，氣門6返回迅速，因此，在本實施例中，在液壓缸上腔與液壓缸下腔之間無需設置與壓差比例滑閥相并聯(lián)的液控單向閥，使得系統(tǒng)更加簡單，而仍能達到氣門快速回程的目的。
第四實施例本實施例中的壓差比例減壓閥2采用如圖5所示的壓差反饋錐閥2d，其包括錐閥體22d、錐閥芯21d、比例電磁鐵、位于錐閥體上的進油口C、第一油口A1和第二油口B1，所述的錐閥芯21d頭部設有與錐閥體內(nèi)孔221d后端口相配的圓錐體211d，而其尾部與比例電磁鐵的頂桿相抵，并在錐閥芯21d外套有一端抵于錐閥體22d上，另一端抵于圓錐體211d端面上的軟彈簧23d，所述的進油口C、第一油口A1分別與所述的錐閥體內(nèi)孔221d的的前、后端口相連通，而所述的第二油口B1與第一油口A1之間設有帶阻尼孔24d的通道，且第二油口B1還與油箱相連通。當其連于控制系統(tǒng)中時，如圖6所示，與第一實施例的系統(tǒng)圖不同在于第一油口A1通過進油管16與液壓缸的上腔相連，而第二油口B1通過出油管15與液壓缸的下腔相連，壓差反饋錐閥2d的進油口C則通過總油管14與液壓泵11的出油口相連。
當壓差反饋錐閥2d不工作時，系統(tǒng)的壓力為P，給控制器8一個電信號，使得壓差反饋錐閥2d的比例電磁鐵具有一個最大的電磁推力Fmax，錐閥芯21d在該電磁推力Fmax的作用下，克服系統(tǒng)壓力P，使得錐閥芯的圓錐體211d堵住閥體內(nèi)孔221d的后端口，使其處于關(guān)閉狀態(tài)。
工作時，給出一定的電信號給控制器8，使壓差反饋錐閥的電磁推力F減小，在系統(tǒng)壓力P的作用下，錐閥芯21d右移，使得圓錐體211d離開錐閥體內(nèi)孔221d，壓差反饋錐閥2d隨之開啟，通過其的流量設為Q，該流量流過阻尼孔24d后，在阻尼孔24d的前后產(chǎn)生壓差的ΔP，ΔP＝P1-P2，即在第一油口A1與第二油口B1之間產(chǎn)生壓差ΔP，由于第二油口B1與油箱相連，因此P2≈0，ΔP≈P1；而錐閥的平衡條件為F＝Лd2(P-P1)/4(液動力忽略不計)，得到P1＝P-F/(Лd2/4)，(其中d為錐閥體內(nèi)孔的直徑)，顯然，壓差ΔP隨著電磁推力的減小而增大。由于第一油口A1與第二油口B1分別與液壓缸的上腔和下腔相通，即隨著電信號的變化，第一油口A1與第二油口B1之間的壓差變化將直接施加至液壓缸的上腔和下腔，若合力增加，則遂漸壓縮彈簧4，活塞52向下運動，通過活塞桿53帶動氣門頭61向下運動，直至合力與彈簧4的作用力相平衡，則此時活塞52靜止不動，氣門頭61與氣門座63之間得到一個與之相應的間距；若合力減小，則在彈簧4回復力的作用下，活塞52向上移動，直至再一次達到動態(tài)平衡，使得氣門得到一個合適的開口。
就這樣，活塞52隨著外界電信號的變化，隨之快速的上下移動，使氣門頭與氣門座63之間得到一個相應的開口，當活塞52運動到液壓缸51下端的終點需要上行時，此時電磁推力F為最大，流過壓差反饋錐閥2d的流量突然降至零，則ΔP＝0，液壓缸上、下腔的油壓相等，在彈簧4回復力的作用下，液壓缸活塞快速上升，由于壓差反饋錐閥2d處于關(guān)閉狀態(tài)，因此在其第一油口A1和第二油口B1之間產(chǎn)生很大的壓降，該壓降大于系統(tǒng)工作的最大壓差ΔPmax，通過液控單向閥9的第一控制油路和第二控制油路使該液控單向閥9開啟，液壓缸上腔的油通過液控單向閥9迅速地流至液壓缸的下腔，也達到加快氣門回程速度的目的。
當活塞52在運動過程中，接近液壓缸51上端的行程終點時，臺肩55伸入至環(huán)形緩沖腔56內(nèi)，其緩沖作用與上述第一實施例的原理相同，在這里不再重復敘述。
由此可見，本發(fā)明中的氣門開啟高度只與液壓缸上、下腔之間的壓差有關(guān)，即與壓差比例減壓閥的油口之間的壓差有關(guān)，而與系統(tǒng)的壓力無關(guān)，工作時，系統(tǒng)壓力可以漂移，而不會對活塞有較大的影響，系統(tǒng)的工況基本是變頻振動，約在10Hz-200Hz之間，控制信號可以是調(diào)合函數(shù)或脈寬調(diào)制方波等，液壓泵可采用變量泵，以節(jié)約能量，所以采用上述方案也屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種壓差式變氣門控制系統(tǒng)，其包括液壓供給裝置(1)、液壓作動件(5)、氣門(6)和控制活塞(52)平衡的彈簧(4)，所述的液壓作動件(5)又包括液壓缸(51)、活塞(52)及活塞桿(53)，所述的活塞桿(53)與氣門(6)相聯(lián)動，其特征在于所述的活塞(52)將液壓缸(51)分成上腔和下腔，所述的液壓供給裝置(1)通過總進油管(14)與所述的液壓缸(51)上腔相通，而所述的液壓缸(51)下腔則通過壓差比例減壓閥(2)與所述的液壓供給裝置(1)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓差式變氣門控制系統(tǒng)，其特征在于所述的壓差比例減壓閥為壓差反饋型控制滑閥(2a)，其包括閥體(22)、滑閥芯(21)、比例電磁鐵和位于閥體上的進油口(A)、出油口(B)及泄油口(T)，所述的閥體(22)內(nèi)設有與所述的滑閥芯相匹配的水平布置的橫向通道(222)，所述的滑閥芯(21)上設有一柱體凸臺(211)，該柱體凸臺能隨所述的滑閥芯而移動，堵住或打開柱體凸臺(211)與泄油口(T)相通的控制油口(c-c)，所述的滑閥芯的一端與所述的比例電磁鐵的頂桿(25)同心相接觸，另一端與彈簧(23)相抵，所述的閥體(22)的左側(cè)處設有通過進油口(A)與所述的液壓缸上腔及所述的液壓供給裝置(1)相連通的左側(cè)通道(223)，所述的閥體的中心處則設有與所述的橫向通道(222)相連通、以及通過出油口(B)與所述的液壓缸下腔相連通的縱向通道(225)，在所述的左側(cè)通道(223)與所述的縱向通道(225)之間設有帶阻尼的阻尼通道(224)，所述的縱向通道(225)的上端與所述的閥體的右上側(cè)通道(221)的左端相溝通，所述的右上側(cè)通道的右端與所述的閥體的右端通道(227)相溝通，所述的閥體的右下側(cè)設有一端與泄油口(T)相連通，另一端與所述的橫向通道相溝通的右下側(cè)通道(226)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓差式變氣門控制系統(tǒng)，其特征在于所述的阻尼通道(224)內(nèi)的阻尼為阻尼孔(24)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓差式變氣門控制系統(tǒng)，其特征在于所述的阻尼通道內(nèi)的阻尼是由所述的柱體凸臺(221)與閥體(22)之間的第二個節(jié)流邊(c2)形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的壓差式變氣門控制系統(tǒng)，其特征在于所述的滑閥芯(21)的兩端設置有密封伸出閥體(22)外的細桿(212)，所述的比例電磁鐵的頂桿(25)與其相應端的細桿相抵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的壓差式變氣門控制系統(tǒng)，其特征在于所述的液壓缸上腔與所述的液壓缸下腔之間還設置有與所述的壓差比例減壓閥(2)相并聯(lián)的、使液壓油從液壓缸的上腔流向液壓缸的下腔的液控單向閥(9)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的壓差式變氣門控制系統(tǒng)，其特征在于所述的活塞(52)頂部設有一凸起，相對應地，在所述的液壓缸(51)上蓋處設有與其相匹配的緩沖腔(56)，并在液壓缸上設有一端與緩沖腔相貫通的油道(59)，該油道(59)的另一端則通過第一單向閥(7)與液壓供給裝置(1)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的壓差式變氣門控制系統(tǒng)，其特征在于所述的總進油管(14)上安裝有阻止所述的液壓缸上腔的油流向液壓供給裝置(1)的第二單向閥(10)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的壓差式變氣門控制系統(tǒng)，其特征在于所述的總進油管(14)上安裝有壓力蓄能器(3)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的壓差式變氣門控制系統(tǒng)，其特征在于所述的相對活塞桿(53)的活塞端面上設有與活塞桿同軸并伸出液壓缸(51)之外的輔助活塞桿(54)，所述的彈簧(4)套在位于液壓缸之外的輔助活塞桿(54)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的壓差式變氣門控制系統(tǒng)，其特征在于所述的彈簧(4)為套在位于液壓缸外的活塞桿(53)上。
12.一種壓差式變氣門控制系統(tǒng)，其包括液壓供給裝置(1)、液壓作動件(5)、氣門(6)和控制活塞(52)平衡的彈簧(4)，所述的液壓作動件(5)又包括液壓缸(51)、活塞(52)及活塞桿(53)，所述的活塞桿(53)與氣門(6)相聯(lián)動，其特征在于所述的活塞(52)將液壓缸(5 1)分成上腔和下腔，所述的上腔和下腔分別通過進油管(16)、出油管(15)與一壓差比例減壓閥的兩個存在壓差的第一油口(A1)和第二油口(B1)相連，所述的液壓供給裝置(1)則通過總進油管(14)與所述的壓差比例減壓閥(2d)的進油口(C)相連。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的壓差式變氣門控制系統(tǒng)，其特征在于所述壓差比例減壓閥為壓差反饋錐閥(2d)，其包括錐閥體(22d)、錐閥芯(21d)、比例電磁鐵、位于錐閥體上的上述進油口(C)、第一油口(A1)和第二油口(B1)，所述的錐閥芯頭部設有與錐閥體內(nèi)孔(221d)后端口相配的圓錐體(211d)，而其尾部與所述的比例電磁鐵的頂桿相抵，并在所述的錐閥芯(21d)外套有一端抵于錐閥體(22d)上，另一端抵于所述的圓錐體(211d)端面上的軟彈簧(23d)，所述的進油口(C)、第一油口(A1)分別與所述的錐閥體內(nèi)孔(221d)的的前后端口相連通，而所述的第二油口(B1)與第一油口(A1)之間設有帶阻尼孔(24d)的通道，且第二油口(B1)還與油箱相連通。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的壓差式變氣門控制系統(tǒng)，其特征在于所述的活塞(52)頂部設有一凸起，相對應地，在所述的液壓缸(51)上蓋處設有與其相匹配的緩沖腔(56)，并在液壓缸上設有一端與緩沖腔相貫通的油道(59)，該油道(59)的另一端則通過第一單向閥(7)與液壓供給裝置(1)相連。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的壓差式變氣門控制系統(tǒng)，其特征在于所述的液壓缸上腔與所述的液壓缸下腔之間還設置有與所述的壓差比例減壓閥(2)相并聯(lián)的、使液壓油從液壓缸的上腔流向液壓缸的下腔的液控單向閥(9)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的壓差式變氣門控制系統(tǒng)，其特征在于所述的總進油管(14)上安裝有壓力蓄能器(3)。
17.根據(jù)權(quán)利要求12至16任一所述的壓差式變氣門控制系統(tǒng)，其特征在于所述的相對活塞桿(53)的活塞端面上設有與活塞桿同軸并伸出液壓缸(51)之外的輔助活塞桿(54)，所述的彈簧(4)套在位于液壓缸之外的輔助活塞桿(54)上。
18.根據(jù)權(quán)利要求12至16任一所述的壓差式變氣門控制系統(tǒng)，其特征在于所述的彈簧(4)為套在位于液壓缸外的活塞桿(53)上。
全文摘要
一種壓差式變氣門控制系統(tǒng)，其包括液壓供給裝置、液壓作動件、氣門和控制活塞平衡的彈簧，所述的液壓作動件又包括液壓缸、活塞及活塞桿，所述的活塞桿與氣門相聯(lián)動，其特征在于所述的活塞將液壓缸分成上腔和下腔，所述的液壓供給裝置通過進油管與所述的液壓缸上腔相通，而所述的液壓缸下腔則通過壓差比例減壓閥與所述的液壓供給裝置相連。采用壓差比例減壓閥作為核心控制元件，氣門開啟的高度與系統(tǒng)壓力無關(guān)，只需改變電信號就能改變活塞上下腔的壓差，從而達到氣門按需隨時進行變升程和正時的目的，因此，系統(tǒng)響應速度快，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可靠性好，且系統(tǒng)的干擾??；因此，本發(fā)明可滿足內(nèi)燃發(fā)動機的更高工作速度要求，可在內(nèi)燃發(fā)動機上推廣應用。
文檔編號F02D13/00GK1544800SQ20031010891
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月27日
發(fā)明者凌俊杰, 翁振濤 申請人:寧波華液機器制造有限公司