專利名稱：一種液壓式變氣門(mén)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)氣門(mén)的控制系統(tǒng)，尤其指一種液壓式控制的內(nèi)燃機(jī)變氣門(mén)的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
氣門(mén)裝置是發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的一個(gè)組成部分，由于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的工作運(yùn)轉(zhuǎn)由進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個(gè)工作過(guò)程組成，其中進(jìn)氣和排氣過(guò)程，需要依靠發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確地按各氣缸的工作順序輸送可燃混合氣(汽油發(fā)動(dòng)機(jī))或新鮮空氣(柴油發(fā)動(dòng)機(jī))以及排出燃燒后的廢氣，而負(fù)責(zé)上述工作的機(jī)件就是配氣機(jī)構(gòu)中的氣門(mén)，因此氣門(mén)裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)的工作中起著非常重要的作用?？蓚鹘y(tǒng)的氣門(mén)機(jī)構(gòu)是由凸輪軸、氣門(mén)搖臂、氣門(mén)彈簧、氣門(mén)導(dǎo)管、氣門(mén)本體及氣門(mén)座組成，實(shí)踐證明，上述結(jié)構(gòu)的氣門(mén)機(jī)構(gòu)運(yùn)作比較固定，工作時(shí)，氣門(mén)的正時(shí)(時(shí)序控制)和升程無(wú)法按工作要求隨時(shí)改變，因此無(wú)法同時(shí)滿足高、低轉(zhuǎn)速的需求。為此，一種變氣門(mén)控制機(jī)構(gòu)(VVA)便因應(yīng)運(yùn)而生，按其作動(dòng)機(jī)構(gòu)原理可分為機(jī)械式、機(jī)電式和液壓式三種。在機(jī)械式變氣門(mén)控制系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)仍是由凸輪系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，只是在機(jī)構(gòu)中增加了相位器、凸輪的連合，如在保時(shí)捷的新911渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上，通過(guò)一個(gè)油壓驅(qū)動(dòng)凸輪相位器取得了變正時(shí)和有兩種設(shè)定的離散的升程控制，通過(guò)一個(gè)油驅(qū)動(dòng)的推桿開(kāi)關(guān)裝置來(lái)切換。采用上述氣門(mén)機(jī)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(dòng)機(jī)的性能，但由于變正時(shí)和變升程仍無(wú)法獨(dú)立控制，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能仍不十分的理想。而在機(jī)電式VVA系統(tǒng)中，初始的作動(dòng)件是電一機(jī)作動(dòng)件，采用一對(duì)帶彈簧的電磁鐵，即電磁作動(dòng)件，雖然在實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)中節(jié)省燃料可高至18％，并能降低碳?xì)浠系漠a(chǎn)生，但在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)銜鐵接近擋鐵時(shí)，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(wú)法提供可變的升程，另外，為了提高其作動(dòng)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(wú)法提供更多的場(chǎng)合供額外電瓶的安裝，這勢(shì)必以增加外殼的體積來(lái)達(dá)到目的，因此，這種結(jié)構(gòu)限制了機(jī)電式變氣門(mén)控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。而液壓式變氣門(mén)控制系統(tǒng)中，其初始作動(dòng)件為液壓作動(dòng)件，如美國(guó)公開(kāi)號(hào)為US2002/0184996A1的《Variable life actuator》就是這樣一種方案，在其公開(kāi)的方案中包括氣門(mén)、液壓供給裝置、壓力控制調(diào)節(jié)裝置、液壓作動(dòng)件和換向閥，所述的液壓作動(dòng)件又包括油缸筒和位于油缸筒內(nèi)的上下同軸分布的動(dòng)作活塞、控制活塞以及控制彈簧，動(dòng)作活塞和控制活塞將油缸筒分成動(dòng)作腔、控制腔和回油腔，動(dòng)作腔通過(guò)換向閥后分別與液壓供給裝置或油箱相連，而控制腔通過(guò)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(guò)回程流量限制器與油箱相連，活塞桿一端與作動(dòng)活塞相連，另一端與氣門(mén)中的氣門(mén)頭相固定，控制活塞可隨活塞桿軸向移動(dòng)，控制彈簧位于回油腔內(nèi)，其兩端分別抵于作動(dòng)活塞下端與油缸筒底部?jī)?nèi)壁之間。工作時(shí)，給出一定的電信號(hào)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(dòng)腔與液壓供給裝置或油箱相連通，推動(dòng)作動(dòng)活塞按需上下移動(dòng)，從而達(dá)到控制氣門(mén)升程和正時(shí)的目的。但上述專利尚無(wú)應(yīng)用，經(jīng)研究分析①由于隨著技術(shù)的發(fā)展，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速已經(jīng)越來(lái)越高，完成四個(gè)工作過(guò)程只需0.005秒的時(shí)間，因此要求換向閥的響應(yīng)時(shí)間很快，而要滿足這樣短的響應(yīng)時(shí)間，使得換向閥的制造成本很高，最終導(dǎo)致產(chǎn)品過(guò)于昂貴，而無(wú)法進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。②由于其在油缸筒內(nèi)設(shè)有控制活塞、控制腔和控制彈簧，在液壓回路中設(shè)有電液壓力調(diào)節(jié)器等元件，使得其系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，可靠性差。③其氣門(mén)的開(kāi)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(dòng)大等缺陷。④同時(shí)，受油缸體積的影響，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(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、響應(yīng)速度快的液壓式變氣門(mén)控制系統(tǒng)。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為該液壓式變氣門(mén)控制系統(tǒng)包括液壓供給裝置、液壓作動(dòng)件、氣門(mén)和彈簧，所述的液壓作動(dòng)件又包括油缸、活塞及活塞桿，所述的活塞桿與氣門(mén)相聯(lián)動(dòng)，而所述的彈簧套在活塞桿上并使活塞始終具有背向氣門(mén)移動(dòng)的趨勢(shì)，其特征在于還包括帶有壓力口、控制口、泄油口和比例信號(hào)發(fā)生裝置的三通比例減壓閥，所述的活塞將油缸分成左腔和右腔，所述的液壓供給裝置通過(guò)進(jìn)油管與上述三通比例減閥的壓力口相連，所述的控制口與所述的油缸左腔相通，而該控制口的壓力由所述的比例信號(hào)發(fā)生裝置比例控制，所述的油缸右腔和泄油口則與回流箱相連。
所述的三通比例減壓閥包括有閥體和閥芯，所述的閥芯為帶有至少兩個(gè)臺(tái)肩的圓柱棒體，且其容納在閥體的主要孔道內(nèi)，并在該主要孔道上設(shè)有與上述臺(tái)肩相對(duì)應(yīng)的沉割槽，所述的閥體與閥芯裝配后的主要孔道上形成五個(gè)腔室，其中有三個(gè)腔室分別與壓力口、控制口及泄油口相通而稱為P腔、A腔和T腔，其余兩個(gè)腔室分布在所述閥芯的兩端，所述的比例信號(hào)發(fā)生裝置裝于閥芯的一端并與其相貼接，且該端的腔室稱為X腔，而相反一端的腔室稱為Y腔，所述的X腔經(jīng)第一油路與T腔相溝通，所述的Y腔經(jīng)第二油路與A腔相溝通，所述的閥芯與閥體之間有且僅有第一控制邊和第二控制邊，且第一控制邊位于P腔與A腔之間，而第二控制邊位于A腔與T腔之間，所述的比例信號(hào)發(fā)生裝置在自然狀態(tài)下，所述的第一控制邊關(guān)閉，而第二控制邊開(kāi)啟。
所述的臺(tái)肩可以為二個(gè)，其中鄰近Y腔的臺(tái)肩為第一臺(tái)肩，而鄰近X腔的臺(tái)肩為第二臺(tái)肩，所述的第一控制邊和第二控制邊分別分布在第一、第二臺(tái)肩的相對(duì)端面與各自沉割槽側(cè)邊之間，而所述的P腔由第一臺(tái)肩處的沉割槽形成，所述的T腔由第二臺(tái)肩處的沉割槽形成，所述的A腔由位于P腔和T腔之間的主要通道形成。
所述的臺(tái)肩也可以為三個(gè)，其中鄰近X腔的臺(tái)肩為右臺(tái)肩，而鄰近Y腔的臺(tái)肩為左臺(tái)肩，位于閥芯中部的臺(tái)肩為中間臺(tái)肩，所述的第一控制邊和第二控制邊分別分布在中間臺(tái)肩的兩側(cè)端面與其沉割槽的相應(yīng)側(cè)邊之間，而所述的A腔由中間臺(tái)肩處的沉割槽形成，所述的T腔由左臺(tái)肩與中間臺(tái)肩之間的主要通道形成，所述的P腔則由中間臺(tái)肩與右臺(tái)肩之間的主要通道形成。
所述的比例信號(hào)發(fā)生裝置可以為比例電磁鐵，或?yàn)榱伛R達(dá)或?yàn)殡?機(jī)械轉(zhuǎn)換器。
所述的第一油路可以為位于所述的閥體上的第一工藝油孔，也可以為位于所述的閥體外的第一管道。
所述的第二油路可以為位于所述的閥芯上的油孔或位于所述閥體上的第二工藝油孔或位于閥體外的第二管道。
所述的Y腔內(nèi)最好設(shè)有一端抵于閥芯端面上，另一端抵于閥體上的壓縮彈簧。
所述的活塞頂部可以設(shè)有一凸起，相對(duì)應(yīng)地，在所述的油缸上蓋處設(shè)有與其相匹配的緩沖腔，并在油缸上設(shè)有一端與緩沖腔相貫通的油道，該油道的另一端則通過(guò)允許液壓油流入油缸左腔的單向閥與所述的控制口相連。
所述的彈簧可以套在位于油缸右腔內(nèi)的活塞桿上，也可以套在位于油缸之外的活塞桿上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于由于采用三通比例減壓閥作為核心控制元件，因此氣門(mén)開(kāi)啟的高度與系統(tǒng)的壓力無(wú)關(guān)，只取決于三通比例減壓閥中控制口的壓力，因而無(wú)需利用位移傳感器進(jìn)行閉環(huán)控制，而只需改變?nèi)ū壤郎p壓閥中比例信號(hào)發(fā)生裝置中的信號(hào)就能改變油缸左腔的壓力，從而保證了在50HZ以上氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)能按任意給定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)，氣門(mén)油缸復(fù)位時(shí)，氣門(mén)能迅速的關(guān)閉，即達(dá)到了氣門(mén)按需隨時(shí)進(jìn)行變升程和正時(shí)的目的，因此，用三通比例減壓閥替代換向閥，使得系統(tǒng)響應(yīng)速度快，控制簡(jiǎn)單，成本低，可靠性好，干擾小。同時(shí)由于油缸右腔直接連于回油箱，這一方面使得油缸的右腔油壓為常壓(油箱壓力)，從而有利于活塞桿與油缸體之間的密封，以保證其可靠工作的同時(shí)延長(zhǎng)了油缸使用壽命；另一方面使得油缸左腔的工作壓力相對(duì)較低，從而可降低系統(tǒng)壓力，并且同時(shí)使得工作壓力可與系統(tǒng)壓力盡可能的接近，以減小系統(tǒng)壓力的損失。再者，活塞頭部的緩沖裝置，可避免氣門(mén)關(guān)閉時(shí)發(fā)生碰撞。另外，采用本發(fā)明的三通比例減壓閥，在工作過(guò)程中始終只有一個(gè)控制邊在工作，因此沒(méi)有附加的流量損失；而將比例信號(hào)發(fā)生裝置側(cè)的X腔連于泄油口，使得比例信號(hào)發(fā)生裝置內(nèi)部不再承受高壓，故其工作可靠。因此，本發(fā)明可滿足內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的更高工作速度要求，可在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上推廣應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的系統(tǒng)示意圖；圖2為第一實(shí)施例中閥芯的立體示意圖；圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例系統(tǒng)示意圖；圖4為第二實(shí)施例中閥芯的立體示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
第一實(shí)施例，如圖1所示，該液壓式變氣門(mén)控制系統(tǒng)包括液壓供給裝置(圖中未視)、液壓作動(dòng)件、氣門(mén)、彈簧7和三通比例減壓閥，其中，液壓供給裝置由常規(guī)的液壓泵和壓力調(diào)節(jié)閥等組成，而液壓作動(dòng)件又包括油缸6、活塞8及活塞桿，活塞8將油缸6分成左腔和右腔，活塞桿一端與活塞8相固聯(lián)，另一端伸出油缸6缸體后與氣門(mén)中的氣門(mén)頭9相聯(lián)動(dòng)，上述彈簧7套在位于油缸6右腔內(nèi)的活塞桿上(也可裝在活塞缸外的活塞桿上)，使活塞8始終具有背向氣門(mén)移動(dòng)的趨勢(shì)。所述的三通比例減壓閥包括閥體1、閥芯2和位于閥體外部的壓力口P、控制口A、泄油口T以及比例信號(hào)發(fā)生裝置，而在本實(shí)施例中，該比例信號(hào)發(fā)生裝置采用常規(guī)的比例電磁鐵。上述液壓供給裝置通過(guò)進(jìn)油管與三通比例減閥的壓力口P相連，而三通比例減壓閥的控制口A壓力由比例電磁鐵的電信號(hào)比例減壓控制，且其與油缸6的左腔相通，油缸6右腔和三通比例減壓閥的泄油口T則與回流箱相連。
考慮到氣門(mén)關(guān)閉時(shí)，避免活塞8與油缸6頂部?jī)?nèi)壁發(fā)生碰撞，在活塞8頂部設(shè)有一凸起，在這里，該凸起采用錐形凸肩81，相對(duì)應(yīng)地，在油缸上蓋處設(shè)有與其相匹配的錐形緩沖腔62，并在油缸上設(shè)有一端與緩沖腔相貫通的油道61，該油道61的另一端則通過(guò)允許液壓油流入油缸左腔的單向閥5后，與三通比例減壓閥的控制口A相連；當(dāng)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即可。
在本實(shí)施例中，上述三通比例減壓閥的閥芯是采用帶有二臺(tái)肩的圓柱棒體，如圖2所示，閥芯2容納在閥體1的主要孔道內(nèi)，并在該主要孔道上設(shè)有與上述兩臺(tái)肩相對(duì)應(yīng)的兩沉割槽，這樣閥體1與閥芯2裝配后，在主要孔道上形成五個(gè)腔室，其中兩個(gè)腔室分別由位于閥芯兩端的主要通道形成，上述比例電磁鐵裝于閥芯的一端，比例電磁鐵的頂桿4與該端的閥芯2端面相貼接，且該端的腔室稱X腔15；而相反一端的腔室稱Y腔11，并在Y腔11內(nèi)設(shè)有比較軟的壓縮彈簧3，該壓縮彈簧3一端與閥芯2左端面相低，另一端與彈簧座相抵，而彈簧座與閥體1密封連接，使得閥芯2始終具有向比例電磁鐵側(cè)移動(dòng)的趨勢(shì)，從而保證工作過(guò)程中閥芯2與比例電磁鐵的頂桿4始終處于相接觸的狀態(tài)。而其余三個(gè)腔室分別與壓力口P、控制口A及泄油口T相通而稱為P腔12、A腔13和T腔14，且所述的X腔15經(jīng)第一油路與T腔14相溝通，所述的Y腔11經(jīng)第二油路與A腔13相溝通，在這里第一油路采用加工在閥體上的第一工藝油孔16，而第二油路采用位于閥芯上的油孔23來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然第一油路也可以通過(guò)增設(shè)位于閥體外部的第一管道來(lái)實(shí)現(xiàn)，而第一油路采用加工在閥體上的第二工藝油孔或位于閥體外的第二管道來(lái)達(dá)到目的。在上述兩臺(tái)肩中，鄰近Y腔的臺(tái)肩為第一臺(tái)肩21，而鄰近X腔的臺(tái)肩為第二臺(tái)肩22，所述的P腔12則由第一臺(tái)肩21處的沉割槽形成，T腔14由第二臺(tái)肩22處的沉割槽形成，所述的A腔由位于P腔和T腔之間的主要通道形成。并在第一臺(tái)肩21、第二臺(tái)肩22的相對(duì)端面與各自沉割槽側(cè)邊之間形成第一控制邊C1和第二控制邊C2，所述的比例電磁鐵在自然狀態(tài)下(即初始狀態(tài)下)，比例電磁鐵的輸入電流為零，由于壓縮彈簧3的預(yù)壓縮以及P腔到A腔存在泄漏造成的A腔殘余壓力的共同作用下，使閥芯被推向電磁鐵所在一側(cè)，使所述的第一控制邊C1關(guān)閉，而第二控制邊C2開(kāi)啟，且A腔的油壓力為零。
工作時(shí)，給三通比例減壓閥的比例電磁鐵通入一定的電流，則在電磁鐵上產(chǎn)生與電流成正比的電磁推力F，該電磁推力F克服壓縮彈簧3的作用力，使閥芯2及兩臺(tái)肩向Y腔側(cè)移動(dòng)，從而使第一控制邊C1打開(kāi)，第二控制邊C2關(guān)閉，此時(shí)壓力油P依次經(jīng)過(guò)壓力口、P腔、第一控制邊C1、A腔后流向控制口，即壓力口A與控制口P相通，控制口的壓力PA升高，同時(shí)壓力PA通過(guò)閥芯上的油孔23通到Y(jié)腔，即作用在閥芯2的左端面上，此力對(duì)電磁鐵而言是反饋?zhàn)饔昧?，在該反饋?zhàn)饔昧皦嚎s彈簧3的共同作用下，降低了閥芯2向Y腔移動(dòng)的速度，當(dāng)控制口的壓力PA升高到與電磁推力F相等時(shí)，閥芯2達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。
上述閥芯2平衡位置的調(diào)節(jié)過(guò)程是自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，閥芯2運(yùn)動(dòng)受到控制口壓力、彈簧力、電磁推力及摩擦力的共同作用，平衡位置滿足如下方程式π4d2pA+FS=F+Ff]]>即PA=4(F+Ff-FS)/πd2]]>式中d-閥芯直徑pA-A腔壓力FS-彈簧力F-電磁推力Ff-摩擦力由于壓縮彈簧3選的很軟，其力遠(yuǎn)小于電磁推力，摩擦力通常比電磁推力小的多，由于電磁推力與電磁鐵的輸入電流信號(hào)成比例關(guān)系，則在一定意義下調(diào)節(jié)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)了控制口壓力PA與電磁鐵的輸入電流信號(hào)成比例地控制。
由于三通比例減壓閥的控制口A通過(guò)進(jìn)油管與油缸6的左腔相連通，而油缸的右腔直接連于回油箱，因此隨著電信號(hào)的變化，控制口A的壓力PA變化將直接施加到油缸6的左腔，若控制口的壓力PA增大，則遂漸壓縮彈簧7，活塞8向油缸右腔運(yùn)動(dòng)，通過(guò)活塞桿帶動(dòng)氣門(mén)頭9向右運(yùn)動(dòng)，直至控制口的壓力PA與彈簧7的作用力相平衡。同理，若控制口的壓力PA減小，則在彈簧7回復(fù)力的作用下，活塞8向油缸左腔運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)氣門(mén)頭9向左運(yùn)動(dòng)，也直至合力與彈簧7的回復(fù)力相平衡；在上述兩種平衡狀態(tài)下，活塞8靜止不動(dòng)，氣門(mén)頭與氣門(mén)座之間得到一個(gè)與之相應(yīng)的間距。
若在上述動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)下，當(dāng)比例電磁鐵的電流信號(hào)增大時(shí)，則比例電磁鐵的電磁推力F隨之增大，電磁推力F推動(dòng)閥芯2向Y腔側(cè)移動(dòng)，使第一控制邊C1的開(kāi)口增大，則控制口A的壓力PA上升，其通過(guò)閥芯2上的油孔23作用在閥芯的左端面上，推動(dòng)閥芯2向X腔側(cè)移動(dòng)，最終與電磁推力F達(dá)到又一次的動(dòng)態(tài)平衡。此時(shí)，使得油缸6左腔的壓力也隨之增大，克服彈簧7的作用力，使活塞8向油缸右腔移動(dòng)，直至與彈簧7建立新的平衡為止，則此時(shí)活塞8也又一次處于靜止?fàn)顟B(tài)，氣門(mén)頭9與氣門(mén)座之間也得到一個(gè)與之相應(yīng)的合適間距。
反之，在上述動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)下，當(dāng)比例電磁鐵的電流信號(hào)減小時(shí)，比例電磁鐵推力隨之減小，則閥芯在壓力PA的作用下，閥芯2帶動(dòng)兩臺(tái)肩向X腔側(cè)移動(dòng)，使第一控制邊C1的開(kāi)口減小，則控制口的壓力PA也隨之減小，該減小后的壓力PA作用到閥芯的左端，使閥芯2停止向X腔側(cè)移動(dòng)，最終與電磁推力F達(dá)到再一次的動(dòng)態(tài)平衡。同時(shí)也使得油缸左腔的壓力減小，在彈簧7回復(fù)力的作用下，活塞8向油缸6左腔移動(dòng)，直至與彈簧7建立新的平衡，此時(shí)的活塞8再一次處于靜止不動(dòng)，氣門(mén)頭9與氣門(mén)座之間重新得到一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的合適間距。
就這樣，活塞8隨著外界電信號(hào)的變化，隨之快速的左右移動(dòng)，使氣門(mén)頭9與氣門(mén)座之間得到一個(gè)相應(yīng)的開(kāi)口。欲使氣門(mén)關(guān)閉時(shí)，令比例電磁鐵的電流突降至零或者較小的初值，閥芯靠電磁鐵端的作用力消失，這時(shí)在復(fù)位彈簧的作用下，油缸的左腔、三通比例減壓閥的A腔以及閥芯的左端的Y腔仍有一定的壓力，在此壓力的作用下，閥芯迅速向電磁鐵一側(cè)運(yùn)動(dòng)，第一控制邊C1關(guān)閉，第二控制邊C2開(kāi)口最大，油缸左腔排除油液的阻力最小，氣門(mén)得以迅速關(guān)閉。
當(dāng)活塞8在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，接近油缸6左腔的行程終點(diǎn)時(shí)，活塞8上的臺(tái)肩81伸入至環(huán)形緩沖腔62內(nèi)，因油道61被單向閥5封閉，緩沖腔62內(nèi)的油只能經(jīng)過(guò)縫隙，再經(jīng)上油口流出，以形成制動(dòng)阻力。而當(dāng)活塞8向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓力油經(jīng)上油口進(jìn)入油缸的左腔，壓力油同時(shí)通過(guò)單向閥5、油道61進(jìn)入緩沖腔62內(nèi)，使活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)不受阻礙。
第二實(shí)施例如圖3和圖4所示，其與上述第一實(shí)施例不同之處在于閥芯2為帶有三個(gè)臺(tái)肩的圓柱棒體，其中，鄰近X腔的臺(tái)肩為右臺(tái)肩22’，鄰近Y腔的臺(tái)肩為左臺(tái)肩21’，閥芯2中部的臺(tái)肩為中間臺(tái)肩24，上述第一控制邊C1和第二控制邊C2則分別分布在中間臺(tái)肩24的兩側(cè)端面與其沉割槽的相應(yīng)側(cè)邊之間，而上述A腔由中間臺(tái)肩24處的沉割槽形成，T腔由左臺(tái)肩21’與中間臺(tái)肩24之間的主要通道形成，P腔則由中間臺(tái)肩24與右臺(tái)肩22’之間的主要通道形成。同理在比例電磁鐵的輸入電流為零時(shí)，由于壓縮彈簧的預(yù)壓縮以及P腔到A腔存在泄漏造成的A腔殘余壓力的共同作用下，使閥芯2被推向電磁鐵所在一側(cè)，使所述的第一控制邊C1關(guān)閉，而第二控制邊C2開(kāi)啟，A腔的油壓為零，其動(dòng)作原理與上述第一實(shí)施例相同，在這里不再累述。
由此可見(jiàn)，選用三通比例減壓閥在閥作為氣門(mén)油缸的控制元件，既能實(shí)現(xiàn)氣門(mén)油缸的左右運(yùn)動(dòng)，完成氣門(mén)的打開(kāi)與關(guān)閉。同時(shí)，由于與油缸復(fù)位彈簧相對(duì)的油缸左腔的壓力大小可由三通比例減壓閥調(diào)節(jié)，因此氣門(mén)開(kāi)啟的行程也隨之得以靈活的調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所提供的實(shí)施例，既使對(duì)實(shí)施例結(jié)構(gòu)方案作些變動(dòng)，比如將比例電磁鐵替換成力矩馬達(dá)或電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器；或?qū)刂七叺拈_(kāi)口形狀進(jìn)行變化，即在鄰近其端面的臺(tái)肩側(cè)面環(huán)帶上加工出三角形的斜槽，或方形或梯形的缺口，這樣隨著閥芯的移動(dòng)，該斜槽或缺口與閥體之間形成了所述的第一控制邊C1和第二控制邊C2；或取消上述壓縮彈簧，或?qū)椈商自谖挥谟透字獾幕钊麠U上，這樣的方案仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種液壓式變氣門(mén)控制系統(tǒng)，其包括液壓供給裝置、液壓作動(dòng)件、氣門(mén)和彈簧(7)，所述的液壓作動(dòng)件又包括油缸(6)、活塞(8)及活塞桿，所述的活塞桿與氣門(mén)相聯(lián)動(dòng)，而所述的彈簧(7)套在活塞桿上并使活塞(8)始終具有背向氣門(mén)移動(dòng)的趨勢(shì)，其特征在于還包括帶有壓力口(P)、控制口(A)、泄油口(T)和比例信號(hào)發(fā)生裝置的三通比例減壓閥，所述的活塞(8)將油缸(6)分成左腔和右腔，所述的液壓供給裝置通過(guò)進(jìn)油管與上述三通比例減閥的壓力口(P)相連，所述的控制口(A)與所述的油缸(6)左腔相通，而該控制口(A)的壓力由所述的比例信號(hào)發(fā)生裝置比例控制，所述的油缸(6)右腔和泄油口(T)則與回流箱相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓式變氣門(mén)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的三通比例減壓閥包括有閥體(1)和閥芯(2)，所述的閥芯為帶有至少兩個(gè)臺(tái)肩的圓柱棒體，且其容納在閥體(1)的主要孔道內(nèi)，并在該主要孔道上設(shè)有與上述臺(tái)肩相對(duì)應(yīng)的沉割槽，所述的閥體(1)與閥芯(2)裝配后的主要孔道上形成五個(gè)腔室，其中有三個(gè)腔室分別與壓力口(P)、控制口(A)及泄油口(T)相通而稱為P腔(12)、A腔(13)和T腔(14)，其余兩個(gè)腔室分布在所述閥芯的兩端，所述的比例信號(hào)發(fā)生裝置裝于閥芯(2)的一端并與其相貼接，且該端的腔室稱為X腔(15)，而相反一端的腔室稱為Y腔(11)，所述的X腔(15)經(jīng)第一油路與T腔(14)相溝通，所述的Y腔(11)經(jīng)第二油路與A腔(13)相溝通，所述的閥芯(2)與閥體(1)之間有且僅有第一控制邊(C1)和第二控制邊(C2)，且所述的第一控制邊(C1)位于P腔(12)與A腔(13)之間，而第二控制邊(C2)位于A腔(13)與T腔(14)之間，所述的比例信號(hào)發(fā)生裝置在自然狀態(tài)下，所述的第一控制邊(C1)關(guān)閉，而第二控制邊(C2)開(kāi)啟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓式變氣門(mén)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的臺(tái)肩為二個(gè)，其中鄰近Y腔(11)的臺(tái)肩為第一臺(tái)肩(21)，而鄰近X腔(15)的臺(tái)肩為第二臺(tái)肩(22)，所述的第一控制邊(C1)和第二控制邊(C2)分別分布在第一、第二臺(tái)肩的相對(duì)端面與各自沉割槽側(cè)邊之間，而所述的P腔(12)由第一臺(tái)肩(21)處的沉割槽形成，所述的T腔(14)由第二臺(tái)肩(22)處的沉割槽形成，所述的A腔(13)由位于P腔(12)和T腔(14)之間的主要通道形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓式變氣門(mén)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的臺(tái)肩為三個(gè)，其中鄰近X腔(15)的臺(tái)肩為右臺(tái)肩(22’)，而鄰近Y腔(11)的臺(tái)肩為左臺(tái)肩(21’)，位于閥芯(2)中部的臺(tái)肩為中間臺(tái)肩(24)，所述的第一控制邊(C1)和第二控制邊(C2)分別分布在中間臺(tái)肩(24)的兩側(cè)端面與其沉割槽的相應(yīng)側(cè)邊之間，而所述的A腔(13)由中間臺(tái)肩(24)處的沉割槽形成，所述的T腔(14)由左臺(tái)肩(21’)與中間臺(tái)肩(24)之間的主要通道形成，所述的P腔(12)則由中間臺(tái)肩(24)與右臺(tái)肩(22’)之間的主要通道形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的液壓式變氣門(mén)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的比例信號(hào)發(fā)生裝置為比例電磁鐵或力矩馬達(dá)或電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的液壓式變氣門(mén)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的第一油路為位于所述的閥體上的第一工藝油孔(16)或位于所述的閥體外的第一管道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的液壓式變氣門(mén)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的第二油路為位于所述的閥芯上的油孔(23)或位于所述閥體上的第二工藝油孔或位于閥體外的第二管道。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的液壓式變氣門(mén)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的Y腔(11)內(nèi)設(shè)有一端抵于閥芯(2)端面上，另一端抵于閥體(1)上的壓縮彈簧(3)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的液壓式變氣門(mén)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的活塞(8)頂部設(shè)有一凸起，相對(duì)應(yīng)地，在所述的油缸(6)上蓋處設(shè)有與其相匹配的緩沖腔(62)，并在油缸上設(shè)有一端與緩沖腔(62)相貫通的油道(61)，該油道(61)的另一端則通過(guò)允許液壓油流入油缸(6)左腔的單向閥(5)與所述的控制口(A)相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的液壓式變氣門(mén)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的彈簧(7)套在位于油缸(6)右腔內(nèi)的活塞桿上或置于油缸外部的活塞桿上。
全文摘要
一種液壓式變氣門(mén)控制系統(tǒng)，其包括液壓供給裝置、液壓作動(dòng)件、氣門(mén)和彈簧，液壓作動(dòng)件又包括油缸、活塞及活塞桿，其特征在于還包括帶有壓力口、控制口、泄油口和比例信號(hào)發(fā)生裝置的三通比例減壓閥，上述活塞將油缸分成左腔和右腔，液壓供給裝置通過(guò)進(jìn)油管與三通比例減閥的壓力口相連，而其壓力由比例信號(hào)發(fā)生裝置比例減壓控制的控制口與油缸左腔相通，油缸右腔和泄油口則與回流箱相連。由于采用三通比例減壓閥作為核心控制元件，因此只需改變?nèi)ū壤郎p壓閥中的電信號(hào)就能改變油缸左腔的壓力，從而達(dá)到氣門(mén)按需隨時(shí)進(jìn)行變升程和正時(shí)的目的，使得系統(tǒng)響應(yīng)速度快，控制簡(jiǎn)單，成本低，可靠性好，干擾小；同時(shí)活塞桿與缸體之間密封容易，系統(tǒng)流量和壓力損失小，因此本發(fā)明值得推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)F01L9/02GK1603582SQ200410068079
公開(kāi)日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月12日
發(fā)明者凌俊杰, 翁振濤, 金波, 謝英俊 申請(qǐng)人:寧波華液機(jī)器制造有限公司