專利名稱：帶保護(hù)機(jī)構(gòu)氣門受迫振動電磁驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機(jī)氣門驅(qū)動系統(tǒng)，尤其是氣門采用受拍振動電磁驅(qū)動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前公知的發(fā)動機(jī)氣門普遍采用凸輪驅(qū)動，為了滿足不同工況的要求，采用了液壓頂柱， 多凸輪機(jī)構(gòu)等先進(jìn)技術(shù)，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，機(jī)械能量損失較大；采用電磁驅(qū)動的氣門，控制簡 單，工作參數(shù)容易調(diào)整，但由于驅(qū)動功率較大，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下難以很好工作；在受迫 振動直動發(fā)電、緩沖儲能、電動驅(qū)動汽車(申請?zhí)?007100041016)中提出了受迫振動電磁 氣門驅(qū)動，設(shè)計(jì)為氣門與銜鐵、彈簧相連，銜鐵位于二個電磁鐵中間，形成受迫振動體系， 電磁鐵的電磁力補(bǔ)充受迫振動體系的能量，并保證氣門的正確開閉，在該系統(tǒng)中電磁鐵功率 較小，可以保證在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況良好工作，但由于氣門的平衡位置位于關(guān)閉和開啟中間， 3發(fā)動機(jī)的活塞和氣門處于非受控狀態(tài)時，氣門和活塞偶然的運(yùn)動，可能造成氣門和活塞的 碰撞，造成損壞，常規(guī)電磁鐵驅(qū)動線圈通過并聯(lián)二極管，通過二極管和線圈吸收電磁鐵的磁 能，會增加電磁鐵發(fā)熱量。

發(fā)明內(nèi)容
為了消除氣門處于非受控狀態(tài)時，氣門和活塞偶然的運(yùn)動，氣門和活塞的碰撞，并且盡 可能減小電磁鐵發(fā)熱問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了氣門保護(hù)機(jī)械，屯磁鐵驅(qū)動電路，實(shí)現(xiàn)在發(fā)動機(jī)氣 門在非工作狀態(tài)下氣門處于關(guān)閉附近，保證在非工作期間活塞時運(yùn)動時不與氣門碰撞；通過 二極管反向并聯(lián)電容方法，實(shí)現(xiàn)將線圈的磁能轉(zhuǎn)化為電場能，供下次通電時使用，減小電磁 鐵的發(fā)熱量。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
(1) 氣門保護(hù)機(jī)構(gòu)
帶保護(hù)機(jī)構(gòu)氣門受迫振動電磁驅(qū)系統(tǒng)與在受迫振動直動發(fā)電、緩沖儲能、電動驅(qū)動汽車 (申請?zhí)?007100041016)中提出的受迫振動電磁氣門驅(qū)動主要原理一致，也是氣門與銜鐵、 彈簧相連，銜鐵位于二個電磁鐵中間，形成受迫振動體系，電磁鐵的電磁力補(bǔ)充受迫振動體 系的能量，并保證氣門的正確開閉，不同的是，在受迫振動電磁驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個電磁、彈 簧機(jī)構(gòu)(具體形狀、安裝位置根據(jù)需要確定)，該機(jī)構(gòu)中設(shè)計(jì)一個突出體，在非工作狀態(tài)下， 該突出體因?yàn)閺椈勺饔?，擋在氣門振動體系的一個突出體邊上，通過受力設(shè)計(jì)保證氣門彈簧 的壓力使兩個彈簧緊鎖在一起，當(dāng)需要工作時，氣門電磁鐵通電吸引與氣門相連的銜鐵，使 振動體系的突出體與保護(hù)機(jī)構(gòu)的突出體之間壓力消除，緊接著保護(hù)機(jī)構(gòu)的電磁鐵通電，吸引 保護(hù)機(jī)構(gòu)的突出體脫離振動體系的路徑，保護(hù)機(jī)構(gòu)驅(qū)動電磁鐵電源與氣門振動體系的電磁鐵 電源相連，發(fā)動機(jī)工作期間氣門保護(hù)機(jī)構(gòu)電磁鐵一直通電，使保護(hù)機(jī)構(gòu)解除保護(hù)，當(dāng)發(fā)動機(jī) 不工作期間或氣門振動體系的電磁鐵系統(tǒng)故障時，氣門保護(hù)機(jī)構(gòu)電磁鐵斷電，保護(hù)機(jī)構(gòu)的突 出體將氣門限制在關(guān)閉狀態(tài)附近。
(2) 電磁鐵驅(qū)動電路
在該系統(tǒng)一共有三個電磁鐵，在氣門振動體系驅(qū)動體系電磁鐵有兩種工作模式， 一是較高電壓工作模式，當(dāng)銜鐵與電磁鐵較遠(yuǎn)時，要達(dá)到相同的吸引力，所需的電流大，相應(yīng)屯壓 要求較高，二是較低電壓模式，當(dāng)銜鐵與電磁鐵較近時，要達(dá)到相同的吸引力，所需的電流 較小，相應(yīng)電壓較小，因此驅(qū)動電源設(shè)計(jì)高低雙電壓，兩個電壓電源通過固態(tài)繼電器(或其 它控制電路)并接入電磁鐵兩端；而當(dāng)電磁鐵斷電時，會產(chǎn)生很高電壓，可能損壞控制電路， 常規(guī)處理方法是與電磁鐵并聯(lián)一個二極管，消耗線圈中能量，保證電路安全，在此過程中將 磁能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，增加了電磁鐵和二極管的發(fā)熱。本方案設(shè)計(jì)為將高低壓電源分別通過控制 電路后與儲能電容并聯(lián)，再通過控制電路接入驅(qū)動線圈的方法，實(shí)現(xiàn)電源對儲能電容和電容、 電源對驅(qū)動線圈單向可控供電，通過二極管反向與儲能電容串聯(lián)后與電磁鐵線圈并聯(lián)的方法， 實(shí)現(xiàn)電源供電期間二極管不導(dǎo)通，只有當(dāng)電容、電源對線圈不供電時，二極管導(dǎo)通，驅(qū)動線 圈的向電容充電，將磁能轉(zhuǎn)化為電場能，保護(hù)電路系統(tǒng)，減小電磁鐵的發(fā)熱量，該方法也可 用于其它快速開關(guān)的感性負(fù)載吸能保護(hù)控制電路；氣門保護(hù)機(jī)構(gòu)電磁鐵功率較小，可采用常 規(guī)并聯(lián)二極的方法吸收能量，但要求氣門振動體系電磁鐵故障時，氣門保護(hù)機(jī)構(gòu)電磁鐵斷電， 在電容的兩端接一個電壓監(jiān)測端，只有當(dāng)電容電壓正常時，才使保護(hù)機(jī)構(gòu)電磁鐵通電，解除 保護(hù)，當(dāng)然也可以直接檢測電磁鐵的電流信號是否正常，決定是否發(fā)出解除保護(hù)的控制信號。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明 圖l是彈簧內(nèi)部安裝、同心電磁鐵氣門驅(qū)動結(jié)構(gòu)圖 圖2是彈簧內(nèi)部安裝、并列電磁鐵氣門驅(qū)動結(jié)構(gòu)圖 圖3是彈簧外部安裝、同心電磁鐵氣門驅(qū)動結(jié)構(gòu)圖 圖4是彈簧外部安裝、并列電磁鐵氣門驅(qū)動結(jié)構(gòu)圖 圖5是彈簧氣門保護(hù)鎖定機(jī)構(gòu)及氣門連接機(jī)構(gòu)放大圖 圖6是氣門驅(qū)動控制電路圖
圖中l(wèi).活塞，2.氣門頂桿，3.彈簧座，4.氣門打開電磁鐵,5.彈簧，6.氣門驅(qū)動銜鐵， 7.彈簧，8.氣門關(guān)閉電磁鐵，9.彈簧座，IO.氣門保護(hù)電磁鐵，ll.氣門保護(hù)鎖定體，12.旋轉(zhuǎn) 軸，13.氣門保護(hù)鎖定彈簧，14.氣門保護(hù)銜鐵，15.彈簧座，16.彈簧座，17.氣門鎖定螺絲， 18.氣門鎖定半圓塊，19.氣門驅(qū)動電磁鐵線圈，20.線圈電流控制器，21.線圈電流控制器控制 信號端，22.供電限流線圈，23.高壓供電控制器控制信號端，24.高壓供電控制器,25.高壓 供電端，26.低壓供電端，27.低壓供電控制器，28.低壓供電控制器控制信號端，29.供電負(fù) 極，30.線圈電流控制器，31.電流方向控制二極管,32.電流方向控制二極管，33.線圈電 流控制器控制信號端，34.電容，35.電容電壓監(jiān)測端。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，活塞(l)、氣門頂桿(2)、氣門驅(qū)動銜鐵(6)連接在一起，氣門打開電磁鐵(4) 和氣門關(guān)閉電磁鐵(8)位于氣門驅(qū)動銜鐵(6)兩邊，彈簧座(3)和彈簧座(9)固定在機(jī)體 上，彈簧座(3)與氣門頂桿(2)為滑動連接，彈簧(5)和彈簧(7)位于電磁鐵中心，為 了便于安裝，彈簧(5)和彈簧(7)均為壓縮彈簧，氣門保護(hù)鎖定體(11)將突出體、氣門 保護(hù)銜鐵(14)通過旋轉(zhuǎn)軸(12)連接在機(jī)體上，氣門保護(hù)鎖定體(11)的突出體和氣門保 護(hù)鎖定彈簧(13)分別位于氣門保護(hù)鎖定體(11)兩邊，氣門保護(hù)鎖定彈簧(13)為壓縮彈簧，氣門保護(hù)電磁鐵(10)安裝在氣門保護(hù)銜鐵(14)相應(yīng)位置。
當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動時，如果氣門驅(qū)動銜鐵(6)被鎖定，則系統(tǒng)振動體系具有能量，氣門關(guān)閉 電磁鐵(8)先通以電流，吸引氣門驅(qū)動銜鐵(6)，使氣門驅(qū)動銜鐵(6)和氣門保護(hù)鎖定體 (11)之間壓力消失，再向氣門保護(hù)銜鐵(14)通以電流，使保護(hù)完全解鎖；氣門關(guān)閉電磁 鐵(8)斷電后，氣門驅(qū)動銜鐵(6)、氣門頂桿(2)、氣門(1)在彈簧(5)、 (7)的作用下 打開氣門，當(dāng)氣門驅(qū)動銜鐵(6)接近氣門打開電磁鐵(4)時，氣門打開電磁鐵(4)通電， 吸引氣門驅(qū)動銜鐵(6)，補(bǔ)充系統(tǒng)能量，并保持氣門打開，反之當(dāng)要并閉氣門時，氣門打開 電磁鐵(4)斷電，氣門驅(qū)動銜鐵(6)、氣門頂桿(2)、氣門(1)在彈簧的作用下關(guān)閉氣門， 當(dāng)氣門驅(qū)動銜鐵(6)接近氣門關(guān)閉電磁鐵(8)時，氣門關(guān)閉電磁鐵(8)通電，補(bǔ)充系統(tǒng)能 量，并保持氣門關(guān)閉。
當(dāng)發(fā)動機(jī)不工作時，氣門保護(hù)電磁鐵(10)不通電，氣門保護(hù)鎖定體(11)的突出體在氣 門保護(hù)鎖定彈簧(13)的作用下，鎖定氣門驅(qū)動銜鐵(6)。
當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動前氣門驅(qū)動銜鐵(6)未被鎖定的情況下，彈簧振動體系不具有能量，先對 氣門關(guān)閉電磁鐵(8)和氣門打開電磁鐵(4)通以周期性電流，使彈簧振動體系能量達(dá)到正常 工作要求，或者直接向氣門關(guān)閉電磁鐵(8)通以大電流，使氣門驅(qū)動銜鐵(6) —次性被吸引 到關(guān)閉電磁鐵(8)上，達(dá)到啟動能量要求，由于只在短時采用大電流，系統(tǒng)發(fā)熱量完全可以承 受。
在圖1中，基本原理與圖1 一致，不同之處為，圖1核心部份為同心安裝，從中心向外依 次為氣門頂桿、彈簧、電磁體內(nèi)磁極、線圈、電磁體外磁極；在圖2中核心部份為并列安裝， 氣門頂桿、彈簧位于中間，兩邊為兩個電磁鐵，圖1結(jié)構(gòu)相對簡單，各方向結(jié)構(gòu)尺寸基本一致， 圖2結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，但可以降低一個方向上的寬度，通過增加另一個方向的長度的方法保證 磁極面積，并最終保證吸引力。
在圖3中，基本原理與圖1一致，不同之處為彈簧安裝在兩個電磁鐵外部，有利于降低驅(qū) 動機(jī)構(gòu)直徑，但長度有所延長，在一些情況，也可以將一個彈簧安裝在兩個電磁鐵內(nèi)部，一 個在外部。
在圖4中，基本原理與圖l一致，不同之處為彈簧安裝在兩個電磁鐵外部，同時與圖2 — 樣，將兩個電磁鐵并列安裝與氣門頂桿兩邊，有利于降低驅(qū)動單邊寬度。
在圖5中，氣門保護(hù)鎖定體(11)突出體與氣門驅(qū)動銜鐵(6)接觸部份，相對各自自身 來說向內(nèi)傾斜，當(dāng)兩接觸部份加壓時，具有鎖定功能，氣門保護(hù)鎖定體(11)突出體的外部 部份設(shè)計(jì)成當(dāng)氣門驅(qū)動銜鐵(6)向氣門關(guān)閉方向運(yùn)動時，可推動突出體的向外旋轉(zhuǎn)，保證氣 門驅(qū)動銜鐵(6)能繼續(xù)運(yùn)動，進(jìn)入鎖定位置。氣門頂桿(2)頂部形狀、氣門鎖定半圓塊(18) 以及錐形孔與常規(guī)氣門頂桿鎖定裝置一致，在錐形孔的外部為帶絲扣的柱形孔，與柱形孔相 配合的氣門鎖定螺絲(17)頂在氣門頂桿(2)上，使氣門頂桿(2)鎖定在氣門驅(qū)動銜鐵上。
在圖6中，高壓供電端(25)和低壓供電端(26)通過高壓供電控制器(24)、低壓供電 控制器(27)并聯(lián)后，通過供電限流線圈(22)接入電容(34)的正極，負(fù)極(29)接入電 容(34)負(fù)極，電容兩端通過線圈電流控制器(20)、線圈電流控制器(30)接在氣門驅(qū)動電 磁鐵線圈(19)兩端，氣門驅(qū)動電磁鐵線圈(19)兩端通過二極管(31)、 (32)接入電容(34)相反的兩端，在電容(34)兩端接出一對電容電壓監(jiān)測端。
以氣門關(guān)閉電磁鐵(8)為例說明工作過程，當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動時，通過高壓供電控制器控制 信號端(23)控制高壓供電控制器(24)導(dǎo)通，向電容充電，通過監(jiān)測電容電壓監(jiān)測端電壓 確定高壓電源是否正常；通過高壓供電控制器(24)斷開高壓電源，再通過線圈電流控制器 控制信號端(21)和線圈電流控制器控制信號端(33)控制線圈電流控制器(20)和線圈電流 控制器(30)導(dǎo)通，線圈中利用電容對線圈通電，適當(dāng)延遲后，通過低壓供電控制器控制信 號端(28)控制低壓供電控制器(27)導(dǎo)通，檢測電容電壓監(jiān)測端穩(wěn)定在合理的范圍內(nèi)，確 定低壓電源是否正常；在以上過程中，反向接入的二極管不導(dǎo)通，如果上面過程中電容電壓 均正常，則發(fā)出氣門保護(hù)機(jī)械解鎖信號，當(dāng)氣缸工作狀態(tài)要求氣門打開時，先通過低壓供電 控制器控制信號端(28)控制低壓供電控制器(27)斷開低壓電源，再通過線圈電流控制器 控制信號端(21)和線圈電流控制器控制信號端(33)控制線圈電流控制器(20)和線圈電流 控制器(30)斷開線圈供電，由于氣門驅(qū)動電磁鐵線圈(19)電流不能馬上為0,此時電流 通過二極管(31)、 (32)對電容充電，充電方向與電容原始儲存電壓方向一致，當(dāng)電流為0 時，電容電壓最高，氣門驅(qū)動電磁鐵線圈(19)的磁場能轉(zhuǎn)化為電容的電場能，由于二極管 不能反向?qū)?，電容電能得以保持；?dāng)氣門要關(guān)閉時，與前述過程一致，先通高壓，對電容 充電，再通線圈、再通低壓保持；由于氣門驅(qū)動銜鐵(6)處于不同位置，其電感量不同，也 可以通過分析前述電容放電過程中電壓變化是否正常，來判斷氣門驅(qū)動銜鐵(6)是否處于正 常位置，當(dāng)不處于正常位置時，可以通過延長高壓通電時間，或者通過周期性電流方法，使 其處于氣門正常位置，或者發(fā)故障提示，該方法設(shè)計(jì)的電容儲能電磁鐵驅(qū)動電路，也可用于 其它開關(guān)的感性負(fù)載吸能保護(hù)控制電路。
權(quán)利要求
1. 一種氣門驅(qū)動系統(tǒng)，它是將氣門與銜鐵、彈簧相連，銜鐵位于二個電磁鐵中間，形成受迫振動體系，電磁鐵的電磁力補(bǔ)充受迫振動體系的能量，并保證氣門的正確開閉；將高低壓電源分別通過控制電路后與儲能電容并聯(lián)，再通過控制電路接入驅(qū)動線圈的方法，實(shí)現(xiàn)電源對儲能電容和電容、電源對驅(qū)動線圈單向可控供電，通過二極管反向與儲能電容串聯(lián)后與電磁鐵線圈并聯(lián)的方法，實(shí)現(xiàn)電源供電期間二極管不導(dǎo)通，只有當(dāng)電容、電源對線圈不供電時，二極管導(dǎo)通，驅(qū)動線圈的向電容充電，將磁能轉(zhuǎn)化為電場能，保護(hù)電路系統(tǒng)，減小電磁鐵的發(fā)熱量；利用彈簧、氣門保護(hù)鎖定體使氣門在非工作時將氣門鎖定在關(guān)閉附近，并通過檢測儲能電容電壓和氣門狀態(tài)的方法，利用電磁鐵解鎖。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣門驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是振動體系中彈簧采用雙壓縮彈簧結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣門驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是氣門頂桿、電磁鐵、彈簧、同心安裝， 從中心向外依次為氣門頂桿、彈簧、電磁體內(nèi)磁極、線圈、電磁體外磁極。線圈接線方式使 產(chǎn)生電壓方向相反。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣門驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是氣門頂桿及彈簧同心安裝，電磁鐵并列安裝，氣門頂桿、彈簧位于中間，兩邊為兩個電磁鐵。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣門驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是氣門頂桿，電磁鐵同心安裝，彈簧安裝在兩個電磁體外部，在一些情況，也可以將一個彈簧安裝在兩磁體內(nèi)部， 一個在外部。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣門驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是氣門頂桿，電磁鐵并列安裝，氣門頂桿 在中心，兩邊兩個電磁鐵，彈簧安裝在兩個電磁體外部，在一些情況，也可以將一個彈簧安 裝在兩個電磁鐵內(nèi)部， 一個在外部。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣門驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是氣門頂桿，電磁鐵同心安裝，彈簧安裝 在兩個電磁體外部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣門驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是利用彈簧、氣門保護(hù)鎖定體使氣門在非 工作時將氣門鎖定在關(guān)閉附近，利用電磁鐵解鎖，保證活塞在非工作期間運(yùn)動時不與氣門碰 撞。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣門驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是將高低壓電源分別通過控制電路后與儲 能電容并聯(lián)，再通過控制電路接入驅(qū)動線圈的方法，實(shí)現(xiàn)電源對儲能電容和電容、電源對驅(qū) 動線圈單向可控供電，通過二極管反向與儲能電容串聯(lián)后與電磁鐵線圈并聯(lián)的方法，實(shí)現(xiàn)電 源供電期間二極管不導(dǎo)通，只有當(dāng)電容、電源對線圈不供電時，二極管導(dǎo)通，驅(qū)動線圈的向 電容充電，將磁能轉(zhuǎn)化為電場能，保護(hù)電路系統(tǒng)，減小電磁鐵的發(fā)熱量，該方法也可用于其 它快速開關(guān)的感性負(fù)載吸能保護(hù)控制電路。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣門驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是通過檢測電容電壓的方法，判斷供電 情況，電磁鐵工作情況，氣門驅(qū)動銜鐵位置，并以此發(fā)出氣門保護(hù)解鎖信號，氣門驅(qū)動銜鐵 位置校正信號，以及故障信號。
全文摘要
一種氣門驅(qū)動系統(tǒng)，它是將氣門與銜鐵、彈簧相連，銜鐵位于二個電磁鐵中間，形成受迫振動體系，電磁鐵的電磁力補(bǔ)充受迫振動體系的能量，并保證氣門的正確開閉；將高低壓電源分別通過控制電路后與儲能電容并聯(lián)，再通過控制電路接入驅(qū)動線圈的方法，實(shí)現(xiàn)電源對儲能電容和電容、電源對驅(qū)動線圈單向可控供電，通過二極管反向與儲能電容串聯(lián)后與電磁鐵線圈并聯(lián)的方法，實(shí)現(xiàn)電源供電期間二極管不導(dǎo)通，只有當(dāng)電容、電源對線圈不供電時，二極管導(dǎo)通，驅(qū)動線圈的向電容充電，將磁能轉(zhuǎn)化為電場能，保護(hù)電路系統(tǒng)，減小電磁鐵的發(fā)熱量；利用彈簧、氣門保護(hù)鎖定體使氣門在非工作時將氣門鎖定在關(guān)閉附近，并通過檢測儲能電容電壓和氣門狀態(tài)的方法，利用電磁鐵解鎖。
文檔編號F01L9/04GK101503972SQ20081000999
公開日2009年8月12日 申請日期2008年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月4日
發(fā)明者唐明龍 申請人:唐明龍