兩級增壓氣閥式排氣機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供兩級增壓氣閥式排氣機(jī)構(gòu)，通過伺服油液壓驅(qū)動排氣閥的開啟與關(guān)閉，采用一級活塞與二級活塞分別以不同的增壓比對增壓室內(nèi)的伺服油進(jìn)行增壓，在排氣閥的開啟過程中實(shí)現(xiàn)不同的驅(qū)動壓力控制，進(jìn)而驅(qū)動排氣閥開啟，通過三位三通電磁換向閥控制PA和AT高壓伺服油油路與低壓伺服油油路的通斷，可以實(shí)現(xiàn)排氣閥的排氣定時、排氣持續(xù)角和排氣閥升程可控。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，對排氣閥控制的自由度大，能進(jìn)一步改善內(nèi)燃機(jī)的排放和燃料的經(jīng)濟(jì)性，有利于提高內(nèi)燃機(jī)的動力性能。
【專利說明】兩級增壓氣閥式排氣機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種發(fā)動機(jī)，具體地說是發(fā)動機(jī)的排氣機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在內(nèi)燃機(jī)的工作過程中，每完成一個工作循環(huán)都必須把廢氣排出氣缸，把新鮮空氣吸入氣缸，進(jìn)、排氣過程必須嚴(yán)格按照內(nèi)燃機(jī)的定時要求進(jìn)行，在多缸內(nèi)燃機(jī)中，還要按照規(guī)定的發(fā)火次序來進(jìn)行，以保證內(nèi)燃機(jī)在最佳工況下運(yùn)轉(zhuǎn)。排氣系統(tǒng)是內(nèi)燃機(jī)配氣系統(tǒng)的重要組成部分，其主要作用是在規(guī)定的時間內(nèi)把燃燒后的廢氣排出燃燒室，排氣相位和排氣持續(xù)角對燃油的經(jīng)濟(jì)性、內(nèi)燃機(jī)功率及排放都有很大影響。現(xiàn)有的機(jī)械式排氣系統(tǒng)排氣相位和氣門升程固定不變，只能保證某一工況下性能達(dá)到最佳，這對使用工況變化頻繁的內(nèi)燃機(jī)是不利的。再者，由于其采用機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，存在凸輪易于磨損破壞、機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)工作噪聲大和加工精度要求高及排氣閥控制精度差等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供工作噪聲小、排氣相位可控、排氣持續(xù)角和排氣閥升程可變的兩級增壓氣閥式排氣機(jī)構(gòu)。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明兩級增壓氣閥式排氣機(jī)構(gòu)，其特征是:包括排氣單元、增壓器、伺服油箱、三位三通電磁換向閥，排氣單兀包括活塞套、液壓活塞、復(fù)位彈簧套、排氣閥、排氣閥外殼，液壓活塞安裝在活塞套里并與活塞套上壁之間形成液壓腔，活塞套固定在復(fù)位彈簧套上，復(fù)位彈簧套固定在排氣閥外殼上，復(fù)位彈簧套里安裝復(fù)位彈簧和復(fù)位彈簧座，復(fù)位彈簧設(shè)置在復(fù)位彈簧座和排氣閥殼體之間，排氣閥的閥桿端部安裝在液壓活塞里，排氣閥的閥頭與排氣閥殼體上的排氣閥座相配合；增壓器包括增壓器體、一級活塞、二級活塞、液壓柱塞，增壓器體里為中空結(jié)構(gòu)，增壓器體上分別開有伺服油出口、低壓伺服油進(jìn)口、伺服油進(jìn)口，增壓器體中空結(jié)構(gòu)的頂端分別與伺服油出口、低壓伺服油進(jìn)口相連通，一級活塞、二級活塞、液壓柱塞自下而上依次安裝在增壓器體里，一級活塞下端與增壓器體形成伺服油腔，一級活塞下端開有伺服油通孔，伺服油通孔、伺服油腔、伺服油進(jìn)口相連通，液壓柱塞與增壓器體中空結(jié)構(gòu)的頂端之間形成增壓室；伺服油進(jìn)口連通三位三通電磁換向閥，三位三通電磁換向閥分別通過低壓伺服油管和高壓伺服油管連通液壓油箱，高壓伺服油管上安裝伺服濾清器、伺服油輸油泵、高壓伺服油泵，低壓伺服油管連通低壓伺服油進(jìn)油管，低壓伺服油進(jìn)油管上安裝伺服油吸油單向閥，低壓伺服油進(jìn)油管連通低壓伺服油進(jìn)口。
[0006]本發(fā)明還可以包括:
[0007]1、一級活塞位于伺服油腔一端的橫截面積大于其另一端的橫截面積，伺服油進(jìn)口鄰近一級活塞端的剖面形狀為梯形。
[0008]2、伺服油通孔鄰近二級活塞端的橫截面面積大于液壓柱塞的橫截面面積，伺服油通孔鄰近二級活塞端的剖面形狀為梯形。[0009]3、一級活塞的橫截面積大于二級活塞的橫截面積，二級活塞的橫截面積大于液壓柱塞的橫截面積。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:本發(fā)明通過增壓器上的一級活塞與二級活塞分別以不同的增壓比對液壓柱塞上面的增壓室內(nèi)的伺服油進(jìn)行增壓，進(jìn)而在排氣閥開啟的過程中以不同的增壓壓力驅(qū)動，采用電磁閥控制伺服油腔內(nèi)伺服油的流通方向，可以實(shí)現(xiàn)排氣閥排氣相位、持續(xù)角和升程可變。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，對排氣閥控制的自由度大，能靈活的控制排氣定時和排氣持續(xù)角，可以實(shí)現(xiàn)排氣閥升程可變，能進(jìn)一步改善內(nèi)燃機(jī)的排放和燃油的經(jīng)濟(jì)性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為增壓室內(nèi)壓力變化曲線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0014]結(jié)合圖1?2，本發(fā)明由液壓油管1、液壓腔2、排氣閥液壓活塞3、排氣閥4、排氣閥復(fù)位彈簧座5、排氣閥復(fù)位彈簧6、排氣口 7、排氣閥閥座8、增壓室9、液壓柱塞10、二級活塞11、一級活塞12、伺服油腔13、三位三通電磁換向閥14、高壓伺服油泵15、伺服油輸油泵
16、伺服油濾清器17、伺服油箱18、低壓伺服油管19、伺服油進(jìn)口 20、伺服油通孔21、伺服油吸油單向閥22、增壓器體23、低壓伺服油進(jìn)口 24和伺服油出口 25組成。其特征是:一級活塞12和增壓器體23之間形成伺服油腔13，伺服油腔13通過增壓器體23上開有的伺服油進(jìn)口 20與高壓伺服油管相連通，一級活塞12可以在增壓器體23內(nèi)往復(fù)滑動，一級活塞12作為二級活塞11的活塞套與二級活塞11相連，二級活塞11可以在一級活塞12內(nèi)往復(fù)滑動，一級活塞12上開有伺服油通孔21，伺服油通過伺服油通孔21連通伺服油腔13和由于二級活塞11滑動時與一級活塞12之間形成的伺服油液壓腔，液壓柱塞10由于增壓室9內(nèi)伺服油的液壓力作用與二級活塞11緊密相連，液壓柱塞10與增壓器體23之間形成增壓室9，增壓室9通過增壓器體23上開有的低壓伺服油進(jìn)口 24連通伺服油吸油單向閥22，伺服油吸油單向閥22通過低壓伺服油管19與伺服油箱18相連通，增壓室9通過伺服油出口 25與液壓油管I相連通，液壓油管I與排氣閥液壓活塞3上端的液壓腔2相連通，排氣閥液壓活塞3上端由于液壓腔2內(nèi)伺服油的液壓力作用緊連排氣閥4，排氣閥復(fù)位彈簧座5被固定在排氣閥4的閥桿上，隨之一起運(yùn)動，排氣閥復(fù)位彈簧6壓緊在排氣閥復(fù)位彈簧座5上，排氣閥4通過排氣閥閥座8限位。
[0015]圖1為本發(fā)明兩級增壓氣閥式排氣機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)示意圖，包括液壓油管1、液壓腔2、排氣閥液壓活塞3、排氣閥4、排氣閥復(fù)位彈簧座5、排氣閥復(fù)位彈簧6、排氣口 7、排氣閥閥座8、增壓室9、液壓柱塞10、二級活塞11、一級活塞12、伺服油腔13、三位三通電磁換向閥14、高壓伺服油泵15、伺服油輸油泵16、伺服油濾清器17、伺服油箱18、低壓伺服油管19、伺服油進(jìn)口 20、伺服油通孔21、伺服油吸油單向閥22、增壓器體23、低壓伺服油進(jìn)口 24和伺服油出口 25。一級活塞12和增壓器體23之間形成伺服油腔13，伺服油腔13通過增壓器體23上開有的伺服油進(jìn)口 20與高壓伺服油管相連通，此段高壓伺服油管連通三位三通電磁換向閥14的A 口，三位三通電磁換向閥14的P 口通過伺服油管分別連接高壓伺服油泵15、伺服油輸油泵16、伺服油濾清器17和伺服油箱18，三位三通電磁換向閥14的T 口通過低壓伺服油管19與伺服油箱18連通，一級活塞12可以在增壓器體23內(nèi)往復(fù)滑動，一級活塞12作為二級活塞11的活塞套與二級活塞11相連，二級活塞11可以在一級活塞12內(nèi)往復(fù)滑動，一級活塞12上開有伺服油通孔21，如圖1所示，伺服油通孔21靠近二級活塞11 一端的剖面形狀為梯形，伺服油通孔21的最大開口處的面積大于液壓柱塞10的橫截面積，以便于伺服油快速的通過二級活塞11對增壓室9內(nèi)的伺服油進(jìn)行增壓，伺服油通過伺服油通孔21連通伺服油腔13和由于二級活塞11滑動時與一級活塞12之間形成的伺服油液壓腔，液壓柱塞10由于增壓室9內(nèi)伺服油的液壓力作用與二級活塞11緊密相連，液壓柱塞10與增壓器體23之間形成增壓室9，增壓室9通過增壓器體23上開有的低壓伺服油進(jìn)口 24連通伺服油吸油單向閥22，伺服油吸油單向閥22通過低壓伺服油管19與伺服油箱18相連通，增壓室9通過伺服油出口 25與液壓油管I相連通，液壓油管I與排氣閥液壓活塞3上端的液壓腔2相連通，排氣閥液壓活塞3上端由于液壓腔2內(nèi)伺服油的液壓力作用緊連排氣閥4，排氣閥復(fù)位彈簧座5被固定在排氣閥4的閥桿上，隨之一起運(yùn)動，排氣閥復(fù)位彈簧6壓緊在排氣閥復(fù)位彈簧座5上，排氣閥4通過排氣閥閥座8限位。當(dāng)三位三通電磁換向閥14處在中位時，A、P、T彼此間均不連通，增壓器體23內(nèi)的各個活塞都保持初始位置，不運(yùn)動；當(dāng)三位三通電磁換向閥14換向到右位時，PA通路接通，伺服油箱18中的伺服油經(jīng)由伺服油濾清器17由伺服油輸油泵16輸入到高壓伺服油泵15，在高壓伺服油泵15內(nèi)增壓后的伺服油流經(jīng)三位三通電磁換向閥14，流過高壓伺服油管由伺服油進(jìn)口 20流入伺服油腔13，由于一級活塞12的面積大于二級活塞11的面積，二級活塞11的面積大于液壓柱塞10的面積，隨著伺服油腔13內(nèi)不斷的供入高壓伺服油，一級活塞12帶動二級活塞11推動液壓柱塞10向上運(yùn)動，此時，增壓室9內(nèi)的低壓伺服油被一級活塞12增壓，當(dāng)增壓室9內(nèi)伺服油的壓力大于排氣閥復(fù)位彈簧6和氣缸內(nèi)氣體對排氣閥4向上的壓力之和時排氣閥4脫離排氣閥閥座8，排氣閥4開始開啟；而在排氣閥4從剛開啟到達(dá)到最大升程的開啟過程中，隨著排氣閥4與排氣閥閥座8距離的增大，氣門開口面積增大，氣缸內(nèi)氣體通過排氣口7的排出量增加，缸內(nèi)氣體壓力降低，排氣閥4所受向上的氣體壓力減小，此時，如果繼續(xù)按一個增壓比對增壓室9內(nèi)的伺服油增壓勢必要求高壓伺服油泵15不斷供入高壓的伺服油，造成額外的機(jī)械做功損失和高壓伺服油能量的損失，所以本發(fā)明在排氣閥4從剛開啟到達(dá)到最大升程的開啟過程中用一級活塞12和二級活塞11分別對增壓室9內(nèi)的伺服油進(jìn)行增壓驅(qū)動，當(dāng)一級活塞12增壓驅(qū)動液壓柱塞10至排氣閥4開啟到一定升程后即被限位，一級活塞12停止繼續(xù)向上運(yùn)動，此時，伺服油通過一級活塞12上開有的伺服油通孔21驅(qū)動二級活塞11繼續(xù)向上增壓增壓室9內(nèi)的伺服油，推動排氣閥液壓活塞3連同排氣閥4繼續(xù)向下運(yùn)動，直至排氣閥4達(dá)到最大升程完全開啟。當(dāng)三位三通電磁換向閥14換向到左位時，AT通路接通，伺服油腔13中的高壓伺服油迅速經(jīng)過三位三通電磁換向閥14流經(jīng)低壓伺服油管19流回到伺服油箱18中，此時，增壓室9內(nèi)增壓后的伺服油推動液壓柱塞10帶動二級活塞11推動一級活塞12落座到最低位置，液壓腔2內(nèi)的增壓后的伺服油壓力迅速降低，排氣閥4在排氣閥復(fù)位彈簧6的彈力作用下重新落座至排氣閥閥座8上，由于排氣閥4各個部分都會存在伺服油的泄漏，所以增壓室9、液壓油管I和液壓腔2內(nèi)的伺服油通過伺服油吸油單向閥22從伺服油箱18中進(jìn)行伺服油的補(bǔ)充。圖2為本發(fā)明兩級增壓氣閥式排氣機(jī)構(gòu)增壓室9內(nèi)伺服油壓力隨著時間變化曲線的示意圖。本發(fā)明通過一級活塞12和二級活塞11與液壓柱塞10的不同的增壓比，可以實(shí)現(xiàn)在排氣閥4開啟過程中不同的增壓壓力控制，通過控制三位三通電磁換向閥14PA、AT油路的通斷時刻，可以控制排氣閥4的排氣定時、排氣持續(xù)角和排氣閥4的升程，能進(jìn)一步改善燃料的經(jīng)濟(jì)性和內(nèi)燃機(jī)的排放，提高了內(nèi)燃機(jī)的動力性能。
[0016]本發(fā)明兩級增壓氣閥式排氣機(jī)構(gòu)包括液壓油管、液壓腔、排氣閥液壓活塞、排氣閥、排氣閥復(fù)位彈簧座、排氣閥復(fù)位彈簧、排氣口、排氣閥閥座、增壓室、液壓柱塞、二級活塞、一級活塞、伺服油腔、三位三通電磁換向閥、高壓伺服油泵、伺服油輸油泵、伺服油濾清器、伺服油箱、低壓伺服油管、伺服油進(jìn)口、伺服油通孔、伺服油吸油單向閥、增壓器體、低壓伺服油進(jìn)口和伺服油出口。一級活塞和增壓器體之間形成伺服油腔，伺服油腔通過增壓器體上開有的伺服油進(jìn)口與高壓伺服油管相連通，一級活塞可以在增壓器體內(nèi)往復(fù)滑動，一級活塞作為二級活塞的活塞套與二級活塞相連，二級活塞可以在一級活塞內(nèi)往復(fù)滑動，一級活塞上開有伺服油通孔，液壓柱塞與二級活塞緊密相連，液壓柱塞與增壓器體之間形成增壓室，增壓室通過增壓器體上開有的低壓伺服油進(jìn)口連通伺服油吸油單向閥，增壓室通過伺服油出口與液壓油管相連通。
[0017]增壓器體上開有的伺服油進(jìn)口靠近一級活塞端的橫截面積大于遠(yuǎn)離一級活塞端的橫截面積，伺服油進(jìn)口靠近一級活塞端的剖面形狀為梯形。
[0018]一級活塞上開有的伺服油通孔靠近二級活塞端的橫截面面積大于液壓柱塞的橫截面面積，伺服油通孔靠近二級活塞端的剖面形狀為梯形。
[0019]一級活塞的橫截面積大于二級活塞的橫截面積，二級活塞的橫截面積大于液壓柱塞的橫截面積。
【權(quán)利要求】
1.兩級增壓氣閥式排氣機(jī)構(gòu)，其特征是:包括排氣單元、增壓器、伺服油箱、三位三通電磁換向閥，排氣單兀包括活塞套、液壓活塞、復(fù)位彈簧套、排氣閥、排氣閥外殼，液壓活塞安裝在活塞套里并與活塞套上壁之間形成液壓腔，活塞套固定在復(fù)位彈簧套上，復(fù)位彈簧套固定在排氣閥外殼上，復(fù)位彈簧套里安裝復(fù)位彈簧和復(fù)位彈簧座，復(fù)位彈簧設(shè)置在復(fù)位彈簧座和排氣閥殼體之間，排氣閥的閥桿端部安裝在液壓活塞里，排氣閥的閥頭與排氣閥殼體上的排氣閥座相配合；增壓器包括增壓器體、一級活塞、二級活塞、液壓柱塞，增壓器體里為中空結(jié)構(gòu)，增壓器體上分別開有伺服油出口、低壓伺服油進(jìn)口、伺服油進(jìn)口，增壓器體中空結(jié)構(gòu)的頂端分別與伺服油出口、低壓伺服油進(jìn)口相連通，一級活塞、二級活塞、液壓柱塞自下而上依次安裝在增壓器體里，一級活塞下端與增壓器體形成伺服油腔，一級活塞下端開有伺服油通孔，伺服油通孔、伺服油腔、伺服油進(jìn)口相連通，液壓柱塞與增壓器體中空結(jié)構(gòu)的頂端之間形成增壓室；伺服油進(jìn)口連通三位三通電磁換向閥，三位三通電磁換向閥分別通過低壓伺服油管和高壓伺服油管連通液壓油箱，高壓伺服油管上安裝伺服濾清器、伺服油輸油泵、高壓伺服油泵，低壓伺服油管連通低壓伺服油進(jìn)油管，低壓伺服油進(jìn)油管上安裝伺服油吸油單向閥，低壓伺服油進(jìn)油管連通低壓伺服油進(jìn)口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級增壓氣閥式排氣機(jī)構(gòu)，其特征是:一級活塞位于伺服油腔一端的橫截面積大于其另一端的橫截面積，伺服油進(jìn)口鄰近一級活塞端的剖面形狀為梯形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的兩級增壓氣閥式排氣機(jī)構(gòu)，其特征是:伺服油通孔鄰近二級活塞端的橫截面面積大于液壓柱塞的橫截面面積，伺服油通孔鄰近二級活塞端的剖面形狀為梯形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的兩級增壓氣閥式排氣機(jī)構(gòu)，其特征是:一級活塞的橫截面積大于二級活塞的橫截面積，二級活塞的橫截面積大于液壓柱塞的橫截面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兩級增壓氣閥式排氣機(jī)構(gòu)，其特征是:一級活塞的橫截面積大于二級活塞的橫截面積，二級活塞的橫截面積大于液壓柱塞的橫截面積。
【文檔編號】F01L9/02GK103953411SQ201410107934
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】白云, 范立云, 劉鵬, 許德, 馬修真, 宋恩哲, 袁志國, 董全, 劉晶晶 申請人:哈爾濱工程大學(xué)