专利名称：柴油机液压式自适应气门正时可变系统与控制方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机液压式自适应气门正时可变系统与控制方法。
背景技术：
传统的活塞式四冲程发动机普遍采用机械式凸轮轴驱动进气门和排气门的配气 机构。气门的运动通过曲轴与凸轮轴，凸轮轴与各气门之间的机械传动来控制定时。长期 以来，这种机械式机构被证明是简单、有效和可靠的，并且费用相对低廉。然而，这种气门机 构开启时间和相位等参数是固定不变的，无法在发动机运行中进行调节，不能在不同运行 工况下改变正时，发动机性能潜力不能得到充分发挥。现代先进内燃机燃烧过程需要对气 门的开启和关闭定时以及升程进行调整，汽油机广泛应用的基于机械和电液控制的VVT系 统是最典型的代表。但在柴油机上，特别是重型柴油机上由于机构复杂，调整装置受力强度 大，在工程上可用的气门调整机构鲜见报道。20世纪80年代以来，能源和环境问题日益突 出，社会对燃油的经济性和有害排放物的要求日益严格，如何改善发动机的性能、提高热效 率和减少有害排放越来越受到关注，开发可工程应用的气门正时可变机构成为现代柴油机 开发的关键技术。配气相位和时间直接影响着发动机的进排气性能，对燃烧过程的优劣起着至关重 要的作用。配气相位和时间的选择要考虑到发动机的高速功率、低速扭矩、怠速油耗、部分 负荷下的燃油经济性、低速平稳性和废气排放等问题。为了获得较好的发动机性能，配气相 位应随着转速和负荷的变化而变化。发动机在高速和大负荷下需要较大的气门重叠角和较 晚的进气门关闭角，以便得到较高的功率输出；反之，在怠速和低速小负荷下则需要较早的 进气门关闭角和较小的气门重叠角，以便得到较好的怠速平稳性和废气排放性能。随着发动机工作者对减少发动机有害物排放和提高发动机工作效率的努力，出现 了废气再循环(EGR)和后处理技术，然而伴随着发动机有害排放物的减少，却导致了发动 机效率的降低，而当采用高增压压力时可能导致发动机最高爆发压力过高。可变配气技术 可以通过改变气门开启关闭时刻实现米勒循环，在发动机运行的一定工况下，可以利用延 迟进气门关闭的时间，使一部分已经进入气缸的气体重新进入进气歧管，并在涡轮增压的 作用下保持一定的气压，发动机的进气效率可以大大增加并降低泵吸损失。这样就造成了 实际压缩比降低，膨胀比大于压缩比，提高效率并减小发动机工作的最高爆发压力。与固定配气相位相比，可变配气相位则可以在发动机不同工作范围内的转速和负 荷下，提供可变的气门开启、关闭时刻或升程，从而改善发动机进、排气性能，较好的满足发 动机在高转速与低转速、大负荷与小负荷时动力性、经济性、废气排放的要求，整体提高发 动机综合性能。为了进一步提高发动机的动力性和降低有害物的排放，往往需要重新组织 其燃烧过程，而在新组织的燃烧过程当中，需要适时调整进、排气量和气门关闭的相位，方 能达到最优的燃烧过程，实现高效、清洁的燃烧。现代高科技的发展已将汽车发动机的节 能、增效、低排放作为“节能_高效_环保” 一体化课题进行综合研究和技术开发。配气相 位固定不变的限制已越来越显得不适应时代要求，为此，可变气门技术已成为汽车发动机
4研究重点方向之一。可变配气技术由于自身的优点，日益受到人们的重视，国外研究机构进行了大量 的研究，出现了很多种可变气门驱动机构，有些系统实现了气门参数可变的功能，但只有少 数结构简单、成本较低的机构实现了产品化，大多数可变气门驱动机构由于成本较高或者 可靠性的问题，仅处于实验阶段。现有产品中的可变配气机构以改变凸轮轴的相位为主要 方式，对原发动机的改动都比较大，多见于小功率汽油机。由于大功率柴油机进排气凸轮轴 分为“顶置”和“侧底置”两种，由于“侧底置”凸轮轴使发动机结构简单，制造成本低，目前， 应用十分广泛，通常它的进排气门由同一凸轮轴驱动，很难使进排气门分别进行调整，所以 大功率柴油机的可变气门技术有待开发。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供一种柴油机液压式自适应气门正时可变系统与控 制方法，是针对市场上普遍保有的侧底置凸轮轴柴油发动机提出的一种可以快速实现气门 正时可变的机构及其实现方式。为了解决上述技术问题，本发明柴油机液压式自适应气门正时可变系统予以实现 的一个技术方案是该系统至少包括发动机，发动机的动力输出轴上设置有油泵，所述油泵 与一调压换向阀相连，发动机的主润滑油道与油泵之间通过油泵进油管连接，所述调压换 向阀还分别连接有输油管和回油管，所述输油管与供油总管相连；系统的工作介质是发动 机机油；所述油泵进油管从发动机的主润滑油道取油；所述油泵与发动的动力输出相连； 所述调压换向阀将油泵加压后的压力油调整到合适的工作压力并切换其流向，从而完成系 统工作模式的切换；所述供油总管、输油管和发动机的各个工作缸通过一自适应推杆长度 改变机构相连；所述回油管和发动机油底壳相连；所述自适应推杆长度改变机构为滑阀式 自适应油路切换机构，所述滑阀式自适应油路切换机构至少包括底座、下端盖、活塞、摇臂 球销、球头座、内阀芯和弹簧；所述底座设置在发动机工作缸缸头上，所述底座中设置有下 端盖，所述摇臂球销与所述发动机的气门摇臂相连，所述摇臂球销通过球头座压在活塞的 顶端；所述底座上设有底座进油孔，所述下端盖上设有下端盖进油孔和下端盖回油孔和下 端盖回油大孔；所述内阀芯在弹簧的作用下顶在活塞的底部；所述供油总管是一种共轨式 的供油管，通过供油支管将油压传递到发动机的各工作缸内。本发明柴油机液压式自适应气门正时可变系统予以实现的另一个技术方案是该 系统至少包括发动机、油底壳、齿轮泵和正时齿轮，所述发动机与油底壳之间设有回油油 路，发动机的动力输出轴上设置有油泵，所述油泵与一调压换向阀相连，发动机的主润滑油 道与油泵之间通过油泵进油管连接，所述调压换向阀还分别连接有输油管和回油管，所述 输油管与供油总管相连；系统的工作介质是发动机机油；所述油泵进油管从发动机的主润 滑油道取油；所述油泵与发动机的动力输出相连；所述调压换向阀将油泵加压后的压力油 调整到合适的工作压力并切换其流向，从而完成系统工作模式的切换；所述供油总管、输油 管和发动机的各个工作缸通过一自适应推杆长度改变机构相连；所述回油管和发动机油底 壳相连；所述自适应推杆长度改变机构为分配盘控制油路切换机构，所述分配盘控制油路 切换机构至少包括进油管、动盘、定盘、分配盘供油支管和液压推杆部件；所述动盘和所述 发动机的正时齿轮相连，所述动盘上设置有动盘过油孔；所述定盘上设有与发动机的各工作缸位置对应的定盘过油孔，所述液压推杆部件设置在发动机的工作缸中，所述定盘过油 孔通过供油支管和各工作缸的液压推杆部件相连，所述液压推杆部件包括液压活塞、下端 盖、下端盖上的进油回油口和下部推杆；所述分配盘供油支管连接到液压推杆部件。本发明柴油机液压式自适应气门正时可变系统的控制方法，该控制方法由上述两 种结构中的任一种柴油机液压式自适应气门正时可变系统予以实现，根据发动机工作状 态，由发动机电控单元发送的控制指令控制其中的调压换向阀动作，所述控制指令储存于 发动机运行MAP内，通过气门正时可变系统完成油路的切换以实现发动机工作模式和非工 作模式的切换；其控制过程如下首先，油泵通过发动机的主润滑油道取机油，与此同时，所述油泵从所述发动机的 动力输出获得动力；所述调压换向阀将机油加压到lOMpa，并根据发动机转速、负荷和机油温度的具体 数值，判断是否换向，通过控制所述调压换向阀动作以实现发动机在工作模式和非工作模 式之间的切换，当机油温度大于70°C、发动机转速大于或等于1300转/分、负荷大于或等 于50%时，所述调压换向阀动作使发动机切换到工作模式；否则，所述调压换向阀静止，发 动机仍然处于非工作模式，压力油经回油管直接回发动机底油壳；当发动机切换到工作模式后，压力油经输油管进入自适应推杆长度改变机构，实 现自适应油路切换，压力油做功之后，经回油管回到发动机油底壳。与现有技术相比，本发明的有益效果是(1)本发明气门正时可变系统可在现有固定气门发动机上进行改装，对原机改动 小，易于实现产业化；(2)本发明气门正时可变系统的动力来源和工作介质均来自发动机自身，既不需 依附外部设备而工作，又自成一个系统；(3)本发明气门正时可变系统根据需要分为工作模式和非工作模式，既能满足发 动机的实际需求又起到节能环保的效果；(4)本发明气门正时可变系统所需的零部件较少，结构简单，成本较低。
图1是采用滑阀控制油路切换以实现自适应气门正时可变系统的示意图； 图2是图1中所示滑阀式自适应油路切换机构20的内部结构示意图； 图3是采用分配盘控制油路切换以实现自适应气门正时可变系统的示意图； 图4是图3中所示分配盘控制油路切换机构18的结构示意图； 图5是图3中所示液压推杆部件23的结构示意图； 图6是本发明控制方法的主流程框图； 图中
1——发动机体2——发动机回油油路 3——发动机油底壳
4——发动机主润滑油道5——油泵进油管6——发动机动力输出轴
7——油泵8——调压换向阀9——回油管
10——输油管11——供油总管12——供油支管
13——发动机飞轮20——滑阀式实时油路切换机构
6
201——气门摇臂204——下端盖回油孔207——弹簧29、210-下部推杆213——摇臂球销214—216——下端盖进油孔217—219——下端盖回油大孔16——18——分配盘控制油路切换机构23——液压推杆部件181—183-定盘184—186——动盘过油孔187—28-进油回油口
26,202——压力室 205——底座回油孔 208——发动机缸头 211——挺柱
-球头座 一底座进油孔 -正时齿轮
-供油支管 -分配盘进油管 _分配盘回油管
203-内阀芯
206——底座 27、209——下端盖 212——凸轮轴 215——活塞 218——底座回油大孔 17——凸轮轴
181——分配盘供油支管
182——定盘过油孔 185——动盘
25——液压活塞
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细地描述。本发明柴油机液压式自适应气门正时可变系统的目的是在侧底置凸轮轴柴油发 动机上实现气门正时可变，主要是通过在原发动机推杆上增加一套自适应推杆长度改变机 构，可以根据发动机的实际需要借助该机构中的下部推杆来改变推杆长度，从而形成一个 组合式进气门推杆。自适应推杆长度改变机构中液压柱塞的运动是通过压力油进入和流出自适应推 杆长度改变机构的压力室推动液压柱塞(活塞)上下运动而实现的。而这个液压油流入和 流出的过程是通过自适应推杆长度改变机构的液压回路自动完成的。采用自适应推杆长度 改变机构所形成的液压回路可以保证发动机在不同转速下液压油保持固定的相位流入和 流出，从而基本上保持气门定时不变或遵循设定的变化规律，故本发明的发明点是自适应 气门控制。本发明中液压源的动力是通过与发动机输出装置相耦合而来自于发动机动力输 出，液压油采用发动机机油或独立的液压油，前者结构简单，后者适用于瞬态响应要求高、 机油温度或机油量不能满足响应要求的发动机。如图1所示，本发明柴油机液压式自适应气门正时可变系统，至少包括发动机1， 发动机的动力输出轴6上设置有油泵7，所述油泵7可以为齿轮泵、柱塞泵、转子泵及叶片泵 中的一种。所述油泵7与一调压换向阀8相连，发动机的主润滑油道4与油泵7之间通过 泵进油管5连接，所述调压换向阀8还分别连接有输油管10和回油管9，所述输油管10与 供油总管11相连；系统的工作介质是发动机机油；所述油泵进油管5从发动机的主润滑油 道4取油；所述油泵7与发动机1的动力输出相连；所述调压换向阀8将油泵7加压后的 压力油调整到合适的工作压力并切换其流向，从而完成系统工作模式的切换；所述供油总 管11、输油管10和发动机的各个工作缸通过一自适应推杆长度改变机构相连；所述回油管 9和发动机油底壳3相连。如图1所示，本发明中的供油方式采用共轨式供油，即一个供油总管连接各个供 油支管向发动机的各工作缸的液压推杆部件供油。根据设计要求，液压推杆部件需要每循 环供油、回油一次，以完成气门升程和定时的调节。发动机转速很高，需要供油、回油的切换过程异常迅速和精确。同时要克服气门弹簧压力将液压活塞推起。因此，工作压力高、流量 大的压力油路自适应切换控制是本发明的重点和难点。本发明中提出了两种用于实现自适应推杆长度改变的压力油自适应切换方式。分 别为滑阀式自适应油路切换机构和分配盘式自适应油路切换机构。如图1和图2所示，采用滑阀式自适应油路切换机构实现推杆长度改变是由凸轮 轴带动的滑阀控制油路的实时切换实现气门关闭定时相位的自适应控制。如图2所示，所述滑阀式自适应油路切换机构20至少包括底座206、下端盖209、 活塞215、摇臂球销213、球头座214、内阀芯203和弹簧207 ；起到滑阀和导向双重作用的底 座206座落在发动机缸头208上，所述底座206中设置有下端盖209，所述摇臂球销213与 所述发动机1的气门摇臂201相连，所述摇臂球销213通过球头座214压在活塞215的顶 端，摇臂球销213和球头座214结构既保证了运动的有效传递又使保证了气门摇臂201运 动的自由度。所述底座206上设有底座进油孔217，所述下端盖209上设有下端盖进油孔 216和下端盖回油孔204和下端盖回油大孔219 ；所述内阀芯203在弹簧207的作用下顶在 活塞215的底部；所述供油总管是一种共轨式的供油管，通过供油支管将油压传递到发动 机的各缸的滑阀式自适应油路切换机构内。当系统非工作模式下，所述油泵7输送的机油经所述调压换向阀8直接进入油底 壳3，所述液压推杆部件的长度不发生改变，液压推杆部件随发动机凸轮轴旋转进行上下往 复运动，使进气门按照原机的定时与升程进行动作。气门运动过程表现为纯凸轮轴控制的 原机状态。当系统在工作模式下，所述油泵7输送的机油经调压换向阀调整到合适的油压并 给输油管10供油，管路中产生压力。所述下端盖209在发动机凸轮轴212带动下，随挺柱 211和推杆210上下往复运动，在某一时刻下端盖进油孔216和底座进油孔217接通，压力 室202开始进油，进油过程持续一定时间，此时活塞215上行，内阀芯203在弹簧207作用 下随之上行。挺柱211升到最高点后开始下降，在某一位置下端盖回油孔204和底座回油 孔205接通，液压缸开始缓慢泄油，当凸轮轴212转到基圆时，气门升程进入近似保持阶段， 气门关闭定时开始延迟，此时气门下降速度完全由下端盖回油孔204直径决定。此时下端 盖回油大孔219和底座回油大孔218已经导通。当活塞215继续下降，内阀203被迫下降， 当内阀配油边缘到达下端盖回油大孔219时，压力室202通过内阀203和下端盖回油大孔 219导通，而此时下端盖回油大孔219和底座回油大孔218已经导通，所以压力室202内的 机油迅速泄出，活塞215回位，气门关闭。完成发动机的一个配气循环内配气定时的调整。 滑阀式自适应油路切换机构的详细结构和工作过程可以参考专利号为200810152274. 7，发 明创造名称为《滑阀式两模式发动机进气门延时关闭机构》的中国发明专利。滑阀式油路切换控制的可变气门系统的核心是具有自适应性的滑阀机构，它借助 凸轮轴带动的推杆的运动和一组特别设计的滑阀机构完成油路的实时切换，控制压力油适 时进出液压推杆部件，进而实现气门正时的调整。整个系统结构紧凑，设计灵巧，进、回油孔 的大小和位置决定了气门定时改变量的大小。而自适应滑阀的油路切换结构和液压推杆部 件做成一体，消除了液力响应延迟造成的差异，无论发动机以何种转速转动，油路的实时切 换都是按照固定的配气相位进行，做到了不同工况下可变气门系统的工作特性一致。如图3、图4和图5所示，采用分配盘式自适应油路切换机构的柴油机液压式自适应气门正时可变系统至少包括发动机1、发动机回油油路2、油底壳3、齿轮泵7、正时齿轮16 和分配盘控制油路切换机构18，发动机的动力输出轴6上设置有油泵7，所述油泵7与一调 压换向阀8相连，发动机的主润滑油道4与油泵7之间通过泵进油管5连接，所述调压换向 阀8还分别连接有输油管10和回油管9，所述输油管10与分配盘控制油路切换机构18相 连；系统的工作介质是发动机机油；所述油泵进油管5从发动机的主润滑油道4取油；所述 油泵7与发动机1的动力输出相连；所述调压换向阀8将油泵7加压后的压力油调整到合 适的工作压力并切换其流向，从而完成系统工作模式的切换；所述分配盘控制油路切换机 构18将输油管10来的压力油通过分配盘供油支管181分配到各缸的液压推杆部件；所述 回油管9和回油管187与发动机油底壳3相连。如图4所示，所述自适应推杆长度改变机构为分配盘控制油路切换机构18，所述 分配盘控制油路切换机构18至少包括进油管184、回油管187、动盘185、定盘183、分配盘 供油支管181和液压推杆部件；所述动盘185和所述发动机1的正时齿轮16相连，所述动 盘185上设置有动盘过油孔186 ；所述定盘183上设有与发动机的各缸工作顺序对应的定 盘过油孔182，所述输油管10与所述分配盘控制油路切换机构18中的定盘183相连；所述 液压推杆部件设置在发动机的工作缸中，所述定盘过油孔182通过供油支管和各工作缸的 液压推杆部件相连，如图5所示，所述液压推杆部件包括液压活塞25、下端盖27、下端盖上 的进油回油口 28和下部推杆29。分配盘控制油路切换机构18的定盘183固定于机体上， 动盘185和正时齿轮16相连，实现配气正时。气门摇臂压在液压活塞25上。上述采用分配盘式自适应油路切换机构的柴油机液压式自适应气门正时可变系 统配合正时齿轮16、凸轮轴17—起工作，与凸轮轴17相连的正时齿轮16带动凸轮轴17 和分配盘控制油路切换机构18的动盘185同步旋转，动盘过油孔186分别接通定盘过油孔 182接通进油和回油油路，使压力油适时的进、出液压推杆部件23的压力室26，推动活塞25 运动，产生一个附加的升程叠加在原气门升程上，实现气门正时的变化。靠分配盘控制油路 切换机构18上动盘过油孔186和定盘过油孔182的大小确定气门正时可变系统一个工作 循环内液压推杆部件23内进油和排油时间长短，靠两孔的相对位置确定进油、回油过程开 始的相位。一个分配盘可以为多个液压推杆部件23同时分配高压油，根据需要只需在定盘 上加工不同个数出油孔即可。当系统非工作模式下，所述油泵7输送的机油经所述调压换向阀8直接进入油底 壳3，所述液压推杆部件的长度不发生改变，液压推杆部件随发动机凸轮轴旋转进行上下往 复运动，使进气门按照原机的定时与升程进行动作。气门运动过程表现为纯凸轮轴控制的 原机状态。当系统在工作模式下，所述油泵7输送的机油经调压换向阀8调整到合适的油压 并给输油管10供油，管路中产生压力。压力油经分配盘控制油路切换机构18的进油管184 进入分配盘进行分配。动盘185随凸轮轴17同步旋转，当原进气门升到某个恰当的时刻， 动盘过油孔186和某一缸的定盘过油孔182接通，压力油经分配盘供油支管181进入液压 推杆部件的压力室26，推动活塞25运动，液压推杆部件的长度增加，产生一个附加升程叠 加在原气门升程上。当凸轮轴17继续旋转一定角度，分配盘进油孔186转过，把进油油路 切断而回油油路接通，压力室26内的压力油在气门弹簧力的作用下经进油回油口 28回流， 液压推杆部件23变回原来长度，附加升程消失。如此完成发动机的一个配气循环内配气定
9时的调整。分配盘式自适应油路切换控制的可变气门系统是靠一个分配盘控制油路的通断 进而实现气门正时的控制。通过精确调整分配盘上油孔的位置和大小，可以满足发动机进、 排气的定时改变的要求，从而调整发动机配气到较佳状态。分配盘动盘185的转动和发动 机凸轮轴同步转动，因此无论发动机以何种转速转动，油路的实时切换都是按照固定的相 位进行，具有很好的自适应性。而管路内建立油压的时间延迟在不同转速下造成的转角差 异，可以通过工作油压的调整进行补偿，最终做到不同工况下可变气门系统的工作特性基 本一致。上述采用不同的压力油自适应切换方式所具有的共同点是通过将原推杆改装成 一个组合式液压推杆部件，该组合式液压推杆部件在液压力的作用下产生一个附加升程叠 加到原气门升程上，从而改变了原气门定时或升程，从而达到气门可变的目的；而且都是通 过采用一个自适应性的实时油路切换机构来完成组合式液压推杆部件的伸缩控制。本发明中的工作介质是对于对瞬态响应要求不高的发动机，其首选采用发动机 自身机油。对于有特殊要求的发动机，例如瞬态响应要求高、而且没有足够的时间使机油 预热到理想温度，则工作介质可以采用液压油且配专用的进、回油管路即可。本发明工作过程中压力油的来源是通过一个液压泵(或其他能满足流量和压力 要求的泵)与发动机的某个动力输出位置耦合提供液压油。本发明还通过液压换向阀根据 发动机工作需要切换该自适应气门控制机构工作模式是处于工作或不工作的状态。另外， 还可通过改变油压来改变进气门的运动规律。对于诸如上述的压力油来源、液压换向阀的 控制及如何通过改变油压来改变进气门的运动规律等均属于本技术领域内的公知常识，其 实现的过程在此不再赘述。柴油机液压式自适应气门正时可变系统的控制主要是体现在发动机工作状态的 判断和气门正时可变系统的工作模式和非工作模式的切换上。本发明中的所述调压换向阀 根据发动机电控单元发送的控制指令完成油路的切换，以实现发动机工作模式和非工作模 式的切换；所述控制指令储存于发动机运行MAP内，根据发动机的机油温度，发动机转速和 负荷等运行参数等综合考虑得出的最优控制策略，实现发动机的高效低排放的燃烧。本发 明中作为判断调压换向阀动作的参数条件是将发动机的机油压力调整为lOMpa，机油温度 大于70°C，最好控制在70°C至95°C范围，发动机转速大于或等于1300转/分，负荷大于或 等于50%，调压换向阀动作，使发动机气门正时可变机构处于工作模式。如图6所示，其控 制过程如下通过气门正时可变系统完成油路的切换以实现发动机工作模式和非工作模式的 切换；其控制过程如下油泵1通过发动机的主润滑油道4取机油，与此同时，所述油泵7从所述发动机1 的动力输出获得动力。所述调压换向阀8将机油加压到lOMpa，并根据发动机转速、负荷和 机油温度的具体数值，判断是否换向，通过控制所述调压换向阀8动作以实现发动机在工 作模式和非工作模式之间的切换，当机油温度大于70°C、发动机转速大于或等于1300转/ 分、负荷大于或等于50%时，所述调压换向阀动作使发动机切换到工作模式；否则，所述调 压换向阀静止，发动机仍然处于非工作模式，压力油经回油管9直接回发动机底油壳3。当 发动机切换到工作模式后，压力油经输油管10进入自适应推杆长度改变机构，实现自适应油路切换，压力油做功之后，经回油管9回到发动机油底壳3。因为，喷油定时、进气增压、可变气门定时和EGR都是为了组织燃烧过程，实现高 效低排放的燃烧。本发明柴油机液压式自适应气门正时可变系统是实现高效、低排放燃烧 的关键技术之一。可变配气相位可以在发动机整个范围内的转速和负荷下，提供较优的气 门开启、关闭时刻或升程，从而改善发动机进排气性能，较好的满足发动机在高转速与低转 速、大负荷与小负荷时的动力性、经济性、废气排放的要求，整体提高发动机综合性能。可以 确定不同发动机转速、喷油定时、负荷、EGR率、进气增压压力和机油温度等条件下的最优燃 烧方案采用原机气门定时或升程还是采用改变后的气门定时或升程，从而控制柴油机液压 式自适应气门正时可变系统处于非工作模式还是工作模式。配合其他控制手段，协同控制 发动机的缸内燃烧过程，最终实现高效、低排放的燃烧过程。本发明的柴油机液压式自适应气门正时可变系统与现有技术相比，其优势在于(1)本发动机气门正时可变系统的突出特点是具有自适应性，能够很好地满足不 同工况下气门正时可变的需求。(2)本发动机气门正时可变系统结构简单且独立成系统，工作时不需要额外的设 备，仅需要几个必要的组件即可迅速构建完成，将固定气门发动机进行简单改装就可实现 气门正时可变，零部件少，制造成本低，易于实现。(3)本发动机气门正时可变系统的基本原理相同但具体实施方式
有多种，实际应 用时可以根据具体条件进行选择，增加了使用的灵活性和实用性。(4)本发动机气门正时可变系统分为两模式工作，不仅能满足发动机不同工况的 需求，而且能有效的降低能耗。尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方 式，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发 明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保 护之内。
权利要求
一种柴油机液压式自适应气门正时可变系统，至少包括发动机(1)及其电控单元，其特征在于发动机的动力输出轴(6)上设置有油泵(7)，所述油泵(7)与一调压换向阀(8)相连，发动机的主润滑油道(4)与油泵(7)之间通过油泵进油管(5)连接，所述调压换向阀(8)还分别连接有输油管(10)和回油管(9)，所述输油管(10)与供油总管(11)相连；系统的工作介质是发动机机油；所述油泵进油管(5)从发动机的主润滑油道(4)取油；所述油泵(7)与发动机(1)的动力输出相连；所述调压换向阀(8)将油泵(7)加压后的压力油调整到合适的工作压力并切换其流向，从而完成系统工作模式的切换；所述供油总管(11)、输油管(10)和发动机的各个工作缸通过一自适应推杆长度改变机构相连；所述回油管(9)和发动机油底壳(3)相连；所述自适应推杆长度改变机构为滑阀式自适应油路切换机构(20)，所述滑阀式自适应油路切换机构(20)至少包括底座(206)、下端盖(209)、活塞(215)、摇臂球销(213)、球头座(214)、内阀芯(203)和弹簧(207)；所述底座(206)设置在发动机工作缸缸头上，所述底座(206)中设置有下端盖(209)，所述摇臂球销(213)与所述发动机1)的气门摇臂(201)相连，所述摇臂球销(213)通过球头座(214)压在活塞(215)的顶端；所述底座(206)上设有底座进油孔(217)，所述下端盖(209)上设有下端盖进油孔(216)和下端盖回油孔(204)和下端盖回油大孔(219)；所述内阀芯(203)在弹簧(207)的作用下顶在活塞(215)的底部；所述供油总管是一种共轨式的供油管，通过供油支管将油压传递到发动机的各工作缸内。
2.根据权利要求1所述柴油机液压式自适应气门正时可变系统，其特征在于，所述油 泵(7)为齿轮泵、柱塞泵、转子泵及叶片泵中的一种。
3.根据权利要求1所述柴油机液压式自适应气门正时可变系统，其特征在于，所述油 泵(7)的动力来源为发动机(1)的动力输出。
4.根据权利要求1所述柴油机液压式自适应气门正时可变系统，其特征碍于，所述发 动机(1)与发动机回油底壳(3)之间设有发动机回油油路(2)。
5.一种柴油机液压式自适应气门正时可变系统，至少包括发动机(1)及其电控单元、 油底壳(3)、齿轮泵(7)和正时齿轮(16)，其特征在于所述发动机(1)与油底壳(3)之间设有回油油路(2)，发动机的动力输出轴(6)上设置 有油泵(7)，所述油泵7与一调压换向阀(8)相连，发动机的主润滑油道(4)与油泵(7)之 间通过油泵进油管(5)连接，所述调压换向阀(8)还分别连接有输油管(10)和回油管(9)； 系统的工作介质是发动机机油；所述油泵进油管(5)从发动机的主润滑油道(4)取油；所 述油泵(7)与发动机(1)的动力输出相连；所述调压换向阀(8)将油泵(7)加压后的压力 油调整到合适的工作压力并切换其流向，从而完成系统工作模式的切换；所述输油管(10)和发动机的各个工作缸通过一自适应推杆长度改变机构相连；所述 回油管(9)和发动机油底壳(3)相连；所述自适应推杆长度改变机构为分配盘控制油路切换机构(18)，所述分配盘控制油路 切换机构(18)至少包括进油管(184)、动盘(185)、定盘(183)、分配盘供油支管(181)和 液压推杆部件；所述动盘(185)和所述发动机(1)的正时齿轮相连，所述动盘(185)上设置 有动盘过油孔(186)；所述定盘(183)上设有与发动机的各缸工作顺序对应的定盘过油孔(182)，所述输油管(10)与所述定盘(183)相连；所述液压推杆部件设置在发动机的工作缸 中，所述定盘过油孔(182)通过供油支管(181)和各工作缸的液压推杆部件相连，所述液压 推杆部件包括液压活塞(25)、下端盖(27)、下端盖上的进油回油口(28)和下部推杆(29)； 所述分配盘供油支管(181)连接到液压推杆部件。
6.根据权利要求5所述柴油机液压式自适应气门正时可变系统，其特征在于，所述油 泵(7)为齿轮泵、柱塞泵、转子泵及叶片泵中的一种。
7.根据权利要求5所述柴油机液压式自适应气门正时可变系统，其特征在于，所述油 泵(7)的动力来源为发动机(1)的动力输出。
8.一种柴油机液压式自适应气门正时可变系统的控制方法，其特征在于，该控制方法 由如权利要求1或5中任一所述柴油机液压式自适应气门正时可变系统予以实现，根据发 动机工作状态，由发动机电控单元发送的控制指令控制其中的调压换向阀动作，所述控制 指令储存于发动机运行MAP内，通过气门正时可变系统完成油路的切换以实现发动机工作 模式和非工作模式的切换；其控制过程如下首先，油泵(1)通过发动机的主润滑油道(4)取机油，与此同时，所述油泵(7)从所述 发动机(1)的动力输出获得动力；所述调压换向阀(8)将机油加压到lOMpa，并根据发动机转速、负荷和机油温度的具体 数值，判断是否换向，通过控制所述调压换向阀(8)动作以实现发动机在工作模式和非工 作模式之间的切换，当机油温度大于70°C、发动机转速大于或等于1300转/分、负荷大于或 等于50%时，所述调压换向阀动作使发动机切换到工作模式；否则，所述调压换向阀静止， 发动机仍然处于非工作模式，压力油经回油管(9)直接回发动机底油壳(3)；当发动机切换到工作模式后，压力油经输油管(10)进入自适应推杆长度改变机构，实 现自适应油路切换，压力油做功之后，经回油管(9)回到发动机油底壳(3)。
全文摘要
本发明公开了一种内燃机气门正时液压式自适应可变系统，包括发动机动力输出轴上的油泵，油泵与一调压换向阀相连，发动机的主润滑油道通过油泵进油管与油泵连接，调压换向阀还连接有输油管和回油管，输油管与供油总管相连；系统的工作介质是发动机机油；油泵进油管从发动机的主润滑油道取油；油泵与发动机的动力输出相连；调压换向阀将油泵加压后的压力油调整到合适的工作压力并切换其流向，从而完成系统工作模式的切换；供油总管、输油管和发动机的各个工作缸通过一自适应推杆长度改变机构相连。同时，本发明还公开了上述系统的控制方法。本发明气门正时可变系统根据需要分为工作模式和非工作模式，既能满足发动机的实际需求又起到节能环保的效果。
文档编号F01M1/02GK101929365SQ20101024177
公开日2010年12月29日 申请日期2010年7月30日 优先权日2010年7月30日
发明者刘二喜, 吴松林, 战强, 苏万华, 裴毅强 申请人:天津大学