双压电协同控制增压式配气系统的制作方法

本发明涉及的是一种内燃机，具体地说是内燃机配气系统。

背景技术：

内燃机配气装置的主要作用是在规定的时间内把燃烧后的废气排出气缸，并吸入足够量的新鲜空气，配气定时和配气持续角对燃油的经济性、内燃机功率、燃烧及排放等影响重大。进、排气过程必须严格按照内燃机定时要求进行，在多缸内燃机中，还要按照规定的发火次序来进行，以保证内燃机运转在最佳工况下。申请号为201210441088.1的专利公开了一种发动机电控液压配气系统，可以实现发动机气门电控全可变的功能，包括气门正时、相位和升程都可以连续调整，但其通过采用电磁阀执行机构控制液压油进油孔和液压油回油孔的开启或关闭控制进入液压缸体内的液压力而实现对气门的控制，电磁阀执行机构结构复杂，电磁线圈电感作用使其响应时间滞后，导致对气门的控制精度差。申请号为200510041311.3的专利公开了一种电控气门执行机构，由壳体、壳体内底部的电磁装置、贯穿电磁装置轴向中心通孔的行程调节螺杆、行程调节螺杆上端与壳体内顶部之间设置的消噪弹簧构成，该发明采用电磁开关直接控制气门开闭，仍然存在结构复杂、响应慢及控制精度差的不足。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供配气持续角和气门升程便于灵活调节、驱动压力可变的双压电协同控制增压式配气系统。

本发明的目的是这样实现的：

本发明双压电协同控制增压式配气系统，其特征是：包括配气单元、液压油轨、油箱；所述配气单元包括气门体、第一压电控制部分、第二压电控制部分、气门、外壳；

所述第一压电控制部分包括第一压电堆、第一顶杆、第一球阀、第一球阀复位弹簧，第一压电堆安装在气门体里，第一顶杆位于第一顶杆腔里并位于第一压电堆的下方，第一球阀位于在第一球阀腔里，第一球阀腔位于第一顶杆腔下方，第一球阀复位弹簧腔位于第一球阀腔下方，第一球阀复位弹簧设置在第一球阀复位弹簧腔里并位于第一球阀下面，第一球阀腔上端与第一球阀相配合的位置为第一密封座面，第一球阀腔下端与第一球阀相配合的位置为第二密封座面；

第一压电控制部分下方设置增压活塞，增压活塞与第一压电控制部分之间形成控制腔，增压活塞下方设置第二压电控制部分，第二压电控制部分与增压活塞之间形成增压腔；

所述第二压电控制部分包括第二压电堆、第二顶杆、第二球阀、第二球阀复位弹簧，第二压电堆安装在气门体里并位于增压腔下方，第二顶杆设置在第二顶杆腔里并位于第二压电堆下方，第二球阀腔设置在第二顶杆腔下方，第二球阀复位弹簧腔设置在第二球阀腔下方，第二球阀设置在第二球阀腔里，第二球阀复位弹簧设置在第二球阀复位弹簧腔里，第二球阀分别与第二球阀腔上端面和第二球阀腔下端面相配合，第二球阀腔上端面与第二球阀配合处为第三密封座面，第二球阀腔下端面与第二球阀配合处为第四密封座面；

第二压电控制部分下方设置控制活塞，控制活塞与第二压电控制部分之间形成活塞腔；

气门体里分别设置总回油孔、第一顶杆腔、第二顶杆腔、第一高压进油孔、第二高压进油孔、第一高低压通孔、第二高低压通孔、第一低压回油孔、第二低压回油孔，总回油管连通油箱，第一高压进油孔分别连通第一顶杆腔和液压油轨，第一低压回油孔分别连通第一球阀复位弹簧腔和总回油管，第一高低压通孔分别连通第一球阀腔和控制腔，第二高压进油孔分别连通第二球阀腔和增压腔，第二低压回油孔分别连通第二球阀复位弹簧腔和总回油管，第二高低压通孔分别连通第二球阀腔和活塞腔；

控制活塞下方连接气门，气门上套有气门复位弹簧，气门端部安装气门座，外壳安装在气门体下方，气门座位于外壳外侧；所述的配气单元的数量与发动机汽缸的数量相一致。

本发明还可以包括：

1、增压腔通过吸油管路与总回油管相通，吸油管路上安装吸油单向阀。

2、增压活塞上端面面积大于其下端面面积。

本发明的优势在于：本发明通过第一压电控制部分和第二压电控制部分协同通断电分别控制第一球阀和第二球阀位移，在配气系统内部实现高低压油路间灵活转换，通过增压活塞对增压腔内的液压油增压，使作用在控制活塞上的液压力灵活变化，液压驱动气门开启和关闭，从而实现气门与通气口间的通断，能有效控制配气定时及配气持续角；采用液压油轨显著降低了由于压电控制部分高低压油路转换时引起的液压油压力波动导致的气门开启和关闭不稳定性，确保了配气系统工作的可靠性及一致性；通过压电堆直接驱动球阀，能灵活而精确的控制配气规律，有利于内燃机不同工况下灵活配气方式的实现，显著提高了气门控制自由度，能进一步改善燃料的经济性和内燃机排放，有利于提高内燃机的动力性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的第一压电控制部分示意图；

图3为本发明的第二压电控制部分示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～3，本发明一种双压电协同控制增压式配气系统，它由液压油轨1、液压油管2、第一压电控制部分3、控制腔4、增压活塞5、增压活塞复位弹簧6、吸油单向阀7、增压腔8、第二压电控制部分9、活塞腔10、控制活塞11、气门体12、弹簧座13、气门复位弹簧14、气门15、外壳16、通气口17、气门座18、回油管19、油箱20、滤器21和液压油泵22组成。液压油轨1左端通过油管分别与液压油泵22、滤器21和油箱20相连通，液压油轨1上开有多个液压油出口，液压油出口的个数根据内燃机气缸的个数确定，液压油出口通过液压油管2与气门体12上开有的液压进油口相连通，气门体12上开有的低压回油口通过回油管19连通油箱20。第一压电控制部分3由电气接头23、第一压电堆24、第一高压进油孔25、第一密封座面26、第一球阀复位弹簧27、第一高低压通孔28、第一低压回油孔29、第二密封座面30、第一球阀31和第一顶杆32组成。第二压电控制部分9由第二压电堆33、第二高压进油孔34、第三密封座面35、第二球阀复位弹簧36、第二高低压通孔37、第二低压回油孔38、第四密封座面39、第二球阀40和第二顶杆41组成。气门体12上分别设计有第一高压进油孔25、第一密封座面26、第一高低压通孔28、第一低压回油孔29、第二密封座面30、第二高压进油孔34、第三密封座面35、第二高低压通孔37、第二低压回油孔38和第四密封座面39，第一高压进油孔25通过气门体12上的液压油通道与液压进油口相连通，第一低压回油孔29通过气门体12上的低压回油通道与低压回油口相连通，在第一球阀31压紧至第一密封座面26上时，第一高低压通孔28连通控制腔4与第一低压回油孔29，在第一球阀31压紧至第二密封座面30上时，第一高低压通孔28连通控制腔4与第一高压进油孔25，在第二球阀40压紧至第三密封座面35上时，第二高低压通孔37连通活塞腔10与第二低压回油孔38，在第二球阀40压紧至第四密封座面39上时，第二高低压通孔37连通活塞腔10与第二高压进油孔34，第一低压回油孔29和第二低压回油孔37通过气门体12上开有的液压油通道与低压回油口连通，第一压电堆24和第二压电堆33上端通过电气接头23与内燃机电控单元相连，进而控制第一球阀31和第二球阀40的抬起和落座，第一球阀31和第二球阀40分别通过第一球阀复位弹簧27和第二球阀复位弹簧36被压紧至第一顶杆32和第二顶杆41上。增压活塞5上端面积大于下端面积，其上端与气门体12之间形成控制腔4，控制腔4连通第一高低压通孔28，下端与气门体12之间形成增压腔8并与吸油单向阀7连通，增压腔8通过气门体12上开有的液压油通道与第二高压进油孔34连通，控制活塞11及气门体12之间形成活塞腔10，活塞腔10与第二高低压通孔37连通。控制活塞11设置在气门15上部，控制活塞11随气门15开启和关闭并与气门15同步运动，弹簧座13通过止动环固定在气门15上，并随之一起运动，气门复位弹簧14压紧在弹簧座13与外壳16之间，气门座18对气门15的运动升程进行限制。

图1为本发明双压电协同控制增压式配气系统的整体结构示意图，包括液压油轨1、液压油管2、第一压电控制部分3、控制腔4、增压活塞5、增压活塞复位弹簧6、吸油单向阀7、增压腔8、第二压电控制部分9、活塞腔10、控制活塞11、气门体12、弹簧座13、气门复位弹簧14、气门15、外壳16、通气口17、气门座18、回油管19、油箱20、滤器21和液压油泵22组成。液压油轨1左端通过油管分别与液压油泵22、滤器21和油箱20相连通，液压油轨1上开有多个液压油出口，液压油出口的个数根据内燃机气缸的个数确定，如图1所示，为本发明用于四缸内燃机时的示意图，液压油出口通过液压油管2与气门体12上开有的液压进油口相连通，气门体12上开有的低压回油口通过回油管19连通油箱20。电气接头23、第一压电堆24、第一高压进油孔25、第一密封座面26、第一球阀复位弹簧27、第一高低压通孔28、第一低压回油孔29、第二密封座面30、第一球阀31和第一顶杆32共同构成了双压电协同控制增压式配气系统的第一压电控制部分3，如图2所示。第二压电堆33、第二高压进油孔34、第三密封座面35、第二球阀复位弹簧36、第二高低压通孔37、第二低压回油孔38、第四密封座面39、第二球阀40和第二顶杆41共同构成了双压电协同控制增压式配气系统的第二压电控制部分9，如图3所示。气门体12上分别设计有第一高压进油孔25、第一密封座面26、第一高低压通孔28、第一低压回油孔29、第二密封座面30、第二高压进油孔34、第三密封座面35、第二高低压通孔37、第二低压回油孔38和第四密封座面39，第一高压进油孔25通过气门体12上的液压油通道与液压进油口相连通，第一低压回油孔29通过气门体12上的低压回油通道与低压回油口相连通，在第一球阀31压紧至第一密封座面26上时，第一高低压通孔28连通控制腔4与第一低压回油孔29，在第一球阀31压紧至第二密封座面30上时，第一高低压通孔28连通控制腔4与第一高压进油孔25，在第二球阀40压紧至第三密封座面35上时，第二高低压通孔37连通活塞腔10与第二低压回油孔38，在第二球阀40压紧至第四密封座面39上时，第二高低压通孔37连通活塞腔10与第二高压进油孔34，第一低压回油孔29和第二低压回油孔37通过气门体12上开有的液压油通道与低压回油口连通，第一压电堆24和第二压电堆33上端通过电气接头23与内燃机电控单元相连，进而控制第一球阀31和第二球阀40的抬起和落座，第一球阀31和第二球阀40分别通过第一球阀复位弹簧27和第二球阀复位弹簧36被压紧至第一顶杆32和第二顶杆41上。增压活塞5上端面积大于下端面积，其上端与气门体12之间形成控制腔4，控制腔4连通第一高低压通孔28，下端与气门体12之间形成增压腔8并与吸油单向阀7连通，增压腔8通过气门体12上开有的液压油通道与第二高压进油孔34连通，控制活塞11及气门体12之间形成活塞腔10，活塞腔10与第二高低压通孔37连通。控制活塞11设置在气门15上部，控制活塞11随气门15开启和关闭并与气门15同步运动，弹簧座13通过止动环固定在气门15上，并随之一起运动，气门复位弹簧14压紧在弹簧座13与外壳16之间，气门座18对气门15的运动升程进行限制。如图1所示，本发明用于四缸内燃机时，油箱20内的液压油流经油管流入滤器21，滤清后的液压油通过油管流入液压油泵22，并在液压油泵22内被增压到一定压力，从液压油泵22内流出的增压液压油经过油管流入液压油轨1，并储存在液压油轨1内，液压油轨1内的增压液压油流经液压油管2经由气门体12上开有的液压进油口流入气门体12内液压进油通道，在双压电协同控制增压式配气系统第一压电控制部分3和第二压电控制部分9均未通电时，第一压电堆24和第二压电堆33均保持原始长度，不伸长，第一球阀复位弹簧27压紧第一球阀31至第一密封座面26，第二球阀复位弹簧36压紧第二球阀40至第三密封座面35，流入气门体12内的增压液压油经由第一高压进油孔25流入第一密封座面26、第一球阀31、第一顶杆32与气门体12形成的环形容腔内，由于第一球阀31在此容腔内所受液压力小于第一球阀复位弹簧27向上的弹簧力，第一球阀31仍然被第一球阀复位弹簧27压紧至第一密封座面26上，此时，第二密封座面30打开，第一高低压通孔28连通控制腔4与第一低压回油孔29，从而通过回油管19连通控制腔4与油箱20，控制腔4内液压油压力较低，增压活塞5在增压活塞复位弹簧6作用下不对增压腔8内液压油进行增压，增压腔8内液压油压力较低，气门15在气门复位弹簧14的弹簧力作用下被压紧至气门座18上，通气口17与气缸不连通；在双压电协同控制增压式配气系统第一压电控制部分3接收来自内燃机电控单元的增压控制电流后，由于压电堆的逆压电效应，第一压电堆24变形伸长，向下推动第一顶杆32，第一球阀31随第一顶杆32一起向下运动，第一球阀31密封第二密封座面30，第一高低压通孔28与第一低压回油孔29断开，第一密封座面26开启，第一高低压通孔28与第一高压进油孔25连通，液压油轨1内的增压液压油流经液压油管2流入控制腔4，控制腔4内压力迅速升高，由于增压活塞5上端面积大于下端面积，增压活塞5向下运动并对增压腔8内液压油进行增压，增压腔8内液压油压力迅速增加，此时，第二压电控制部分9不通电，第二球阀40密封第三密封座面35而使增压腔8内增压后的液压油不能进入活塞腔10内，在增压腔8内液压油压力增压到一定值后，第二压电堆33通电，第二球阀40密封第四密封座面39，第三密封座面35开启，增压腔8内高压液压油流经第二高压进油孔34和第二高低压通孔37流入活塞腔10内，活塞腔10内压力迅速升高，控制活塞11所受液压力大于气门复位弹簧14的弹簧力与气门15所受气缸内压力的合力，控制活塞11与气门15一起向下运动，气门15离开气门座18而迅速开启，通气口17与气缸连通，开启配气；在双压电协同控制增压式配气系统第一压电控制部分3再次断电时，第一压电堆24再次恢复原始长度，第一球阀31在第一球阀复位弹簧27的弹簧力作用下再次密封第一密封座面26，第一高低压通孔28与第一高压进油孔25断开，第二密封座面30开启，控制腔4通过第一高低压通孔28与第一低压回油孔29相连通，控制腔4内的高压液压油流经第一高低压通孔28回流至油箱20，控制腔4内压力迅速下降，在增压活塞复位弹簧6的弹簧力及增压腔8内液压油对增压活塞5下端面液压力合力作用下增压活塞5向上运动，此时第二压电控制部分9断电，第二球阀40密封第三密封座面35，第四密封座面39开启，活塞腔10内液压油经由第二高低压通孔37回流至油箱20，气门15在气门复位弹簧14的弹簧力作用下向上运动压紧至气门座18而关闭，随着增压活塞向上运动吸油单向阀7开启，增压腔8通过吸油单向阀7自油箱20中吸油，增压腔8内液压油压力恢复至初始值，完成一个配气循环过程。图1所示，为本发明用于四缸内燃机时的示意图，可以根据内燃机气缸个数灵活调整本发明双压电协同控制增压式配气系统的第一压电控制部分3、控制腔4、增压活塞5、增压活塞复位弹簧6、吸油单向阀7、增压腔8、第二压电控制部分9、活塞腔10、控制活塞11、气门体12、弹簧座13、气门复位弹簧14、气门15、外壳16、通气口17和气门座18等的个数。本发明采用液压油轨1显著降低了由于系统内高低压油路转换时引起的液压油压力波动导致的气门15开启和关闭不稳定性，确保了配气系统工作的可靠性及一致性；通过双压电协同控制球阀位移，实现对高低压油路的通断及流量大小的灵活控制，通过增压活塞对增压腔内的液压油增压，使作用在控制活塞上的液压力灵活变化，液压驱动气门15开启和关闭，可以实现不同的配气方式，既可以根据不同工况调节配气定时，又能灵活控制配气持续角，显著提高了气门15控制自由度，能进一步改善燃料的经济性和内燃机排放，有利于提高内燃机的动力性能。

本发明双压电协同控制增压式配气系统包括液压油轨、液压油管、第一压电控制部分、控制腔、增压活塞、增压活塞复位弹簧、吸油单向阀、增压腔、第二压电控制部分、活塞腔、控制活塞、气门体、弹簧座、气门复位弹簧、气门、外壳、通气口、气门座、回油管、油箱、滤器和液压油泵。气门体上开有的液压进油口通过液压油管与液压油轨相连通，气门体上开有的低压回油口通过回油管连通油箱。气门体上分别设计有第一高压进油孔、第一密封座面、第一高低压通孔、第一低压回油孔、第二密封座面、第二高压进油孔、第三密封座面、第二高低压通孔、第二低压回油孔和第四密封座面。第一低压回油孔和第二低压回油孔通过气门体上开有的液压油通道与低压回油口连通。增压活塞上端面积大于下端面积，其上端与气门体之间形成控制腔，控制腔连通第一高低压通孔，下端与气门体之间形成增压腔并与吸油单向阀连通，增压腔通过气门体上开有的液压油通道与第二高压进油孔连通，控制活塞及气门体之间形成活塞腔，活塞腔与第二高低压通孔连通。控制活塞设置在气门上部，弹簧座通过止动环固定在气门上，气门复位弹簧压紧在弹簧座与外壳之间。

第一压电控制部分包括电气接头、第一压电堆、第一高压进油孔、第一密封座面、第一球阀复位弹簧、第一高低压通孔、第一低压回油孔、第二密封座面、第一球阀和第一顶杆。第一高压进油孔通过气门体上的液压油通道与液压进油口相连通，第一低压回油孔通过气门体上的低压回油通道与低压回油口相连通，在第一球阀压紧至第一密封座面上时，第一高低压通孔连通控制腔与第一低压回油孔，在第一球阀压紧至第二密封座面上时，第一高低压通孔连通控制腔与第一高压进油孔。

第二压电控制部分包括第二压电堆、第二高压进油孔、第三密封座面、第二球阀复位弹簧、第二高低压通孔、第二低压回油孔、第四密封座面、第二球阀和第二顶杆。在第二球阀压紧至第三密封座面上时，第二高低压通孔连通活塞腔与第二低压回油孔，在第二球阀压紧至第四密封座面上时，第二高低压通孔连通活塞腔与第二高压进油孔。

第一压电控制部分、控制腔、增压活塞、增压活塞复位弹簧、吸油单向阀、增压腔、第二压电控制部分、活塞腔、控制活塞、气门体、弹簧座、气门复位弹簧、气门、外壳、通气口和气门座的数量与内燃机气缸数量相同。