全可变电液气门系统的制作方法

本发明涉及发动机气门机构，尤其涉及一种全可变电液气门系统。

背景技术：

1、全可变气门系统(fully variable valve system,简称fvvs)可实现气门最大升程、气门开启持续角和配气相位三者的连续可变，对发动机的节能减排具有重要意义。fvvs技术已成为内燃机新技术的重要发展方向之一。

2、中国新型专利cn209053652u公开了一种全可变电液气门机构，通过凸轮轴以及电磁阀联合控制气门运动，不仅响应速度快，而且控制方便,但是，在发动机停机过程中，滑套腔中的液压油会慢慢渗漏，发动机启动时，滑套腔中可能出现“无油”的现象，导致系统工作失效。

3、为了解决上述问题，中国发明专利cn110985155a公开了一种全可变电液气门系统，设置了可变气门刚性连接装置，发动机停机后，在弹簧力的作用力下，柱塞旋转到刚性连接位置，活塞端面顶靠于柱塞端面，机油不起作用，凸轮轴与气门间处于刚性连接状态，气门组件的气门升程完全由凸轮轴控制，从而避免了机油流失对系统正常工作造成的影响。

4、在应用中发现：上述中国新型专利cn209053652u，每缸采用独立的电磁阀控制，可对各缸实施独立控制，比如，可实现发动机个别缸的停缸功能，且采用的电磁阀，一般是开关电磁阀，开关响应时间不大于5ms，最佳可达到2ms以下，可适应高速发动机的要求。而上述中国发明专利cn110985155a，采用执行机构+齿轮齿条机构控制气门的开启大小，机构惯性较大，如果采用电机+减速机构作为执行机构，即使采用每缸分别控制的方式(即六缸机设置6个执行机构)，响应时间一般为50-200ms左右，如果采用价格特别昂贵的比例电磁铁作为执行机构，响应时间一般也大于20ms；当六缸公用一个执行机构时，响应速度会更慢。参见图11，对一台转速为6000r/min的发动机来说，每转的时间为10ms，四冲程每循环(720°ca)的时间为20ms，一般气门开启/关闭时间为6.7ms(240°ca)，到气门下次开启的时间为13.3ms(480°ca)。由于上述中国新型专利cn209053652u采用电磁阀，响应时间不大于6.7ms，可满足要求；但由于上述中国发明专利cn110985155a采用齿轮齿条机构作为执行机构，响应时间大于13.3ms，不能满足要求，在高速发动机上的应用受到限制。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种全可变电液气门系统，该系统既能解决发动机启动时油压没有建立前的失效问题，又能应用于高速发动机。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

3、一种全可变电液气门系统，包括：凸轮轴和气门组件；滑套、主柱塞、活塞和复位弹簧，所述滑套相对于发动机固定，所述主柱塞和所述活塞分别与所述滑套滑动密封配合，所述主柱塞与所述活塞之间的内腔称为滑套腔，所述复位弹簧夹压于所述主柱塞与所述活塞之间，所述活塞顶靠于所述气门组件，所述主柱塞在轴向上受控于所述凸轮轴的凸轮面；所述主柱塞传动连接有回转机构；所述滑套设置有定位销，所述活塞设置有沿轴向延伸的导向槽，所述定位销伸入所述导向槽内限制所述活塞转动；所述滑套开设有与所述滑套腔连通的通油孔；所述通油孔连接有由开关电磁阀控制的充放油路；所述回转机构由联动柱塞偶件驱动并通过回位弹簧反转复位，所述联动柱塞偶件通过电磁换向阀可选择的与发动机机油油路或油底壳连通，所述联动柱塞偶件包括联动柱塞和联动柱塞套；所述主柱塞的一端设置有柱塞凸台，所述活塞的一端设置有活塞凸台；当所述电磁换向阀通电时，所述发动机机油油路与所述联动柱塞偶件接通，克服所述回位弹簧的弹簧力，推动所述回转机构运动，使所述柱塞凸台相对于所述活塞凸台周向错位，系统处于非刚性连接状态；当所述电磁换向阀断电时，所述电磁换向阀与所述油底壳接通，在所述回位弹簧的作用下，推动所述回转机构反向运动，使所述活塞凸台与所述柱塞凸台的端面顶靠对齐，所述气门组件的气门升程由所述凸轮轴控制，系统处于刚性连接状态。

4、其中，所述电磁换向阀是二位三通电磁换向阀。

5、其中，所述滑套开设有与油底壳连通的放气孔，在所述主柱塞处于回位状态时，所述放气孔相对于所述通油孔更靠近所述主柱塞。

6、其中，所述回转机构包括相互啮合的控制齿轮和齿条，所述控制齿轮与所述主柱塞以传递扭矩的方式连接，所述回位弹簧是压缩弹簧，在所述回位弹簧的作用下所述齿条与所述联动柱塞相抵靠，所述齿条为多缸齿条，所述多缸齿条同时与多个所述主柱塞的控制齿轮啮合，或者所述齿条单独与一个所述主柱塞的控制齿轮啮合。

7、其中，所述开关电磁阀设置在所述发动机机油油路与所述通油孔之间。

8、其中，所述充放油路并联一旁通油路，所述旁通油路中设置有单向阀。

9、其中，所述充放油路包括充油支路和泄油支路，所述充油支路连接在所述通油孔和所述发动机机油油路之间，所述充油支路中设置有单向阀，所述泄油支路连接于所述通油孔并通过所述开关电磁阀泄油。

10、其中，所述充放油路包括充油支路和泄油支路，所述通油孔有两个，所述充油支路连接在其中一个所述通油孔和所述发动机机油油路之间，所述充油支路中设置有保压单向阀，所述泄油支路连接于另一个所述通油孔并通过所述开关电磁阀泄油。

11、采用了上述技术方案后，本发明取得的技术效果是：

12、由于主柱塞的一端设置有柱塞凸台，活塞的一端设置有活塞凸台，通油孔设置了由开关电磁阀控制的充放油路，所述主柱塞传动连接有回转机构，所述回转机构由联动柱塞偶件驱动并通过回位弹簧反转复位，所述联动柱塞偶件通过电磁换向阀可选择的与发动机机油油路或油底壳连通，发动机停机后，电磁换向阀断电，电磁换向阀与油底壳接通，在回位弹簧的作用下，柱塞凸台与活塞凸台的端面顶靠对齐，系统处于刚性连接状态；发动机启动时，控制电磁换向阀断电，所述活塞凸台与所述柱塞凸台的端面顶靠在一起，将凸轮轴的运动传递到气门，可变气门机构仍处于刚性连接状态，不依靠液压油工作，所述气门组件的气门升程由所述凸轮轴控制，从而避免了机油流失对系统正常工作造成的影响；发动机启动成功后，电控单元检测发动机的油温和油压达到设定的值，发动机机油油路与所述联动柱塞偶件接通，克服所述回位弹簧的弹簧力，推动所述回转机构运动，使所述柱塞凸台相对于所述活塞凸台周向错位，系统处于非刚性连接状态，此时，在开关电磁阀的控制下，能够实现可变气门的功能，开关电磁阀的开关响应时间不大于5ms，最佳可达到2ms以下，可适应高速发动机的要求。由于“刚性”转换为“非刚性”的过程，仅仅在发动机启动或气门机构故障时采用，且在“非刚性”状态时，气门行程也有全开状态，因此，对“刚性”与“非刚性”的转换，不需要很快的速度，对电磁换向阀的要求降低。综上，该系统既能解决发动机启动时油压没有建立前的失效问题，又能应用于高速发动机。

13、本发明中，所述滑套开设有与油底壳连通的放气孔，在所述主柱塞处于回位状态时，所述放气孔相对于所述通油孔更靠近所述主活塞。在所述凸轮驱动所述主柱塞前，滑套腔通过放气孔排气，并不断排出机油，起到换热的效果，避免腔内油温过高。在非刚性连接状态工作时，主柱塞运动一段很小的距离，即可堵上放气孔，但这样会造成气门的行程损失，为了弥补这一损失，可设计凸轮型线进行补偿。

14、本发明中，驱动所述主柱塞往复转动的回转机构是齿轮齿条机构。

15、本发明中，所述通油孔连接有由开关电磁阀控制的充放油路，作为充放油路的基本型结构，将开关电磁阀设置在所述发动机机油油路与所述通油孔之间即可满足要求。由于发动机的机油压力相对较低，而滑套腔内的液压油，在气门弹簧力的作用下，比机油压力高得多，因此，发动机的机油通过开关电磁阀向滑套腔充油时，需要的流通面积大，而从滑套腔向发动机机油油路泄油时，需要的流通面积小，因此，在基本型充放油路的基础上，通过增设一旁通油路，在旁通油路中设置单向阀，充油时，单向阀开启，泄油时，单向阀关闭，如此，可减少开关电磁阀的流通面积，用小一点的阀可满足要求，从而降低了开关电磁阀的成本。进一步的，将充放油路拆分成充油支路和泄油支路，所述充油支路连接在所述通油孔和所述发动机机油油路之间，所述充油支路中设置有单向阀，所述泄油支路连接于所述通油孔并通过所述开关电磁阀泄油，通过电磁阀泄油后，机油流回油底壳，有两个好的效果，一是降低发动机机油油路中的油压波动，二是降低滑套腔中的液压油温度。再进一步，将通油孔设置成两个，一个连接充油支路，一个连接泄油支路，可方便油路布置。