1.本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种无凸轮轴驱动的大功率发动机配气机构及其气缸盖。
背景技术：2.目前，内燃机通常通过齿轮或链条驱动凸轮轴，凸轮轴再通过一系列传动装置来驱动进气摇臂与排气摇臂，摇臂再驱动相应的进气门与排气门，使得气缸盖中的进气门与排气门按照配气相位和内燃机发火顺序要求，有规律的打开和关闭。由于驱动凸轮轴的齿轮系速比固定，凸轮轴上的进气凸轮及排气凸轮角度、位置固定，所以内燃机的进气门与排气门的升程曲线也是固定的，从而不能根据内燃机负荷变化的需要，以及内燃机不同转速及转速变化速率的需要，来相应调整进气门与排气门的开启时刻，开启持续期，以及开启的升程。内燃机的功率、扭矩、油耗、排放等性能指标潜力难以得到充分发挥，内燃机的用途相对固定单一，针对某类用途或使用场景的需求，需开发相应性能特性的内燃机，势必导致发动机型号增多，技术管理、生产组织、营销服务等全产业链条成本的提升。
3.随着技术进步，有些内燃机开始采用电磁阀直接驱动内燃机的进气门及排气门，进气门及排气门的开启通过内燃机的电子控制单元控制电磁阀的动作来实现。可以实现对进气门与排气门开启时刻、开启升程及开启持续时间的控制。但是，电磁阀的驱动电压或电流较高，电磁阀的体积尺寸较大，对于电磁阀装置的安装空间及电控系统控制要求高，难以广泛使用。
4.此外，还有些内燃机采用可变气门正时或可变气门升程的技术。可以实现对进气门与排气门开启时刻、开启升程的控制，但通常仍保留有凸轮轴机构，整个控制机构的零件数量较多，控制精度及难度大，对原有配气机构的改动大，产品的继承性差。
技术实现要素：5.本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，一种无凸轮轴驱动的大功率发动机配气机构及其气缸盖，取消凸轮轴结构，利用液压驱动装置驱动进气门摇臂与排气门摇臂，提升内燃机的动力性、燃油经济性、排放水平等性能。
6.本发明采用的技术方案是：一种无凸轮轴驱动的大功率发动机配气机构，包括安装在气缸盖本体上的安装支座，所述的安装支座上设有两个分别用于驱动排气门摇臂、进气门摇臂的液压控制阀，所述的液压控制阀包括阀体和阀芯，所述的阀芯一端连接有连接杆，另一端与阀体滑动连接，所述连接杆的另一端与排气门摇臂、进气门摇臂连接，所述的阀体上设有控制阀芯升降的控制组件。
7.作为进一步地改进，所述阀体内开设有第一油道、第一油腔、第二油腔、第三油腔和第四油腔，所述的第一油腔、第二油腔均与第一油道连通，所述的第二油腔与第三油腔、第四油腔连通，所述的第二油腔通过与第四油道与第三油腔连通，所述第二油腔与第三油腔之间的第四油道上设有用于堵塞第四油道的阀杆，所述的阀杆与阀体滑动连接，所述的
阀体与阀杆之间设有复位弹簧，所述的控制组件布置在阀杆上方的阀体上，所述的第一油道与进油管连通，所述的第四油腔与出油管连通。
8.进一步地，所述的第一油道分别通过第二油道、第三油道与第一油腔、第二油腔连通，所述的第三油腔通过第五油道与第四油腔连通。
9.进一步地，所述的第三油道的截面积与第二油道的截面积比值为0.13～ 0.18，所述的第三油道的截面积与第四油道的截面积比值为0.13～0.18。
10.进一步地，所述的控制组件包括电磁线圈衔铁和电源及信号控制线束，所述的电磁线圈衔铁布置在第四油腔内，并且位于所述阀杆上方，所述电源及信号控制线束一端与电磁线圈衔铁连接，另一端与发动机的电子控制单元ecu连接。
11.进一步地，所述的阀芯包括顶杆、滑块和底杆，所述滑块的上下两端分别与顶杆、底杆连接，所述的底杆与连接杆的一端可拆卸连接，所述的顶杆位于第二油腔，所述滑块的底部位于第一油腔。
12.进一步地，所述的液压控制阀外围设有气缸盖罩，所述的液压控制阀的顶端安装在气缸盖罩上。
13.进一步地，还包括高压机油泵，所述的液压控制阀均与高压机油泵连接，所述的高压机油泵与液压控制阀之间设有蓄压管。
14.一种无凸轮轴驱动的大功率发动机气缸盖，该气缸盖包括所述的配气机构。
15.有益效果
16.本发明与现有技术相比，具有以下优点：
17.本发明的一种无凸轮轴驱动的大功率发动机配气机构及其气缸盖，当排气门需要打开时，通过发动机的电子控制单元ecu控制电磁线圈衔铁通电，电磁线圈衔铁通电后将阀杆吸附，从而使第二油腔与第三油腔连通，使得第二油腔的油往第三油腔流出，由于第四油道的截面积大于第三油道的截面积，第二油腔的油开始减少，此时阀芯的顶杆所受力小于阀芯的滑块所受力，使得阀芯向上运动，从而带动连接杆，连接杆带动摇臂转动，由于杠杆原理，摇臂带动排气门气门桥，从而克服排气门弹簧的力，实现排气门打开，采用此结构打开排气门和进气门，可以实现不同工况下的进气门与排气门开启时刻的自由连续调节，开启升程的自由连续调节，以及开启持续时间的自由控制，并且当发动机需要紧急停机时，可以设置让各缸进气门均处于关闭状态，发动机无新鲜空气进入，发动机将因缺氧随之熄火，更加了发动机了安全性，具有使用方便、适用范围广的特点。
附图说明
18.图1为本发明的主视结构示意图；
19.图2为本发明的部分结构放大示意图；
20.图3为本发明的立体结构示意图；
21.图4为本发明中阀体的剖面结构放大示意图；
22.图5为本发明中阀芯的剖面结构放大示意图。
23.其中：1-气缸盖本体、2-气缸盖罩、3-进气门摇臂、4-排气门摇臂、5-液压控制阀、6-安装支座、7-阀体、8-阀芯、9-连接杆、10-第一油道、11-第一油腔、12-第二油腔、13-第三油腔、14-第四油腔、15-阀杆、16-复位弹簧、17
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进油管、18-出油管、19-第二油道、20-第三
油道、21-第四油道、22-第五油道、 23-电源及信号控制线束、24-电磁线圈衔铁、25-球头、26-顶杆、27-滑块、28
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底杆、29-泄油槽、30-排气门弹簧、31-排气门气门桥、32-排气门。
具体实施方式
24.下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。
25.参阅图1-5所示，本发明的一种无凸轮轴驱动的大功率发动机配气机构，包括安装在气缸盖本体1上的安装支座6，安装支座6上设有两个分别用于驱动排气门摇臂4、进气门摇臂3的液压控制阀5，液压控制阀5包括阀体7和阀芯 8，阀芯8一端连接有连接杆9，另一端与阀体7滑动连接，连接杆9的另一端与排气门摇臂4、进气门摇臂3连接，阀体7上设有控制阀芯8升降的控制组件，阀体7的进油口与进油管17连接，进油管17与高压机油泵连接，在发动机的第一个缸的压缩上止点位置上安装传感器，结合信号盘共同确定各缸发火顺序，以及进气门与排气门的配气相位，信号盘安装在齿轮上，该齿轮与曲轴上的驱动齿轮速比按1比2，即曲轴旋转2圈时，信号盘所在的齿轮旋转1圈，保证与传统内燃机曲轴和凸轮轴的转速关系相一致，以此保证在取消凸轮轴后，仍能通过信号盘及压缩上止点位置的传感器来确定内燃机的配气相位及喷油时刻，之后使用螺栓将安装支座6安装在汽缸盖本体1上，然后将两个液压控制阀5 安装在安装支座6上，液压控制阀5的进油端连接有高压机油泵，高压机油泵产生的恒定机油压力为po，液压机油可与发动机油底壳中的机油共用。
26.具体的，阀体7内开设有第一油道(0、第一油腔11、第二油腔12、第三油腔13和第四油腔14，第一油腔11、第二油腔12均与第一油道10连通，第二油腔12与第三油腔13、第四油腔14连通，第二油腔12通过与第四油道21 与第三油腔13连通，第二油腔12与第三油腔13之间的第四油道21上设有用于堵塞第四油道21的阀杆15，阀杆15与阀体7滑动连接，阀体7与阀杆15之间设有复位弹簧16，控制组件布置在阀杆15上方的阀体7上，第一油道10与进油管17连通，第四油腔14与出油管18连通。
27.优选的，第一油道10分别通过第二油道19、第三油道20与第一油腔11、第二油腔12连通，第三油腔13通过第五油道22与第四油腔14连通。
28.进一步地，第三油道20的截面积与第二油道19的截面积比值为0.13～ 0.18，第三油道20的截面积与第四油道21的截面积比值为0.13～0.18。
29.进一步地，控制组件包括电磁线圈衔铁24和电源及信号控制线束23，电磁线圈衔铁24布置在第四油腔14内，并且位于阀杆15上方，电源及信号控制线束23一端与电磁线圈衔铁24连接，另一端与发动机的电子控制单元ecu连接。
30.进一步地，阀芯8包括顶杆26、滑块27和底杆28，滑块27的上下两端分别与顶杆26、底杆28连接，底杆28与连接杆9的一端可拆卸连接，顶杆26位于第二油腔12，滑块27的底部位于第一油腔11，底杆28下端设置有泄油槽29，当阀芯8被提起一定高度后，第一油腔11中的液压机油将有少量经泄油槽29 流出，起到冷却作用，设定该泄漏量为经第二通道19进入第一油腔11中流量的3％～5％，此泄漏量对于阀芯8的液压机油作用控制不产生影响。
31.进一步地，连接杆9一端设有球头25，位于球头25一端的连接杆9与摇臂活动连接，球头设计，便于摇臂的活动，减少阻力。
32.进一步地，液压控制阀5外围设有气缸盖罩2，液压控制阀5的顶端安装在气缸盖罩2上，用于保护汽缸盖本体1和液压控制阀5。
33.进一步地，还包括高压机油泵，液压控制阀5均与高压机油泵连接，高压机油泵与液压控制阀5之间设有蓄压管，蓄压管提高了液压机油系统的压力稳定性。
34.一种无凸轮轴驱动的大功率发动机气缸盖，该气缸盖包括上述的配气机构。
35.本实施例的一种无凸轮轴驱动的大功率发动机配气机构及其气缸盖在使用时，当发动机运行中需要排气门32保持关闭时，控制如下：发动机的电子控制单元ecu根据发动机的第一个缸的压缩上止点位置的传感器采集到的第一缸位置信息，电源及信号控制线束23控制电磁线圈衔铁24不通过电，复位弹簧16 压紧阀杆15，进而阀杆15的密封端将堵住第四油道21，同时，液压机油经第一油道10流到第二油道19和第三油道20中，再第二油道19和第三油道20流到第一油腔11和第二油腔12，使得第一油腔11和第二油腔12的压力均为po，使得阀芯8的顶杆26受到的压力为po*β，阀芯8的滑块27底部所受压力为 po*α，β、α分别为顶杆26、滑块27底部的受力面积，排气门弹簧30的弹力通过杠杆作用，给与阀芯8向下的轴力为f1，根据受力平衡原理可知，po*α＝po* β+f1，阀芯8不发生移动，所以摇臂处于平衡状态，从而排气门32保持关闭状态。
36.当发动机运行中需要排气门32打开或保持打开时，发动机的电子控制单元 ecu根据发动机的第一个缸的压缩上止点位置的传感器采集到的第一缸位置信息，电源及信号控制线束23控制电磁线圈衔铁24通过电，电磁线圈衔铁24将克服复位弹簧16的弹力，将阀杆15吸起，此时第二油腔12与第三油腔13连通，液压机油经过第四油道21和第五油道22流到出油管18，液压机油经过出油管18将通过回油通道最终流入油底壳，因为第二油腔12泄压，使得阀芯8 的顶杆26受到的压力为减小，又因第三油道20的截面积与第二油道19的截面积比值为0.13～0.18，第三油道20的截面积与第四油道21的截面积比值为 0.13～0.18，所以第二油腔12的液压机油会迅速泄掉，而位于第三油道20中的液压机油短时间内又很难充满第二油腔12，此时，阀芯8的滑块27底部所受压力仍然为po，而阀芯8的顶杆26受到的压力为p1，因p1*β＜po*β，所以 po*α＞po*β+f1，阀芯8受到竖直向上的轴向推力大于竖直向下来的轴向拉力，从而阀芯8向上运动，从而带动摇臂轴发生旋转，并通过压动排气门气门桥31 进而压缩排气门弹簧30带动排气门32向下运动，使得排气门32被打开。
37.当需要再次关闭排气门32时，通过ecu的控制切断对电磁线圈衔铁24的通电，复位弹簧16推动阀杆15落座，阀杆15的密封端将关闭第四通道21，此时，第一油道10中的液压机油将通过第三通道20进入第二油腔12中，使得阀芯8受到竖直向上的轴向推力再次等于竖直向下来的轴向拉力，排气门32被关闭。
38.本实施例的一种无凸轮轴驱动的大功率发动机配气机构及其气缸盖，采用此结构打开排气门和进气门，可以实现不同工况下的进气门与排气门开启时刻的自由连续调节，开启升程的自由连续调节，以及开启持续时间的自由控制，并且当发动机需要紧急停机时，可以设置让各缸进气门均处于关闭状态，发动机无新鲜空气进入，发动机将因缺氧随之熄火，更加了发动机了安全性，同时，此结构取消凸轮轴，以及挺柱、推杆结构，相应的发动机气缸体上可以不加工安装凸轮轴的凸轮轴安装孔，进而可以取消凸轮轴衬套，减少零件数量，减少加工成本，具有使用方便、适用范围广的特点。
39.以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
技术特征：1.一种无凸轮轴驱动的大功率发动机配气机构，其特征在于，包括安装在气缸盖本体(1)上的安装支座(6)，所述的安装支座(6)上设有两个分别用于驱动排气门摇臂(4)、进气门摇臂(3)的液压控制阀(5)，所述的液压控制阀(5)包括阀体(7)和阀芯(8)，所述的阀芯(8)一端连接有连接杆(9)，另一端与阀体(7)滑动连接，所述连接杆(9)的另一端与排气门摇臂(4)、进气门摇臂(3)连接，所述的阀体(7)上设有控制阀芯(8)升降的控制组件。2.根据权利要求1所述的一种无凸轮轴驱动的大功率发动机配气机构，其特征在于，所述阀体(7)内开设有第一油道(10)、第一油腔(11)、第二油腔(12)、第三油腔(13)和第四油腔(14)，所述的第一油腔(11)、第二油腔(12)均与第一油道(10)连通，所述的第二油腔(12)与第三油腔(13)、第四油腔(14)连通，所述的第二油腔(12)通过与第四油道(21)与第三油腔(13)连通，所述第二油腔(12)与第三油腔(13)之间的第四油道(21)上设有用于堵塞第四油道(21)的阀杆(15)，所述的阀杆(15)与阀体(7)滑动连接，所述的阀体(7)与阀杆(15)之间设有复位弹簧(16)，所述的控制组件布置在阀杆(15)上方的阀体(7)上，所述的第一油道(10)与进油管(17)连通，所述的第四油腔(14)与出油管(18)连通。3.根据权利要求2所述的一种无凸轮轴驱动的大功率发动机配气机构，其特征在于，所述的第一油道(10)分别通过第二油道(19)、第三油道(20)与第一油腔(11)、第二油腔(12)连通，所述的第三油腔(13)通过第五油道(22)与第四油腔(14)连通。4.根据权利要求3所述的一种无凸轮轴驱动的大功率发动机配气机构，其特征在于，所述的第三油道(20)的截面积与第二油道(19)的截面积比值为0.13～0.18，所述的第三油道(20)的截面积与第四油道(21)的截面积比值为0.13～0.18。5.根据权利要求2所述的一种无凸轮轴驱动的大功率发动机配气机构，其特征在于，所述的控制组件包括电磁线圈衔铁(24)和电源及信号控制线束(23)，所述的电磁线圈衔铁(24)布置在第四油腔(14)内，并且位于所述阀杆(15)上方，所述电源及信号控制线束(23)一端与电磁线圈衔铁(24)连接，另一端与发动机的电子控制单元ecu连接。6.根据权利要求2所述的一种无凸轮轴驱动的大功率发动机配气机构，其特征在于，所述的阀芯(8)包括顶杆(26)、滑块(27)和底杆(28)，所述滑块(27)的上下两端分别与顶杆(26)、底杆(28)连接，所述的底杆(28)与连接杆(9)的一端可拆卸连接，所述的顶杆(26)位于第二油腔(12)，所述滑块(27)的底部位于第一油腔(11)。7.根据权利要求1所述的一种无凸轮轴驱动的大功率发动机配气机构，其特征在于，所述的液压控制阀(5)外围设有气缸盖罩(2)，所述的液压控制阀(5)的顶端安装在气缸盖罩(2)上。8.根据权利要求1所述的一种无凸轮轴驱动的大功率发动机配气机构，其特征在于，还包括高压机油泵，所述的液压控制阀(5)均与高压机油泵连接，所述的高压机油泵与液压控制阀(5)之间设有蓄压管。9.一种无凸轮轴驱动的大功率发动机气缸盖，其特征在于，该气缸盖包括权利要求1～9任意一项所述的配气机构。
技术总结本发明公开了一种无凸轮轴驱动的大功率发动机配气机构及其气缸盖，解决了现有技术中发动机难以实现对进气门、排气门进行自由控制的问题。该配气机构包括安装在气缸盖本体上的安装支座，所述的安装支座上设有两个分别用于驱动排气门摇臂、进气门摇臂的液压控制阀，所述的液压控制阀包括阀体和阀芯，所述的阀芯一端连接有连接杆，另一端与阀体滑动连接，所述连接杆的另一端与排气门摇臂、进气门摇臂连接，所述的阀体上设有控制阀芯升降的控制组件。本发明的一种无凸轮轴驱动的大功率发动机配气机构及其气缸盖，取消凸轮轴结构，利用液压驱动装置驱动进气门摇臂与排气门摇臂，提升内燃机的动力性、燃油经济性、排放水平等性能。排放水平等性能。排放水平等性能。
技术研发人员：李伟 黄永仲 易加宁 王利乐 陈悦 覃明智
受保护的技术使用者：广西玉柴船电动力有限公司
技术研发日：2022.04.14
技术公布日：2022/7/5
