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压缩空气发动机电气驱动全可变气门驱动系统

阅读：798发布：2020-07-05

IPRDB可以提供压缩空气发动机电气驱动全可变气门驱动系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种压缩空气发动机装置，旨在提供一种压缩空气发动机全可变气门驱动系统。该系统主要包括与气门依次连接的气门弹簧、联轴器、活塞杆和活塞，活塞位于控制气缸内。基于电磁换向阀的动作终止位置不同，连接至电磁换向阀的气体通道与排气口之间具有两种连通状态。通过控制电磁换向阀的通电脉冲长度控制气门开启持续时间。本发明优点：实现气动发动机气门运动与曲轴转速的解耦，可根据气动发动机的工况调节最优的配气相位；能够实现压气机的工作模式进行车辆的制动能量回收，且在回收过程中制动强度可以很方便的调节；采用减压过程中浪费的能量驱动气门，实现减压能量的回收利用，耗能非常小；结构简单，实现方便。，下面是压缩空气发动机电气驱动全可变气门驱动系统专利的具体信息内容。

1、一种压缩空气发动机电气驱动全可变气门驱动系统，包括高压储气罐、稳压箱和位于气缸上的气门，稳压箱通过进气歧管与气缸连接，其特征在于，还包括与气门依次连接的气门弹簧、联轴器、活塞杆和活塞；活塞位于控制气缸内，将控制气缸的内腔分隔为上工作腔和下工作腔，上工作腔和下工作腔分别通过上工作腔气体通道和下工作腔气体通道与电磁换向阀连接；电磁换向阀上还设立高压进气口、上低压排气口和下低压排气口；上低压排气口和下低压排气口通过管道与稳压箱连接；基于电磁换向阀的动作终止位置不同，连接至电磁换向阀的气体通道与排气口之间具有两种连通状态：一种连通状态是上工作腔气体通道与上低压排气口相连，同时下工作腔气体通道与高压进气口连接；另一种连通状态是上工作腔气体通道与高压进气口连接，同时下工作腔气体通道与下低压排气口相连；高压储气罐与稳压箱之间设置至少一个减压气罐，高压储气罐或减压气罐通过管道与高压进气口连接。

2、 根据权利要求1所述的压縮空气发动机电气驱动全可变气门驱动系统， 其特征在于，所述高压储气罐、减压气罐与稳压箱之间分别设减压阀。

说明书全文

压縮空气发动机电气驱动全可变气门驱动系统

技术领域

本发明涉及一种压縮空气发动机装置，更具体地说，本发明涉及一种压縮空 气发动机全可变气门驱动系统。

背景技术

燃油价格的不断飚升和燃油汽车对环境污染不断加重使得世界各国都在加紧 研发新能源汽车。气动发动机以压縮空气和液氮作为工作介质，在工作过程中不 需要消耗石油，能够实现零排放，是一种发展方向。压縮空气发动机主要动力源来 自进入气缸的压縮空气，其负荷大小主要是靠调节进入气缸的空气的量来实现。 采用调节进气压力和进气时间的方法可以完成进气量的控制。但调节进气压力采 用的是节流控制方式，相比于调节进气时间会造成更多的压縮气体可用能的损 失。另外合理控制气动发动机的进排气相位也有利于提高气动发动机的工作效
率。传统凸轮轴驱动气门系统以及中国专利号[02160723.0]所提出的气动发动 机旋转阀进气装置都只能通过节流方式控制进气压力来调节发动机的负荷。为了 提高气动发动机的效率，实现气动发动机回收车辆制动能量的工作模式，必须研 制一种气动发动机全可变气门驱动系统。
目前发动机的可变气门驱动方式包括凸轮驱动、电磁驱动、电液驱动、电气 驱动等。凸轮驱动方式仍然依赖传统凸轮系统完成气门驱动工作，并且它仅仅对 升程和正时提供一些附加的控制，没有完全做到配气机构相对于发动机转速的完 全解耦，调节很不灵活。由于气动发动机进气压力很高，电磁直接驱动方式很难 同时满足气门启闭频率和升程的要求。电液驱动方式采用电磁伺服阀液压活塞方 式驱动气门，是一种较为理想的可变气门驱动方式。但电液可变气门系统存在受 温度的影响变化较为明显且液体的惯性力较大以及耗能大的缺点。电气驱动方式 与电液驱动方式的工作原理大致相同,只是将工作介质换成了压縮空气，相比于 电液驱动，压縮空气相应速度快比液体要快、质量轻且空气的粘度受温度的影响
3较小，但由于压縮空气系统的效率要低于液压系统，导致其耗能更高。美国专利
号[473948]提出了一种电气气门驱动方式，该驱动装置采用的是往复滑阀式结 构，结构复杂，要求加工精度高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种新型的压縮空气发动机 全可变气门驱动系统。
该系统包括高压储气罐、稳压箱和位于气缸上的气门，稳压箱通过进气歧管 与气缸连接，还包括与气门依次连接的气门弹簧、联轴器、活塞杆和活塞；活塞 位于控制气缸内，将控制气缸的内腔分隔为上工作腔和下工作腔，上工作腔和下 工作腔分别通过上工作腔气体通道和下工作腔气体通道与电磁换向阀连接；电磁 换向阀上还设立高压进气口、上低压排气口和下低压排气口；上低压排气口和下 低压排气口通过管道与稳压箱连接；高压储气罐与稳压箱之间设置至少一个减fl、i 气罐，高压储气罐或减压气罐通过管道与高压进气口连接。
作为一种改进，所述高压储气罐、减压气罐与稳压箱之间分别设减压阀。
作为一种改进，基于电磁换向阀的动作终止位置不同，连接至电磁换向阀的 气体通道与排气口之间具有两种连通状态： 一种连通状态是上工作腔气体通道与 上低压排气口相连，同时下工作腔气体通道与高压进气口连接；另一种连通状态 是上工作腔气体通道与高压进气口连接，同时下工作腔气体通道与下低压排气口 相连。
与现有技术相比，本发明的具有如下优点：
(1) 实现了气动发动机气门运动与曲轴转速的解耦，可以根据气动发动机 的工况调节最优的配气相位，实现了气动发动机进气量的时间调节，减小了进气 的节流损失；
(2) 运用该技术的气动汽车只要合理控制气门的开启相位，就能够实现压 气机的工作模式进行车辆的制动能量回收，且在回收过程中制动强度可以很方便 的调节；
(3) 本发明采用减压过程中浪费的能量来驱动气门，实现了减压能量的回 收利用，耗能非常小；(4)本发明结构简单，实现方便。气门组部件可以沿用现有内燃机的成熟 技术加工，电磁换向阀、控制气缸等已经具有十分成熟的产品。

附图说明

图1是本发明实施例中电气控制全可变气门驱动系统的原理图。 其中附图标记为：高压储气罐l、减压阀2、 一级减压气罐3、稳压箱4、下 低压排气口5、高压进气口6、上低压排气口7、电磁换向阀8、控制气缸9、上 工作腔10、活塞11、活塞杆12、下工作腔13、联轴器14、气门弹簧15、进气 歧管16、气门17、气缸18、上工作腔气体通道19、下工作腔气体通道20。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细描述。
本实施例中压縮空气发动机电气驱动全可变气门驱动系统如图1所示，包括 高压储气罐l、稳压箱4 (二级减压气罐）和位于气缸18上的气门17，稳压箱4 通过进气歧管16与气缸18连接，与气门17依次连接的是气门弹簧15、联轴器 14、活塞杆12和活塞11，因此气门17的启闭运动是通过活塞11的往复运动来 实现的。
活塞11位于控制气缸9内，将控制气缸9的内腔分隔为上工作腔10和下工 作腔13，上工作腔10和下工作腔13分别通过上工作腔气体通道19和下工作腔 气体通道20与电磁换向阀8连接；在电磁换向阀8上还设立高压进气口 6、上 低压排气口 7和下低压排气口 5;上低压排气口 7和下低压排气口 5通过管道与 稳压箱4连接；高压储气罐1与稳压箱4之间设立一级减压气罐3，高压储气 罐、 一级减压气罐与稳压箱之间各设一个减压阀2; —级减压气罐3通过管道与 高压进气口 6连接。高压储气罐1为总储气罐，其内部压縮空气的压力相当高 (可以为20MPa或者更高），为了防止冰堵现象，必须经过几级减压后才能供气 动发动机使用，图示为两级减压。 一级减压气罐3储存经减压阀2减压后的空 气， 一级减压气罐3中的压縮空气经再次减压后进入稳压箱4 (二级减压气 罐），稳压箱4直接与进气岐管16相连接。
电磁换向阀8根据电信号动作，起控制气缸9的先导换向作用。基于电磁换 向阀的动作终止位置不同，连接至电磁换向阀8的气体通道与排气口之间具有两种连通状态： 一种连通状态是上工作腔气体通道19与上低压排气口 7相连，同 时下工作腔气体通道20与高压进气口 6连接；另一种连通状态是上工作腔气体 通道19与高压进气口 6连接，同时下工作腔气体通道20与下低压排气口 5相 连。
图l所示位置为气门关闭位置。此时， 一级减压气罐3内的高压气体经高压 进气口6进入电磁换向阀8的工作腔，然后再进入下工作腔13，上工作腔10通 过上低压排气口 7与稳压箱4连通，由于一级减压气罐3中的气体压力大于稳压 箱4中的气体压力，活塞11的上工作腔10和下工作腔13的高低压气体作用力 克服气门17所受的其他力（包括气门所受的气门前后的气体推力，气门弹簧15 的作用力以及各处的摩擦力）的作用，移动到控制气缸9的顶部并带动气门17 紧贴在气门座上。当电磁换向阀8通电时，其阀芯快速实现小位移上移，上工作 腔10与高压进气口 6连通，下工作腔13与下低压排气口 5相通，此时活塞11 在上工作腔10、下工作腔13的低高压气体作用力下，克服气门17所受的其他 作用力，推动气门17快速打开，通过控制电磁换向阀8的通电脉冲长度，就能 控制气门17开启持续时间。
最后，还需要注意的是，以上公布的仅是本发明的具体实施例。本领域的普 通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本 发明的保护范围。
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