[發明專利]一種應用于內燃機的復合式電磁驅動全可變配氣機構

有效

• 申請號: 201911084906.5
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110656995B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 范新宇;殷杰;陸佳瑜
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: F01L9/20
• 分類號: F01L9/20
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 杭行

本發明公開了一種應用于內燃機的復合式電磁驅動全可變配氣機構，包括雙作用電磁鐵、電磁直線作動器和發動機氣門；雙作用電磁鐵包括電磁鐵端蓋、電磁鐵殼體、電磁鐵線圈骨架、電磁鐵線圈、上永磁環、下永磁環、導磁環、動鐵和連桿；電磁直線作動器包括作動器外殼、作動器上端蓋、作動器鐵芯、作動器線圈骨架、作動器線圈、永磁體；作動器線圈骨架設置在作動器鐵芯與永磁體之間的間隙，其下端連接氣門，上端通過連接板與雙作用電磁鐵動鐵及連桿相連接；氣門由雙作用電磁鐵和電磁直線作動器協同驅動開啟或關閉，當開啟面臨較大缸內氣體壓力時，二者同時工作實現氣門的快速開啟，此外還具備在行程端部的自鎖能力，不需要保持電流從而降低系統能耗。

技術領域

本發明主要涉及一種內燃機技術，特別是應用于內燃機的復合式電磁驅動全可變配氣機構。

背景技術

可變配氣技術是提升內燃機動力性、經濟性以及排放性能的重要技術手段。在傳統內燃機中，凸輪軸配氣機構所提供的氣門相位和升程是固定不變的，僅能在某些工況下達到效率最佳。而以凸輪軸為基礎的可變配氣機構雖然能夠實現配氣正時或者氣門升程的調節，但是仍舊受到凸輪型線的約束，可調幅度不大，熱效率改善效果不明顯。全可變配氣機構取消了凸輪軸，以直線伺服的方式來直接單獨的驅動每一個氣門，實現氣門相位和升程在全工況范圍內連續可變的全柔性化調節，具備大幅提升內燃機熱效率的潛能。

目前主流的全可變配氣機構技術方案主要有電磁驅動可變配氣機構、電液驅動可變配氣機構以及電氣驅動可變配氣機構等。其中基于電磁直線作動器的電磁驅動配氣機構是一種易于實現的技術路線，但是在氣門保持關閉或開啟的階段，需要加載一定的電流以維持其開閉狀態，這將會導致系統能耗增加。此外，在應用于內燃機排氣系統時，電磁驅動配氣機構還面臨著驅動力不足的問題：燃燒過后排氣門開啟所面臨的氣體壓力會達到0.6MPa甚至更高，這將對氣門開啟速度產生較大影響，嚴重時甚至無法及時開啟，造成內燃機性能惡化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具備較大開啟力，且能夠實現端部自鎖的復合式電磁驅動全可變配氣機構，所述發動機氣門由雙作用電磁鐵和電磁直線作動器協同驅動開啟或關閉。

實現本發明的技術解決方案為：一種應用于內燃機的復合式電磁驅動全可變配氣機構，包括雙作用電磁鐵、電磁直線作動器和發動機氣門。雙作用電磁鐵包括電磁鐵線圈骨架、電磁鐵線圈、動鐵、連桿、電磁鐵端蓋、電磁鐵殼體、所述電磁鐵端蓋外壁與電磁鐵殼體為過渡配合，之間依次設置有上永磁環，導磁環和下永磁環；所述上永磁環，導磁環和下永磁環內側壁面與電磁鐵端蓋和電磁鐵殼體所形成空腔內設有動鐵，動鐵與連桿剛性連接；上永磁環，導磁環和下永磁環外側壁面與電磁鐵端蓋和電磁鐵殼體所形成的空腔內設有固定的電磁鐵線圈骨架，電磁鐵線圈纏繞在電磁鐵線圈骨架上。

進一步改進在于，連接座設置于電磁鐵殼體下端，電磁直線作動器設置于連接座下端，電磁直線作動器包括作動器外殼、作動器上端蓋、作動器鐵芯、作動器線圈骨架、作動器線圈和永磁體，所述永磁體緊貼于作動器外殼的內側壁面，所述作動器線圈骨架設在作動器鐵芯與永磁體之間的間隙，所述作動器線圈纏繞在作動器線圈骨架上。

進一步改進在于，所述發動機氣門設置于作動器線圈骨架下端，作動器線圈骨架上端通過連接板與動鐵及連桿相連接，可沿軸向作往復運動。

進一步改進在于，電磁鐵端蓋、電磁鐵殼體、電磁鐵線圈骨架、電磁鐵線圈、上永磁環、下永磁環、導磁環、動鐵、連桿、作動器外殼、作動器上端蓋、作動器鐵芯和作動器線圈骨架均為同軸回轉體。

進一步改進在于，所述連接板上下兩側分別設置有上彈簧和下彈簧。

進一步改進在于，電磁鐵端蓋、電磁鐵殼體、導磁環、動鐵、作動器外殼、作動器上端蓋和作動器鐵芯材質均為軟磁材料。

進一步改進在于，上永磁環和下永磁環磁極方向均為軸向且方向相反。