專利名稱：永磁電氣門及其控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種發(fā)動(dòng)機(jī)配氣裝置，具體說是一種利用電磁感應(yīng)和磁力學(xué)原理來控制氣門動(dòng)作的永磁電氣門及其控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)都是由氣門、氣門彈簧、氣門導(dǎo)管、氣門導(dǎo)管油封、搖臂、氣門間隙調(diào)節(jié)器、搖臂軸、凸輪軸、鎖塊、彈簧、可變氣門機(jī)構(gòu)等構(gòu)成；配氣機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)是由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸時(shí)規(guī)皮帶輪(或鏈條齒輪)、時(shí)規(guī)皮帶或鏈條、壓帶輪或鏈條壓塊、凸輪軸皮帶輪或凸輪軸齒輪來構(gòu)成并傳動(dòng)的；氣門通過配氣機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)開啟和關(guān)閉?，F(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)零部件繁多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且這種機(jī)械式的配氣機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)使得氣門的升程以及開啟角和閉合角不能變化調(diào)整，直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的功效。另外，氣門導(dǎo)管油封易磨損老化，造成機(jī)油從氣門與導(dǎo)管間進(jìn)入燃燒室，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒機(jī)油會(huì)造成排放藍(lán)煙、產(chǎn)生積炭等，造成發(fā)動(dòng)機(jī)易磨損、污染嚴(yán)重等問題。
針對(duì)上述問題，本申請(qǐng)人已于2004年12月6日申請(qǐng)了一種“電磁氣門及其控制系統(tǒng)”(申請(qǐng)?zhí)?00410100922.6)，隨著對(duì)電磁氣門的進(jìn)一步深入研究，現(xiàn)提供本發(fā)明技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制靈敏、開閉速率更快，性能更優(yōu)越、可靠性極高的永磁電氣門及其控制系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種永磁電氣門，包括殼體、固定鐵心及其繞組、氣門體和直線軸承，氣門體與直線軸承滑動(dòng)連接，直線軸承和殼體固定在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋上，其特征在于它還包括一永磁動(dòng)塊，一組固定鐵心及其繞組固定在殼體內(nèi)，另一組固定鐵心及其繞組固定在殼體內(nèi)或與氣門體固定連接，所述永磁動(dòng)塊固定在兩固定鐵心之間的氣門體上，并與固定鐵心相對(duì)設(shè)置。
上述永磁動(dòng)塊是由永磁鋼和固定體構(gòu)成的一體化結(jié)構(gòu)。
為起到緩沖作用，上述永磁動(dòng)塊上、下方的鐵心端面處設(shè)有緩沖彈簧或緩沖塊或緩沖裝置。
一種上述永磁電氣門的控制系統(tǒng)，其特征在于包括發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸端設(shè)置的信號(hào)裝置，信號(hào)采集及處理器通過傳感器采集到的活塞上止點(diǎn)、下止點(diǎn)以及電機(jī)相位位置信號(hào)傳輸給電腦，由電腦控制驅(qū)動(dòng)功率管橋式電路，依次控制各缸進(jìn)排氣永磁電氣門繞組的電流交變通斷。
本發(fā)明提供的永磁電氣門及其控制系統(tǒng)，利用電磁感應(yīng)和磁力學(xué)原理的有機(jī)結(jié)合，用電子開關(guān)依次交變通電來控制電磁鐵心繞組，使鐵心產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)與永磁動(dòng)塊的永磁鐵相吸或相斥，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門快速開閉。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制靈敏、開閉速率高，性能更優(yōu)越、可靠性極高。


圖1為永磁電氣門關(guān)閉狀態(tài)一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為永磁電氣門開啟狀態(tài)二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為永磁電氣門控制系統(tǒng)原理框圖；圖中1-殼體；2-上緩沖塊；3-永磁動(dòng)塊；301-永磁鋼；302-永磁鋼固定體；4-下緩沖塊；5-繞組；6-直線滾動(dòng)軸承；7-氣門體；8-下固定鐵心；9-上固定鐵心；10-殼體安裝孔。
具體實(shí)施例方式
如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供的永磁電氣門包括殼體1、上緩沖塊2、永磁動(dòng)塊3、下緩沖塊4、繞組5、直線滾動(dòng)軸承6、氣門體7、下鐵心8和上鐵心9。上鐵心9固定在殼體1內(nèi)的上端處，下鐵心8固定在殼體1內(nèi)的下端處或氣門體7上，永磁動(dòng)塊3設(shè)置安裝在上鐵心9與下鐵心8之間的氣門體7上，并與固定鐵心8、9相對(duì)設(shè)置。為增強(qiáng)永磁動(dòng)塊3的抗沖擊強(qiáng)度，在上述永磁動(dòng)塊3的上、下方設(shè)置上緩沖塊2和下緩沖塊4。氣門體7的桿部套有直線滾動(dòng)軸承6。殼體1通過螺栓孔10固定在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋上，直線滾動(dòng)軸承6與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋可采取緊配合的方式固定。
上述永磁動(dòng)塊3是由永磁鐵301、永磁鐵連接體302集合在一起構(gòu)成。
上述永磁電氣門的下固定鐵心8與上固定鐵心9的繞組5并接或串接，繞組5中導(dǎo)通正負(fù)交變電流。
當(dāng)上下固定鐵心9、8的繞組5通正向電流時(shí)，在上固定鐵心9與永磁動(dòng)塊3相鄰的鐵心端面產(chǎn)生與永磁動(dòng)塊3極性相反的磁極，而下固定鐵心8與永磁動(dòng)塊3相鄰的鐵心端面產(chǎn)生與永磁動(dòng)塊3磁極性相同的磁極，上固定鐵心9與永磁動(dòng)塊3之間異性磁極相吸，同時(shí)下固定鐵心8與永磁動(dòng)塊3之間同性磁極相斥，此時(shí)永磁動(dòng)塊3與氣門在下固定鐵心8推力和上固定鐵心9吸力下，迅速向上運(yùn)動(dòng)關(guān)閉氣門。當(dāng)上下固定鐵心9、8的繞組5通反向電流時(shí)，在上固定鐵心9與永磁動(dòng)塊3相鄰的鐵心端面產(chǎn)生與永磁動(dòng)塊3極性相同的磁極，而下固定鐵心8與永磁動(dòng)塊3相鄰的鐵心端面產(chǎn)生與永磁動(dòng)塊3磁極性相異的磁極，上固定鐵心9與永磁動(dòng)塊3之間同性磁極相斥，同時(shí)下固定鐵心8與永磁動(dòng)塊3之間異性磁極相吸，此時(shí)永磁動(dòng)塊3與氣門在下固定鐵心8吸力和上固定鐵心9推力作用下，迅速向下運(yùn)動(dòng)開啟氣門。瞬間閉合或開啟后上下固定鐵心9、8的繞組5電流斷開，上固定鐵心9與永磁動(dòng)塊3在永磁鐵與鐵心的吸力作用下，繼續(xù)使氣門關(guān)閉，氣門保持常閉狀態(tài)；反之在下固定鐵心8與永磁動(dòng)塊3在永磁鐵與鐵心的吸力作用下，繼續(xù)使氣門開啟，氣門保持常開狀態(tài)。
圖1至圖2所示實(shí)施例中，上固定鐵心9、下固定鐵心8的位置只是相對(duì)而言，并不局限其左、右分布或位置互換。凡作如此等同變換，均屬本發(fā)明保護(hù)范圍。
實(shí)際使用中，單氣門發(fā)動(dòng)機(jī)用一只上述永磁電氣門，多氣門發(fā)動(dòng)機(jī)采用多只上述永磁電氣門，或?qū)⒍嘟M永磁電氣門構(gòu)成一體化的永磁電氣門組，與控制系統(tǒng)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)工作。
如圖3所示，四只功率器件T1、T2、T3、T4構(gòu)成單相橋變流驅(qū)動(dòng)功率電路Q，電池組E給變流驅(qū)動(dòng)功率電路Q提供直流電源。變流功率管輸出端A、B分別與固定鐵心繞組的C、D端連接。該永磁電氣門控制系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸端設(shè)置的信號(hào)裝置11、傳感器12、信號(hào)采集及處理器13，通過傳感器12將采集到的活塞上止點(diǎn)、下止點(diǎn)位置以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)傳輸給電腦14，由電腦14控制驅(qū)動(dòng)電路15驅(qū)動(dòng)變流驅(qū)動(dòng)功率電路Q工作，依次按發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣門開啟或閉合時(shí)間，控制輸出交變電流，使永磁電氣門開啟和關(guān)閉工作。
采用上述永磁電氣門及其控制技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸帶動(dòng)信號(hào)裝置11旋轉(zhuǎn)，傳感器12可同時(shí)檢測(cè)點(diǎn)火、活塞上止點(diǎn)、活塞下止點(diǎn)及電機(jī)相位位置，再將位置信號(hào)傳輸給信號(hào)采集及處理器13、信號(hào)采集及處理器13與電腦14根據(jù)活塞位置信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)載、溫度等信息進(jìn)行計(jì)算處理后，指令驅(qū)動(dòng)電路15工作，并控制單相橋功率管電路Q按發(fā)動(dòng)機(jī)工作和點(diǎn)火順序，按各氣缸進(jìn)排氣門開啟閉合時(shí)刻，依次正向或反向?qū)娏麝P(guān)閉和開啟各缸進(jìn)排氣永磁電氣門。當(dāng)傳感器12檢測(cè)到活塞上下止點(diǎn)之間氣門開啟位置時(shí)，電控系統(tǒng)控制當(dāng)前氣缸進(jìn)氣門電磁線圈5反向?qū)?，此時(shí)永磁動(dòng)塊3在上固定鐵心9同極性磁極相斥的作用下，同時(shí)在下固定鐵心8異性磁極相吸的作用下，使永磁動(dòng)塊3和氣門體9向下迅速運(yùn)動(dòng)并將氣門開啟。當(dāng)傳感器12檢測(cè)到活塞上下止點(diǎn)之間氣門關(guān)閉位置時(shí)，電控系統(tǒng)控制當(dāng)前氣缸進(jìn)氣門電磁線圈5正向?qū)?，此時(shí)永磁動(dòng)塊3在上固定鐵心9異性磁極相吸的作用下，同時(shí)在下固定鐵心8同性磁極的斥力作用下，使永磁動(dòng)塊3和氣門體7向上迅速運(yùn)動(dòng)并將氣門關(guān)閉。依此類推周而復(fù)始，按發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序所需各氣缸進(jìn)排氣門開閉時(shí)刻依次開啟和關(guān)閉。進(jìn)氣門的開啟提前角和排氣門的遲后閉合角是由電腦根據(jù)采集的信號(hào)閉合角、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)載、溫度等信息處理計(jì)算后自動(dòng)變化調(diào)整的。
權(quán)利要求
1.一種永磁電氣門，包括殼體(1)、固定鐵心(8、9)及其繞組(5)、氣門體(7)和直線軸承(6)，氣門體(7)與直線軸承(6)滑動(dòng)連接，直線軸承(6)和殼體(1)固定在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋上，其特征在于它還包括一永磁動(dòng)塊(3)，一組固定鐵心(9)及其繞組(5)固定在殼體(1)內(nèi)，另一組固定鐵心(8)及其繞組(5)固定在殼體(1)內(nèi)或與氣門體(7)固定連接，所述永磁動(dòng)塊(3)固定在兩固定鐵心(8、9)之間的氣門體(7)上，并與固定鐵心(8、9)相對(duì)設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述永磁電氣門，其特征在于上述永磁動(dòng)塊(3)是由永磁鋼(301)和固定體(302)構(gòu)成的一體化結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述永磁電氣門，其特征在于上述兩組固定鐵心(8、9)的繞組(5)并接或串接，繞組(5)中導(dǎo)通正負(fù)交變電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述永磁電氣門，其特征在于上述永磁動(dòng)塊(3)與上、下方固定鐵心(9、8)相對(duì)端面處設(shè)有緩沖彈簧或緩沖塊或緩沖裝置(2、4)。
5.一種上述永磁電氣門的控制系統(tǒng)，其特征在于包括發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸端設(shè)置的信號(hào)裝置，信號(hào)采集及處理器通過傳感器采集到的活塞上止點(diǎn)、下止點(diǎn)以及電機(jī)相位位置信號(hào)傳輸給電腦，由電腦控制驅(qū)動(dòng)功率管橋式電路，依次控制各缸進(jìn)排氣永磁電氣門繞組的電流交變通斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的永磁電氣門的控制系統(tǒng)，其特征在于由四只功率器件(T1、T2、T3、T4)構(gòu)成單相橋變流驅(qū)動(dòng)功率電路(Q)，電池組(E)給變流驅(qū)動(dòng)功率電路(Q)提供直流電源，變流功率管輸出端(A、B)分別與固定鐵心繞組的(C、D)端連接，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸端設(shè)置的信號(hào)裝置(11)、傳感器(12)、信號(hào)采集及處理器(13)，通過傳感器(12)將采集到的活塞上止點(diǎn)、下止點(diǎn)位置以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)傳輸給電腦(14)，由電腦(14)控制驅(qū)動(dòng)電路(15)驅(qū)動(dòng)變流驅(qū)動(dòng)功率電路(Q)工作，依次按發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣門開啟或閉合時(shí)間，控制輸出交變電流，使永磁電氣門開啟和關(guān)閉工作。
全文摘要
一種永磁電氣門及其控制系統(tǒng)，包括殼體、固定鐵心及其繞組、氣門體和直線軸承，其特征在于它還包括一永磁動(dòng)塊，所述永磁動(dòng)塊固定在兩組固定鐵心之間的氣門體上，并與固定鐵心相對(duì)設(shè)置，氣門體與直線軸承滑動(dòng)連接，直線軸承和殼體固定在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋上；其控制系統(tǒng)由信號(hào)采集及處理器通過傳感器的信號(hào)傳輸給電腦，由電腦控制驅(qū)動(dòng)功率管橋式電路，依次控制各缸進(jìn)排氣永磁電氣門繞組的電流交變通斷。該永磁電氣門及其控制系統(tǒng)利用電磁感應(yīng)和磁力學(xué)原理的有機(jī)結(jié)合，用電子開關(guān)依次交變通電來控制電磁鐵心繞組，使鐵心產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)與永磁動(dòng)塊的永磁鐵相吸或相斥，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門快速開閉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制靈敏、開閉速率高，性能更優(yōu)越、可靠性極高。
文檔編號(hào)F02D13/02GK1948722SQ200510113060
公開日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2005年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月10日
發(fā)明者賀雷 申請(qǐng)人:賀雷