本發(fā)明涉及一種多模式氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)氣門驅(qū)動(dòng)、變沖程及輔助制動(dòng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著發(fā)動(dòng)機(jī)保有量的急劇增加，能源與環(huán)境、行車安全等問題已成為制約人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展的重大問題之一。越來越多的國家不斷降低發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗和排放限值，并且將輔助制動(dòng)系統(tǒng)列為重型貨車、客車、專項(xiàng)作業(yè)車、危險(xiǎn)品運(yùn)輸貨車等車輛必備的附件之一。

因其能夠有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出，降低油耗和排放，變沖程技術(shù)備受關(guān)注。發(fā)動(dòng)機(jī)小型化（down-size）和低速化（down-speed）已成為公認(rèn)的節(jié)能減排的發(fā)展趨勢，但是，發(fā)動(dòng)機(jī)輔助制動(dòng)時(shí)，缸徑越小，轉(zhuǎn)速越低，制動(dòng)效果越差。道路狀況的改善以及車輛低摩擦和流線型設(shè)計(jì)的應(yīng)用在降低車輛油耗的同時(shí)，不斷減弱車輛自身制動(dòng)能力。

針對上述問題，提出了在驅(qū)動(dòng)-制動(dòng)全工況范圍內(nèi)分區(qū)優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)性能的多模式發(fā)動(dòng)機(jī)。在低速大扭矩驅(qū)動(dòng)工況下，采用二沖程驅(qū)動(dòng)模式，以滿足動(dòng)力性要求；在其他驅(qū)動(dòng)工況下，采用四沖程驅(qū)動(dòng)模式，以滿足低油耗和低排放的要求；在車輛制動(dòng)工況下，采用二沖程制動(dòng)模式，以滿足高效制動(dòng)要求。多模式發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵在于可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)四沖程驅(qū)動(dòng)模式、二沖程驅(qū)動(dòng)模式和二沖程制動(dòng)模式靈活切換的多模式氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)。

由于現(xiàn)有實(shí)用化的可變氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)大多用于四沖程驅(qū)動(dòng)模式的發(fā)動(dòng)機(jī)，不能滿足多模式發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，因此開發(fā)一套可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊且滿足多模式發(fā)動(dòng)機(jī)要求的氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)勢在必行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：通過設(shè)計(jì)一種多模式氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)：（a）為了達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)高動(dòng)力、低油耗、低排放和高效制動(dòng)的運(yùn)行，需要?dú)忾T驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)四沖程驅(qū)動(dòng)模式、二沖程制動(dòng)模式、二沖程驅(qū)動(dòng)等多種模式。（b）為了滿足車輛對響應(yīng)性的要求，尤其是二沖程驅(qū)動(dòng)模式與四沖程驅(qū)動(dòng)模式之間需要響應(yīng)快速且動(dòng)力輸出連續(xù)，這要求各模式之間要做到無縫切換。（c）為了拓展應(yīng)用范圍，需要針對不同機(jī)型，提供不同的備選方案。（d）為了滿足市場需求，需要?dú)忾T驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、工作可靠、成本低廉等；為了提高零部件的通用性和可更換性，需要將各組件采用標(biāo)準(zhǔn)件或者設(shè)計(jì)成獨(dú)立模塊。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：這種多模式氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括進(jìn)氣門組件、排氣門組件、進(jìn)氣搖臂、排氣搖臂、進(jìn)氣搖臂支點(diǎn)和排氣搖臂支點(diǎn)。它還包括設(shè)置在進(jìn)氣凸輪軸上的進(jìn)氣軸套以及設(shè)置在排氣凸輪軸上的排氣軸套。進(jìn)氣軸套上設(shè)置有進(jìn)氣二沖程制動(dòng)凸輪、進(jìn)氣四沖程驅(qū)動(dòng)凸輪、進(jìn)氣二沖程驅(qū)動(dòng)凸輪、進(jìn)氣第一切換槽和進(jìn)氣第二切換槽。排氣軸套上設(shè)置有排氣二沖程制動(dòng)凸輪、排氣四沖程驅(qū)動(dòng)凸輪、排氣二沖程驅(qū)動(dòng)凸輪、排氣第一切換槽和排氣第二切換槽。它還包括七個(gè)切換組件，即第一切換組件、第二切換組件、第三切換組件、第四切換組件、第五切換組件、第六切換組件和第七切換組件。進(jìn)氣搖臂與進(jìn)氣搖臂支點(diǎn)相接觸，排氣搖臂與排氣搖臂支點(diǎn)相接觸，進(jìn)氣搖臂驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門組件，排氣搖臂驅(qū)動(dòng)排氣門組件。在二沖程制動(dòng)模式下，進(jìn)氣搖臂與進(jìn)氣二沖程制動(dòng)凸輪相接觸。排氣搖臂與排氣二沖程制動(dòng)凸輪相接觸。在四沖程驅(qū)動(dòng)模式下，進(jìn)氣搖臂與進(jìn)氣四沖程驅(qū)動(dòng)凸輪相接觸。排氣搖臂與排氣四沖程驅(qū)動(dòng)凸輪相接觸。在二沖程驅(qū)動(dòng)模式下，進(jìn)氣搖臂與進(jìn)氣二沖程驅(qū)動(dòng)凸輪相接觸。排氣搖臂與排氣二沖程驅(qū)動(dòng)凸輪相接觸。四沖程驅(qū)動(dòng)模式向二沖程制動(dòng)模式切換時(shí)，第一切換組件和第四切換組件工作。四沖程驅(qū)動(dòng)模式向二沖程驅(qū)動(dòng)模式切換時(shí)，第三切換組件和第五切換組件工作。二沖程制動(dòng)模式向四沖程驅(qū)動(dòng)模式切換時(shí)，第二切換組件和第七切換組件工作。二沖程驅(qū)動(dòng)模式向四沖程驅(qū)動(dòng)模式切換時(shí)，第二切換組件和第六切換組件工作。切換組件至少包括可伸縮的銷。銷的伸縮狀態(tài)由電磁、液壓或氣體控制。切換組件工作時(shí)，銷伸出；切換組件不工作時(shí)，銷保持縮回狀態(tài)。搖臂和氣門組件增設(shè)可變氣門機(jī)構(gòu)。凸輪直接或通過挺桿和推桿與搖臂接觸。

本發(fā)明的有益效果是：這種多模式氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括可軸向移動(dòng)的并且分別設(shè)置有二沖程制動(dòng)凸輪、四沖程驅(qū)動(dòng)凸輪、二沖程驅(qū)動(dòng)凸輪和兩個(gè)側(cè)切換槽的進(jìn)氣和排氣軸套、以及七個(gè)切換組件等。（a）通過控制各切換組件的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)四沖程驅(qū)動(dòng)模式、二沖程制動(dòng)模式和二沖程驅(qū)動(dòng)模式，達(dá)到高動(dòng)力、低油耗、低排放和高效制動(dòng)。（b）各模式間無縫切換，滿足車輛對響應(yīng)性的要求，這對二沖程驅(qū)動(dòng)模式與四沖程驅(qū)動(dòng)模式之間切換時(shí)滿足響應(yīng)快速且動(dòng)力輸出連續(xù)至關(guān)重要。（c）通過搖臂和氣門組件增設(shè)可變氣門機(jī)構(gòu)，從而在每種模式下實(shí)現(xiàn)了可變氣門事件，最終實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)在驅(qū)動(dòng)-制動(dòng)全工況范圍內(nèi)更好的高動(dòng)力輸出、低油耗、低排放和高效制動(dòng)的效果；針對不同機(jī)型，提供電磁、液壓或氣動(dòng)等多種方式控制切換組件，應(yīng)用范圍廣。（d）各部件采用集成設(shè)計(jì)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊；各組件采用標(biāo)準(zhǔn)件或者被設(shè)計(jì)成獨(dú)立模塊，如切換組件，提高了零部件的通用性和可更換性。（e）液壓或氣體控制的方案中，油路布置緊湊并且降低了加工難度。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、可靠性高、成本低廉、短期內(nèi)實(shí)用化潛力高，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是多模式氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)第一方案示意圖。

圖2是第一方案進(jìn)氣軸套展開示意圖。

圖3是第一方案排氣軸套展開示意圖。

圖4是多模式氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)第二方案示意圖。

圖5是第二方案進(jìn)氣軸套展開示意圖。

圖6是第二方案排氣軸套展開示意圖。

圖7是多模式氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)第三方案示意圖。

圖中：11、進(jìn)氣凸輪軸；12、排氣凸輪軸；21、進(jìn)氣軸套；211、進(jìn)氣二沖程制動(dòng)凸輪；212、進(jìn)氣四沖程驅(qū)動(dòng)凸輪；213、進(jìn)氣二沖程驅(qū)動(dòng)凸輪；214、進(jìn)氣第一切換槽；215、進(jìn)氣第二切換槽；22、排氣軸套；221、排氣二沖程制動(dòng)凸輪；222、排氣四沖程驅(qū)動(dòng)凸輪；223、排氣二沖程驅(qū)動(dòng)凸輪；224、排氣第一切換槽；225、排氣第二切換槽；301、進(jìn)氣搖臂；302、排氣搖臂；401、進(jìn)氣搖臂支點(diǎn)；402、排氣搖臂支點(diǎn)；5、進(jìn)氣門組件；6、排氣門組件；701、第一切換組件；702、第二切換組件；703、第三切換組件；704、第四切換組件；705、第五切換組件；706、第六切換組件；707、第七切換組件；8、固定件；811、第一油路；812、第二油路；813、第三油路；814、第四油路；815、第五油路；9、氣門橋；10、可變氣門機(jī)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及一種多模式氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。圖1、圖4和圖7分別是本系統(tǒng)的三種實(shí)施方案的示意圖。它包括進(jìn)氣門組件5、排氣門組件6、進(jìn)氣搖臂301、排氣搖臂302、進(jìn)氣搖臂支點(diǎn)401和排氣搖臂支點(diǎn)402。它還包括設(shè)置在進(jìn)氣凸輪軸11上的進(jìn)氣軸套21以及設(shè)置在排氣凸輪軸12上的排氣軸套22。進(jìn)氣軸套21上設(shè)置有進(jìn)氣二沖程制動(dòng)凸輪211、進(jìn)氣四沖程驅(qū)動(dòng)凸輪212、進(jìn)氣二沖程驅(qū)動(dòng)凸輪213、進(jìn)氣第一切換槽214和進(jìn)氣第二切換槽215。排氣軸套22上設(shè)置有排氣二沖程制動(dòng)凸輪221、排氣四沖程驅(qū)動(dòng)凸輪222、排氣二沖程驅(qū)動(dòng)凸輪223、排氣第一切換槽224和排氣第二切換槽225。它還包括七個(gè)切換組件，即第一切換組件701、第二切換組件702、第三切換組件703、第四切換組件704、第五切換組件705、第六切換組件706和第七切換組件707。進(jìn)氣搖臂301與進(jìn)氣搖臂支點(diǎn)401相接觸，排氣搖臂302與排氣搖臂支點(diǎn)402相接觸，進(jìn)氣搖臂301驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門組件5，排氣搖臂302驅(qū)動(dòng)排氣門組件6。在二沖程制動(dòng)模式下，進(jìn)氣搖臂301與進(jìn)氣二沖程制動(dòng)凸輪211相接觸。排氣搖臂302與排氣二沖程制動(dòng)凸輪221相接觸。在四沖程驅(qū)動(dòng)模式下，進(jìn)氣搖臂301與進(jìn)氣四沖程驅(qū)動(dòng)凸輪212相接觸。排氣搖臂302與排氣四沖程驅(qū)動(dòng)凸輪222相接觸。在二沖程驅(qū)動(dòng)模式下，進(jìn)氣搖臂301與進(jìn)氣二沖程驅(qū)動(dòng)凸輪213相接觸。排氣搖臂302與排氣二沖程驅(qū)動(dòng)凸輪223相接觸。搖臂和氣門組件可增設(shè)氣門橋，從而滿足同名氣門連線與曲軸中心線呈較大角度的情況，如圖4。搖臂和氣門組件還可增設(shè)可變氣門機(jī)構(gòu)，如圖4。在每種模式下實(shí)現(xiàn)了可變氣門事件，最終實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)在驅(qū)動(dòng)-制動(dòng)全工況范圍內(nèi)更好的高動(dòng)力輸出、低油耗、低排放和高效制動(dòng)的效果。此外，凸輪直接或通過挺桿和推桿與搖臂接觸。

切換組件至少包括可伸縮的銷。銷的伸縮狀態(tài)由電磁、液壓或氣體控制。切換組件工作時(shí)，銷伸出；切換組件不工作時(shí)，銷保持縮回狀態(tài)。定義：第n切換組件70n對應(yīng)的銷為銷n（n取1、2……7）。

根據(jù)待切換的兩種模式所采用的凸輪的公共基圓段，確定最大可切換區(qū)間。根據(jù)凸輪與后續(xù)部件的接觸點(diǎn)（凸輪輸出點(diǎn)）的周向位置、凸輪軸的旋轉(zhuǎn)方向以及切換機(jī)構(gòu)的周向位置，確定切換槽的切換區(qū)間。所述任意一種條件改變時(shí)，需要調(diào)節(jié)其他條件。因此，在實(shí)際情況下，需要根據(jù)實(shí)際機(jī)型來確定凸輪的公共基圓段、凸輪軸的旋轉(zhuǎn)方向和凸輪輸出點(diǎn)的周向位置，調(diào)整切換槽的切換區(qū)間和切換機(jī)構(gòu)的周向位置。本發(fā)明列出的實(shí)施方案中，進(jìn)氣凸輪軸11逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，排氣凸輪軸12順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，切換組件的周向位置采用兩種不同的方案，圖2和圖3分別是系統(tǒng)采用第一和第三方案時(shí)，進(jìn)氣軸套21和排氣軸套22的展開示意圖。圖5和圖6分別是系統(tǒng)采用第二方案時(shí)，進(jìn)氣軸套21和排氣軸套22的展開示意圖。

注意：系統(tǒng)示意圖中，向著紙面外部移動(dòng)為向左移動(dòng)，反之為向右移動(dòng)。

四沖程驅(qū)動(dòng)模式向二沖程制動(dòng)模式切換時(shí)，第一切換組件701和第四切換組件704工作。銷1伸出到進(jìn)氣第二切換槽215內(nèi)，隨著進(jìn)氣凸輪軸11的旋轉(zhuǎn)，銷1推動(dòng)進(jìn)氣軸套21向左移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣搖臂301的凸輪由進(jìn)氣四沖程驅(qū)動(dòng)凸輪212切換成進(jìn)氣二沖程制動(dòng)凸輪211。銷4伸出到排氣第二切換槽225內(nèi)，隨著排氣凸輪軸12的旋轉(zhuǎn)，銷4推動(dòng)排氣軸套22向左移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)排氣搖臂302的凸輪由排氣四沖程驅(qū)動(dòng)凸輪222切換成排氣二沖程制動(dòng)凸輪221。

四沖程驅(qū)動(dòng)模式向二沖程驅(qū)動(dòng)模式切換時(shí)，第三切換組件703和第五切換組件705工作。銷3伸出到進(jìn)氣第一切換槽214內(nèi)，隨著進(jìn)氣凸輪軸11的旋轉(zhuǎn)，銷3推動(dòng)進(jìn)氣軸套21向右移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣搖臂301的凸輪由進(jìn)氣四沖程驅(qū)動(dòng)凸輪212切換成進(jìn)氣二沖程驅(qū)動(dòng)凸輪213。銷5伸出到排氣第一切換槽224內(nèi)，隨著排氣凸輪軸12的旋轉(zhuǎn)，銷5推動(dòng)排氣軸套22向右移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)排氣搖臂302的凸輪由排氣四沖程驅(qū)動(dòng)凸輪222切換成排氣二沖程驅(qū)動(dòng)凸輪223。

二沖程制動(dòng)模式向四沖程驅(qū)動(dòng)模式切換時(shí)，第二切換組件702和第七切換組件707工作。銷2伸出到進(jìn)氣第一切換槽214內(nèi)，隨著進(jìn)氣凸輪軸11的旋轉(zhuǎn)，銷2推動(dòng)進(jìn)氣軸套21向右移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣搖臂301的凸輪由進(jìn)氣二沖程制動(dòng)凸輪211切換成進(jìn)氣四沖程驅(qū)動(dòng)凸輪212。銷7伸出到排氣第一切換槽224內(nèi)，隨著排氣凸輪軸12的旋轉(zhuǎn)，銷7推動(dòng)排氣軸套22向右移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)排氣搖臂302的凸輪由排氣二沖程制動(dòng)凸輪221切換成排氣四沖程驅(qū)動(dòng)凸輪222。

二沖程驅(qū)動(dòng)模式向四沖程驅(qū)動(dòng)模式切換時(shí)，第二切換組件702和第六切換組件706工作。銷2伸出到進(jìn)氣第二切換槽215內(nèi)，隨著進(jìn)氣凸輪軸11的旋轉(zhuǎn)，銷2推動(dòng)進(jìn)氣軸套21向左移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣搖臂301的凸輪由進(jìn)氣二沖程驅(qū)動(dòng)凸輪213切換成進(jìn)氣四沖程驅(qū)動(dòng)凸輪212。銷6伸出到排氣第二切換槽225內(nèi)，隨著排氣凸輪軸12的旋轉(zhuǎn)，銷6推動(dòng)排氣軸套22向左移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)排氣搖臂302的凸輪由排氣二沖程驅(qū)動(dòng)凸輪223切換成排氣四沖程驅(qū)動(dòng)凸輪222。

由上述可見，通過控制各切換組件的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)四沖程驅(qū)動(dòng)模式、二沖程制動(dòng)模式和二沖程驅(qū)動(dòng)模式，達(dá)到高動(dòng)力、低油耗、低排放和高效制動(dòng)。當(dāng)切換組件工作，相應(yīng)的銷伸出到切換槽內(nèi)后，模式間切換在一個(gè)循環(huán)內(nèi)完成。因此，實(shí)現(xiàn)了各模式間無縫切換，滿足車輛對響應(yīng)性的要求，這對二沖程驅(qū)動(dòng)模式與四沖程驅(qū)動(dòng)模式之間切換時(shí)滿足響應(yīng)快速且動(dòng)力輸出連續(xù)至關(guān)重要。

圖7為切換機(jī)構(gòu)采用液壓或氣體控制的方案。此時(shí)，切換組件為傳統(tǒng)柱塞偶件。第一切換組件701和第四切換組件704一起工作，因此，采用第一油路811與第一切換組件701和第四切換組件704相連，采用一個(gè)控制閥控制第一油路811的壓力。第三切換組件703和第五切換組件705一起工作，因此，采用第三油路813與第三切換組件703和第五切換組件705的驅(qū)動(dòng)腔相連，采用一個(gè)控制閥控制第三油路813的壓力。第二切換組件702和第七切換組件707或者和第六切換組件706工作，因此，采用第二油路812與第二切換組件702相連，第五油路815與第七切換組件707相連，第四油路814與第六切換組件706相連；采用兩個(gè)或者三個(gè)控制閥對上述三條油路進(jìn)行控制。采用三個(gè)控制閥時(shí)，三條油路相互獨(dú)立，分別右各自的控制閥進(jìn)行控制；采用兩個(gè)控制閥時(shí)，第一控制閥控制第二油路812，第二控制閥選擇第二油路812與第五油路815或者第二油路812與第四油路814相連的狀態(tài)。這次方案中，油路布置緊湊并且降低了加工難度；切換機(jī)構(gòu)采用獨(dú)立模塊，提高了零部件的通用性和可更換性。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、可靠性高、成本低廉、短期內(nèi)實(shí)用化潛力高，具有良好的應(yīng)用前景。