CN102444441B - 一种用于6缸内燃机的双模式全可变气门驱动系统 - Google Patents

Abstract

一种用于6缸内燃机的双模式全可变气门驱动系统，属于内燃机可变气门驱动系统领域。它主要包括模式转换器、驱动-制动循环器、正向供油器、反向供油器、各缸的气门驱动机构、正向高速阀、反向高速阀、油箱以及油管等。本发明依据发动机缸数和点火顺序，设计了三层嵌套式结构的模式转换器和驱动-制动循环器，不仅可达到仅使用两个电磁阀即可完全灵活驱动所有的进(排)气门驱动机构来实现内燃机作为动力源的驱动模式和作为消耗源的制动模式所要求的可变气门事件，可作内燃机配气系统和辅助制动系统使用，以极低的成本实现了强大的功能，而且，只需交换两根油管的连通对象即可应用到自然吸气式和涡轮增压式内燃机，机型适应性好，应用范围广。

Description

一种用于6缸内燃机的双模式全可变气门驱动系统

技术领域

本发明涉及一种用于6缸内燃机的双模式全可变气门驱动系统，属于可实现内燃机可变气门驱动系统。

背景技术

随着全球能源和环境问题的日益严重，可变气门技术因其在内燃机节能减排方面的优势，受到了内燃机企业及研究机构的广泛关注，然而，目前已有的可变气门驱动系统大多在气门调节灵活度和系统结构复杂程度、成本等方面存在着矛盾。在研究领域，最具潜力的是电液式可变气门驱动系统，然而随着内燃机缸数，单缸气门数以及转速的增加，传统的电液式可变气门系统所采用的共轨供油方式存在着共轨体积庞大等问题，造成了其实用化较为困难。针对这一问题，出现了一种凸轮供油式电液气门驱动系统，该系统通过取消共轨管，而采用凸轮-柱塞供油的方式，极大地解决了这一问题。但是，一方面，该系统仍然存在传统的电液式可变气门系统另一大问题，即系统中所使用的高速大流量电磁阀的数量过多，特别是在多缸多气门内燃机上，由于目前电磁阀材料和加工工艺决定了电磁阀成本较高，因此，该系统的整体成本较传统的电液式可变气门系统降低幅度受到了限制；另一方面，该系统气门驱动可调范围受到供油规律的限制，无法实现排气门二次开启事件、内燃机制动模式等所要求的可变气门事件，这些限制了该系统功能的拓展。除此以外，车辆安全性越来越受到人们的重视，越来越多的国家将辅助制动系统列为车辆必备的附件之一。然而目前辅助制动系统大多存在制动部件过热、制动效率降低过快、制动效率可控程度低、车辆制动时容易跑偏、制动系统占用有限的车辆空间等问题。

发明内容

本发明的目的在于通过设计模式转换器和驱动-制动循环器来到达整个可变气门驱动系统仅需要2个高速阀即可完全灵活地控制所有的进(排)气门驱动器，实现各类机型的6缸内燃机作为动力源的驱动模式和作为消耗源的制动模式所要求的可变气门事件，进而以最低的系统成本实现内燃机双模式运行，拓宽系统的应用范围，提高市场的接受程度。

本发明所采用的技术方案是：一种用于6缸内燃机的双模式全可变气门驱动系统，它主要包括正向供油器、反向供油器、各缸的气门驱动机构、正向高速阀、反向高速阀、油箱以及油管；它还包括模式转换器、驱动-制动循环器。所述正向供油器和反向供油器为相位相差180°凸轮轴转角的凸轮-柱塞式供油器，正向供油器与正向高速阀供油口相连，正向高速阀驱动口与驱动-制动循环器正向驱动供油口相连，反向供油器与反向高速阀供油口相连，反向高速阀驱动口与驱动-制动循环器反向驱动供油口相连，驱动-制动循环器第2驱动口与模式转换器第2驱动供油口相连，驱动-制动循环器第2制动口与模式转换器第2制动供油口相连，驱动-制动循环器第5驱动口与模式转换器第5驱动供油口相连，驱动-制动循环器第1驱动口与模式转换器第1驱动供油口相连，驱动-制动循环器第1制动口与模式转换器第1制动供油口相连，驱动-制动循环器第6驱动口与模式转换器第6驱动供油口相连，驱动-制动循环器第3驱动口与模式转换器第3驱动供油口相连，驱动-制动循环器第3制动口与模式转换器第3制动供油口相连，驱动-制动循环器第4驱动口与模式转换器第4驱动供油口相连，模式转换器第2驱动口、模式转换器第5驱动口、模式转换器第1驱动口、模式转换器第6驱动口、模式转换器第3驱动口和模式转换器第4驱动口分别与2缸、5缸、1缸、6缸、3缸和4缸内燃机的气门驱动器相连，正向高速阀第1泄油口、正向高速阀第2泄油口、驱动-制动循环器泄油口、反向高速阀第1泄油口以及反向高速阀第2泄油口均与油箱相连；对于采用以进为排-以排为进制动模式的自然吸气式内燃机而言，正向高速阀制动口与驱动-制动循环器正向制动供油口相连，反向高速阀制动口与驱动-制动循环器反向制动供油口相连；对于采用以进为进-以排为排制动模式的涡轮增压式或者自然吸气式内燃机而言，正向高速阀制动口与驱动-制动循环器反向制动供油口相连，反向高速阀制动口与驱动-制动循环器正向制动供油口相连。

所述驱动-制动循环器采用三层嵌套式结构，从内到外依次为径向开槽的驱动-制动循环器旋转轴、轴向开槽和开孔的驱动-制动循环器轴套以及带有油管接头的驱动-制动循环器外壳，其中，驱动-制动循环器旋转轴通过齿轮等传动机构由内燃机曲轴驱动，并且每720°曲轴转角旋转1周，驱动-制动循环器轴套固定嵌套在驱动-制动循环器外壳内部，将依照内燃机发火顺序，随着驱动-制动循环器旋转轴的不断旋转，驱动-制动循环器第1驱动口、驱动-制动循环器第2驱动口以及驱动-制动循环器第3驱动口均间隔性地分别与驱动-制动循环器正向驱动供油口或者驱动-制动循环器泄油口相连，而相隔120°曲轴转角之后驱动-制动循环器第4驱动口、驱动-制动循环器第5驱动口以及驱动-制动循环器第6驱动口均间隔性地分别与驱动-制动循环器反向驱动供油口或者驱动-制动循环器泄油口相连；另外，将依照内燃机发火顺序，随着驱动-制动循环器旋转轴的不断旋转，驱动-制动循环器第1制动口、驱动-制动循环器第2制动口以及驱动-制动循环器第3制动口均间隔性地分别与驱动-制动循环器正向制动供油口、驱动-制动循环器反向制动供油口或者驱动-制动循环器泄油口相连。

所述模式转换器采用三层嵌套式结构，从内到外依次为径向开槽的模式转换器旋转轴、轴向开槽和开孔的模式转换器轴套以及带有油管接头的模式转换器外壳，其中，模式转换器旋转轴通过机械、液压等机构驱动，具有两个位置，模式转换器轴套固定嵌套在模式转换器外壳内部；当内燃机作为动力源的驱动模式时，不驱动模式转换器旋转轴，此时，模式转换器第2驱动供油口与模式转换器第2驱动口相连，模式转换器第5驱动供油口与模式转换器第5驱动口相连，模式转换器第1驱动供油口与模式转换器第1驱动口相连，模式转换器第6驱动供油口与模式转换器第6驱动口相连，模式转换器第3驱动供油口与模式转换器第3驱动口相连，模式转换器第4驱动供油口与模式转换器第4驱动口相连；当内燃机作为消耗源的制动模式时，驱动模式转换器旋转轴使其转过一定角度，此时，模式转换器第2驱动口、模式转换器第5驱动口均与模式转换器第2制动供油口相连，模式转换器第1驱动口、模式转换器第6驱动口与模式转换器第1制动供油口相连，模式转换器第3驱动口、模式转换器第4驱动口均与模式转换器第3制动供油口相连。

所述涡轮增压式或者自然吸气式内燃机采用以进为进-以排为排的制动模式，需要制动的情况下，气门驱动系统在上止点附近打开排气门，在下止点附近打开进气门；所述自然吸气式内燃机还可采用一种以进为排-以排为进的制动模式，需要制动的情况下，气门驱动系统在上止点附近打开进气门，在下止点附近打开排气门；按照内燃机制动的要求来调节气门开启参数。

本发明的有益效果是：(a)这种用于6缸内燃机的双模式全可变气门驱动系统在实现仅使用两个供油器即可对所有的内燃机进(排)气门驱动机构提供液压油的同时，实现了仅使用两个电磁阀即可控制所有的内燃机进(排)气门驱动机构，即可取得完全灵活的气门启闭运动的效果，因此，大幅度地减少了高速电磁阀的数量，极大地降低了系统成本，提高了市场的接受程度；(b)依据内燃机缸数和点火顺序设计的模式转换器和驱动-制动循环器，拓宽了凸轮供油式电液气门驱动系统的功能和应用领域，使之不仅可实现内燃机作为动力源的驱动模式所要求的可变气门事件和排气门二次开启事件，而且可实现将720度一个循环的内燃机变为360度一个循环的压气机的制动模式所要求的可变气门事件，且仅需调节电磁阀即可简单灵活地改变制动效果，从而可以作为汽车的辅助制动单元，从而减少了汽车附件，极大地降低了成本；(c)采用不同制动模式的自然吸气式和涡轮增压式内燃机只需交换两根油管的连通对象，采用相同制动模式的自然吸气式和涡轮增压式内燃机不需改动，机型适应性好，应用范围广；(d)采用三层嵌套结构的模式转换器、驱动-制动循环器不仅工艺性好，易于维修和更换，成本低，而且减少了油管的数量，油管接头的位置也可根据实际安装需要调节，简化了系统的结构，对系统与应用车型布置极为有利。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是1号缸单个气门的双模式全可变气门驱动系统的示意图。

图2是双模式全可变气门驱动系统整体示意图。

图3是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器主视图。

图4是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器左视图。

图5是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器俯视图。

图6是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器A-A横截面图。

图7是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器B-B横截面图。

图8是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器C-C横截面图。

图9是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器D-D横截面图。

图10是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器E-E横截面图。

图11是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器F-F横截面图。

图12是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器G-G横截面图。

图13是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器H-H横截面图。

图14是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器I-I横截面图。

图15是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器J-J横截面图。

图16是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器K-K横截面图。

图17是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器L-L横截面图。

图18是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器M-M横截面图。

图19是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器N-N横截面图。

图20是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器0-0横截面图。

图21是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器P-P横截面图。

图22是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器Q-Q横截面图。

图23是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器R-R横截面图。

图24是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器S-S横截面图。

图25是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器T-T横截面图。

图26是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器U-U横截面图。

图27是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器V-V横截面图。

图28是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器W-W横截面图。

图29是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器X-X横截面图。

图30是双模式全可变气门驱动系统模式转换器主视图。

图31是双模式全可变气门驱动系统模式转换器左视图。

图32是双模式全可变气门驱动系统模式转换器俯视图。

图中：1.正向供油器，2.正向高速阀，2a.正向高速阀第1泄油口，2b.正向高速阀供油口，2c.正向高速阀制动口，2d.正向高速阀驱动口，2e.正向高速阀第2泄油口，3.驱动-制动循环器，3a.驱动-制动循环器反向制动供油口，3b.驱动-制动循环器正向制动供油口，3c.驱动-制动循环器第2制动口，3d.驱动-制动循环器第1制动口，3e.驱动-制动循环器第3制动口，3f.驱动-制动循环器反向驱动供油口，3g.驱动-制动循环器正向驱动供油口，3h.驱动-制动循环器泄油口，3i.驱动-制动循环器第2驱动口，3j.驱动-制动循环器第5驱动口，3k.驱动-制动循环器第1驱动口，3l.驱动-制动循环器第6驱动口，3m.驱动-制动循环器第3驱动口，3n.驱动-制动循环器第4驱动口，3o.驱动-制动循环器旋转轴，3p.驱动-制动循环器轴套，3q.驱动-制动循环器外壳，4.模式转换器，4a.模式转换器第2驱动供油口，4b.模式转换器第2制动供油口，3h.模式转换器第5驱动供油口，4d.模式转换器第1驱动供油口，4e.模式转换器第1制动供油口，4f.模式转换器第6驱动供油口，4g.模式转换器第3驱动供油口，4h.模式转换器第3制动供油口，4i.模式转换器第4驱动供油口，4j.模式转换器第2驱动口，4k.模式转换器第5驱动口，4l.模式转换器第1驱动口，4m.模式转换器第6驱动口，4n.模式转换器第3驱动口，4o.模式转换器第4驱动口，4p.模式转换器旋转轴，4q.模式转换器轴套，4r.模式转换器外壳，5.气门驱动器，6.油箱，7.反向供油器，8.反向高速阀，8a.反向高速阀第1泄油口，8b.反向高速阀供油口，8c.反向高速阀制动口，8d.反向高速阀驱动口，8e.反向高速阀第2泄油口。

具体实施方式

本发明主要应用于采用以进为排-以排为进制动模式的1-5-3-6-2-4自然吸气式内燃机的系统为例加以说明，无特殊注明均为此系统。

图1示出了1号缸的单个气门的双模式全可变气门驱动系统的示意图。正向供油器1和反向供油器7的相位相差180°凸轮轴转角，均为240°曲轴转角旋转一周；驱动-制动循环器3每720°曲轴转角旋转一周。由于本系统的设计特点，首先由模式转换器4决定1号缸的气门驱动器5的工作模式，进而由正向供油器1或者反向供油器7和驱动-制动循环器3的运动规律限制其工作范围，最后由正向高速阀2或者反向高速阀8的工作状态调节实际气门运行参数。按照模式转换器4的工作状态，可将1号缸的气门驱动器5工作过程分成驱动模式和制动模式，在不同的模式下，其工作过程可分为几个不同的阶段。

(一)驱动模式

当内燃机处于作为动力源的驱动模式时，不驱动模式转换器4运动，保持模式转换器第1驱动供油口4d和模式转换器第1驱动口4l连通，模式转换器第1制动供油口4e和模式转换器第1驱动口4l断开，此时，1号缸的气门驱动器5只能在由正向供油器1和驱动-制动循环器3驱动部分的运动规律限制的范围内工作，并且在此范围内由正向高速阀2的工作状态调节具体的气门运行参数，其工作过程依次循环进行以下几个阶段：

(1)气门可被驱动阶段

此阶段内，驱动-制动循环器3将驱动-制动循环器正向驱动供油口3g和驱动-制动循环器第1驱动口3k连通，而将驱动-制动循环器泄油口3h与驱动-制动循环器第1驱动口3k断开，同时此阶段是正向供油器1从供油起始点开始的一个供油+吸油的运行周期。在此阶段内，可实现以下气门运行过程：

(a)气门开启过程：当正向供油器1进入供油阶段时，当气门驱动开启正时信号未到达时，正向高速阀2不被激励，处于复位状态，即正向高速阀供油口2b与正向高速阀第2泄油口2e相连，正向高速阀制动口2c与正向高速阀第1泄油口2a相连，正向高速阀驱动口2d阻塞，正向供油器1内的液压油被推回到油箱6中；当气门驱动开启正时信号到达时，正向高速阀2被激励，将正向高速阀供油口2b同时与正向高速阀制动口2c和正向高速阀驱动口2d相连，正向高速阀第2泄油口2e和正向高速阀第1泄油口2a均被阻塞，则此时驱动模式下的气门驱动油路，即正向高速阀供油口2b、正向高速阀驱动口2d、驱动-制动循环器正向驱动供油口3g、驱动-制动循环器第1驱动口3k、模式转换器第1驱动供油口4d、模式转换器第1驱动口4l被完全连通，正向供油器1内被压缩的液压油通过该油路进入1号缸的气门驱动器5中，驱动气门开启。

(b)气门最大升程保持过程：当气门驱动供油关闭正时到达时，正向高速阀2不被激励，回到复位状态，将即正向高速阀供油口2b与正向高速阀第2泄油口2e相连，正向高速阀制动口2c与正向高速阀第1泄油口2a相连，正向高速阀驱动口2d阻塞，此时，1号缸的气门驱动器5内的液压油被阻塞，气门保持在最大升程位置，当此时正向供油器1仍处于供油阶段时，正向供油器1内的液压油被推回到油箱6中，当正向供油器1进入吸油阶段时，正向供油器1则从油箱6中吸入液压油。

(c)气门关闭与落座过程：由于此时已经处于正向供油器1的吸油阶段内，当气门驱动关闭正时信号到达时，正向高速阀2再次被激励，驱动模式下的气门驱动油路再次被完全连通，在正向供油器1吸油和1号缸的气门驱动器5弹簧的作用下，1号缸的气门驱动器5中的液压油通过该油路回到正向供油器1，实现气门的关闭。当气门上行至得到预先设计的节流阻尼装置的位置时，随着气门的上行，节流阻尼快速增大，从而限制了1号缸的气门驱动器5出油的速度，起到了气门落座缓冲的目的。

(2)气门关闭保持阶段

此阶段内，驱动-制动循环器3将驱动-制动循环器正向驱动供油口3g和驱动-制动循环器第1驱动口3k断开，而将驱动-制动循环器泄油口3h与驱动-制动循环器第1驱动口3k相连，此时，1号缸的气门驱动器5通过模式转换器第1驱动口4l、模式转换器第1驱动供油口4d、驱动-制动循环器第1驱动口3k、驱动-制动循环器泄油口3h与油箱6相连，可实现气门的关闭以及关闭保持，可取代气门间隙调节器。

(二)制动模式

当内燃机处于作为消耗源的制动模式时，驱动模式转换器4运动，将模式转换器第1制动供油口4e和模式转换器第1驱动口4l相连，模式转换器第1驱动供油口4d和模式转换器第1驱动口4l断开，此时，驱动-制动循环器3制动部分的运行阶段决定了1号缸的气门驱动器5的工作范围是受正向供油器1，还是受反向供油器7的运动规律限制，对应在此范围内是由正向高速阀2，还是由反向高速阀8的工作状态调节实际气门运行参数。其工作过程依次循环进行以下几个阶段：

(1)气门可被正向供油器1驱动阶段

此阶段内，驱动-制动循环器3将驱动-制动循环器正向制动供油口3b与驱动-制动循环器第1制动口3d相连，驱动-制动循环器反向制动供油口3a与驱动-制动循环器第1制动口3d断开，驱动-制动循环器泄油口3h与驱动-制动循环器第1制动口3d断开，并且，正向供油器1处于供油阶段，可实现以下气门运动过程：

(a)气门开启过程：当气门正向制动开启正时信号未到达时，正向高速阀2不被激励，处于复位状态，即正向高速阀供油口2b与正向高速阀第2泄油口2e相连，正向高速阀制动口2c与正向高速阀第1泄油口2a相连，正向高速阀驱动口2d阻塞，正向供油器1内的液压油被推回到油箱6中；当气门正向制动开启正时信号到达时，正向高速阀2被激励，将正向高速阀供油口2b同时与正向高速阀制动口2c和正向高速阀驱动口2d相连，正向高速阀第2泄油口2e和正向高速阀第1泄油口2a均被阻塞，则此时制动模式下的气门正向制动油路，即正向高速阀供油口2b、正向高速阀制动口2c、驱动-制动循环器正向制动供油口3b、驱动-制动循环器第1制动口3d、模式转换器第1制动供油口4e、模式转换器第1驱动口4l被完全连通，正向供油器1内被压缩的液压油通过该油路进入1号缸的气门驱动器5中，驱动气门开启。

(b)气门关闭与落座过程：当气门正向制动关闭正时信号到达时，正向高速阀2不被激励，回到复位状态，将即正向高速阀供油口2b与正向高速阀第2泄油口2e相连，正向供油器1内的液压油被推回到油箱6中；正向高速阀制动口2c与正向高速阀第1泄油口2a相连，正向高速阀驱动口2d阻塞，此时，1号缸的气门驱动器5弹簧的作用下，1号缸的气门驱动器5中的液压油通过模式转换器第1驱动口4l、模式转换器第1制动供油口4e、驱动-制动循环器第1制动口3d、驱动-制动循环器正向制动供油口3b、正向高速阀制动口2c、正向高速阀第1泄油口2a回到油箱6，实现气门的关闭。气门落座缓冲的实现方式则与驱动模式下的一样。

由于在气门可被驱动阶段，气门关闭是通过向油箱6泄油来实现的，因此，可通过重复以上操作可实现多次气门启闭运动。

(2)气门正向关闭及保持阶段

此阶段初期，驱动-制动循环器3将驱动-制动循环器正向制动供油口3b与驱动-制动循环器第1制动口3d相连，驱动-制动循环器反向制动供油口3a与驱动-制动循环器第1制动口3d断开，驱动-制动循环器泄油口3h与驱动-制动循环器第1制动口3d断开，以此同时，正向供油器1处于吸油阶段，在此阶段，正向高速阀2不被激励，回到复位状态，保持1号缸的气门驱动器5通过模式转换器第1驱动口4l、模式转换器第1制动供油口4e、驱动-制动循环器第1制动口3d、驱动-制动循环器正向制动供油口3b、正向高速阀制动口2c、正向高速阀第1泄油口2a与油箱6相连，可实现气门的关闭以及关闭保持；后期，驱动-制动循环器3将驱动-制动循环器正向制动供油口3b与驱动-制动循环器第1制动口3d断开，驱动-制动循环器反向制动供油口3a与驱动-制动循环器第1制动口3d断开，驱动-制动循环器泄油口3h与驱动-制动循环器第1制动口3d相连，在此阶段，1号缸的气门驱动器5通过模式转换器第1驱动口4l、模式转换器第1制动供油口4e、驱动-制动循环器第1制动口3d、驱动-制动循环器泄油口3h与油箱6相连，继续实现气门的关闭保持，取代气门间隙调节器。

(3)气门可被反向供油器8驱动阶段

此阶段内，驱动-制动循环器3将驱动-制动循环器正向制动供油口3b与驱动-制动循环器第1制动口3d断开，驱动-制动循环器反向制动供油口3a与驱动-制动循环器第1制动口3d相连，驱动-制动循环器泄油口3h与驱动-制动循环器第1制动口3d断开，并且，反向供油器7处于供油阶段，可实现以下气门运动过程：

(a)气门开启过程：当气门反向制动开启正时信号未到达时，反向高速阀8不被激励，处于复位状态，即反向高速阀供油口8b与反向高速阀第2泄油口8e相连，反向高速阀制动口8c与反向高速阀第1泄油口8a相连，反向高速阀驱动口8d阻塞，反向供油器8内的液压油被推回到油箱6中；当气门反向制动开启正时信号到达时，反向高速阀8被激励，将反向高速阀供油口8b同时与反向高速阀制动口8c和反向高速阀驱动口8d相连，反向高速阀第2泄油口8e和反向高速阀第1泄油口8a均被阻塞，则此时制动模式下的气门反向制动油路，即反向高速阀供油口8b、反向高速阀制动口8c、驱动-制动循环器反向制动供油口3a、驱动-制动循环器第1制动口3d、模式转换器第1制动供油口4e、模式转换器第1驱动口4l被完全连通，反向供油器7内被压缩的液压油通过该油路进入1号缸的气门驱动器5中，驱动气门开启。

(b)气门关闭与落座过程：当气门反向制动关闭正时信号到达时，反向高速阀8不被激励，回到复位状态，将反向高速阀供油口8b与反向高速阀第2泄油口8e相连，反向供油器7内的液压油被推回到油箱6中；反向高速阀制动口8c与反向高速阀第1泄油口8a相连，反向高速阀驱动口8d阻塞，此时，1号缸的气门驱动器5弹簧的作用下，1号缸的气门驱动器5中的液压油通过模式转换器第1驱动口4l、模式转换器第1制动供油口4e、驱动-制动循环器第1制动口3d、驱动-制动循环器反向制动供油口3a、反向高速阀制动口8c、反向高速阀第1泄油口8a回到油箱6，实现气门的关闭。气门落座缓冲的实现方式则与驱动模式下的一样。

同样由于在气门可被驱动阶段，气门关闭是通过向油箱6泄油来实现的，因此，通过重复以上操作可实现多次气门启闭运动。

(4)气门反向关闭及保持阶段

此阶段初期，驱动-制动循环器3将驱动-制动循环器正向制动供油口3b与驱动-制动循环器第1制动口3d断开，驱动-制动循环器反向制动供油口3a与驱动-制动循环器第1制动口3d相连，驱动-制动循环器泄油口3h与驱动-制动循环器第1制动口3d断开，以此同时，反向供油器8进入吸油阶段，在此阶段，反向高速阀8不被激励，回到复位状态，保持1号缸的气门驱动器5通过模式转换器第1驱动口4l、模式转换器第1制动供油口4e、驱动-制动循环器第1制动口3d、驱动-制动循环器反向制动供油口3a、反向高速阀制动口8c、反向高速阀第1泄油口8a与油箱6相连，可实现气门的关闭以及关闭保持；后期，驱动-制动循环器3将驱动-制动循环器正向制动供油口3b与驱动-制动循环器第1制动口3d断开，驱动-制动循环器反向制动供油口3a与驱动-制动循环器第1制动口3d断开，驱动-制动循环器泄油口3h与驱动-制动循环器第1制动口3d相连。保持1号缸的气门驱动器5通过模式转换器第1驱动口4l、模式转换器第1制动供油口4e、驱动-制动循环器第1制动口3d、驱动-制动循环器泄油口3h与油箱6相连，可继续实现气门的关闭保持，可取代气门间隙调节器。

图2-4分别是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器主视图、左视图和俯视图，图5-28分别是双模式全可变气门驱动系统驱动-制动循环器各个横截面图，图29-31分别是双模式全可变气门驱动系统模式转换器主视图、左视图和俯视图。

根据驱动模式下的内燃机对气门启闭的要求，可得出正向供油器1、反向供油器7、各缸的气门驱动器、油箱6相对曲轴转角的连通关系，见表1。

表1 驱动模式下，正向供油器、反向供油器、气门驱动器、油箱的连通关系相对曲轴转角

连通范围	正向供油器1	反向供油器7	油箱6
				1缸气门驱动器	0°-240°	×	240°-720°

2缸气门驱动口	480°-720°	×	0°-480°
				3缸气门驱动口	240°-480°	×	-240°-240°
4缸气门驱动器	×	-120°-120°	120°-600°
				5缸气门驱动口	×	120°-360°	-360°-120°
6缸气门驱动口	×	360°-600°	-120°-360°

通过设计一个驱动-制动循环器3其特点是驱动-制动循环器旋转轴3o沿轴向开了一系列的径向槽，嵌套在驱动-制动循环器轴套3p内，并且每720°曲轴转角旋转1周；驱动-制动循环器轴套3p上有轴向槽和孔，并且固定嵌套在驱动-制动循环器外壳3q内，后者具有油管接头。随着旋转轴的不断旋转，利用驱动-制动循环器旋转轴3o径向开的槽和驱动-制动循环器轴套3p轴向开的槽和孔来将驱动-制动循环器外壳3q上的各个油管按照表1的要求来连通和断开，其连通关系如表2所示。

表2 驱动模式下驱动-制动循环器3上的各个油路的连通关系相对曲轴转角

下面以驱动系统驱动-制动循环器O-O、P-P和Q-Q横截面图为例，说明驱动-制动循环器3在驱动模式下的工作过程，如图19-21所示。将图示位置定义为0°驱动-制动循环器转角，则0°-120驱动-制动循环器转角内，驱动-制动循环器第1驱动口3k与驱动-制动循环器泄油口3h断开，与驱动-制动循环器正向供油口3g相连；120°-360°驱动-制动循环器转角内，驱动-制动循环器第1驱动口3k与驱动-制动循环器正向供油口3g断开，与驱动-制动循环器泄油口3h相连；由于驱动-制动循环器旋转轴3o每720°曲轴转角旋转1周，因此，换算为曲轴转角时，0°-240°曲轴转角内，驱动-制动循环器第1驱动口3k与驱动-制动循环器泄油口3h断开，与驱动-制动循环器正向供油口3g相连；240°-720°曲轴转角内，驱动-制动循环器第1驱动口3k与驱动-制动循环器正向供油口3g断开，与驱动-制动循环器泄油口3h相连，满足了内燃机对气门驱动的要求。

根据制动模式下的内燃机对气门启闭的要求，本发明提出一种将以进为进-以排为排的制动模式应用到涡轮增压式或者自然吸气式内燃机驱动系统，还可将以进为排-以排为进的制动模式应用到自然吸气式内燃机，将720°/循环的内燃机变为360°/循环的压气机，取代车辆辅助制动系统来实现内燃机制动。其中，以进为排-以排为进的制动模式的自然吸气式内燃机在需要制动的情况下，气门驱动系统在上止点附近打开进气门，将缸内的压缩气体沿着进气道排出，以减少活塞下行时压缩气体对活塞做功，在下止点附近打开排气门，将空气从排气道吸入气缸，以增加活塞上行时活塞压缩气体的负功，因此，需要将正向高速阀制动口2c与驱动-制动循环器正向制动供油口3b相连，反向高速阀制动口8c与驱动-制动循环器反向制动供油口3a相连；以进为进-以排为排的制动模式的涡轮增压式或者自然吸气式内燃机，则在上止点附近打开排气门，将缸内的压缩气体沿着排气道排出，以减少活塞下行时压缩气体对活塞做功，在下止点附近打开进气门，将空气从进气道吸入气缸，以增加活塞上行时活塞压缩气体的负功，需要将反向高速阀制动口8c与驱动-制动循环器反向制动供油口3a相连，正向高速阀制动口2c与驱动-制动循环器正向制动供油口3b相连。

由于本发明采用正向供油器1和反向供油器7的相位相差180°凸轮轴转角，均为240°曲轴转角旋转一周；驱动-制动循环器3每360°曲轴转角旋转一周，因此，就单个气门驱动器而言，只能利用正向供油器1和反向供油器7交替为其供油。

以采用以进为排-以排为进制动模式的1-5-3-6-2-4自然吸气式内燃机为例，根据该制动模式下的内燃机对气门启闭的要求，可得出各缸的气门驱动器、正向供油器1、反向供油器7、油箱6相对曲轴转角的连通关系，见表3。同样，表3为未考虑具体内燃机实际运行情况的粗略的连通关系，在实际应用中，应当根据内燃机的实际要求对表中数据加以修正。

表3制动模式下，正向供油器、反向供油器、气门驱动器、油箱的连通关系相对曲轴转角

连通范围	正向供油器1	反向供油器7	油箱6
				1缸和6缸气门驱动器	0°-240°	360°-600°	240°-360°和600°-720°
2缸和5缸气门驱动口	480°-720°	120°-360°	0°-120°和360°-480°
				3缸和4缸气门驱动口	240°-480°	-120°-120°	120°-240°和480°-600°

则可得到该制动模式下，驱动-制动循环器3上的各个油路的连通关系，如表4所示。

表4制动模式下，驱动-制动循环器3上的各个油路的连通关系相对曲轴转角

下面以驱动-制动循环器D-D、E-E和F-F横截面图为例，说明驱动-制动循环器3在制动模式下的工作过程，如图8-10所示。将图示位置定义为0°驱动-制动循环器转角，则0°-120驱动-制动循环器转角内，驱动-制动循环器第1驱动口3k与驱动-制动循环器泄油口3h断开，与驱动-制动循环器正向制动供油口3b相连；120°-180°驱动-制动循环器转角内，驱动-制动循环器第1驱动口3k与驱动-制动循环器正向制动供油口3b断开，与驱动-制动循环器泄油口3h相连；180°-300驱动-制动循环器转角内，驱动-制动循环器第1驱动口3k与驱动-制动循环器泄油口3h断开，与驱动-制动循环器反向制动供油口3a相连；300°-360°驱动-制动循环器转角内，驱动-制动循环器第1驱动口3k与驱动-制动循环器反向制动供油口3a断开，与驱动-制动循环器泄油口3h相连；由于驱动-制动循环器旋转轴3o每720°曲轴转角旋转1周，因此，换算为曲轴转角时，0°-240°曲轴转角内，驱动-制动循环器第1驱动口3k与驱动-制动循环器泄油口3h断开，与驱动-制动循环器正向制动供油口3b相连；240°-360°曲轴转角内，驱动-制动循环器第1驱动口3k与驱动-制动循环器正向制动供油口3b断开，与驱动-制动循环器泄油口3h相连；360°-600曲轴转角内，驱动-制动循环器第1驱动口3k与驱动-制动循环器泄油口3h断开，与驱动-制动循环器反向制动供油口3a相连；600°-720°曲轴转角内，驱动-制动循环器第1驱动口3k与驱动-制动循环器反向制动供油口3a断开，与驱动-制动循环器泄油口3h相连，满足了内燃机对气门驱动的要求。

图29-31是双模式全可变气门驱动系统模式转换器主视图、左视图和俯视图。根据表2和表4的要求，可得到在不同模式下，模式转换器4上的各个油路的连通关系，如表5所示。

表5模式转换器3上的各个油路的连通关系相对曲轴转角

进而考虑工艺性、安装等方面的要求，可得到径向开槽的模式转换器旋转轴4o、轴向开槽和开孔的模式转换器轴套4p以及带有油管接头的模式转换器外壳4q的结构。当内燃机处于驱动模式下时，不驱动模式转换器4，模式转换器4处于图29-31的状态，此时，模式转换器第2驱动口4g、模式转换器第5驱动口4h、模式转换器第1驱动口4i、模式转换器第6驱动口4j、模式转换器第3驱动口4i、模式转换器第4驱动口4j分别与模式转换器第2驱动供油口4a、模式转换器第5驱动供油口4c、模式转换器第1驱动供油口4d、模式转换器第6驱动供油口4f、模式转换器第3驱动供油口4d、模式转换器第4驱动供油口4f相连，满足内燃机驱动模式的要求；当内燃机处于制动模式下时，驱动模式转换器4使得模式转换器旋转轴4o转过一定角度，本例为顺时针转过90°，此时，模式转换器第2驱动口4g和模式转换器第5驱动口4h均与模式转换器第2制动供油口4b相连，模式转换器第1驱动口4i和模式转换器第6驱动口4j均与模式转换器第1制动供油口4b相连，模式转换器第3驱动口4i和模式转换器第4驱动口4j均与模式转换器第3制动供油口4e相连，满足内燃机制动模式的要求。

应该注意到本例中模式转换器、驱动-制动循环器采用三层嵌套结构是为了获得好工艺性，减少油管的数量，并且，外壳的外部结构和油管位置等具体结构可根据实际安装要求来调整，这对系统与应用车型布置极为有利。

图32示出了双模式全可变气门驱动系统整体示意图，正向供油器1和反向供油器7为相位相差180°凸轮轴转角的凸轮-柱塞式供油器，正向供油器1与正向高速阀供油口2b相连，正向高速阀驱动口2d与驱动-制动循环器正向供油口3g相连，反向供油器7与反向高速阀供油口8b相连，反向高速阀驱动口8d与驱动-制动循环器反向驱动供油口3f相连，驱动-制动循环器第2驱动口3i与模式转换器第2驱动供油口4a相连，驱动-制动循环器第2制动口3c与模式转换器第2制动供油口4b相连，驱动-制动循环器第5驱动口3j与模式转换器第5驱动供油口4c相连，驱动-制动循环器第1驱动口3k与模式转换器第1驱动供油口4d相连，驱动-制动循环器第1制动口3d与模式转换器第1制动供油口4e相连，驱动-制动循环器第6驱动口3l与模式转换器第6驱动供油口4f相连，驱动-制动循环器第3驱动口3m与模式转换器第3驱动供油口4g相连，驱动-制动循环器第3制动口3e与模式转换器第3制动供油口4h相连，驱动-制动循环器第4驱动口3n与模式转换器第4驱动供油口4i相连，模式转换器第2驱动口4j、模式转换器第5驱动口4k、模式转换器第1驱动口4l、模式转换器第6驱动口4m、模式转换器第3驱动口4n和模式转换器第4驱动口4o分别与2缸、5缸、1缸、6缸、3缸和4缸内燃机的气门驱动器相连，正向高速阀第1泄油口2a、正向高速阀第2泄油口2e、驱动-制动循环器泄油口3h、反向高速阀第1泄油口8a以及反向高速阀第2泄油口8e均与油箱6相连；对于采用以进为排-以排为进制动模式的自然吸气式内燃机而言，正向高速阀制动口2c与驱动-制动循环器正向制动供油口3b相连，反向高速阀制动口8c与驱动-制动循环器反向制动供油口3a相连；对于采用以进为进-以排为排制动模式的涡轮增压式或者自然吸气式内燃机而言，正向高速阀制动口2c与驱动-制动循环器反向制动供油口3a相连，反向高速阀制动口8c与驱动-制动循环器正向制动供油口3b相连。

以采用以进为排-以排为进的制动模式的1-5-3-6-2-4式自然吸气式内燃机为例，在驱动模式下，驱动循环器3使得正向供油器1间隔性地为1缸、2缸和3缸的气门驱动器供油，正向高速阀2间隔性地控制1缸、2缸和3缸的气门驱动器的具体启闭参数，反向供油器7间隔性地为4缸、5缸和6缸的气门驱动器供油，反向高速阀8间隔性地控制4缸、5缸和6缸的气门驱动器的具体启闭参数；在制动模式下，驱动循环器3和模数转换器4使得正向供油器1和反向供油器7间隔性地分别为1缸和6缸、2缸和5缸、3缸和4缸的气门驱动器供油，正向高速阀2和反向高速阀8间隔性地控制1缸和6缸、2缸和5缸、3缸和4缸的气门驱动器的具体启闭参数。

Claims (3)

1.一种用于6缸内燃机的双模式全可变气门驱动系统，它主要包括正向供油器（1）、反向供油器（7）、各缸的气门驱动机构（5）、正向高速阀（2）、反向高速阀（8）、油箱（6）以及油管；其特征是：它还包括模式转换器（4）、驱动-制动循环器（3）；所述正向供油器（1）和反向供油器（7）为相位相差180°凸轮轴转角的凸轮-柱塞式供油器，正向供油器（1）与正向高速阀供油口（2b）相连，正向高速阀驱动口（2d）与驱动-制动循环器正向驱动供油口（3g）相连，反向供油器（7）与反向高速阀供油口（8b）相连，反向高速阀驱动口（8d）与驱动-制动循环器反向驱动供油口（3f）相连，驱动-制动循环器第2驱动口（3i）与模式转换器第2驱动供油口（4a）相连，驱动-制动循环器第2制动口（3c）与模式转换器第2制动供油口（4b）相连，驱动-制动循环器第5驱动口（3j）与模式转换器第5驱动供油口（4c）相连，驱动-制动循环器第1驱动口（3k）与模式转换器第1驱动供油口（4d）相连，驱动-制动循环器第1制动口（3d）与模式转换器第1制动供油口（4e）相连，驱动-制动循环器第6驱动口（3l）与模式转换器第6驱动供油口（4f）相连，驱动-制动循环器第3驱动口（3m）与模式转换器第3驱动供油口（4g）相连，驱动-制动循环器第3制动口（3e）与模式转换器第3制动供油口（4h）相连，驱动-制动循环器第4驱动口（3n）与模式转换器第4驱动供油口（4i）相连，模式转换器第2驱动口（4j）、模式转换器第5驱动口（4k）、模式转换器第1驱动口（4l）、模式转换器第6驱动口（4m）、模式转换器第3驱动口（4n）和模式转换器第4驱动口（4o）分别与2缸、5缸、1缸、6缸、3缸和4缸内燃机的气门驱动器相连，正向高速阀第1泄油口（2a）、正向高速阀第2泄油口（2e）、驱动-制动循环器泄油口（3h）、反向高速阀第1泄油口（8a）以及反向高速阀第2泄油口（8e）均与油箱（6）相连；对于采用以进为排-以排为进制动模式的自然吸气式内燃机，正向高速阀制动口（2c）与驱动-制动循环器正向制动供油口（3b）相连，反向高速阀制动口（8c）与驱动-制动循环器反向制动供油口（3a）相连；对于采用以进为进-以排为排制动模式的涡轮增压式或者自然吸气式内燃机，正向高速阀制动口（2c）与驱动-制动循环器反向制动供油口（3a）相连，反向高速阀制动口（8c）与驱动-制动循环器正向制动供油口（3b）相连；所述涡轮增压式或者自然吸气式内燃机采用以进为进-以排为排的制动模式，需要制动的情况下，气门驱动系统在上止点附近打开排气门，在下止点附近打开进气门；或所述自然吸气式内燃机采用一种以进为排-以排为进的制动模式，需要制动的情况下，气门驱动系统在上止点附近打开进气门，在下止点附近打开排气门；按照内燃机制动的要求来调节气门开启参数。

2.根据权利要求1所述的一种用于6缸内燃机的双模式全可变气门驱动系统，其特征是：所述驱动-制动循环器（3）采用三层嵌套式结构，从内到外依次为径向开槽的驱动-制动循环器旋转轴（3o）、轴向开槽和开孔的驱动-制动循环器轴套（3p）以及带有油管接头的驱动-制动循环器外壳（3q），其中，驱动-制动循环器旋转轴（3o）通过齿轮传动机构由内燃机曲轴驱动，并且每720°曲轴转角旋转1周，驱动-制动循环器轴套（3p）固定嵌套在驱动-制动循环器外壳（3q）内部，将依照内燃机发火顺序，随着驱动-制动循环器旋转轴（3o）的不断旋转，驱动-制动循环器第1驱动口（3k）、驱动-制动循环器第2驱动口（3i）以及驱动-制动循环器第3驱动口（3m）均间隔性地分别与驱动-制动循环器正向驱动供油口（3g）或者驱动-制动循环器泄油口（3h）相连，而相隔120°曲轴转角之后驱动-制动循环器第4驱动口（3n）、驱动-制动循环器第5驱动口（3j）以及驱动-制动循环器第6驱动口（3l）均间隔性地分别与驱动-制动循环器反向驱动供油口（3f）或者驱动-制动循环器泄油口（3h）相连；另外，将依照内燃机发火顺序，随着驱动-制动循环器旋转轴（3o）的不断旋转，驱动-制动循环器第1制动口（3d）、驱动-制动循环器第2制动口（3c）以及驱动-制动循环器第3制动口（3e）均间隔性地分别与驱动-制动循环器正向制动供油口（3b）、驱动-制动循环器反向制动供油口（3a）或者驱动-制动循环器泄油口（3h）相连。

3.根据权利要求1所述的一种用于6缸内燃机的双模式全可变气门驱动系统，其特征是：所述模式转换器（4）采用三层嵌套式结构，从内到外依次为径向开槽的模式转换器旋转轴（4p）、轴向开槽和开孔的模式转换器轴套（4q）以及带有油管接头的模式转换器外壳（4r），其中，模式转换器旋转轴（4p）通过机械、液压等机构驱动，具有两个位置，模式转换器轴套（4q）固定嵌套在模式转换器外壳（4r）内部；当内燃机作为动力源的驱动模式时，不驱动模式转换器旋转轴（4p），此时，模式转换器第2驱动供油口（4a）与模式转换器第2驱动口（4j）相连，模式转换器第5驱动供油口（4c）与模式转换器第5驱动口（4k）相连，模式转换器第1驱动供油口（4d）与模式转换器第1驱动口（4l）相连，模式转换器第6驱动供油口（4f）与模式转换器第6驱动口（4m）相连，模式转换器第3驱动供油口（4g）与模式转换器第3驱动口（4n）相连，模式转换器第4驱动供油口（4i）与模式转换器第4驱动口（4o）相连；当内燃机作为消耗源的制动模式时，驱动模式转换器旋转轴（4p）使其转过一定角度，此时，模式转换器第2驱动口（4j）、模式转换器第5驱动口（4k）均与模式转换器第2制动供油口（4b）相连，模式转换器第1驱动口（4l）、模式转换器第6驱动口（4m）与模式转换器第1制动供油口（4e）相连，模式转换器第3驱动口（4n）、模式转换器第4驱动口（4o）均与模式转换器第3制动供油口（4h）相连。

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