CN103603701A - 一种用于4缸内燃机的集约型多功能全可变气门驱动系统 - Google Patents

Abstract

一种用于4缸内燃机的集约型多功能全可变气门驱动系统，属于内燃机可变气门驱动系统领域。它包括供油器、循环选择器、模式转换器、两位三通阀、两位两通阀、气门驱动器等。循环选择器达到了只需要两个供油器、两个两位三通阀和一个两位两通阀即可实现内燃机驱动模式和制动模式所要求的可变气门事件，以极低的成本实现了强大的功能；气门运行完全灵活，尤其是气门关闭过程不受供油器运行阶段的限制，满足了内燃机怠速及中低负荷所要求的气门提前关闭事件，充分降低内燃机实际应用中的油耗和排放；只需交换模式转换器上的两个油口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，便于系统在实际车型上的布置。

Description

一种用于4缸内燃机的集约型多功能全可变气门驱动系统

技术领域

本发明涉及一种用于4缸内燃机的集约型多功能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

随着世界经济的发展，能源与环境的问题已成为影响经济可持续发展的重要问题。内燃机作为目前世界上应用最为广泛的动力机械，每年消耗着大量的燃油，并且排出大量的有害气体和微粒，内燃机节能减排工作刻不容缓。除此以外，随着内燃机保有量的急剧增加，每年因交通事故造成的人民生命和财产损失逐年增加，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附件之一。然而目前辅助制动系统大多存在运行过程中制动部件容易过热、制动效率降低过快、制动能力可控程度低、制动时车辆容易跑偏、制动系统占用有限的车辆空间等问题。可变气门技术因其在改善内燃机性能以及在内燃机辅助制动方面的潜力，受到了内燃机研究机构和企业的广泛关注。然而，目前车用化了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、成本等方面存在矛盾，并且这些系统一般用于内燃机驱动领域，极少用于辅助制动领域。 

综合考虑，电液式可变气门驱动系统是目前最具潜力的系统。传统电液式系统采用共轨供油方式，随着内燃机缸数、单缸气门数以及转速的增加，该系统存在以下两个问题有待解决：1）存在共轨管体积庞大、空间布置困难的问题；2）由于系统中所使用的高速大流量电磁阀的数量过多，以及由目前电磁阀材料和加工工艺决定的电磁阀成本较高，因此，该系统的整体成本较高。这些问题造成了传统电液式系统实用化较为困难。 

针对传统电液式系统空间布置困难的问题，出现了一种凸轮供油式电液气门驱动系统，该系统采用凸轮-柱塞供油的方式，因其取消共轨管，系统空间布置容易。然而，该系统仍存在以下两个问题有待解决：1）和传统电液式系统一样，该系统仍然存在系统所需电磁阀的数量过多、系统成本较高的问题；2）该系统气门驱动可调范围受到凸轮-柱塞供油器供油规律的限制，无法实现排气门二次开启事件、无法实现将720度/循环的内燃机变为360度/循环的压气机的制动模式所要求的可变气门事件等，这些限制了该系统的功能拓展。 

针对凸轮供油式电液气门驱动系统所存在的问题，近年来出现了一种双模式全可变气门驱动系统，该系统通过使用驱动-制动循环器和模式转换器，减少了电磁阀数量，并且实现了同时满足内燃机驱动和制动模式所要求的可变气门事件。然而，该系统仍存在以下两个问题有待解决：1）该系统所使用的电磁阀为两位五通阀，结构较为复杂，加工成本较高；2）在内燃机驱动模式下，该系统无法实现在供油阶段提前关闭气门的可变气门事件，这将限制该系统在内燃机怠速及中低工况的性能改善程度，而这些工况恰恰是城市车辆常用工况，这些工况下内燃机的运行情况很大程度上决定了车辆实际运行时的油耗和排放情况。 

发明内容

本发明的目的在于：1）通过设计循环选择器来达到仅需要2个两位三通阀和1个两位两通阀来实现内燃机驱动和制动模式所要求的完全灵活的可变气门事件的目的，从而实现内燃机可变气门技术和辅助制动技术合二为一的同时，大幅度简化系统结构，降低系统成本；2）实现在内燃机驱动模式下，在供油器的供油阶段内提前关闭气门的可变气门事件，达到进一步改善内燃机怠速及中低工况性能，即改善车辆实际运行时的油耗和排放情况的目的，从而拓展系统的应用潜力；最终提高本系统的市场接受程度。 

本发明所采用的技术方案是：一种用于4缸内燃机的集约型多功能全可变气门驱动系统，它主要包括第1供油器、第2供油器、气门驱动器、第1两位三通阀、第2两位三通阀、两位两通阀、模式转换器、输油泵、输油单向阀、输油泵安全阀，系统安全阀、第1单向阀、第2单向阀、油箱以及油管；它还包括循环选择器；所述第1供油器和第2供油器为相位相差180度凸轮轴转角的凸轮-柱塞式供油器，其旋转周期为360度曲轴转角，输油泵进油口与油箱相连，输油泵出油口通过输油泵安全阀与油箱相连，输油泵出油口通过输油单向阀同时与第1两位三通阀输油口相连、与第2两位三通阀输油口相连，以及通过系统安全阀与油箱相连，第1供油器与第1两位三通阀供油口相连，第2供油器与第2两位三通阀供油口相连，第1两位三通阀驱动口、循环选择器第1供油口与第1单向阀出油口三者相连，第1单向阀进油口与油箱相连，第2两位三通阀驱动口、循环选择器第2供油口与第2单向阀出油口三者相连，第2单向阀进油口与油箱相连，循环选择器第1泄油口与两位两通阀进油口相连，两位两通阀出油口与油箱相连，循环选择器第2泄油口与油箱相连，循环选择器第1驱动口与模式转换器第1驱动供油口相连，循环选择器第4驱动口与模式转换器第4驱动供油口相连，循环选择器第2驱动口与模式转换器第2驱动供油口相连，循环选择器第3驱动口与模式转换器第3驱动供油口相连，模式转换器第1驱动口、模式转换器第4驱动口、模式转换器第2驱动口、模式转换器第3驱动口分别与1缸、4缸、2缸和3缸的气门驱动器相连，对于以进为排-以排为进制动模式的自然吸气式内燃机，循环选择器第1制动口与模式转换器第1制动供油口相连，循环选择器第2制动口与模式转换器第2制动供油口相连，对于以进为进-以排为排制动模式的涡轮增压式或者自然吸气式内燃机，循环选择器第1制动口与模式转换器第2制动供油口相连，循环选择器第2制动口与模式转换器第1制动供油口相连，对于缸数为4的整数倍的内燃机，按照点火顺序相隔180度曲轴转角分组，每4缸一组，每组采用一套上述可变气门驱动系统。 

循环选择器采用三层嵌套式结构，从外到内依次为开有油口的循环选择器外壳、轴向开槽和开孔的循环选择器轴套以及径向开槽的循环选择器轴芯13m，其中，循环选择器轴芯13m通过齿轮或者链轮传动机构由内燃机曲轴驱动，每720度曲轴转角旋转1周，循环选择器轴套固定嵌套在循环选择器外壳内部，将依照内燃机发火顺序，随着循环选择器轴芯13m的不断旋转，循环选择器第1驱动口、循环选择器第4驱动口和循环选择器第1制动口均间隔性地分别与循环选择器正向供油口或者循环选择器第1泄油口或者循环选择器第2泄油口相连，循环选择器第2驱动口、循环选择器第3驱动口和循环选择器第2制动口均间隔性地分别与循环选择器反向供油口或者循环选择器第1泄油口或者循环选择器第2泄油口相连。 

本发明的有益效果是：（a）这种用于4缸内燃机的集约型多功能全可变气门驱动系统在实现仅采用2个供油器为内燃机所有进（排）气门的气门驱动机构提供液压油的同时，可实现仅需要2个两位三通阀和1个两位两通阀来控制内燃机所有进（排）气门的气门驱动机构，可实现完全灵活的可变气门事件，较双模式全可变气门驱动系统而言，极大地简化了系统所需电磁阀的结构，降低了系统的成本，提高了市场的接受程度；（b）较双模式全可变气门驱动系统而言，本系统的气门调节范围进一步拓展，可实现在内燃机驱动模式下，在供油器的供油阶段内提前关闭气门的可变气门事件，达到进一步改善内燃机怠速及中低工况性能，即改善车辆实际运行时的油耗和排放情况的目的，从而拓展系统的应用潜力；（c）依据内燃机缸数和点火次序设计的循环选择器和模式转换器相配合，可同时满足内燃机驱动和制动模式所要求的可变气门事件，通过调节两位三通阀和两位两通阀即可改变内燃机的驱动和制动效果，从而实现将内燃机可变气门技术和辅助制动技术合二为一，减少了汽车附件，极大地降低了成本；（d）循环选择器采用轴芯-轴套-外壳三层嵌套结构，并且，轴芯-轴套间为转动配合，轴套-外壳间为静态配合，油口位置可根据实际安装需要调节，工艺性好，维修和更换简单方便，成本低；（e）系统各部件间采用油管连接，这对系统在应用车型上布置极为有利；（f）针对不同的制动方式，只需改变模式转换器上的2个油口对应的连接对象即可，系统对实际应用的机型适应性好，应用范围广。 

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是单气门的4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统示意图。 

图2是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器主视图。 

图3是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器左视图。 

图4是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器俯视图。 

图5是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器A-A横截面图。 

图6是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器B-B横截面图。 

图7是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器C-C横截面图。 

图8是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器D-D横截面图。 

图9是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器E-E横截面图。 

图10是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器F-F横截面图。 

图11是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器G-G横截面图。 

图12是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器H-H横截面图。 

图13是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器I-I横截面图。 

图14是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器J-J横截面图。 

图15是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器K-K横截面图。 

图16是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器S-S横截面图。 

图17是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器M-M横截面图。 

图18是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器N-N横截面图。 

图19是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器O-O横截面图。 

图20是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器P-P横截面图。 

图21是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器Q-Q横截面图。 

图22是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器R-R横截面图。 

图23是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器S-S横截面图。 

图24是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器T-T横截面图。 

图25是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器U-U横截面图。 

图26是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器V-V横截面图。 

图27是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器W-W横截面图。 

图28是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统模式转换器主视图。 

图29是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统模式转换器左视图。 

图30是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统模式转换器俯视图。 

图31是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统整体示意图。 

  

图中：1、两位两通阀，1a、两位两通阀出油口，1b、两位两通阀进油口，2、油箱，3、第1单向阀，4、输油单向阀，5、输油泵，6、输油泵安全阀，7、系统安全阀，8、第1供油器，9、第2供油器，10、第2两位三通阀，10a、第2两位三通阀供油口，10b、第2两位三通阀输油口，10c、第2两位三通阀驱动口，11、第2单向阀，12、第1两位三通阀，12a、第1两位三通阀供油口，10b、第1两位三通阀输油口，12c、第1两位三通阀驱动口，13、循环选择器，13a、循环选择器第2供油口，13b、循环选择器第1供油口，13c、循环选择器第1泄油口，13d、循环选择器第2泄油口，13e、循环选择器第1驱动口，13f、循环选择器第1制动口，13g、循环选择器第4驱动口，13h、循环选择器第2驱动口，13i、循环选择器第2制动口，13j、循环选择器第3驱动口，13k、循环选择器外壳，13s、循环选择器轴套，13m、循环选择器轴芯，14、模式转换器，14a、模式转换器第1驱动供油口，14b、模式转换器第1制动供油口，14c、模式转换器第4驱动供油口，14d、模式转换器第2驱动供油口，14e、模式转换器第2制动供油口，14f、模式转换器第3驱动供油口，14g、模式转换器第1驱动口，14h、模式转换器第4驱动口，14i、模式转换器第2驱动口，14j、模式转换器第3驱动口，14k、模式转换器外壳，14s、模式转换器轴套，14m、模式转换器轴芯，15、气门驱动器。

具体实施方式

本发明以应用于采用以进为排-以排为进制动模式的1-2-4-3式自然吸气式内燃机的系统为例加以说明，以两位两通阀为常闭阀，两位三通阀不通电时，两位三通阀输油口与两位三通阀供油口相连，两位三通阀驱动口堵塞为例。 

图1示出了单气门的4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统示意图。由于本系统的设计特点，气门驱动器15工作由第1供油器8和循环选择器13的运动规律，以及模式转换器14、第1两位三通阀12和两位两通阀1的工作状态共同决定。按照模式转换器14的工作状态，可将气门驱动器15工作过程分成驱动模式和制动模式，其工作过程为： 

（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14，保持模式转换器第1驱动供油口14a和模式转换器第1驱动口14g连通，模式转换器第1制动供油口14b和模式转换器第1驱动口14g断开。此时，气门驱动器15只能在由第1供油器8和循环选择器13的运动规律限制的范围内工作，并且在此范围内由第1两位三通阀12和两位两通阀1的工作状态调节具体的气门运行参数，其工作过程为：

（1）气门可被驱动阶段

在此阶段内，循环选择器第1驱动口13e与循环选择器第1供油口13b相连，循环选择器第1驱动口13e与循环选择器第2泄油口13d断开。驱动模式下的气门驱动油路，即循环选择器第1供油口13b、循环选择器第1驱动口13e、模式转换器第1驱动供油口14a和模式转换器第1驱动口14g被完全连通。

（a）第1供油器8供油阶段 

此时，循环选择器第1驱动口13e与循环选择器第1泄油口13c相连。驱动模式下的第1泄油油路，即模式转换器第1驱动口14g、模式转换器第1驱动供油口14a、循环选择器第1驱动口13e和循环选择器第1泄油口13c被完全连通。可实现：

a）气门开启过程：当第1供油器8进入供油阶段时，当气门驱动开启正时信号未达到时，第1两位三通阀12和两位两通阀1均不被激励，即第1两位三通阀供油口12a与第1两位三通阀第1输油口12b相连，第1两位三通阀驱动口12c被堵塞；两位两通阀进油口1b和两位两通阀出油口1a断开。第1供油器8内的液压油通过第1两位三通阀12、系统安全阀7回到油箱2。当气门驱动开启正时信号到达时，第1两位三通阀12被激励，即第1两位三通阀供油口12a与第1两位三通阀驱动口12c相连，第1两位三通阀第1输油口12b被堵塞。第1供油器8内的液压油通过第1两位三通阀12后，再通过驱动模式下的气门驱动油路，进入气门驱动器15中，克服气门驱动器15弹簧的作用力，驱动气门开启。

b）气门开启保持：当气门驱动停止正时信号达到时，第1两位三通阀12不被激励，第1两位三通阀供油口12a与第1两位三通阀第1输油口12b相连，第1两位三通阀驱动口12c被堵塞。气门驱动器15内的液压油被阻塞，气门保持在最大升程位置。此时第1供油器8仍处于供油阶段时，第1供油器8内的液压油通过第1两位三通阀12、系统安全阀7被推回到油箱2中。 

c）气门泄油关闭：当气门驱动泄油关闭正时信号达到时，两位两通阀1被激励，两位两通阀进油口1b和两位两通阀出油口1a相连。在气门驱动器15弹簧的作用下，气门驱动器15内的液压油通过驱动模式下的第1泄油油路，两位两通阀1回到油箱2中，实现了气门的泄油关闭过程。此时第1供油器8仍处于供油阶段时，第1供油器8内的液压油通过第1两位三通阀12、系统安全阀7被推回到油箱2中。 

（b）第1供油器8吸油阶段 

此时，循环选择器第1驱动口13e与循环选择器第1泄油口13c断开。可实现：

a）气门开启保持：当第1两位三通阀12不被激励时，气门驱动器15内的液压油被阻塞，气门保持在最大升程位置。此时第1供油器8仍处于吸油阶段时，油箱2内的液压油通过输油泵5、输油单向阀4、第1两位三通阀12进入第1供油器8中。

b）气门吸油关闭：当气门吸油关闭正时信号达到时，第1两位三通阀12被激励，即第1两位三通阀供油口12a与第1两位三通阀驱动口12c相连，第1两位三通阀第1输油口12b被堵塞。在气门驱动器15弹簧和第1供油器8吸油的作用下，气门驱动器15内的液压油通过驱动模式下的驱动油路、第1两位三通阀12回到第1供油器8中，实现了气门的吸油关闭过程。 

（2） 气门关闭保持阶段 

此阶段内，循环选择器13将循环选择器第1供油口13b和循环选择器第1驱动口13e断开，将循环选择器第1泄油口13c与循环选择器第1驱动口13e断开，将循环选择器第2泄油口13d与循环选择器第1驱动口13e连通。驱动模式下的第2泄油油路，即模式转换器第1驱动口14g、模式转换器第1驱动供油口14a、循环选择器第1驱动口13e和循环选择器第2泄油口13d 被完全连通。气门驱动器15通过驱动模式下的第2泄油油路与油箱2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14运动，将模式转换器第1制动供油口14b和模式转换器第1驱动口14g连通，模式转换器第1驱动供油口14a和模式转换器第1驱动口14g断开。此时，气门驱动器15的工作范围受到第1供油器8和循环选择器13的运动规律限制，并且在此范围内由第1两位三通阀12和两位两通阀1工作状态调节具体的气门运行参数，其工作过程为：

（1）气门可被驱动阶段

此阶段内，循环选择器13将循环选择器第1供油口13b和循环选择器第1制动口13f相连，将循环选择器第1泄油口13c与循环选择器第1制动口13f相连，将循环选择器第2泄油口13d与循环选择器第1制动口13f断开。制动模式下的气门驱动油路，即循环选择器第1供油口13b、循环选择器第1制动口13f、模式转换器第1制动供油口14b和模式转换器第1驱动口14g被完全连通。制动模式下的第1泄油油路，即模式转换器第1驱动口14g、模式转换器第1制动供油口14b、循环选择器第1制动口13f和循环选择器第1泄油口13c也被完全连通。同时，第1供油器8处于供油阶段，可实现以下气门运动过程：

（a）气门开启过程：当气门制动开启正时信号未到达时，第1两位三通阀12和两位两通阀1均不被激励，即第1两位三通阀供油口12a与第1两位三通阀第1输油口12b相连，第1两位三通阀驱动口12c被堵塞；两位两通阀进油口1b和两位两通阀出油口1a断开。第1供油器8内的液压油通过系统安全阀7回到油箱2。当气门制动开启正时信号到达时，第1两位三通阀12被激励，即第1两位三通阀供油口12a与第1两位三通阀驱动口12c相连，第1两位三通阀第1输油口12b被堵塞。第1供油器8内的液压油通过第1两位三通阀12后，再通过制动模式下的气门驱动油路，进入气门驱动器15中，克服气门驱动器15弹簧的作用力，驱动气门开启。

（b）气门开启保持：当气门制动停止正时信号达到时，第1两位三通阀12不被激励，第1两位三通阀供油口12a与第1两位三通阀第1输油口12b相连，第1两位三通阀驱动口12c被堵塞。气门驱动器15内的液压油被阻塞，气门保持在最大升程位置。此时第1供油器8仍处于供油阶段时，第1供油器8内的液压油通过第1两位三通阀12、系统安全阀7被推回到油箱2中。 

（c）气门泄油关闭：当气门制动泄油关闭正时信号达到时，两位两通阀1被激励，两位两通阀进油口1b和两位两通阀出油口1a相连。在气门驱动器15弹簧的作用下，气门驱动器15内的液压油通过制动模式下的第1泄油油路后，再通过两位两通阀1回到油箱2中，实现了气门的泄油关闭过程。而第1供油器8内的液压油通过第1两位三通阀12、系统安全阀7回到油箱2。 

（2）气门关闭保持阶段 

此阶段内，循环选择器13将循环选择器第1供油口13b和循环选择器第1制动口13f相连，将循环选择器第1泄油口13c与循环选择器第1制动口13f断开，将循环选择器第2泄油口13d与循环选择器第1制动口13f相连。制动模式下的第2泄油油路，即模式转换器第1驱动口14g、模式转换器第1制动供油口14b、循环选择器第1制动口13f和循环选择器第2泄油口13d被完全连通。气门驱动器15通过制动模式下的第2泄油油路与油箱2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。

在一个循环选择器运行周期内，驱动模式具有1个气门可被驱动阶段，而制动模式具有2个气门可被驱动阶段，因此，可实现360度/循环的压气机的制动模式所要求的可变气门事件等。 

图2-4分别是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器主视图、左视图和俯视图，图5-27是4缸内燃机集约型多功能全可变气门驱动系统循环选择器主视图各油道的横截面图。根据驱动和制动模式下的内燃机对气门启闭的要求，可得出第1供油器8、第2供油器9、各缸的气门驱动器、油箱2相对曲轴转角的连通关系，见表1。值得注意到是表1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1第1供油器8、第2供油器9、气门驱动器、油箱2相对曲轴转角的连通关系 

按照表1的要求，循环选择器13采用三层嵌套式结构，从外到内依次为开有油口的循环选择器外壳13k、轴向开槽和开孔的循环选择器轴套13s以及径向开槽的循环选择器轴芯13m，其中，循环选择器轴芯13m通过齿轮或者链轮传动机构由内燃机曲轴驱动，每720度曲轴转角旋转1周，循环选择器轴套13s固定嵌套在循环选择器外壳13k内部，将依照内燃机发火顺序，随着循环选择器轴芯13m的不断旋转，利用循环选择器轴芯13m径向开的槽和循环选择器轴套13s轴向开的槽和孔来将循环选择器外壳13k上的各个油口满足表1的要求进行连通和断开。循环选择器13上的各个油口相对曲轴转角的连通关系如表2所示，相对循环选择器转角的连通关系如表3所示。 

表2循环选择器13上的各个油路相对曲轴转角的连通关系 

表3循环选择器13上的各个油路相对循环选择器的连通关系 

根据制动模式下内燃机对气门启闭的要求，对于以进为排-以排为进制动模式的自然吸气式内燃机，循环选择器第1制动口13f与模式转换器第1制动供油口14b相连，循环选择器第2制动口13i与模式转换器第2制动供油口14e相连；对于以进为进-以排为排制动模式的涡轮增压式或者自然吸气式内燃机，循环选择器第1制动口13f与模式转换器第2制动供油口14e相连，循环选择器第2制 动口13i与模式转换器第1制动供油口14b相连。其中，采用以进为排-以排为进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。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在需要制动的情况下，气门驱动系统在上止点附近打开排气门，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。 

图28-30是4缸内燃机集约型多功能连续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1的要求，可得到在不同模式下，模式转换器11上的各个油路的连通关系，如表4所示。 

  

表4  模式转换器14上的各个油路的连通关系相对曲轴转角

连通范围	模式转换器第1驱动口14g	模式转换器第4驱动口14h	模式转换器第2驱动口14i	模式转换器第3驱动口14j
					模式转换器第1驱动供油口14a	驱动模式连通	×	×	×
模式转换器第4驱动供油口14c	×	驱动模式连通	×	×
					模式转换器第2驱动供油口14d	×	×	驱动模式连通	×
模式转换器第3驱动供油口14f	×	×	×	驱动模式连通
					模式转换器第1制动供油口14b	制动模式连通	制动模式连通	×	×
模式转换器第2制动供油口14e	×	×	制动模式连通	制动模式连通

进而考虑工艺性、安装等方面的要求，模式转换器14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轴芯14m，轴向开槽和开孔的模式转换器轴套14s以及带有油口的模式转换器外壳14k。当内燃机处于驱动模式下时，不驱动模式转换器14，模式转换器14处于图28-30的状态，此时，模式转换器第1驱动口14g、模式转换器第4驱动口14h、模式转换器第2驱动口14i、模式转换器第3驱动口14j分别与模式转换器第1驱动供油口14a、模式转换器第4驱动供油口14c、模式转换器第2驱动供油口14d、模式转换器第3驱动供油口14f相连，模式转换器第1制动供油口14b和模式转换器第2制动供油口14e均被堵塞，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14使得模式转换器轴芯14m转过一定角度，本例为顺时针转过90度，此时，模式转换器第1驱动口14g和模式转换器第4驱动口14h均与模式转换器第1制动供油口14b相连，模式转换器第2驱动口14i和模式转换器第3驱动口14j均与模式转换器第2制动供油口14e相连，模式转换器第1驱动供油口14a、模式转换器第4驱动供油口14c、模式转换器第2驱动供油口14d、模式转换器第3驱动供油口14f均被堵塞，满足内燃机制动模式的要求。

应该注意到本例中循环选择器13和模式转换器14均采用三层嵌套结构来获得好工艺性，减少油管的数量，提高系统的集成度。二者的结构和油管位置等具体结构均根据实际安装要求进行调整来适应应用车型上的布置。 

图31示出了4缸内燃机的集约型多功能全可变气门驱动系统整体示意图。主要包括第1供油器8、第2供油器9、气门驱动器15、第1两位三通阀12、第2两位三通阀10、两位两通阀1、模式转换器14、输油泵5、输油单向阀4、输油泵安全阀6，系统安全阀7、第1单向阀3、第2单向阀11、油箱2以及油管；它还包括循环选择器13；所述第1供油器8和第2供油器9为相位相差180度凸轮轴转角的凸轮-柱塞式供油器，其旋转周期为360度曲轴转角，输油泵5进油口与油箱2相连，输油泵5出油口通过输油泵安全阀6与油箱2相连，输油泵5出油口通过输油单向阀4同时与第1两位三通阀输油口12b相连、与第2两位三通阀输油口10b相连，以及通过系统安全阀7与油箱2相连，第1供油器8与第1两位三通阀供油口12a相连，第2供油器9与第2两位三通阀供油口10a相连，第1两位三通阀驱动口12c、循环选择器第1供油口13b与第1单向阀3出油口三者相连，第1单向阀3进油口与油箱2相连，第2两位三通阀驱动口10c、循环选择器第2供油口13a与第2单向阀11出油口三者相连，第2单向阀11进油口与油箱2相连，循环选择器第1泄油口13c与两位两通阀进油口1b相连，两位两通阀出油口1a与油箱2相连，循环选择器第2泄油口13d与油箱2相连，循环选择器第1驱动口13e与模式转换器第1驱动供油口14a相连，循环选择器第4驱动口13g与模式转换器第4驱动供油口14c相连，循环选择器第2驱动口13h与模式转换器第2驱动供油口14d相连，循环选择器第3驱动口13j与模式转换器第3驱动供油口14f相连，模式转换器第1驱动口14g、模式转换器第4驱动口14h、模式转换器第2驱动口14i、模式转换器第3驱动口14j分别与1缸、4缸、2缸和3缸的气门驱动器相连，对于以进为排-以排为进制动模式的自然吸气式内燃机，循环选择器第1制动口13f与模式转换器第1制动供油口14b相连，循环选择器第2制动口13i与模式转换器第2制动供油口14e相连，对于以进为进-以排为排制动模式的涡轮增压式或者自然吸气式内燃机，循环选择器第1制动口13f与模式转换器第2制动供油口14e相连，循环选择器第2制动口13i与模式转换器第1制动供油口14b相连。对于缸数为4的整数倍（X倍）的内燃机，按照点火顺序相隔180度曲轴转角分组，每4缸一组，分成X组，每组采用一套上述可变气门驱动系统。 

以采用以进为排-以排为进制动模式的1-2-4-3式自然吸气式4缸内燃机为例，在驱动模式下，循环选择器13使得第1供油器8间隔性地为1缸和4缸的气门驱动器供油，第1两位三通阀12和两位两通阀1相配合，间隔性地控制1缸和4缸的气门驱动器的具体启闭参数；第2供油器9间隔性地为2缸和3缸的气门驱动器供油，第2两位三通阀10和两位两通阀1相配合，间隔性地控制2缸和3缸的气门驱动器的具体启闭参数。在720度曲轴转角，即一个循环选择器13运行周期内，按照1缸-2缸-4缸-3缸的顺序启闭气门，满足驱动模式的要求。在制动模式下，模式转换器14将气门驱动器分为2组：1缸和4缸，2缸和3缸。第1供油器8同时为1缸和4缸的气门驱动器供油，第1两位三通阀12和两位两通阀1相配合，控制1缸和4缸的气门驱动器的具体启闭参数；第2供油器9同时为2缸和3缸的气门驱动器供油，第2两位三通阀10和两位两通阀1相配合，控制2缸和3缸的气门驱动器的具体启闭参数。在720度曲轴转角，即一个循环选择器13运行周期内，按照1缸+4缸-2缸+3缸-1缸+4缸-2缸+3缸的顺序启闭气门，满足制动模式的要求。 

Claims (2)

1.一种用于4缸内燃机的集约型多功能全可变气门驱动系统，它主要包括第1供油器（8）、第2供油器（9）、气门驱动器（15）、第1两位三通阀（12）、第2两位三通阀（10）、两位两通阀（1）、模式转换器（14）、输油泵（5）、输油单向阀（4）、输油泵安全阀（6），系统安全阀（7）、第1单向阀（3）、第2单向阀（11）、油箱（2）以及油管；其特征是：它还包括循环选择器（13）；所述第1供油器（8）和第2供油器（9）为相位相差180度凸轮轴转角的凸轮-柱塞式供油器，其旋转周期为360度曲轴转角，输油泵（5）进油口与油箱（2）相连，输油泵（5）出油口通过输油泵安全阀（6）与油箱（2）相连，输油泵（5）出油口通过输油单向阀（4）同时与第1两位三通阀输油口（12b）相连、与第2两位三通阀输油口（10b）相连，以及通过系统安全阀（7）与油箱（2）相连，第1供油器（8）与第1两位三通阀供油口（12a）相连，第2供油器（9）与第2两位三通阀供油口（10a）相连，第1两位三通阀驱动口（12c）、循环选择器第1供油口（13b）与第1单向阀（3）出油口三者相连，第1单向阀（3）进油口与油箱（2）相连，第2两位三通阀驱动口（10c）、循环选择器第2供油口（13a）与第2单向阀（11）出油口三者相连，第2单向阀（11）进油口与油箱（2）相连，循环选择器第1泄油口（13c）与两位两通阀进油口（1b）相连，两位两通阀出油口（1a）与油箱（2）相连，循环选择器第2泄油口（13d）与油箱（2）相连，循环选择器第1驱动口（13e）与模式转换器第1驱动供油口（14a）相连，循环选择器第4驱动口（13g）与模式转换器第4驱动供油口（14c）相连，循环选择器第2驱动口（13h）与模式转换器第2驱动供油口（14d）相连，循环选择器第3驱动口（13j）与模式转换器第3驱动供油口（14f）相连，模式转换器第1驱动口（14g）、模式转换器第4驱动口（14h）、模式转换器第2驱动口（14i）、模式转换器第3驱动口（14j）分别与1缸、4缸、2缸和3缸的气门驱动器相连，对于以进为排-以排为进制动模式的自然吸气式内燃机，循环选择器第1制动口（13f）与模式转换器第1制动供油口（14b）相连，循环选择器第2制动口（13i）与模式转换器第2制动供油口（14e）相连，对于以进为进-以排为排制动模式的涡轮增压式或者自然吸气式内燃机，循环选择器第1制动口（13f）与模式转换器第2制动供油口（14e）相连，循环选择器第2制动口（13i）与模式转换器第1制动供油口（14b）相连，对于缸数为4的整数倍的内燃机，按照点火顺序相隔180度曲轴转角分组，每4缸一组，每组采用一套上述可变气门驱动系统。

2.根据权利要求1所述的一种用于4缸内燃机的集约型多功能全可变气门驱动系统，其特征是：所述循环选择器（13）采用三层嵌套式结构，从外到内依次为开有油口的循环选择器外壳（13k）、轴向开槽和开孔的循环选择器轴套（13s）以及径向开槽的循环选择器轴芯（13m），其中，循环选择器轴芯（13m）通过齿轮或者链轮传动机构由内燃机曲轴驱动，每720度曲轴转角旋转1周，循环选择器轴套（13s）固定嵌套在循环选择器外壳（13k）内部，将依照内燃机发火顺序，随着循环选择器轴芯（13m）的不断旋转，循环选择器第1驱动口（13e）、循环选择器第4驱动口（13g）和循环选择器第1制动口（13f）均间隔性地分别与循环选择器正向供油口（13b）或者循环选择器第1泄油口（13c）或者循环选择器第2泄油口（13d）相连，循环选择器第2驱动口（13h）、循环选择器第3驱动口（13j）和循环选择器第2制动口（13i）均间隔性地分别与循环选择器反向供油口（13a）或者循环选择器第1泄油口（13c）或者循环选择器第2泄油口（13d）相连。

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