CN106640251A - 一种集约型锁定式多模式可变气门驱动系统 - Google Patents

Abstract

一种集约型锁定式多模式可变气门驱动系统，属于发动机气门驱动领域。它主要包括凸轮轴、模式传动机构、模式备选机构、模式切换机构、凸轮轴相位调节机构、气门调节机构、气门控制机构等。模式切换机构和凸轮轴相位调节机构配合使用，实现发动机二冲程驱动模式、四冲程驱动模式、二冲程制动模式、四冲程制动模式等多种模式之间的转换，进一步通过与气门控制机构配合使用，最终满足了发动机在不同工况下对最佳换气的要求，达到综合提高发动机动力性、燃油经济性、排放性和制动安全性的目的。本发明结构简单紧凑、布置容易，可采用液压式或者机械式等不同机构，为用户提供不同的可变气门灵活程度、可靠性、成本等要求的方案供其选择。

Description

一种集约型锁定式多模式可变气门驱动系统

技术领域

本发明涉及一种集约型锁定式多模式可变气门驱动系统，属于发动机气门驱动领域。

背景技术

随着能源和环境问题的日益严重，以及人们对车辆的驾驶性和安全性的专注，未来发动机需要在满足排放指标的前提下，综合考虑动力性、经济性、排放性和安全性。这就需要在驱动和制动全工况范围内，优化发动机性能。而目前备受关注的可变气门、可变冲程数、停缸、辅助制动、新型燃烧方式、可变压缩比、可变EGR等技术大多只在发动机小范围运行工况区域内对其性能进行改善。如现有可变气门技术只应用于在固定冲程数发动机的驱动工况下，并且大多用于汽油机的进气门来降低泵气损失。可变冲程数技术国内外尚处于研究阶段，并且只用于驱动工况下。现有具有停缸技术的车型只能提供停缸功能，因此，对油耗改善程度偏低，大多只能获得8％左右的油耗降低。另一方面，随着发动机保有量的急剧增加，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的附件之一。然而目前辅助制动系统大多存在制动部件长时间工作容易过热、制动效率快速降低、制动效率可控程度低、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。在目前发动机辅助制动技术中，减压辅助制动技术的制动效果最好，但是它是在进排气门运行情况不变，在压缩上止点附近以较小开度开启排气门或者减压阀来实现减压制动效果，发动机每720°曲轴转角实现一次制动循环，属于四冲程制动，其制动效果无法满足车辆大负载制动时的要求。

针对上述发动机研究领域的问题，大连理工大学内燃机研究所燃烧课题组基于在驱动制动全工况范围内分区优化发动机性能的思想，提出一种多模式发动机，并且给出各种模式的应用工况以及对气门启闭时刻的要求：在低速大负荷的驱动工况下，采用二冲程驱动模式，以达到提高动力输出的目的；在其他发动机驱动工况下，采用四冲程驱动模式，以达到降低燃油消耗和排放物生成的目的；在大负载制动工况下，采用二冲程制动模式，以达到提高制动功率输出的目的；在小负载制动工况下，采用四冲程制动模式，根据制动负载的要求，改变制动模式的冲程数来调节制动输出，以达到提高车辆安全性的目的。

目前，实用化了的可变气门驱动系统大多保留了配气凸轮，采用机械式结构，主要分为：1)凸轮轴调相式，如TOYOTA的VVT系统、BMW的Vanos系统等；2)分阶段可变气门升程式，如Honda的VTEC系统等；3)连续可变气门升程式，如BMW的Valvetronic系统、Hyundai的CVVL系统等。这类系统通过控制中间传动机构来实现发动机各缸气门的启闭正时和最大行程三者的同步调节。

较有凸轮可变气门驱动系统而言，无凸轮系统可实现更加灵活的气门事件，同时结构复杂、成本昂贵，并且需要在可靠性、耐用性和气门热膨胀补偿控制等方面进行更加深入的研究。这类系统主要包括电磁式和电液式两类。电磁式系统在运动精确控制、气门升程可调程度等方面有待进一步改善。较电磁式系统而言，电液式系统具有相对更高的气门可调灵活度、更高的功率密度、布置灵活等特点，是目前最具潜力的可变气门驱动系统。该系统主要包括共轨供油式和凸轮供油式两大类。

共轨供油式系统取消了配气凸轮，通过控制电磁阀的启闭状态和蓄能器内驱动油的压力，调节气门的启闭正时和最大行程。Ford公司、Lucas公司等对此进行过研究，仍需在系统成本、响应速度、占用空间等方面进行深入的研究。随着发动机缸数单缸气门数以及转速的增加，该系统还存在：a)共轨管体积庞大空间布置困难的问题；b)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与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共轨供油式系统车用化较为困难，这类系统广泛应用于低速船用二冲程发动机的排气门上。

通过综合机械式和共轨供油式系统的优势，凸轮供油式系统受到了研究人员和生产厂商的广泛关注，如FIAT的Multiair系统、ABB的VCM系统等。这类系统采用凸轮柱塞式供油器来取代蓄能器，占用空间小，可实现气门的启闭正时的独立调节，启闭正时决定和行程。这类系统仍需要在以下两个方面加以改进：a)系统所需供油器和电磁阀的数量较多，系统整体成本偏高；b)气门运行可调范围受到供油和控制装置的限制，无法实现气门启闭正时和行程三者之间的独立调节，也实现不了发动机二冲程驱动模式和二冲程制动模式要求的360°CA/循环的气门运行过程等。

由于现有实用化的可变气门驱动系统大多用于四冲程驱动模式的发动机，不能满足多模式发动机的要求，因此开发一套可靠性高且满足多模式发动机要求的可变气门驱动系统势在必行。发动机二冲程驱动模式、四冲程驱动模式、二冲程制动模式以及四冲程制动模式下，进/排气门开启频率、开启正时和开启持续期均存在极大地差异，这极大地增加了多模式发动机要求的可变气门驱动系统的开发难度。如由于二冲程驱动模式或者二冲程制动模式要求进排气门每360°曲轴转角运行一次，四冲程驱动模式和四冲程制动模式要求进排气门每720°曲轴转角运行一次，因此，要求需要实现二冲程驱动/制动模式和四冲程驱动/制动模式之间切换的多模式可变气门驱动系统可以实现这两种气门运行频率之间的灵活切换。在同一模式下，不同发动机工况要求气门驱动系统能够提供不同的进/排气门开启正时、最大升程和开启持续期，因此需要灵活可变的气门驱动系统。目前尚未有一款可变气门驱动系统可以同时满足以上要求，因此多模式可变气门驱动系统的开发迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于：通过设计一种集约型锁定式多模式可变气门驱动系统，用于实现：(a)通过模式切换机构和凸轮轴相位调节机构配合使用来实现发动机二冲程驱动模式、四冲程驱动模式、二冲程制动模式、四冲程制动模式等多种模式之间的切换，满足发动机在不同模式下对换气的要求；(b)在每种模式下，通过凸轮轴相位调节机构与气门控制机构配合使用来进一步优化每种模式下不同工况点的发动机运行情况，达到综合提高发动机动力性、燃油经济性、排放性和制动安全性等方面性能的目的；(c)搭配液压和机械式等多种不同的气门控制机构来满足实际应用对可变气门灵活程度、成本、系统布置等方面的要求；(d)尽可能地降低对模式传动机构、模式备选机构、模式切换机构、凸轮轴相位调节机构、气门控制机构等的要求，各机构尽可能采用较为成熟技术，以提高系统短期内实用化的可能性，最终获得良好的应用前景。

本发明所采用的技术方案是：一种集约型锁定式多模式可变气门驱动系统，它包括气门驱动机构、凸轮轴相位调节机构、凸轮轴、模式传动机构、模式备选机构、模式切换机构、气门控制机构、气门调节机构。其中，凸轮轴上设置有第一凸轮和第二凸轮。第一凸轮具有一个凸起，第二凸轮具有一个凸起或者两个凸起。具有一个凸起的第二凸轮的凸起与第一凸轮的凸起的型线相同，相位相差180°凸轮轴转角。具有两个凸起的第二凸轮的两个凸起的型线与第一凸轮的凸起的型线相同，第二凸轮的一个凸起的相位与第一凸轮的凸起的相位相同，第二凸轮的另一个凸起的相位与第一凸轮的凸起的相位相差180°凸轮轴转角。模式传动机构具有模式传动机构输入端、模式传动机构输出端和模式传动机构支撑。模式备选机构具有模式备选机构输入端、模式备选机构复位端、模式备选机构弹性复位支撑和模式备选机构支撑。气门调节机构具有气门调节机构输入端、气门调节机构输出端和气门调节机构调节端。第一凸轮直接或者通过传动机构驱动模式传动机构输入端，模式传动机构通过模式传动机构支撑与缸盖相连接。第二凸轮直接或者通过传动机构驱动模式备选机构输入端，模式备选机构通过模式备选机构支撑与缸盖相连接，模式备选机构复位端与模式备选机构弹性复位支撑相接触。模式切换机构决定模式传动机构和模式备选机构的锁定状态。模式传动机构输出端直接或者通过传动机构驱动气门调节机构输入端，气门控制机构直接或者通过传动机构调节气门调节机构调节端的位置，气门调节机构输出端直接或者通过传动机构驱动气门驱动机构。

增加一个第一凸轮，即采用一个左侧第一凸轮和一个右侧第一凸轮。模式传动机构增加一个模式传动机构输入端，即采用模式传动机构左侧输入端和模式传动机构右侧输入端。左侧第一凸轮直接或者通过传动机构驱动模式传动机构左侧输入端，右侧第一凸轮直接或者通过传动机构驱动模式传动机构右侧输入端。

增加第三凸轮。增加一个模式传动机构，即采用一个第一模式传动机构和一个第二模式传动机构，第一模式传动机构具有第一模式传动机构输入端、第一模式传动机构输出端和第一模式传动机构支撑，第二模式传动机构具有第二模式传动机构输入端、第二模式传动机构输出端和第二模式传动机构支撑。增加一个气门驱动机构、气门控制机构和一个气门调节机构，即采用第一气门驱动机构、第二气门驱动机构、第一气门控制机构、第一气门调节机构、第二气门控制机构和第二气门调节机构。第一气门调节机构具有第一气门调节机构输入端、第一气门调节机构输出端和第一气门调节机构调节端。第二气门调节机构具有第二气门调节机构输入端、第二气门调节机构输出端(和第二气门调节机构调节端。第一凸轮直接或者通过传动机构驱动第一模式传动机构输入端，第一模式传动机构通过第一模式传动机构支撑与缸盖相连接。第二凸轮直接或者通过传动机构驱动模式备选机构输入端，模式备选机构通过模式备选机构支撑与缸盖相连接，模式备选机构复位端与模式备选机构弹性复位支撑相接触。第三凸轮直接或者通过传动机构驱动第二模式传动机构输入端，第二模式传动机构通过第二模式传动机构支撑与缸盖相连接。模式切换机构决定第一模式传动机构、模式备选机构和第二模式传动机构三者的锁定状态。第一模式传动机构输出端直接或者通过传动机构驱动第一气门调节机构输入端，第一气门控制机构直接或者通过传动机构调节第一气门调节机构调节端，第一气门调节机构输出端直接或者通过传动机构驱动第一气门驱动机构，第二模式传动机构输出端直接或者通过传动机构驱动第二气门调节机构输入端，第二气门控制机构直接或者通过传动机构调节第二气门调节机构调节端，第二气门调节机构输出端直接或者通过传动机构驱动第二气门驱动机构。

增加一个模式切换机构，即采用一个第一模式切换机构和一个第二模式切换机构。第一模式切换机构决定第一模式传动机构和模式备选机构的锁定状态，第二模式切换机构决定模式备选机构和第二模式传动机构的锁定状态。

增加一个气门驱动桥和一个气门驱动机构，即采用第一气门驱动机构和第二气门驱动机构。气门调节机构输出端先直接或者通过传动机构再通过气门驱动桥最后分别直接或者通过传动机构驱动第一气门驱动机构和第二气门驱动机构。

增加一个气门驱动桥、一个气门控制机构、一个气门调节机构，一个气门驱动机构，即采用第一气门驱动机构、第二气门驱动机构、第一气门控制机构、第一气门调节机构、第二气门控制机构和第二气门调节机构。第一气门调节机构具有第一气门调节机构输入端、第一气门调节机构输出端和第一气门调节机构调节端。第二气门调节机构具有第二气门调节机构输入端、第二气门调节机构输出端和第二气门调节机构调节端。模式传动机构输出端先直接或者通过传动机构再通过气门驱动桥最后分别直接或者通过传动机构驱动第一气门调节机构输入端和第二气门调节机构输入端，第一气门控制机构直接或者通过传动机构调节第一气门调节机构调节端，第一气门调节机构输出端直接或者通过传动机构驱动第一气门驱动机构，第二气门控制机构直接或者通过传动机构调节第二气门调节机构调节端，第二气门调节机构输出端直接或者通过传动机构驱动第二气门驱动机构。

模式切换机构设置在被锁定的部件上设置的切换通道内，并且沿着通道移动。

气门调节机构采用液压式机构、杠杆机构或者四杆机构。气门控制机构采用机械、电液、电磁、电机或者电气机构作为控制部件，采用液压部件、调节轨道、调节杆或者四杆机构作为执行部件。

所述传动机构为滑块、推杆、摇臂、摆臂、四杆机构或者液压主从活塞式机构。

本发明的有益效果是：(a)这种集约型锁定式多模式可变气门驱动系统主要包括凸轮轴、模式传动机构、模式备选机构、模式切换机构、凸轮轴相位调节机构、气门调节机构、气门控制机构等，通过模式切换机构和凸轮轴相位调节机构配合使用，实现了发动机二冲程驱动模式、四冲程驱动模式、二冲程制动模式、四冲程制动模式等多种模式之间的切换，从而满足了发动机在不同模式下对换气的要求；(b)在每种模式下，通过凸轮轴相位调节机构与气门控制机构配合使用，实现了对每种模式下不同工况点的发动机运行情况的进一步优化，最终全面提高了发动机动力性、燃油经济性、排放性和制动安全性；(c)本发明可根据实际机型，为用户提供液压式和机械式等不同类型气门调节机构，满足不同的可变气门灵活程度、可靠性、成本等要求，从而允许用户根据自己的实际情况来选择合适的方案，在高性价比的基础上，满足了发动机各种模式、各种运行工况下对进排气门运行情况的要求。

附图说明

下面结合附图与实施例对本发明进一步说明。

图1是双凸轮驱动双输入单输出单切换单气门运行单调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统的示意图。

图2是三凸轮驱动双输入单输出单切换单气门运行单调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统示意图。

图3是三凸轮驱动双输入单输出双切换单气门运行单调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统示意图。

图4是双凸轮驱动双输入单输出单切换双气门运行单调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统的示意图。

图5是双凸轮驱动双输入单输出单切换双气门运行双调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统的示意图。

图6是三凸轮驱动三输入双输出单切换双气门运行双调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统的示意图。

图7是三凸轮驱动三输入双输出双切换双气门运行双调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统的示意图。

图8是采用液压式气门调节机构的双凸轮驱动双输入单输出单切换单气门运行单调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统的示意图。

图9是采用杠杆式气门调节机构的三凸轮驱动三输入双输出双切换双气门运行双调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统的示意图。

图10是采用四杆联动式气门调节机构的双凸轮驱动双输入单输出单切换单气门运行单调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统的示意图。

图中：1、缸盖；2、气门驱动机构；201、第一气门驱动机构；202、第二气门驱动机构；3、凸轮轴；301、第一凸轮；301A、左侧第一凸轮；301B、右侧第一凸轮；302、第二凸轮；303、第三凸轮；4、凸轮轴相位调节机构；5、模式传动机构；5a、模式传动机构输入端；5b、模式传动机构输出端；5c、模式传动机构切换通道；5y、模式传动机构支撑；5Aa、模式传动机构左侧输入端；5Ac、模式传动机构左侧切换通道；5Ba、模式传动机构右侧输入端；5Bc、模式传动机构右侧切换通道；501、第一模式传动机构；501a、第一模式传动机构输入端；501b、第一模式传动机构输出端；501c、第一模式传动机构切换通道；501y、第一模式传动机构支撑；502、第二模式传动机构；502a、第二模式传动机构输入端；502b、第二模式传动机构输出端；502c、第二模式传动机构切换通道；502y、第二模式传动机构支撑；6、模式备选机构；6a、模式备选机构输入端；6c、模式备选机构切换通道；6k、模式备选机构复位端；6h、模式备选机构弹性复位支撑；6y、模式备选机构支撑；6Ac、模式备选机构左侧切换通道；6Bc、模式备选机构右侧切换通道；7、模式切换机构；701、第一模式切换机构；702、第二模式切换机构；7A、左侧模式切换机构；7B、右侧模式切换机构；8、气门控制机构；801、第一气门控制机构；802、第二气门控制机构；8Y、液压控制机构；801TL、第一调节凸轮；801GD、第一调节轨道；802TL、第二调节凸轮；802GD、第二调节轨道；8G1、调节杆；8DA、调节杆第一铰接点；8DB、调节杆第二铰接点；9、气门调节机构；9a、气门调节机构输入端；9b、气门调节机构输出端；9c、气门调节机构调节端；901、第一气门调节机构；901a、第一气门调节机构输入端；901b、第一气门调节机构输出端；901c、第一气门调节机构调节端；902、第二气门调节机构；902a、第二气门调节机构输入端；902b、第二气门调节机构输出端；902c、第二气门调节机构调节端；9G、柱塞式供油器；9Q、液压活塞式气门驱动器；T、泄油腔；901GG、第一杠杆；902GG、第二杠杆；901K、第一复位弹簧；902K、第二复位弹簧；9G1、第一杆；9G2、第二杆；9G3、第三杆；9Z1、第一杆的支杆；9K、复位弹簧；9DA、第一铰接点；9DB、第二铰接点；9DC、第三铰接点；10、气门驱动桥。

具体实施方式

本发明涉及一种集约型锁定式多模式可变气门驱动系统。它包括气门驱动机构2，还包括设置在凸轮轴3上的凸轮轴相位调节机构4。它还包括凸轮轴3、模式传动机构5、模式备选机构6、模式切换机构7、气门控制机构8、气门调节机构9。图1是双凸轮驱动双输入单输出单切换单气门运行单调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统的示意图。凸轮轴3上设置有第一凸轮301和第二凸轮302。由于四冲程驱动模式和四冲程制动模式均为每720°曲轴转角进/排气门运行一次，称这两种模式为四冲程模式；二冲程驱动模式和二冲程制动模式均为每360°曲轴转角进/排气门运行一次，称这两种模式为二冲程模式；冲程数不变的情况下，进/排气门运行频率不变，那么，进/排气门可采用一个凸轮来驱动，通过气门控制机构与凸轮轴相位调节机构4相配合来为具体工况点提供相应的气门开启正时和开启持续期。第一凸轮301具有一个凸起，第二凸轮302具有一个凸起或者两个凸起。具有一个凸起的第二凸轮302的凸起与第一凸轮301的凸起的型线相同，相位相差180°凸轮轴转角。具有两个凸起的第二凸轮302的两个凸起的型线与第一凸轮301的凸起的型线相同，第二凸轮302的一个凸起的相位与第一凸轮301的凸起的相位相同，第二凸轮302的另一个凸起的相位与第一凸轮301的凸起的相位相差180°凸轮轴转角。模式传动机构5具有模式传动机构输入端5a、模式传动机构输出端5b和模式传动机构支撑5y。模式备选机构6具有模式备选机构输入端6a、模式备选机构复位端6k、模式备选机构弹性复位支撑6h和模式备选机构支撑6y。气门调节机构9具有气门调节机构输入端9a、气门调节机构输出端9b和气门调节机构调节端9c。第一凸轮301直接或者通过传动机构驱动模式传动机构输入端5a，模式传动机构5通过模式传动机构支撑5y与缸盖1相连接。第二凸轮302直接或者通过传动机构驱动模式备选机构输入端6a，模式备选机构6通过模式备选机构支撑6y与缸盖1相连接，模式备选机构复位端6k与模式备选机构弹性复位支撑6h相接触。模式切换机构7决定模式传动机构5和模式备选机构6的锁定状态。模式传动机构输出端5b直接或者通过传动机构驱动气门调节机构输入端9a，气门控制机构8直接或者通过传动机构调节气门调节机构调节端9c的位置，气门调节机构输出端9b直接或者通过传动机构驱动气门驱动机构2。所述传动机构为滑块、推杆、摇臂、摆臂、四杆机构，或者液压主从活塞式机构。当模式切换机构7不将模式传动机构5和模式备选机构6锁定时，第一凸轮301通过模式传动机构5和气门调节机构9驱动气门驱动机构2。当模式切换机构7将模式传动机构5和模式备选机构6锁定时，第二凸轮302通过模式备选机构6后，与第一凸轮301共同通过模式传动机构5和气门调节机构9驱动气门驱动机构2。

图2是三凸轮驱动双输入单输出单切换单气门运行单调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统示意图。它增加一个第一凸轮301，即采用一个左侧第一凸轮301A和一个右侧第一凸轮301B。模式传动机构5增加一个模式传动机构输入端5a，即采用模式传动机构左侧输入端5Aa和模式传动机构右侧输入端5Ba。左侧第一凸轮301A直接或者通过传动机构驱动模式传动机构左侧输入端5Aa，右侧第一凸轮301B直接或者通过传动机构驱动模式传动机构右侧输入端5Ba。模式传动机构5根据实际安装等方面的要求，设计成U型或者Y型等，通过左侧第一凸轮301A和右侧第一凸轮301B驱动模式传动机构5，来实现系统的受力左右对称。

图3是三凸轮驱动双输入单输出双切换单气门运行单调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统示意图。它增加了一个模式切换机构7，即采用左侧模式切换机构7A和右侧模式切换机构7B。左侧模式切换机构7A和右侧模式切换机构7B均决定模式备选机构6和模式传动机构5的锁定状态。这是为了增强锁定效果，防止意外解锁。

图4是双凸轮驱动双输入单输出单切换双气门运行单调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统的示意图。它增加一个气门驱动桥10和一个气门驱动机构2，即采用第一气门驱动机构201和第二气门驱动机构202。气门调节机构输出端9b先直接或者通过传动机构再通过气门驱动桥10最后分别直接或者通过传动机构驱动第一气门驱动机构201和第二气门驱动机构202。实现了第一气门驱动机构201和第二气门驱动机构202的同步调节。

图5是双凸轮驱动双输入单输出单切换双气门运行双调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统的示意图。增加一个气门驱动桥10、一个气门控制机构8、一个气门调节机构9，一个气门驱动机构2，即采用第一气门驱动机构201、第二气门驱动机构202、第一气门控制机构801、第一气门调节机构901、第二气门控制机构802和第二气门调节机构902。第一气门调节机构901具有第一气门调节机构输入端901a、第一气门调节机构输出端901b和第一气门调节机构调节端901c。第二气门调节机构902具有第二气门调节机构输入端902a、第二气门调节机构输出端902b和第二气门调节机构调节端902c。模式传动机构输出端5b先直接或者通过传动机构再通过气门驱动桥10最后分别直接或者通过传动机构驱动第一气门调节机构输入端901a和第二气门调节机构输入端902a，第一气门控制机构801直接或者通过传动机构调节第一气门调节机构调节端901c，第一气门调节机构输出端901b直接或者通过传动机构驱动第一气门驱动机构201，第二气门控制机构802直接或者通过传动机构调节第二气门调节机构调节端902c，第二气门调节机构输出端902b直接或者通过传动机构驱动第二气门驱动机构202。实现了第一气门驱动机构201和第二气门驱动机构202的独立调节。

图6是三凸轮驱动三输入双输出单切换双气门运行双调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统的示意图。它增加第三凸轮303。增加一个模式传动机构5，即采用一个第一模式传动机构501和一个第二模式传动机构502，第一模式传动机构501具有第一模式传动机构输入端501a、第一模式传动机构输出端501b和第一模式传动机构支撑501y，第二模式传动机构502具有第二模式传动机构输入端502a、第二模式传动机构输出端502b和第二模式传动机构支撑502y。增加一个气门驱动机构2、气门控制机构8和一个气门调节机构9，即采用第一气门驱动机构201、第二气门驱动机构202、第一气门控制机构801、第一气门调节机构901、第二气门控制机构802和第二气门调节机构902。第一气门调节机构901具有第一气门调节机构输入端901a、第一气门调节机构输出端901b和第一气门调节机构调节端901c。第二气门调节机构902具有第二气门调节机构输入端902a、第二气门调节机构输出端902b和第二气门调节机构调节端902c。第一凸轮301直接或者通过传动机构驱动第一模式传动机构输入端501a，第一模式传动机构501通过第一模式传动机构支撑501y与缸盖1相连接。第二凸轮302直接或者通过传动机构驱动模式备选机构输入端6a，模式备选机构6通过模式备选机构支撑6y与缸盖1相连接，模式备选机构复位端6k与模式备选机构弹性复位支撑6h相接触。第三凸轮303直接或者通过传动机构驱动第二模式传动机构输入端502a，第二模式传动机构502通过第二模式传动机构支撑502y与缸盖1相连接。模式切换机构7决定第一模式传动机构501、模式备选机构6和第二模式传动机构502三者的锁定状态。第一模式传动机构输出端501b直接或者通过传动机构驱动第一气门调节机构输入端901a，第一气门控制机构801直接或者通过传动机构调节第一气门调节机构调节端901c，第一气门调节机构输出端901b直接或者通过传动机构驱动第一气门驱动机构201，第二模式传动机构输出端502b直接或者通过传动机构驱动第二气门调节机构输入端902a，第二气门控制机构802直接或者通过传动机构调节第二气门调节机构调节端902c，第二气门调节机构输出端902b直接或者通过传动机构驱动第二气门驱动机构202。当第一模式传动机构501、模式备选机构6和第二模式传动机构502三者不被模式切换机构7锁定时，第一凸轮301通过第一模式传动机构501和第一气门调节机构901驱动第一气门驱动机构201；第三凸轮303通过第二模式传动机构502和第二气门调节机构902驱动第二气门驱动机构202；第二凸轮302不起作用。当第一模式传动机构501、模式备选机构6和第二模式传动机构502三者被模式切换机构7锁定时，第二凸轮302通过模式备选机构6后，分成两路，一路与第一凸轮301共同通过第一模式传动机构501和第一气门调节机构901驱动第一气门驱动机构201；另一路与第三凸轮303共同通过第二模式传动机构502和第二气门调节机构902驱动第二气门驱动机构202。

图7是三凸轮驱动三输入双输出双切换双气门运行双调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统的示意图。它增加一个模式切换机构7，即采用一个第一模式切换机构701和一个第二模式切换机构702。第一模式切换机构701决定第一模式传动机构501和模式备选机构6的锁定状态，第二模式切换机构702决定模式备选机构6和第二模式传动机构502的锁定状态。当第一模式传动机构501和模式备选机构6之间不被第一模式切换机构701锁定时，第一凸轮301通过第一模式传动机构501和第一气门调节机构901驱动第一气门驱动机构201。当第一模式传动机构501和模式备选机构6之间被第一模式切换机构701锁定时，第二凸轮302通过模式备选机构6、第一模式传动机构501和第一气门调节机构901驱动第一气门驱动机构201。当第二模式传动机构502和模式备选机构6之间不被第二模式切换机构702锁定时，第三凸轮303通过第二模式传动机构502和第二气门调节机构902驱动第二气门驱动机构202。当第二模式传动机构502和模式备选机构6之间被第二模式切换机构702锁定时，第二凸轮302通过模式备选机构6、第二模式传动机构502和第二气门调节机构902驱动第二气门驱动机构202。通过控制第一模式切换机构701和第二模式切换机构702，可实现多种驱动方式，此处不再重复。

模式切换机构可采用多种结构。如模式切换机构设置在被锁定的部件上设置的切换通道内，并且沿着通道移动。通过电磁、液压、机械等机构调节其在通道内的位置，来控制被锁定的部件之间是否被锁定。如图1，模式切换机构7可以为一个切换销，在模式传动机构5中设置模式传动机构切换通道5c，模式备选机构6中设置模式备选机构切换通道6c。当该切换销同时处于模式传动机构切换通道5c和模式备选机构切换通道6c中时，模式传动机构5和模式备选机构6处于锁定状态。当该切换销只处于模式传动机构切换通道5c中或者模式备选机构切换通道6c中时，模式传动机构5和模式备选机构6处于未锁定状态。再如图4，模式切换机构7可以为一个切换销和具有活动弹簧座的复位弹簧。当切换销受到电磁、液压等驱动力的作用时，向左移动，压缩弹簧，从而使切换销伸入模式传动机构切换通道5c中，此时，该切换销同时处于模式传动机构切换通道5c和模式备选机构切换通道6c中时，模式传动机构5和模式备选机构6处于锁定状态。当切换销受到的驱动力消失时，切换销在复位弹簧的作用下，向右移动，离开模式传动机构切换通道5c，从而该切换销只处于模式备选机构切换通道6c中，模式传动机构5和模式备选机构6处于未锁定状态。

为了满足实际应用对可变气门灵活程度、成本、系统布置等方面的要求，本发明可搭配液压式或者机械式等多种不同的气门控制机构。气门调节机构9采用液压式机构、杠杆机构，或者四杆机构。气门控制机构8采用机械、电液、电磁、电机，或者电气机构作为控制部件，采用液压部件、调节轨道、调节杆，或者四杆机构作为执行部件。

图8是采用液压式气门调节机构的双凸轮驱动双输入单输出单切换单气门运行单调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统的示意图。气门调节机构9采用液压式机构，包括柱塞式供油器9G和液压活塞式气门驱动器9Q。柱塞式供油器9G内的油腔和液压活塞式气门驱动器9Q内的油腔通过驱动油路相连；气门控制机构8采用液压控制机构8Y，它可以设置在驱动油路与泄油腔T之间，控制驱动油路与泄油腔T的连通状态，继而控制气门的运行情况。液压控制机构8Y还可以设置在柱塞式供油器9G内的油腔和液压活塞式气门驱动器9Q内的油腔之间的驱动油路上，控制柱塞式供油器9G内的油腔和液压活塞式气门驱动器9Q内的油腔的连通状态，继而控制气门的运行情况。液压控制机构8Y可采用液压阀作为执行部件，可采用机械、电磁、液压或者电气等机构作为执行部件的控制部件。液压控制机构8Y的具体形式有多种，如电磁控制液压阀、机械控制液压阀、液压控制单向阀等。

气门调节机构9采用杠杆机构，包括杠杆9GG，杠杆9GG的三个支点分别为气门调节机构输入端9a、气门调节机构输出端9b和气门调节机构调节端9c。根据实际需要还可包括复位弹簧9K。图9是采用杠杆式气门调节机构的三凸轮驱动三输入双输出双切换双气门运行双调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统的示意图。气门调节机构输入端9a设置在杠杆9GG的中间支点上，气门调节机构输出端9b和气门调节机构调节端9c分别设置在杠杆9GG的其他两个支点上。还可以是气门调节机构输出端9b设置在杠杆9GG的中间支点上，气门调节机构输入端9a和气门调节机构调节端9c分别设置在杠杆9GG的其他两个支点上，或者是气门调节机构调节端9c设置在杠杆9GG的中间支点上，气门调节机构输入端9a和气门调节机构输出端9b分别设置在杠杆9GG的其他两个支点上。

气门调节机构9还可以采用四杆机构。气门调节机构9可以包括第一杆9G1、第二杆9G2、第三杆9G3。根据实际需要还可包括四杆机构复位弹簧9K。气门调节机构输入端9a可设置在第一杆9G1、第三杆9G3或者这两杆中的一个杆的支杆上，气门调节机构输出端9b设置在其余两个杆中的一个杆上或者其余两个杆中的一个杆的支杆上，气门控制机构8通过调节气门调节机构调节端9c的位置来调节各杆的某个铰接点与缸盖1之间的相对位置和/或某杆的两个铰接点的距离。某杆的两个铰接点的距离简称为某杆的杆长。这类四杆机构可采用多种连接方式。如第一杆9G1通过第一铰接点9DA与缸盖1固定铰接或者作为气门调节机构输入端9a直接或者通过传动机构与凸轮相接触，第一杆9G1通过第二铰接点9DB与第二杆9G2铰接，第二杆9G2通过第三铰接点9DC与第三杆9G3铰接气门控制机构8调节第三杆9G3的另一个铰接点与缸盖1之间的位置和/或第三杆9G3的杆长。再如第一杆9G1通过第一铰接点9DA与缸盖1固定铰接或者作为气门调节机构输入端9a直接或者通过传动机构与凸轮相接触，第二杆9G2通过第三铰接点9DC与第三杆9G3铰接，第三杆9G3通过第四铰接点与缸盖1固定铰接，气门控制机构8调节第一杆9G1和/或第二杆9G2的杆长。如第一杆9G1通过第二铰接点9DB与第二杆9G2铰接，第二杆9G2通过第三铰接点9DC与第三杆9G3铰接，第一杆9G1和第三杆9G3分别与气门控制机构8相接触，气门控制机构8调节第一杆9G1的杆长和/或第三杆9G3的杆长和/或第一杆9G1的另一个铰接点与缸盖1之间的位置和/或第三杆9G3的另一个铰接点与缸盖1之间的位置。此外，气门调节机构9还可以包括第一杆9G1、第二杆9G2和滑块。气门调节机构输入端9a可设置在第一杆9G1、滑块或者这两个件中的一个的支杆上，气门调节机构输出端9b设置在其余两个件中的一个件上或者其余两个件中的一个件的支杆上，气门控制机构8通过调节气门调节机构调节端9c的位置来调节各部件之间的相对位置和/或某些杆的杆长和/或滑块的轨道等。这类四杆机构可采用多种连接方式。如第一杆9G1与缸盖1固定铰接或者气门调节机构输入端9a直接或者通过传动机构与凸轮相接触，第二杆9G2与滑块铰接，滑块沿着固定轨道移动，气门控制机构8调节第一杆9G1和/或第二杆9G2的杆长。如第一杆9G1与第二杆9G2铰接，第二杆9G2与滑块铰接，滑块沿着固定轨道移动，气门控制机构8调节第一杆9G1的杆长和/或第二杆9G2的杆长。如第一杆9G1与缸盖1固定铰接或者气门调节机构输入端9a直接或者通过传动机构与凸轮相接触，第一杆9G1与第二杆9G2铰接，滑块沿着固定轨道移动，气门控制机构8调节第二杆9G2的杆长和/或第二杆9G2的另一个铰接点与滑块之间的位置。如第一杆9G1与缸盖1固定铰接或者气门调节机构输入端9a直接或者通过传动机构与凸轮相接触，第一杆9G1与第二杆9G2铰接，第二杆9G2与滑块铰接，滑块沿着轨道移动，气门控制机构8调节轨道的位置及方向等。图10是采用四杆联动式气门调节机构的双凸轮驱动双输入单输出单切换单气门运行单调节的集约型锁定式多模式可变气门驱动系统的示意图。第一杆9G1通过第一铰接点9DA与缸盖1固定铰接。第一杆9G1通过第二铰接点9DB与第二杆9G2铰接。第二杆9G2通过第三铰接点9DC与第三杆9G3铰接。凸轮通过滑块，即推杆与第三杆9G3的另一个支点相接触，接触点作为气门调节机构输入端9a。气门调节机构输出端9b设置在第一杆9G1的支杆9Z1上，气门调节机构调节端9c设置在第三杆9G3的支杆上。复位弹簧9K设置在第三杆9G3上。

气门调节机构9可采用杠杆机构或者四杆机构时，气门控制机构8可采用多种方式。气门控制机构8采用机械、电液、电磁、电机或者电气机构作为控制部件，采用液压部件、调节轨道、调节杆或者四杆机构作为执行部件。如气门控制机构8可包括机械、电液、电磁、电机或者电气等控制部件和调节轨道8GD，气门调节机构调节端9c同时与控制机构的输出端和调节轨道8GD相接触，气门控制机构8调节控制机构的输出端的输出量，从而实现气门调节机构调节端9c被控制机构的输出端推动，沿着调节轨道8GD运行。如图9所示，气门控制机构8可包括输出端采用调节凸轮8TL的控制部件和调节轨道8GD的机构，气门调节机构调节端9c同时与调节凸轮8TL和调节轨道8GD相接触，气门控制机构8的控制机构改变调节凸轮8TL的相位，从而实现气门调节机构调节端9c被调节凸轮8TL推动，沿着调节轨道8GD运行。气门控制机构8还可包括机械、电液、电磁、电机或者电气等控制部件和调节杆8G，调节杆8G通过调节杆第一铰接点8DA与缸盖1固定铰接，气门调节机构调节端9c设置在调节杆8G或者其支杆上，控制机构调节调节杆8G绕着调节杆第一铰接点8DA转动，从而改变气门调节机构调节端9c的位置。如图10所示，调节杆8G通过调节杆第一铰接点8DA与缸盖1固定铰接，调节杆8G通过调节杆第二铰接点8DB与第三杆9G3的支杆固定铰接，调节杆第二铰接点8DB即为气门调节机构调节端9c。通过控制机构改变调节杆8G的旋转角度，实现气门调节机构调节端9c位置的调节。气门控制机构8还可包括机械、电液、电磁、电机或者电气等控制部件和四杆机构。如四杆机构包括第一调节杆、第二调节杆和第三调节杆，第一调节杆与缸盖1固定铰接，第一调节杆与第二调节杆铰接，第二调节杆与第三调节杆铰接，第三调节杆与缸盖1固定铰接，控制机构调节第一调节杆或者第三调节杆的旋转角度，气门调节机构调节端9c与其余两个调节杆中的一个杆或者其余两个调节杆中的一个杆的支杆相接触。如气门控制机构8还可以包括第一调节杆、第二调节杆和调节滑块，第一调节杆与缸盖1固定铰接，第一调节杆与调节滑块铰接，调节滑块沿着固定轨道移动。气门控制机构8控制第一调节杆的旋转角度，气门调节机构调节端9c与第二调节杆、调节滑块或者它们中的一个的支杆相接触。或者气门控制机构8控制调节滑块的移动量，气门调节机构调节端9c与第一调节杆、第二调节杆或者它们中的一个的支杆相接触。在实际应用中，上述部件需要根据实际需要进行变形。如调节杆8G可以用偏心轮代替。调节凸轮8TL可以用推杆、杠杆的非固定支点或者偏心轮等代替。

Claims (9)

1.一种集约型锁定式多模式可变气门驱动系统，它包括气门驱动机构(2)，还包括设置在凸轮轴(3)上的凸轮轴相位调节机构(4)，其特征是：它还包括凸轮轴(3)、模式传动机构(5)、模式备选机构(6)、模式切换机构(7)、气门控制机构(8)、气门调节机构(9)；其中，凸轮轴(3)上设置有第一凸轮(301)和第二凸轮(302)；第一凸轮(301)具有一个凸起，第二凸轮(302)具有一个凸起或者两个凸起；具有一个凸起的第二凸轮(302)的凸起与第一凸轮(301)的凸起的型线相同，相位相差180°凸轮轴转角；具有两个凸起的第二凸轮(302)的两个凸起的型线与第一凸轮(301)的凸起的型线相同，第二凸轮(302)的一个凸起的相位与第一凸轮(301)的凸起的相位相同，第二凸轮(302)的另一个凸起的相位与第一凸轮(301)的凸起的相位相差180°凸轮轴转角；模式传动机构(5)具有模式传动机构输入端(5a)、模式传动机构输出端(5b)和模式传动机构支撑(5y)；模式备选机构(6)具有模式备选机构输入端(6a)、模式备选机构复位端(6k)、模式备选机构弹性复位支撑(6h)和模式备选机构支撑(6y)；气门调节机构(9)具有气门调节机构输入端(9a)、气门调节机构输出端(9b)和气门调节机构调节端(9c)；第一凸轮(301)直接或者通过传动机构驱动模式传动机构输入端(5a)，模式传动机构(5)通过模式传动机构支撑(5y)与缸盖(1)相连接；第二凸轮(302)直接或者通过传动机构驱动模式备选机构输入端(6a)，模式备选机构(6)通过模式备选机构支撑(6y)与缸盖(1)相连接，模式备选机构复位端(6k)与模式备选机构弹性复位支撑(6h)相接触；模式切换机构(7)决定模式传动机构(5)和模式备选机构(6)的锁定状态；模式传动机构输出端(5b)直接或者通过传动机构驱动气门调节机构输入端(9a)，气门控制机构(8)直接或者通过传动机构调节气门调节机构调节端(9c)的位置，气门调节机构输出端(9b)直接或者通过传动机构驱动气门驱动机构(2)。

2.根据权利要求1所述的一种集约型锁定式多模式可变气门驱动系统，其特征是：它增加一个第一凸轮(301)，即采用一个左侧第一凸轮(301A)和一个右侧第一凸轮(301B)；模式传动机构(5)增加一个模式传动机构输入端(5a)，即采用模式传动机构左侧输入端(5Aa)和模式传动机构右侧输入端(5Ba)；左侧第一凸轮(301A)直接或者通过传动机构驱动模式传动机构左侧输入端(5Aa)，右侧第一凸轮(301B)直接或者通过传动机构驱动模式传动机构右侧输入端(5Ba)。

3.根据权利要求1所述的一种集约型锁定式多模式可变气门驱动系统，其特征是：增加第三凸轮(303)；增加一个模式传动机构(5)，即采用一个第一模式传动机构(501)和一个第二模式传动机构(502)，第一模式传动机构(501)具有第一模式传动机构输入端(501a)、第一模式传动机构输出端(501b)和第一模式传动机构支撑(501y)，第二模式传动机构(502)具有第二模式传动机构输入端(502a)、第二模式传动机构输出端(502b)和第二模式传动机构支撑(502y)；增加一个气门驱动机构(2)、气门控制机构(8)和一个气门调节机构(9)，即采用第一气门驱动机构(201)、第二气门驱动机构(202)、第一气门控制机构(801)、第一气门调节机构(901)、第二气门控制机构(802)和第二气门调节机构(902)；第一气门调节机构(901)具有第一气门调节机构输入端(901a)、第一气门调节机构输出端(901b)和第一气门调节机构调节端(901c)；第二气门调节机构(902)具有第二气门调节机构输入端(902a)、第二气门调节机构输出端(902b)和第二气门调节机构调节端(902c)；第一凸轮(301)直接或者通过传动机构驱动第一模式传动机构输入端(501a)，第一模式传动机构(501)通过第一模式传动机构支撑(501y)与缸盖(1)相连接；第二凸轮(302)直接或者通过传动机构驱动模式备选机构输入端(6a)，模式备选机构(6)通过模式备选机构支撑(6y)与缸盖(1)相连接，模式备选机构复位端(6k)与模式备选机构弹性复位支撑(6h)相接触；第三凸轮(303)直接或者通过传动机构驱动第二模式传动机构输入端(502a)，第二模式传动机构(502)通过第二模式传动机构支撑(502y)与缸盖(1)相连接；模式切换机构(7)决定第一模式传动机构(501)、模式备选机构(6)和第二模式传动机构(502)三者的锁定状态；第一模式传动机构输出端(501b)直接或者通过传动机构驱动第一气门调节机构输入端(901a)，第一气门控制机构(801)直接或者通过传动机构调节第一气门调节机构调节端(901c)，第一气门调节机构输出端(901b)直接或者通过传动机构驱动第一气门驱动机构(201)，第二模式传动机构输出端(502b)直接或者通过传动机构驱动第二气门调节机构输入端(902a)，第二气门控制机构(802)直接或者通过传动机构调节第二气门调节机构调节端(902c)，第二气门调节机构输出端(902b)直接或者通过传动机构驱动第二气门驱动机构(202)。

4.根据权利要求3所述的一种集约型锁定式多模式可变气门驱动系统，其特征是：增加一个模式切换机构(7)，即采用一个第一模式切换机构(701)和一个第二模式切换机构(702)；第一模式切换机构(701)决定第一模式传动机构(501)和模式备选机构(6)的锁定状态，第二模式切换机构(702)决定模式备选机构(6)和第二模式传动机构(502)的锁定状态。

5.根据权利要求1所述的一种集约型锁定式多模式可变气门驱动系统，其特征是：增加一个气门驱动桥(10)和一个气门驱动机构(2)，即采用第一气门驱动机构(201)和第二气门驱动机构(202)；气门调节机构输出端(9b)先直接或者通过传动机构再通过气门驱动桥(10)最后分别直接或者通过传动机构驱动第一气门驱动机构(201)和第二气门驱动机构(202)。

6.根据权利要求1所述的一种集约型锁定式多模式可变气门驱动系统，其特征是：增加一个气门驱动桥(10)、一个气门控制机构(8)、一个气门调节机构(9)，一个气门驱动机构(2)，即采用第一气门驱动机构(201)、第二气门驱动机构(202)、第一气门控制机构(801)、第一气门调节机构(901)、第二气门控制机构(802)和第二气门调节机构(902)；第一气门调节机构(901)具有第一气门调节机构输入端(901a)、第一气门调节机构输出端(901b)和第一气门调节机构调节端(901c)；第二气门调节机构(902)具有第二气门调节机构输入端(902a)、第二气门调节机构输出端(902b)和第二气门调节机构调节端(902c)；模式传动机构输出端(5b)先直接或者通过传动机构再通过气门驱动桥(10)最后分别直接或者通过传动机构驱动第一气门调节机构输入端(901a)和第二气门调节机构输入端(902a)，第一气门控制机构(801)直接或者通过传动机构调节第一气门调节机构调节端(901c)，第一气门调节机构输出端(901b)直接或者通过传动机构驱动第一气门驱动机构(201)，第二气门控制机构(802)直接或者通过传动机构调节第二气门调节机构调节端(902c)，第二气门调节机构输出端(902b)直接或者通过传动机构驱动第二气门驱动机构(202)。

7.根据权利要求1所述的一种集约型锁定式多模式可变气门驱动系统，其特征是：模式切换机构设置在被锁定的部件上设置的切换通道内，并且沿着通道移动。

8.根据权利要求1所述的一种集约型锁定式多模式可变气门驱动系统，其特征是：气门调节机构(9)采用液压式机构、杠杆机构，或者四杆机构；气门控制机构(8)采用机械、电液、电磁、电机，或者电气机构作为控制部件，采用液压部件、调节轨道、调节杆，或者四杆机构作为执行部件。

9.根据权利要求1所述的一种集约型锁定式多模式可变气门驱动系统，其特征是：所述传动机构为滑块、推杆、摇臂、摆臂、四杆机构，或者液压主从活塞式机构。