CN106812563A - 一种锁定式多模式液压可变气门驱动系统 - Google Patents

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Abstract

一种锁定式多模式液压可变气门驱动系统，属于发动机气门驱动领域。它主要包括凸轮轴、模式输入机构、模式输出机构、模式切换机构、气门控制机构、柱塞式供油器、活塞式驱动器和储油器等。通过使用模式切换机构，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，最终实现了发动机在不同工况下的最佳换气，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。本发明是面向实际应用提出的，可靠性高、结构紧凑，降低了系统对各机构的要求，各机构均采用较成熟技术，系统短期内实用化潜力高，具有良好的应用前景。

Description

一种锁定式多模式液压可变气门驱动系统
技术领域
本发明涉及一种锁定式多模式液压可变气门驱动系统，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。可变冲程数技术在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5％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，它是在进排气门运行情况不变的基础上，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，大多采用机械式结构，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，未来仍需在系统成本、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℃A/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，这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必须具有实现这两种气门运行频率之间的灵活切换的功能。即使是在冲程数不变的驱动和制动模式下，进/排气门开启正时和开启持续期仍然存在非常大的差别。如果采用一个凸轮驱动，通过采用机械式连续可变气门控制机构来实现小的开启持续期的话，气门最大升程相应降低，充气效率和泵气损失等指标较难同时满足，如果采用液压气门控制机构通过泄油来实现小的开启持续期的话，高速下液压气门控制机构的系统将出现无法充分充油的问题，这将导致该系统无法运用到高速发动机上。各种模式之间切换时，需要非常大角度的相位调节，目前常见的叶片式VVT机构无法满足要求，而可以满足要求的电动VVT机构成本昂贵，短期无法大范围普及，因此，需要尽可能降低对气门开启正时的调节范围的要求，以实现不用VVT或者采用常用的小调节范围的VVT的目的。即使是在同一模式下，不同发动机工况仍然要求气门驱动系统提供不同的进排气门的开启正时、最大升程以及开启持续期。与此同时，系统各部件应该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来最终获得良好的应用前景。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：通过设计一种锁定式多模式液压可变气门驱动系统，用于实现：(a)通过使用模式切换机构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转换，满足发动机在不同模式下对换气的要求；(b)在每种模式下，通过使用气门控制机构来进一步优化每个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调节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输入机构、模式切换机构、模式输出机构、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来最终获得良好的应用前景。
本发明所采用的技术方案是：这种锁定式多模式液压可变气门驱动系统，它包括气门驱动机构、凸轮轴、模式输入机构、模式输出机构、模式切换机构、气门控制机构、柱塞式供油器、活塞式驱动器和储油器。凸轮轴上设置有第一凸轮和第二凸轮，第一凸轮采用单凸起凸轮叶片或者双凸起凸轮叶片，第二凸轮采用单凸起凸轮叶片或者双凸起凸轮叶片，双凸起凸轮叶片采用型线相同并且相位相差180°凸轮轴转角的两个凸起。模式输入机构包括第一模式输入机构和第二模式输入机构，第一模式输入机构具有第一模式输入机构输入端、第一模式输入机构复位端、第一模式输入机构弹性复位支撑和第一模式输入机构支撑，第二模式输入机构具有第二模式输入机构输入端、第二模式输入机构复位端、第二模式输入机构弹性复位支撑和第二模式输入机构支撑。模式输出机构具有模式输出机构输出端、模式输出机构复位端、模式输出机构复位支撑和模式输出机构支撑。模式切换机构包括第一模式切换机构和第二模式切换机构。柱塞式供油器具有柱塞输入端和供油腔。活塞式驱动器具有驱动腔和活塞输出端。气门控制机构包括供油控制端、驱动控制端和储油控制端。第一凸轮直接或者通过传动机构与第一模式输入机构输入端相接触，第一模式输入机构通过第一模式输入机构支撑与缸盖相连接，第一模式输入机构复位端与第一模式输入机构弹性复位支撑相接触。第二凸轮直接或者通过传动机构与第二模式输入机构输入端相接触，第二模式输入机构通过第二模式输入机构支撑与缸盖相连接，第二模式输入机构复位端与第二模式输入机构弹性复位支撑相接触。模式输出机构通过模式输出机构支撑与缸盖相连接。当气门完全关闭时，模式输出机构复位端与模式输出机构复位支撑相接触。第一模式切换机构决定第一模式输入机构与模式输出机构的锁定状态。第二模式切换机构控制第二模式输入机构与模式输出机构的锁定状态。模式输出机构输出端直接或者通过传动机构驱动柱塞输入端，供油腔与供油控制端相连，驱动腔与驱动控制端相连，储油器与储油控制端相连，活塞输出端直接或通过传动机构驱动气门驱动机构。
它增加一个气门驱动桥，增加一个气门驱动机构，即采用第一气门驱动机构和第二气门驱动机构。活塞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。
它增加一个气门驱动桥，增加一个气门控制机构、一个柱塞式供油器、一个活塞式驱动器、一个储油器和一个气门驱动机构，即采用第一气门控制机构、第二气门控制机构、第一柱塞式供油器、第一活塞式驱动器、第一储油器、第二柱塞式供油器、第二活塞式驱动器、第二储油器、第一气门驱动机构和第二气门驱动机构。第一气门控制机构包括第一供油控制端、第一驱动控制端和第一储油控制端。第一柱塞式供油器具有第一柱塞输入端和第一供油腔。第一活塞式驱动器具有第一驱动腔和第一活塞输出端。第二气门控制机构包括第二供油控制端、第二驱动控制端和第二储油控制端。第二柱塞式供油器具有第二柱塞输入端和第二供油腔。第二活塞式驱动器具有第二驱动腔和第二活塞输出端。模式输出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驱动柱塞输入端和第二驱动柱塞输入端。第一供油腔与第一供油控制端相连，第一驱动腔与第一驱动控制端相连，第一储油器与第一储油控制端相连，第一活塞输出端直接或通过传动机构驱动第一气门驱动机构。第二供油腔与第二供油控制端相连，第二驱动腔与第二驱动控制端相连，第二储油器与第二储油控制端相连，第二活塞输出端直接或通过传动机构驱动第二气门驱动机构。
它增加一个第一凸轮，即采用左侧第一凸轮和右侧第一凸轮。第一模式输入机构增加一个第一模式输入机构输入端，即具有第一模式输入机构左侧输入端和第一模式输入机构右侧输入端。左侧第一凸轮直接或者通过传动机构驱动第一模式输入机构左侧输入端，右侧第一凸轮直接或者通过传动机构驱动第一模式输入机构右侧输入端。
它增加一个第三凸轮，第三凸轮采用单凸起凸轮叶片或者双凸起凸轮叶片。增加一个模式输入机构，即采用一个第三模式输入机构，第三模式输入机构具有第三模式输入机构输入端、第三模式输入机构切换通道、第三模式输入机构复位端、第三模式输入机构弹性复位支撑和第三模式输入机构支撑。增加一个模式切换机构，即采用第三模式切换机构。第三凸轮直接或者通过传动机构驱动第三模式输入机构输入端，第三模式输入机构通过第三模式输入机构支撑与缸盖相连接，第三模式输入机构复位端与第三模式输入机构弹性复位支撑相接触。第三模式切换机构决定第三模式输入机构与模式输出机构的锁定状态。
它增加一个第三凸轮，第三凸轮采用单凸起凸轮叶片或者双凸起凸轮叶片。增加一个模式输入机构，即第三模式输入机构，第三模式输入机构具有第三模式输入机构输入端、第三模式输入机构复位端、第三模式输入机构弹性复位支撑和第三模式输入机构支撑。增加一个模式输出机构，即采用一个第一模式输出机构和一个第二模式输出机构。第一模式输出机构具有第一模式输出机构输出端、第一模式输出机构复位端、第一模式输出机构复位支撑和第一模式输出机构支撑，第二模式输出机构具有第二模式输出机构输出端、第二模式输出机构复位端、第二模式输出机构复位支撑和第二模式输出机构支撑。增加一个模式切换机构，即采用第三模式切换机构。增加一个气门控制机构、一个柱塞式供油器、一个活塞式驱动器、一个储油器和一个气门驱动机构，即采用第一气门控制机构、第二气门控制机构、第一柱塞式供油器、第一活塞式驱动器、第一储油器、第二柱塞式供油器、第二活塞式驱动器、第二储油器、第一气门驱动机构和第二气门驱动机构。第一气门控制机构包括第一供油控制端、第一驱动控制端和第一储油控制端。第一柱塞式供油器具有第一柱塞输入端和第一供油腔。第一活塞式驱动器具有第一驱动腔和第一活塞输出端。第二气门控制机构包括第二供油控制端、第二驱动控制端和第二储油控制端。第二柱塞式供油器具有第二柱塞输入端和第二供油腔。第二活塞式驱动器具有第二驱动腔和第二活塞输出端。第三凸轮直接或者通过传动机构驱动第三模式输入机构输入端，第三模式输入机构通过第三模式输入机构支撑与缸盖相连接，第三模式输入机构复位端与第三模式输入机构弹性复位支撑相接触。第一模式输出机构通过第一模式输出机构支撑与缸盖相连接。当气门完全关闭时，第一模式输出机构复位端与第一模式输出机构复位支撑相接触。第二模式输出机构通过第二模式输出机构支撑与缸盖相连接。当气门完全关闭时，第二模式输出机构复位端与第二模式输出机构复位支撑相接触。第一模式切换机构决定第一模式输入机构与第一模式输出机构的锁定状态。第二模式切换机构决定第二模式输入机构、第一模式输出机构与第二模式输出机构三者的锁定状态。第三模式切换机构决定第三模式输入机构与第二模式输出机构的锁定状态。第一模式输出机构输出端直接或者通过传动机构驱动第一驱动柱塞输入端。第一供油腔与第一供油控制端相连，第一驱动腔与第一驱动控制端相连，第一储油器与第一储油控制端相连，第一活塞输出端直接或通过传动机构驱动第一气门驱动机构。第二模式输出机构输出端直接或者通过传动机构驱动第二驱动柱塞输入端。第二供油腔与第二供油控制端相连，第二驱动腔与第二驱动控制端相连，第二储油器与第二储油控制端相连，第二活塞输出端直接或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，即采用第四模式切换机构。第二模式切换机构决定第二模式输入机构与第一模式输出机构的锁定状态。第四模式切换机构决定第二模式输入机构与第二模式输出机构的锁定状态。
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。
所述气门控制机构具有一个两通阀。两通阀具有两通阀第一端和两通阀第二端。供油控制端和驱动控制端均与两通阀第一端相连。储油控制端与两通阀第二端相连。
所述气门控制机构还具有一个单向阀。单向阀具有单向阀进油端和单向阀出油端。单向阀进油端与供油控制端相连。单向阀出油端与储油控制端相连。
所述气门控制机构具有一个两通阀和两个单向阀，即第一单向阀和第二单向阀。两通阀具有两通阀第一端和两通阀第二端。第一单向阀具有第一单向阀进油端和第一单向阀出油端。第二单向阀具有第二单向阀进油端和第二单向阀出油端。第一单向阀出油端和第二单向阀进油端均与供油控制端相连，第二单向阀出油端和两通阀第一端均与驱动控制端相连，第一单向阀进油端和两通阀第二端均与储油控制端相连。
所述气门控制机构具有一个三通阀和一个单向阀。三通阀具有三通阀第一端、三通阀第二端和三通阀第三端。单向阀具有单向阀进油端和单向阀出油端。三通阀第一端和单向阀出油端均与供油控制端相连，三通阀第二端与驱动控制端相连，三通阀第三端和单向阀进油端相连。
所述气门控制机构还具有一个两通阀。两通阀具有两通阀第一端和两通阀第二端。两通阀第一端与驱动控制端相连，两通阀第二端与储油控制端相连。
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)这种锁定式多模式液压可变气门驱动系统主要包括凸轮轴、模式输入机构、模式输出机构、模式切换机构、气门调节机构、气门控制机构等，凸轮轴至少包括一个第一凸轮和一个第二凸轮，通过使用模式切换机构，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转换，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，通过使用气门控制机构，实现了对每个模式下的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，为用户提供机械式气门调节机构或者液压式气门调节机构，前者具有较好的可变气门灵活程度和很好的可靠性，后者具有更高的可变气门灵活程度，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，满足了发动机各种运行工况下对进排气门运行情况的要求；(d)本发明通过合理设计，可靠性高、结构紧凑，降低了系统对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来最终获得良好的应用前景。
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气门运行单调节双锁定的锁定式多模式液压可变气门驱动系统的示意图。
图2是双凸轮驱动双输入单输出双气门运行单调节双锁定的锁定式多模式液压可变气门驱动系统的示意图。
图3是双凸轮驱动双输入单输出双气门运行双调节双锁定的锁定式多模式液压可变气门驱动系统的示意图。
图4是三凸轮驱动双输入单输出单气门运行单调节三锁定的锁定式多模式液压可变气门驱动系统的示意图。
图5是三凸轮驱动三输入单输出单气门运行单调节三锁定的锁定式多模式液压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双气门运行双调节三锁定的锁定式多模式液压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气门运行双调节四锁定的锁定式多模式液压可变气门驱动系统的示意图。
图8是四冲程驱动模式下进气门凸轮示意图。
图9是四冲程驱动模式下排气门凸轮示意图。
图10是四冲程制动模式下进气门凸轮示意图。
图11是四冲程制动模式下排气门凸轮示意图。
图12是二冲程驱动模式下进气门凸轮示意图。
图13是二冲程驱动模式下排气门凸轮示意图。
图14是二冲程制动模式下进气门凸轮示意图。
图15是二冲程制动模式下排气门凸轮示意图。
图16是采用直动式模式输入机构的双凸轮驱动双输入单输出单气门运行单调节双锁定的锁定式多模式液压可变气门驱动系统的示意图。
图17是采用摆动式模式输入机构的双凸轮驱动双输入单输出单气门运行单调节双锁定的锁定式多模式液压可变气门驱动系统的示意图。
图18是采用一个两通阀的气门控制机构的示意图。
图19是采用一个两通阀和一个单向阀的气门控制机构的示意图。
图20是采用一个两通阀和两个单向阀的气门控制机构的示意图。
图21是采用一个三通阀和一个单向阀的气门控制机构的示意图。
图22是采用一个两通阀一个三通阀和一个单向阀的气门控制机构的示意图。
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；401、第一模式输入机构；401a、第一模式输入机构输入端；401c、第一模式输入机构切换通道；401k、第一模式输入机构复位端；401h、第一模式输入机构弹性复位支撑；401y、第一模式输入机构支撑；401Aa、第一模式输入机构左侧输入端；401Ac、第一模式输入机构左侧切换通道；401Ba、第一模式输入机构右侧输入端；401Bc、第一模式输入机构右侧切换通道；402、第二模式输入机构；402a、第二模式输入机构输入端；402c、第二模式输入机构第一切换通道；402d、第二模式输入机构第二切换通道；402k、第二模式输入机构复位端；402h、第二模式输入机构弹性复位支撑；402y、第二模式输入机构支撑；403、第三模式输入机构；403a、第三模式输入机构输入端；403c、第三模式输入机构切换通道；403k、第三模式输入机构复位端；403h、第三模式输入机构弹性复位支撑；5、模式输出机构；5b、模式输出机构输出端；5c、模式输出机构第一切换通道；5d、模式输出机构第二切换通道；5k、模式输出机构复位端；5h、模式输出机构复位支撑；5y、模式输出机构支撑；5Ac、模式输出机构左侧第一切换通道；5Ad、模式输出机构左侧第二切换通道；5Bc、模式输出机构右侧第一切换通道；5Bd、模式输出机构右侧第二切换通道；501、第一模式输出机构；501b、第一模式输出机构输出端；501c、第一模式输出机构第一切换通道；501d、第一模式输出机构第二切换通道；501k、第一模式输出机构复位端；501h、第一模式输出机构复位支撑；502、第二模式输出机构；502b、第二模式输出机构输出端；502c、第二模式输出机构第一切换通道；502d、第二模式输出机构第二切换通道；502k、第二模式输出机构复位端；502h、第二模式输出机构复位支撑；601、第一模式切换机构；601A、左侧第一模式切换机构；601B、右侧第一模式切换机构；602、第二模式切换机构；603、第三模式切换机构；604、第四模式切换机构；7、气门控制机构；7a、供油控制端；7b、驱动控制端；7c、储油控制端；701、第一气门控制机构；701a、第一供油控制端；701b、第一驱动控制端；701c、第一储油控制端；702、第二气门控制机构；702a、第二供油控制端；702b、第二驱动控制端；702c、第二储油控制端；7-1、一号气门控制机构；7-1a、一号供油控制端；7-1b、一号驱动控制端；7-1c、一号储油控制端；7-2、二号气门控制机构；7-2a、二号供油控制端；7-2b、二号驱动控制端；7-2c、二号储油控制端；7A、左侧气门控制机构；7Aa、左侧供油控制端；7Ab、左侧驱动控制端；7Ac、左侧储油控制端；7B、右侧气门控制机构；7Ba、右侧供油控制端；7Bb、右侧驱动控制端；7Bc、右侧储油控制端；72V、两通阀；72Va、两通阀第一端；72Vb、两通阀第二端；7CV、单向阀；7CVa、单向阀进油端；7CVb、单向阀出油端；7CV1、第一单向阀；7CV1a、第一单向阀进油端；7CV1b、第一单向阀出油端；7CV2、第二单向阀；7CV2a、第二单向阀进油端；7CV2b、第二单向阀出油端；73V、三通阀；73Va、三通阀第一端；73Vb、三通阀第二端；73Vc、三通阀第三端；8G、柱塞式供油器；8Ga、柱塞输入端；8Gb、供油腔；8Q、活塞式驱动器；8Qa、驱动腔；8Qb、活塞输出端；8T、储油器；801G、第一柱塞式供油器；801Ga、第一柱塞输入端；801Gb、第一供油腔；801Q、第一活塞式驱动器；801Qa、第一驱动腔；801Qb、第一活塞输出端；801T、第一储油器；802G、第二柱塞式供油器；802Ga、第二柱塞输入端；802Gb、第二供油腔；802Q、第二活塞式驱动器；802Qa、第二驱动腔；802Qb、第二活塞输出端；802T、第二储油器；8AG、左侧柱塞式供油器；8AGa、左侧柱塞输入端；8AGb、左侧供油腔；8AQ、左侧活塞式驱动器；8AQa、左侧驱动腔；8AQb、左侧活塞输出端；8AT、左侧储油器；8BG、右侧柱塞式供油器；8BGa、右侧柱塞输入端；8BGb、右侧供油腔；8BQ、右侧活塞式驱动器；8BQa、右侧驱动腔；8BQb、右侧活塞输出端；8BT、右侧储油器；8G-1、一号柱塞式供油器；8Ga-1、一号柱塞输入端；8Gb-1、一号供油腔；8Q-1、一号活塞式驱动器；8Qa-1、一号驱动腔；8Qb-1、一号活塞输出端；8T-1、一号储油器；8G-2、二号柱塞式供油器；8Ga-2、二号柱塞输入端；8Gb-2、二号供油腔；8Q-2、二号活塞式驱动器；8Qa-2、二号驱动腔；8Qb-2、二号活塞输出端；8T-2、二号储油器；9、气门驱动桥。
具体实施方式
本发明涉及一种锁定式多模式液压可变气门驱动系统。各种模式下进/排气门开启正时的差别非常大，这要求各种模式之间切换时，需要非常大角度的相位调节，目前常见的叶片式VVT机构无法满足要求，而可以满足要求的电动VVT机构成本昂贵，短期无法大范围普及；再如各种模式下进/排气门开启持续期的差别非常大，如果单独采用机械式连续可变气门控制机构来实现小的开启持续期的话，气门最大升程就会非常小，充气效率和泵气损失等指标较难同时满足，如果单独采用液压气门控制机构通过泄油来实现的话，高速下液压气门控制机构的系统将出现无法充分充油的问题，这将导致系统无法运用到高速发动机上；本发明通过合理设计，降低了系统对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来最终获得良好的应用前景。本发明给出这种锁定式多模式液压可变气门驱动系统，它包括气门驱动机构2、凸轮轴3、模式输入机构、模式输出机构5、模式切换机构、气门控制机构7、柱塞式供油器8G、活塞式驱动器8Q和储油器8T。图1是双凸轮驱动双输入单输出单气门运行单调节双锁定的锁定式多模式液压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，第一凸轮301采用单凸起凸轮叶片或者双凸起凸轮叶片，第二凸轮302采用单凸起凸轮叶片或者双凸起凸轮叶片，双凸起凸轮叶片采用型线相同并且相位相差180°凸轮轴转角的两个凸起。模式输入机构包括第一模式输入机构401和第二模式输入机构402，第一模式输入机构401具有第一模式输入机构输入端401a、第一模式输入机构复位端401k、第一模式输入机构弹性复位支撑401h和第一模式输入机构支撑401y，第二模式输入机构402具有第二模式输入机构输入端402a、第二模式输入机构复位端402k、第二模式输入机构弹性复位支撑402h和第二模式输入机构支撑402y。模式输出机构5具有模式输出机构输出端5b、模式输出机构复位端5k、模式输出机构复位支撑5h和模式输出机构支撑5y。模式切换机构包括第一模式切换机构601和第二模式切换机构602。柱塞式供油器8G具有柱塞输入端8Ga和供油腔8Gb。活塞式驱动器8Q具有驱动腔8Qa和活塞输出端8Qb。气门控制机构7包括供油控制端7a、驱动控制端7b和储油控制端7c。第一凸轮301直接或者通过传动机构与第一模式输入机构输入端401a相接触，第一模式输入机构401通过第一模式输入机构支撑401y与缸盖1相连接，第一模式输入机构复位端401k与第一模式输入机构弹性复位支撑401h相接触。第二凸轮302直接或者通过传动机构与第二模式输入机构输入端402a相接触，第二模式输入机构402通过第二模式输入机构支撑402y与缸盖1相连接，第二模式输入机构复位端402k与第二模式输入机构弹性复位支撑402h相接触。模式输出机构5通过模式输出机构支撑5y与缸盖1相连接。当气门完全关闭时，模式输出机构复位端5k与模式输出机构复位支撑5h相接触。第一模式切换机构601决定第一模式输入机构401与模式输出机构5的锁定状态。第二模式切换机构602控制第二模式输入机构402与模式输出机构5的锁定状态。模式输出机构输出端5b直接或者通过传动机构驱动柱塞输入端8Ga，供油腔8Gb与供油控制端7a相连，驱动腔8Qa与驱动控制端7b相连，储油器8T与储油控制端7c相连，活塞输出端8Qb直接或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。图16是采用直动式模式输入机构的双凸轮驱动双输入单输出单气门运行单调节双锁定的锁定式多模式液压可变气门驱动系统的示意图。图17是采用摆动式模式输入机构的双凸轮驱动双输入单输出单气门运行单调节双锁定的锁定式多模式液压可变气门驱动系统的示意图。
图2是双凸轮驱动双输入单输出双气门运行单调节双锁定的锁定式多模式液压可变气门驱动系统的示意图。它增加一个气门驱动桥9，增加一个气门驱动机构2，即采用第一气门驱动机构201和第二气门驱动机构202。活塞输出端8Qb先直接或者通过传动机构再通过气门驱动桥9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3是双凸轮驱动双输入单输出双气门运行双调节双锁定的锁定式多模式液压可变气门驱动系统的示意图。它增加一个气门驱动桥9，增加一个气门控制机构7、一个柱塞式供油器8G、一个活塞式驱动器8Q、一个储油器8T和一个气门驱动机构2，即采用第一气门控制机构701、第二气门控制机构702、第一柱塞式供油器801G、第一活塞式驱动器801Q、第一储油器801T、第二柱塞式供油器802G、第二活塞式驱动器802Q、第二储油器802T、第一气门驱动机构201和第二气门驱动机构202。第一气门控制机构701包括第一供油控制端701a、第一驱动控制端701b和第一储油控制端701c。第一柱塞式供油器801G具有第一柱塞输入端801Ga和第一供油腔801Gb。第一活塞式驱动器801Q具有第一驱动腔801Qa和第一活塞输出端801Qb。第二气门控制机构702包括第二供油控制端702a、第二驱动控制端702b和第二储油控制端702c。第二柱塞式供油器802G具有第二柱塞输入端802Ga和第二供油腔802Gb。第二活塞式驱动器802Q具有第二驱动腔802Qa和第二活塞输出端802Qb。模式输出机构输出端5b先直接或者通过传动机构再通过气门驱动桥9最后分别直接或者通过传动机构驱动第一驱动柱塞输入端801Ga和第二驱动柱塞输入端802Ga。第一供油腔801Gb与第一供油控制端701a相连，第一驱动腔801Qa与第一驱动控制端701b相连，第一储油器801T与第一储油控制端701c相连，第一活塞输出端801Qb直接或通过传动机构驱动第一气门驱动机构201。第二供油腔802Gb与第二供油控制端702a相连，第二驱动腔802Qa与第二驱动控制端702b相连，第二储油器802T与第二储油控制端702c相连，第二活塞输出端802Qb直接或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。
它增加一个第一凸轮301，即采用左侧第一凸轮301A和右侧第一凸轮301B。第一模式输入机构401增加一个第一模式输入机构输入端401a，即具有第一模式输入机构左侧输入端401Aa和第一模式输入机构右侧输入端401Ba。左侧第一凸轮301A直接或者通过传动机构驱动第一模式输入机构左侧输入端401Aa，右侧第一凸轮301B直接或者通过传动机构驱动第一模式输入机构右侧输入端401Ba。第一模式输入机构401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驱动第一模式输入机构401，来实现系统的受力左右对称。图4是三凸轮驱动双输入单输出单气门运行单调节三锁定的锁定式多模式液压可变气门驱动系统的示意图。它还可以增加了一个模式切换机构，即采用左侧第一模式切换机构601A和右侧第一模式切换机构602B。左侧第一模式切换机构601A和右侧第一模式切换机构602B均决定第一模式输入机构401与模式输出机构5的锁定状态。这是为了增强锁定效果，防止意外解锁。
图5是三凸轮驱动三输入单输出单气门运行单调节三锁定的锁定式多模式液压可变气门驱动系统的示意图。它增加一个第三凸轮303，第三凸轮303采用单凸起凸轮叶片或者双凸起凸轮叶片。增加一个模式输入机构，即采用一个第三模式输入机构403，第三模式输入机构403具有第三模式输入机构输入端403a、第三模式输入机构切换通道403c、第三模式输入机构复位端403k、第三模式输入机构弹性复位支撑403h和第三模式输入机构支撑。增加一个模式切换机构，即采用第三模式切换机构603。第三凸轮303直接或者通过传动机构驱动第三模式输入机构输入端403a，第三模式输入机构403通过第三模式输入机构支撑与缸盖1相连接，第三模式输入机构复位端403k与第三模式输入机构弹性复位支撑403h相接触。第三模式切换机构603决定第三模式输入机构403与模式输出机构5的锁定状态。通过控制第一模式切换机构601、第二模式切换机构602和第三模式切换机构603，可实现多种驱动方式。例如，当第一模式切换机构601将第一模式输入机构401与模式输出机构5锁定，第二模式切换机构602不将第二模式输入机构402与模式输出机构5锁定，第三模式切换机构603不将第三模式输入机构403与模式输出机构5锁定时，第一凸轮301通过第一模式输入机构401、模式输出机构5和气门调节机构8驱动气门驱动机构2，第二凸轮302和第三凸轮303均不起作用。当第一模式切换机构601不将第一模式输入机构401与模式输出机构5锁定，第二模式切换机构602将第二模式输入机构402与模式输出机构5锁定，第三模式切换机构603不将第三模式输入机构403与模式输出机构5锁定时，第二凸轮302通过第二模式输入机构402、模式输出机构5、柱塞式供油器8G和活塞式驱动器8Q驱动气门驱动机构2，第一凸轮301和第三凸轮303均不起作用。当第一模式切换机构601不将第一模式输入机构401与模式输出机构5锁定，第二模式切换机构602不将第二模式输入机构402与模式输出机构5锁定，第三模式切换机构603将第三模式输入机构403与模式输出机构5锁定时，第三凸轮303通过第三模式输入机构403、模式输出机构5、柱塞式供油器8G和活塞式驱动器8Q驱动气门驱动机构2，第一凸轮301和第二凸轮302均不起作用。当第一模式切换机构601不将第一模式输入机构401与模式输出机构5锁定，第二模式切换机构602不将第二模式输入机构402与模式输出机构5锁定，第三模式切换机构603不将第三模式输入机构403与模式输出机构5锁定时，第一凸轮301、第二凸轮302和第三凸轮303均不起作用。
图6是三凸轮驱动三输入双输出双气门运行双调节三锁定的锁定式多模式液压可变气门驱动系统的示意图。它增加一个第三凸轮303，第三凸轮303采用单凸起凸轮叶片或者双凸起凸轮叶片。增加一个模式输入机构，即第三模式输入机构403，第三模式输入机构403具有第三模式输入机构输入端403a、第三模式输入机构复位端403k、第三模式输入机构弹性复位支撑403h和第三模式输入机构支撑。增加一个模式输出机构5，即采用一个第一模式输出机构501和一个第二模式输出机构502。第一模式输出机构501具有第一模式输出机构输出端501b、第一模式输出机构复位端501k、第一模式输出机构复位支撑501h和第一模式输出机构支撑，第二模式输出机构502具有第二模式输出机构输出端502b、第二模式输出机构复位端502k、第二模式输出机构复位支撑502h和第二模式输出机构支撑。增加一个模式切换机构，即采用第三模式切换机构603。增加一个气门控制机构7、一个柱塞式供油器8G、一个活塞式驱动器8Q、一个储油器8T和一个气门驱动机构2，即采用第一气门控制机构701、第二气门控制机构702、第一柱塞式供油器801G、第一活塞式驱动器801Q、第一储油器801T、第二柱塞式供油器802G、第二活塞式驱动器802Q、第二储油器802T、第一气门驱动机构201和第二气门驱动机构202。第一气门控制机构701包括第一供油控制端701a、第一驱动控制端701b和第一储油控制端701c。第一柱塞式供油器801G具有第一柱塞输入端801Ga和第一供油腔801Gb。第一活塞式驱动器801Q具有第一驱动腔801Qa和第一活塞输出端801Qb。第二气门控制机构702包括第二供油控制端702a、第二驱动控制端702b和第二储油控制端702c。第二柱塞式供油器802G具有第二柱塞输入端802Ga和第二供油腔802Gb。第二活塞式驱动器802Q具有第二驱动腔802Qa和第二活塞输出端802Qb。第三凸轮303直接或者通过传动机构驱动第三模式输入机构输入端403a，第三模式输入机构403通过第三模式输入机构支撑与缸盖1相连接，第三模式输入机构复位端403k与第三模式输入机构弹性复位支撑403h相接触。第一模式输出机构501通过第一模式输出机构支撑与缸盖1相连接。当气门完全关闭时，第一模式输出机构复位端501k与第一模式输出机构复位支撑501h相接触。第二模式输出机构502通过第二模式输出机构支撑与缸盖1相连接。当气门完全关闭时，第二模式输出机构复位端502k与第二模式输出机构复位支撑502h相接触。第一模式切换机构601决定第一模式输入机构401与第一模式输出机构501的锁定状态。第二模式切换机构602决定第二模式输入机构402、第一模式输出机构501与第二模式输出机构502三者的锁定状态。第三模式切换机构603决定第三模式输入机构403与第二模式输出机构502的锁定状态。第一模式输出机构输出端501b直接或者通过传动机构驱动第一驱动柱塞输入端801Ga。第一供油腔801Gb与第一供油控制端701a相连，第一驱动腔801Qa与第一驱动控制端701b相连，第一储油器801T与第一储油控制端701c相连，第一活塞输出端801Qb直接或通过传动机构驱动第一气门驱动机构201。第二模式输出机构输出端502b直接或者通过传动机构驱动第二驱动柱塞输入端802Ga。第二供油腔802Gb与第二供油控制端702a相连，第二驱动腔802Qa与第二驱动控制端702b相连，第二储油器802T与第二储油控制端702c相连，第二活塞输出端802Qb直接或通过传动机构驱动第二气门驱动机构202。通过控制第一模式切换机构601、第二模式切换机构602和第三模式切换机构603，可实现多种驱动方式。例如，当第一模式切换机构601将第一模式输入机构401与模式输出机构5锁定，第二模式切换机构602不将第二模式输入机构402与模式输出机构5锁定时，第一凸轮301通过第一模式输入机构401、第一模式输出机构501、第一柱塞式供油器801G和第一活塞式驱动器801Q驱动第一气门驱动机构201，第二凸轮302对第一气门驱动机构201和第二气门驱动机构202不起作用。此时，如果第三模式切换机构603不将第三模式输入机构403与模式输出机构5锁定时，第三凸轮303对第二气门驱动机构202不起作用；如果第三模式切换机构603将第三模式输入机构403与模式输出机构5锁定时，第三凸轮303通过第三模式输入机构403、第二模式输出机构502、第二柱塞式供油器802G和第二活塞式驱动器802Q驱动第二气门驱动机构202。当第一模式切换机构601不将第一模式输入机构401与模式输出机构5锁定，第二模式切换机构602将第二模式输入机构402与模式输出机构5锁定，第三模式切换机构603不将第三模式输入机构403与模式输出机构5锁定时，第二凸轮302通过第二模式输入机构402后，分成两路，一路通过第一模式输出机构501、第一柱塞式供油器801G和第一活塞式驱动器801Q驱动第一气门驱动机构201，另一路通过第二模式输出机构502、第二柱塞式供油器802G和第二活塞式驱动器802Q驱动第二气门驱动机构202。此时，第一凸轮301和第三凸轮303均不起作用。当第一模式切换机构601不将第一模式输入机构401与模式输出机构5锁定，第二模式切换机构602不将第二模式输入机构402与模式输出机构5锁定，第三模式切换机构603不将第三模式输入机构403与模式输出机构5锁定时，第一凸轮301、第二凸轮302和第三凸轮303均不起作用。
图7是三凸轮驱动三输入双输出双气门运行双调节四锁定的锁定式多模式液压可变气门驱动系统的示意图。增加一个模式切换机构，即采用第四模式切换机构604。第二模式切换机构602决定第二模式输入机构402与第一模式输出机构501的锁定状态。第四模式切换机构604决定第二模式输入机构402与第二模式输出机构502的锁定状态。与图6相比，通过控制第一模式切换机构601、第二模式切换机构602、第三模式切换机构603和第四模式切换机构604，可实现更加多样的驱动方式。如当第一模式切换机构601不将第一模式输入机构401与模式输出机构5锁定，第三模式切换机构603不将第三模式输入机构403与模式输出机构5锁定时，第二模式切换机构602决定第二模式输入机构402与第一模式输出机构501的锁定状态，进而决定第二凸轮302是否通过第二模式输入机构402、第一模式输出机构501、第一柱塞式供油器801G和第一活塞式驱动器801Q驱动第一气门驱动机构201；而第四模式切换机构604决定第二模式输入机构402与第二模式输出机构502的锁定状态，进而决定第二凸轮302是否通过第二模式输入机构402、第二模式输出机构502、第二柱塞式供油器802G和第二活塞式驱动器802Q驱动第二气门驱动机构202。
对于用于多模式发动机的可变气门驱动系统而言，根据实际应用要求发动机具有哪些模式来选择凸轮叶片的类型。图8是四冲程驱动模式下进气门凸轮示意图。图9是四冲程驱动模式下排气门凸轮示意图。图10是四冲程制动模式下进气门凸轮示意图。图11是四冲程制动模式下排气门凸轮示意图。图12是二冲程驱动模式下进气门凸轮示意图。图13是二冲程驱动模式下排气门凸轮示意图。图14是二冲程制动模式下进气门凸轮示意图。图15是二冲程制动模式下排气门凸轮示意图。如以满足低速大扭矩动力输出为主的车辆可采用四冲程驱动模式和二冲程驱动模式，那么，进气侧的凸轮选择图8和图12，排气侧的凸轮选择图9和图13。如以满足重载车辆的辅助制动安全性为主的车辆可采用四冲程驱动模式和二冲程制动模式，那么，进气侧的凸轮选择图8和图14，排气侧的凸轮选择图9和图15。如以满足重载车辆的辅助制动安全性的车辆还可采用四冲程驱动模式、四冲程制动模式和二冲程制动模式，那么，进气侧的凸轮可选择三个凸轮，即图8、图10和图14，排气侧的凸轮可选择三个凸轮，即图9、图11和图15。如以同时需要满足低速大扭矩动力输出和满足重载车辆的辅助制动安全性的车辆采用四冲程驱动模式、二冲程驱动模式和二冲程制动模式，那么，进气侧的凸轮可选择三个凸轮，即图8、图12和图14，排气侧的凸轮可选择三个凸轮，即图9、图13和图15。
由于冲程数不变的情况下，进/排气门运行频率不变，那么，进/排气门有可能采用一个凸轮来驱动，通过气门控制机构单独或者与设置在凸轮轴驱动端4内的凸轮轴相位调节机构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。冲程数不变的情况，驱动模式和制动模式对进/排气门的气门开启正时、开启持续期、气门最大升程的要求均存在非常大的差别，气门开启正时的差别越大，要求的凸轮轴相位调节机构的可调范围越大，一旦超出常用的如叶片式VVT机构的调节范围，需要价格昂贵的电动VVT；如果采用一个凸轮驱动，通过采用机械式连续可变气门控制机构来实现小的开启持续期的话，气门最大升程会相应降低，可能出现无法同时满足不同模式对开启持续期和最大升程的要求，无法实现最佳换气。二冲程驱动模式和二冲程制动模式下，或者在四冲程驱动模式和四冲程制动模式下，进气门的开启正时和开启持续期相差不大，排气门的开启正时和开启持续期相差较大。因此，冲程数不变的情况，采用一个还是两个凸轮还需要根据实际情况来确定。如以满足重载车辆的辅助制动安全性的车辆还可采用四冲程驱动模式、四冲程制动模式和二冲程制动模式，那么，进气侧的凸轮可选择两个凸轮，即一个采用图8的凸轮，通过气门控制机构和凸轮轴相位调节机构来实现四冲程驱动模式和四冲程制动模式的切换，另一个采用图14的凸轮作为二冲程制动模式用的凸轮；排气侧的凸轮可选择两个凸轮，即一个采用图9的凸轮，通过气门控制机构和凸轮轴相位调节机构来实现四冲程驱动模式和四冲程制动模式的切换，另一个采用图15的凸轮作为二冲程制动模式用的凸轮。如以同时需要满足低速大扭矩动力输出和满足重载车辆的辅助制动安全性的车辆采用四冲程驱动模式、二冲程驱动模式和二冲程制动模式，那么，进气侧的凸轮可选择两个凸轮，即一个采用图8的凸轮作为四冲程驱动模式用的凸轮，另一个采用如图12的凸轮，通过气门控制机构和凸轮轴相位调节机构来实现二冲程驱动模式和二冲程制动模式的切换；排气侧的凸轮可选择两个凸轮，即一个采用图9的凸轮作为四冲程驱动模式用的凸轮，另一个采用如图13的凸轮，通过气门控制机构和凸轮轴相位调节机构来实现二冲程驱动模式和二冲程制动模式的切换。如以同时需要满足低速大扭矩动力输出和满足重载车辆的辅助制动安全性的车辆还可采用四冲程驱动模式、四冲程制动模式、二冲程驱动模式和二冲程制动模式，那么，进气侧的凸轮可选择两个凸轮，即一个采用图8的凸轮，通过气门控制机构和凸轮轴相位调节机构来实现四冲程驱动模式和四冲程制动模式的切换，另一个采用如图12的凸轮，通过气门控制机构和凸轮轴相位调节机构来实现二冲程驱动模式和二冲程制动模式的切换；排气侧的凸轮可选择两个凸轮，即一个采用图9的凸轮，通过气门控制机构和凸轮轴相位调节机构来实现四冲程驱动模式和四冲程制动模式的切换，另一个采用如图13的凸轮，通过气门控制机构和凸轮轴相位调节机构来实现二冲程驱动模式和二冲程制动模式的切换。
对于单一模式的不同工况下，如四冲程驱动模式，进气侧的凸轮选择图8，针对不同工况区域，采用两到三个不同凸轮轮廓的凸轮。如在低速低负荷工况下采用具有小开启持续期和小升程的凸轮，在中高速高负荷工况下采用具有大开启持续期和大升程的凸轮。
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，第一模式切换机构601可以为一个切换销，在第一模式输入机构401中设置第一模式输入机构切换通道401c，在模式输出机构5中设置模式输出机构第一切换通道5c。当该切换销同时处于第一模式输入机构切换通道401c和模式输出机构第一切换通道5c中时，第一模式输入机构401和模式输出机构5处于锁定状态。当该切换销只处于第一模式输入机构切换通道401c中或者模式输出机构第一切换通道5c中时，第一模式输入机构401和模式输出机构5处于未锁定状态。再如图4，左侧第一模式切换机构601A可以采用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，从而使切换销伸入第一模式输入机构左侧切换通道401Ac中，此时，该切换销同时处于第一模式输入机构左侧切换通道401Ac和模式输出机构左侧第一切换通道5Ac中，第一模式输入机构401和模式输出机构5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，离开第一模式输入机构左侧切换通道401Ac，从而该切换销只处于模式输出机构左侧第一切换通道5Ac中，第一模式输入机构401和模式输出机构5处于未锁定状态。
图18是采用一个两通阀的气门控制机构的示意图。所述气门控制机构7具有一个两通阀72V。两通阀72V具有两通阀第一端72Va和两通阀第二端72Vb。供油控制端7a和驱动控制端7b均与两通阀第一端72Va相连。储油控制端7c与两通阀第二端72Vb相连。
图19是采用一个两通阀和一个单向阀的气门控制机构的示意图。在图18的基础上，所述气门控制机构7还具有一个单向阀7CV。单向阀7CV具有单向阀进油端7CVa和单向阀出油端7CVb。单向阀进油端7CVa与供油控制端7a相连。单向阀出油端7CVb与储油控制端7c相连。
图20是采用一个两通阀和两个单向阀的气门控制机构的示意图。所述气门控制机构7具有一个两通阀72V和两个单向阀7CV，即第一单向阀7CV1和第二单向阀7CV2。两通阀72V具有两通阀第一端72Va和两通阀第二端72Vb。第一单向阀7CV1具有第一单向阀进油端7CV1a和第一单向阀出油端7CV1b。第二单向阀7CV2具有第二单向阀进油端7CV2a和第二单向阀出油端7CV2b。第一单向阀出油端7CV1b和第二单向阀进油端7CV2a均与供油控制端7a相连，第二单向阀出油端7CV2b和两通阀第一端72Va均与驱动控制端7b相连，第一单向阀进油端7CV1a和两通阀第二端72Vb均与储油控制端7c相连。
图21是采用一个三通阀和一个单向阀的气门控制机构的示意图。所述气门控制机构7具有一个三通阀73V和一个单向阀7CV。三通阀73V具有三通阀第一端73Va、三通阀第二端73Vb和三通阀第三端73Vc。单向阀7CV具有单向阀进油端7CVa和单向阀出油端7CVb。三通阀第一端73Va和单向阀出油端7CVb均与供油控制端7a相连，三通阀第二端73Vb与驱动控制端7b相连，三通阀第三端73Vc和单向阀进油端7CVa相连。
图22是采用一个两通阀一个三通阀和一个单向阀的气门控制机构的示意图。在图21的基础上，所述气门控制机构7还具有一个两通阀72V。两通阀72V具有两通阀第一端72Va和两通阀第二端72Vb。两通阀第一端72Va与驱动控制端7b相连，两通阀第二端72Vb与储油控制端7c相连。

Claims (10)

1.一种锁定式多模式液压可变气门驱动系统，它包括气门驱动机构(2)，其特征是：它还包括凸轮轴(3)、模式输入机构、模式输出机构(5)、模式切换机构、气门控制机构(7)、柱塞式供油器(8G)、活塞式驱动器(8Q)和储油器(8T)；凸轮轴(3)上设置有第一凸轮(301)和第二凸轮(302)，第一凸轮(301)采用单凸起凸轮叶片或者双凸起凸轮叶片，第二凸轮(302)采用单凸起凸轮叶片或者双凸起凸轮叶片，双凸起凸轮叶片采用型线相同并且相位相差180°凸轮轴转角的两个凸起；模式输入机构包括第一模式输入机构(401)和第二模式输入机构(402)，第一模式输入机构(401)具有第一模式输入机构输入端(401a)、第一模式输入机构复位端(401k)、第一模式输入机构弹性复位支撑(401h)和第一模式输入机构支撑(401y)，第二模式输入机构(402)具有第二模式输入机构输入端(402a)、第二模式输入机构复位端(402k)、第二模式输入机构弹性复位支撑(402h)和第二模式输入机构支撑(402y)；模式输出机构(5)具有模式输出机构输出端(5b)、模式输出机构复位端(5k)、模式输出机构复位支撑(5h)和模式输出机构支撑(5y)；模式切换机构包括第一模式切换机构(601)和第二模式切换机构(602)；柱塞式供油器(8G)具有柱塞输入端(8Ga)和供油腔(8Gb)；活塞式驱动器(8Q)具有驱动腔(8Qa)和活塞输出端(8Qb)；气门控制机构(7)包括供油控制端(7a)、驱动控制端(7b)和储油控制端(7c)；第一凸轮(301)直接或者通过传动机构与第一模式输入机构输入端(401a)相接触，第一模式输入机构(401)通过第一模式输入机构支撑(401y)与缸盖(1)相连接，第一模式输入机构复位端(401k)与第一模式输入机构弹性复位支撑(401h)相接触；第二凸轮(302)直接或者通过传动机构与第二模式输入机构输入端(402a)相接触，第二模式输入机构(402)通过第二模式输入机构支撑(402y)与缸盖(1)相连接，第二模式输入机构复位端(402k)与第二模式输入机构弹性复位支撑(402h)相接触；模式输出机构(5)通过模式输出机构支撑(5y)与缸盖(1)相连接；当气门完全关闭时，模式输出机构复位端(5k)与模式输出机构复位支撑(5h)相接触；第一模式切换机构(601)决定第一模式输入机构(401)与模式输出机构(5)的锁定状态；第二模式切换机构(602)控制第二模式输入机构(402)与模式输出机构(5)的锁定状态；模式输出机构输出端(5b)直接或者通过传动机构驱动柱塞输入端(8Ga)，供油腔(8Gb)与供油控制端(7a)相连，驱动腔(8Qa)与驱动控制端(7b)相连，储油器(8T)与储油控制端(7c)相连，活塞输出端(8Qb)直接或通过传动机构驱动气门驱动机构(2)。
2.根据权利要求1所述的一种锁定式多模式液压可变气门驱动系统，其特征是：增加一个气门驱动桥(9)，增加一个气门驱动机构(2)，即采用第一气门驱动机构(201)和第二气门驱动机构(202)；活塞输出端(8Qb)先直接或者通过传动机构再通过气门驱动桥(9)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)。
3.根据权利要求1所述的一种锁定式多模式液压可变气门驱动系统，其特征是：增加一个气门驱动桥(9)，增加一个气门控制机构(7)、一个柱塞式供油器(8G)、一个活塞式驱动器(8Q)、一个储油器(8T)和一个气门驱动机构(2)，即采用第一气门控制机构(701)、第二气门控制机构(702)、第一柱塞式供油器(801G)、第一活塞式驱动器(801Q)、第一储油器(801T)、第二柱塞式供油器(802G)、第二活塞式驱动器(802Q)、第二储油器(802T)、第一气门驱动机构(201)和第二气门驱动机构(202)；第一气门控制机构(701)包括第一供油控制端(701a)、第一驱动控制端(701b)和第一储油控制端(701c)；第一柱塞式供油器(801G)具有第一柱塞输入端(801Ga)和第一供油腔(801Gb)；第一活塞式驱动器(801Q)具有第一驱动腔(801Qa)和第一活塞输出端(801Qb)；第二气门控制机构(702)包括第二供油控制端(702a)、第二驱动控制端(702b)和第二储油控制端(702c)；第二柱塞式供油器(802G)具有第二柱塞输入端(802Ga)和第二供油腔(802Gb)；第二活塞式驱动器(802Q)具有第二驱动腔(802Qa)和第二活塞输出端(802Qb)；模式输出机构输出端(5b)先直接或者通过传动机构再通过气门驱动桥(9)最后分别直接或者通过传动机构驱动第一驱动柱塞输入端(801Ga)和第二驱动柱塞输入端(802Ga)；第一供油腔(801Gb)与第一供油控制端(701a)相连，第一驱动腔(801Qa)与第一驱动控制端(701b)相连，第一储油器(801T)与第一储油控制端(701c)相连，第一活塞输出端(801Qb)直接或通过传动机构驱动第一气门驱动机构(201)；第二供油腔(802Gb)与第二供油控制端(702a)相连，第二驱动腔(802Qa)与第二驱动控制端(702b)相连，第二储油器(802T)与第二储油控制端(702c)相连，第二活塞输出端(802Qb)直接或通过传动机构驱动第二气门驱动机构(202)。
4.根据权利要求1所述的一种锁定式多模式液压可变气门驱动系统，其特征是：它增加一个第一凸轮(301)，即采用左侧第一凸轮(301A)和右侧第一凸轮(301B)；第一模式输入机构(401)增加一个第一模式输入机构输入端(401a)，即具有第一模式输入机构左侧输入端(401Aa)和第一模式输入机构右侧输入端(401Ba)；左侧第一凸轮(301A)直接或者通过传动机构驱动第一模式输入机构左侧输入端(401Aa)，右侧第一凸轮(301B)直接或者通过传动机构驱动第一模式输入机构右侧输入端(401Ba)。
5.根据权利要求1所述的一种锁定式多模式液压可变气门驱动系统，其特征是：它增加一个第三凸轮(303)，第三凸轮(303)采用单凸起凸轮叶片或者双凸起凸轮叶片；增加一个模式输入机构，即采用一个第三模式输入机构(403)，第三模式输入机构(403)具有第三模式输入机构输入端(403a)、第三模式输入机构切换通道(403c)、第三模式输入机构复位端(403k)、第三模式输入机构弹性复位支撑(403h)和第三模式输入机构支撑；增加一个模式切换机构，即采用第三模式切换机构(603)；第三凸轮(303)直接或者通过传动机构驱动第三模式输入机构输入端(403a)，第三模式输入机构(403)通过第三模式输入机构支撑与缸盖(1)相连接，第三模式输入机构复位端(403k)与第三模式输入机构弹性复位支撑(403h)相接触；第三模式切换机构(603)决定第三模式输入机构(403)与模式输出机构(5)的锁定状态。
6.根据权利要求1所述的一种锁定式多模式液压可变气门驱动系统，其特征是：它增加一个第三凸轮(303)，第三凸轮(303)采用单凸起凸轮叶片或者双凸起凸轮叶片；增加一个模式输入机构，即第三模式输入机构(403)，第三模式输入机构(403)具有第三模式输入机构输入端(403a)、第三模式输入机构复位端(403k)、第三模式输入机构弹性复位支撑(403h)和第三模式输入机构支撑；增加一个模式输出机构(5)，即采用一个第一模式输出机构(501)和一个第二模式输出机构(502)；第一模式输出机构(501)具有第一模式输出机构输出端(501b)、第一模式输出机构复位端(501k)、第一模式输出机构复位支撑(501h)和第一模式输出机构支撑，第二模式输出机构(502)具有第二模式输出机构输出端(502b)、第二模式输出机构复位端(502k)、第二模式输出机构复位支撑(502h)和第二模式输出机构支撑；增加一个模式切换机构，即采用第三模式切换机构(603)；增加一个气门控制机构(7)、一个柱塞式供油器(8G)、一个活塞式驱动器(8Q)、一个储油器(8T)和一个气门驱动机构(2)，即采用第一气门控制机构(701)、第二气门控制机构(702)、第一柱塞式供油器(801G)、第一活塞式驱动器(801Q)、第一储油器(801T)、第二柱塞式供油器(802G)、第二活塞式驱动器(802Q)、第二储油器(802T)、第一气门驱动机构(201)和第二气门驱动机构(202)；第一气门控制机构(701)包括第一供油控制端(701a)、第一驱动控制端(701b)和第一储油控制端(701c)；第一柱塞式供油器(801G)具有第一柱塞输入端(801Ga)和第一供油腔(801Gb)；第一活塞式驱动器(801Q)具有第一驱动腔(801Qa)和第一活塞输出端(801Qb)；第二气门控制机构(702)包括第二供油控制端(702a)、第二驱动控制端(702b)和第二储油控制端(702c)；第二柱塞式供油器(802G)具有第二柱塞输入端(802Ga)和第二供油腔(802Gb)；第二活塞式驱动器(802Q)具有第二驱动腔(802Qa)和第二活塞输出端(802Qb)；第三凸轮(303)直接或者通过传动机构驱动第三模式输入机构输入端(403a)，第三模式输入机构(403)通过第三模式输入机构支撑与缸盖(1)相连接，第三模式输入机构复位端(403k)与第三模式输入机构弹性复位支撑(403h)相接触；第一模式输出机构(501)通过第一模式输出机构支撑与缸盖(1)相连接；当气门完全关闭时，第一模式输出机构复位端(501k)与第一模式输出机构复位支撑(501h)相接触；第二模式输出机构(502)通过第二模式输出机构支撑与缸盖(1)相连接；当气门完全关闭时，第二模式输出机构复位端(502k)与第二模式输出机构复位支撑(502h)相接触；第一模式切换机构(601)决定第一模式输入机构(401)与第一模式输出机构(501)的锁定状态；第二模式切换机构(602)决定第二模式输入机构(402)、第一模式输出机构(501)与第二模式输出机构(502)三者的锁定状态；第三模式切换机构(603)决定第三模式输入机构(403)与第二模式输出机构(502)的锁定状态；第一模式输出机构输出端(501b)直接或者通过传动机构驱动第一驱动柱塞输入端(801Ga)；第一供油腔(801Gb)与第一供油控制端(701a)相连，第一驱动腔(801Qa)与第一驱动控制端(701b)相连，第一储油器(801T)与第一储油控制端(701c)相连，第一活塞输出端(801Qb)直接或通过传动机构驱动第一气门驱动机构(201)；第二模式输出机构输出端(502b)直接或者通过传动机构驱动第二驱动柱塞输入端(802Ga)；第二供油腔(802Gb)与第二供油控制端(702a)相连，第二驱动腔(802Qa)与第二驱动控制端(702b)相连，第二储油器(802T)与第二储油控制端(702c)相连，第二活塞输出端(802Qb)直接或通过传动机构驱动第二气门驱动机构(202)；或者增加一个模式切换机构，即采用第四模式切换机构(604)；第二模式切换机构(602)决定第二模式输入机构(402)与第一模式输出机构(501)的锁定状态；第四模式切换机构(604)决定第二模式输入机构(402)与第二模式输出机构(502)的锁定状态。
7.根据权利要求1所述的一种锁定式多模式液压可变气门驱动系统，其特征是：所述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；或者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。
8.根据权利要求1所述的一种锁定式多模式液压可变气门驱动系统，其特征是：所述气门控制机构(7)具有一个两通阀(72V)；两通阀(72V)具有两通阀第一端(72Va)和两通阀第二端(72Vb)；供油控制端(7a)和驱动控制端(7b)均与两通阀第一端(72Va)相连；储油控制端(7c)与两通阀第二端(72Vb)相连；或者所述气门控制机构(7)还具有一个单向阀(7CV)；单向阀(7CV)具有单向阀进油端(7CVa)和单向阀出油端(7CVb)；单向阀进油端(7CVa)与供油控制端(7a)相连；单向阀出油端(7CVb)与储油控制端(7c)相连。
9.根据权利要求1所述的一种锁定式多模式液压可变气门驱动系统，其特征是：所述气门控制机构(7)具有一个两通阀(72V)和两个单向阀(7CV)，即第一单向阀(7CV1)和第二单向阀(7CV2)；两通阀(72V)具有两通阀第一端(72Va)和两通阀第二端(72Vb)；第一单向阀(7CV1)具有第一单向阀进油端(7CV1a)和第一单向阀出油端(7CV1b)；第二单向阀(7CV2)具有第二单向阀进油端(7CV2a)和第二单向阀出油端(7CV2b)；第一单向阀出油端(7CV1b)和第二单向阀进油端(7CV2a)均与供油控制端(7a)相连，第二单向阀出油端(7CV2b)和两通阀第一端(72Va)均与驱动控制端(7b)相连，第一单向阀进油端(7CV1a)和两通阀第二端(72Vb)均与储油控制端(7c)相连。
10.根据权利要求1所述的一种锁定式多模式液压可变气门驱动系统，其特征是：所述气门控制机构(7)具有一个三通阀(73V)和一个单向阀(7CV)；三通阀(73V)具有三通阀第一端(73Va)、三通阀第二端(73Vb)和三通阀第三端(73Vc)；单向阀(7CV)具有单向阀进油端(7CVa)和单向阀出油端(7CVb)；三通阀第一端(73Va)和单向阀出油端(7CVb)均与供油控制端(7a)相连，三通阀第二端(73Vb)与驱动控制端(7b)相连，三通阀第三端(73Vc)和单向阀进油端(7CVa)相连；或者所述气门控制机构(7)还具有一个两通阀(72V)；两通阀(72V)具有两通阀第一端(72Va)和两通阀第二端(72Vb)；两通阀第一端(72Va)与驱动控制端(7b)相连，两通阀第二端(72Vb)与储油控制端(7c)相连。
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