CN107023342B - 一种变模式气门驱动*** - Google Patents

Abstract

一种变模式气门驱动***，属于发动机气门驱动、停缸及辅助制动领域。它包括排气制动凸轮、排气驱动凸轮、进气驱动凸轮和进气制动凸轮，各凸轮均通过推杆、摇臂等驱动气门。还包括设置在各凸轮和相应气门组件之间或各凸轮和相应气门桥组件之间的排气制动支点组件、排气驱动支点组件、进气驱动支点组件和进气制动支点组件。通过控制各支点的状态，实现四冲程驱动、二冲程制动、停缸等模式，达到低油耗、低排放和高效制动的目的。本发明结构紧凑、可靠性高、成本低廉。

Description

一种变模式气门驱动***

技术领域

本发明涉及一种变模式气门驱动***，属于发动机气门驱动、停缸及辅助制动领域。

背景技术

随着发动机保有量的急剧增加，能源与环境问题已成为制约我国可持续发展的重大问题之一。因其能够有效降低发动机的油耗和排放，停缸技术备受关注。研究表明：停缸时完全关闭进排气门可以有效降低泵气损失，提高停缸技术降低油耗和排放的能力。

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***列为车辆必备的附件之一。然而目前辅助制动***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***占用车辆空间等问题。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750°曲轴转角实现一次制动循环，属于四冲程制动，但其制动效果无法满足车辆大负载制动时的要求。

目前，发动机小型化（Down-size）和低速化（Down-speed）已成为公认的节能减排的发展趋势；而发动机制动时，缸径越小、转速越低，其制动效果越差，因此实现二冲程制动模式势在必行。实现二冲程制动的关键在于实现发动机四冲程驱动模式和二冲程制动模式灵活切换的气门驱动***设计。

由于现有实用化的可变气门驱动***大多用于四冲程驱动模式的发动机，不能满足变模式发动机的要求，因此开发一套结构紧凑、可靠性高、成本低廉且满足变模式发动机要求的气门驱动***势在必行。发动机四冲程驱动模式和二冲程制动模式下，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，这极大地增加了变模式气门驱动***的开发难度。皆可博公司提出了一种HPD机构，它实现了发动机四冲程驱动模式和二冲程制动模式灵活切换。据该公司（SAE 2016-01-8061）报道，HPD机构存在泄漏严重等问题，并且针对6缸机，该机构采用5个控制阀来实现两级制动（3缸制动或者6缸制动）。此外，该机构还存在驱动和制动调节机构都安装在摇臂上导致的运动件数量多、质量大等问题，这不利于气门驱动***实现低能耗；此外，摇臂的运动惯性力大，***各部件的接触部分容易发生破坏。该机构的驱动油从作为摇臂固定支点的轴的内部引到摇臂移动支点上来调节驱动和制动调节机构，油路较为复杂，加工不易。因此一款具备结构紧凑、可靠性高、成本低廉、能耗低、零泄漏等特点，可实现四冲程驱动模式和二冲程制动模式，并在两种模式下均可实现停缸功能的变模式气门驱动***势在必行。

发明内容

本发明的目的在于：通过设计一种变模式气门驱动***，用于实现：（a）为了达到发动机低油耗、低排放和高效制动的运行，需要气门驱动***实现四冲程驱动模式、二冲程制动模式、停缸等多种模式。（b）为了满足市场需求，需要气门驱动***实现结构紧凑、工作可靠、成本低廉、低能耗、零泄漏等。（c）为了拓展应用范围，需要针对不同机型，提供不同的布置方式；为了进一步提高发动机性能，需要该***可以很容易地与现有可变气门机构相兼容。（d）为了降低***成本，需要减少控制阀的数量。（e）为了提高零部件的通用性和可更换性，需要将各组件采用标准件或者设计成独立模块。

本发明所采用的技术方案是：一种变模式气门驱动***包括进气门组件和排气门组件，它还包括布置在凸轮轴上的凸轮、安装在固定件上的两个驱动支点组件和两个制动支点组件、推杆、摇臂、摇臂复位机构。凸轮包含排气制动凸轮、排气驱动凸轮、进气驱动凸轮和进气制动凸轮，驱动支点组件包含排气驱动支点组件和进气驱动支点组件，制动支点组件包含排气制动支点组件和进气制动支点组件，推杆包含排气制动推杆、排气驱动推杆、进气驱动推杆和进气制动推杆，摇臂包含排气制动摇臂、排气驱动摇臂、进气驱动摇臂和进气制动摇臂，摇臂复位机构包含排气制动摇臂复位机构和进气制动摇臂复位机构。排气制动凸轮通过排气制动推杆和排气制动摇臂，直接或通过气门传动块驱动排气门组件，或通过气门桥组件驱动排气门组件，排气制动支点组件相应地设置在排气制动凸轮和排气门组件之间的任意两个接触端之间或排气制动凸轮和气门桥组件之间的任意两个接触端之间。排气驱动凸轮通过排气驱动推杆和排气驱动摇臂，直接或通过气门传动块驱动排气门组件，或通过气门桥组件驱动排气门组件，排气驱动支点组件相应地设置在排气驱动凸轮和排气门组件之间的任意两个接触端之间或排气驱动凸轮和气门桥组件之间的任意两个接触端之间。进气驱动凸轮通过进气驱动推杆和进气驱动摇臂，直接或通过气门传动块驱动进气门组件，或通过气门桥组件驱动进气门组件，进气驱动支点组件相应地设置在进气驱动凸轮和进气门组件之间的任意两个接触端之间或进气驱动凸轮和气门桥组件之间的任意两个接触端之间。进气制动凸轮通过进气制动推杆和进气制动摇臂，直接或通过气门传动块驱动进气门组件，或通过气门桥组件驱动进气门组件，进气制动支点组件相应地设置在进气制动凸轮和进气门组件之间的任意两个接触端之间或进气制动凸轮和气门桥组件之间的任意两个接触端之间。在驱动模式下，工作气缸的排气驱动支点组件和进气驱动支点组件工作，排气制动支点组件和进气制动支点组件失效。在制动模式下，工作气缸的排气驱动支点组件和进气驱动支点组件失效，排气制动支点组件和进气制动支点组件工作。在驱动或制动模式下，停止工作气缸的排气驱动支点组件、进气驱动支点组件、排气制动支点组件和进气制动支点组件失效。

驱动支点组件包括第一驱动活塞、第二驱动活塞、锁定块、驱动锁定弹簧以及驱动复位弹簧；或所述驱动支点组件包括第一驱动活塞、第二驱动活塞、锁定块、驱动锁定弹簧以及驱动复位弹簧，还包刮驱动支点组件衬套、液压间隙调节组件或驱动支点组件衬套和液压间隙调节组件的组合结构。固定件上设置有安装孔和驱动控制油路。第一驱动活塞和第二驱动活塞嵌套后，安装在固定件内。第一驱动活塞和第二驱动活塞之间设置有驱动复位弹簧。第一驱动活塞和第二驱动活塞中，被嵌套者设置有侧向孔，侧向孔中设置有锁定块和驱动锁定弹簧，嵌套者上设有油孔和锁定槽或锁定孔，驱动控制油路通过油孔与锁定槽或锁定孔相连。当驱动控制油路为高压油时，第一驱动活塞和第二驱动活塞不被锁定，驱动支点组件失效。当驱动控制油路为低压油时，第一驱动活塞和第二驱动活塞被锁定块锁定，驱动支点组件工作。或驱动支点组件还包括驱动支点组件衬套、液压间隙调节组件或驱动支点组件衬套和液压间隙调节组件的组合结构。

制动支点组件采用包含排气制动支点组件与进气制动支点组件、排气制动支点组件或进气制动支点组件的第一制动支点组件。第一制动支点组件包括第一制动活塞、第二制动活塞、第一锁定块、第二锁定块、制动锁定弹簧、制动复位弹簧；或所述第一制动支点组件包括第一制动活塞、第二制动活塞、第一锁定块、第二锁定块、制动锁定弹簧、制动复位弹簧，还包括制动支点组件衬套、液压间隙调节组件或制动支点组件衬套和液压间隙调节组件的组合结构。固定件上设置有安装孔和制动控制油路。第一制动活塞和第二制动活塞嵌套后，安装在固定件内，第一制动活塞和第二制动活塞之间设置有制动复位弹簧，第一制动活塞和第二制动活塞之间还设置有导向机构。第一制动活塞和第二制动活塞中，被嵌套者的侧向孔中设置有第一锁定块和制动锁定弹簧，嵌套者上设有彼此相连的锁定孔和油孔，锁定孔内设置有第二锁定块，油孔与制动控制油路相连。当制动控制油路为低压油时，第一制动活塞和第二制动活塞不被锁定，第一制动支点组件失效。当制动控制油路为高压油时，第一制动活塞和第二制动活塞被第二锁定块锁定，第一制动支点组件工作。

制动支点组件采用包含排气制动支点组件与进气制动支点组件、排气制动支点组件或进气制动支点组件的第二制动支点组件。第二制动支点组件至少包括第一液压活塞、第二液压活塞、滑阀阀体、滑阀回复弹簧、单向阀阀芯和单向阀回复弹簧。固定件内设置有安装孔、驱动油路、泄油油路和控制油路。第一液压活塞和第二液压活塞均安装在固定件或固定设置在固定件上的活塞衬套内，或第一液压活塞和第二液压活塞嵌套后，再安装在固定件或固定设置在固定件上的活塞衬套内。第一液压活塞和第二液压活塞之间的油腔与驱动油路相连。滑阀阀体安装在固定件或固定设置在固定件上的滑阀衬套内，单向阀阀芯和单向阀回复弹簧安装在滑阀阀体内，滑阀在单向阀进油侧形成的油腔与控制油路相连，滑阀在单向阀出油侧形成的油腔为单向油腔，在单向阀出油侧的滑阀阀体上设有侧向油孔，单向油腔与滑阀回复弹簧处的油腔不相通，滑阀回复弹簧处的油腔与泄油油路相连。当控制油路为低压油时，驱动油路与泄油油路相连，控制油路和单向油腔均被堵塞，第一液压活塞和第二液压活塞之间的液压油通过驱动油路、泄油油路排出，第二制动支点组件失效。当控制油路为高压油时，控制油路通过单向油腔与驱动油路相连，泄油油路被堵塞，高压油通过控制油路、单向油腔、驱动油路进入第一液压活塞和第二液压活塞之间的油腔，第二制动支点组件工作。

摇臂直接驱动气门组件时，气门组件包含气门驱动输入端和气门制动输入端。驱动摇臂与气门驱动输入端相接触，制动摇臂与气门制动输入端相接触。

气门传动块包括驱动输入端、制动输入端和输出端。驱动摇臂与驱动输入端相接触，制动摇臂与制动输入端相接触，输出端驱动气门组件。

排气门组件包含第一排气门组件和第二排气门组件，进气门组件包含第一进气门组件和第二进气门组件。气门桥组件采用第一气门桥组件、第二气门桥组件或第三气门桥组件。第一气门桥组件包括第一气门桥和第一传动杆。第一气门桥通过凸台驱动第一传动杆。第一气门桥包括第一驱动输入端和第一气门桥输出端。第一传动杆包括第一制动输入端和第一传动杆输出端。第二气门桥组件包括第二气门桥和驱动摇臂复位机构。第二气门桥包括第二制动输入端、第二驱动输入端、第二气门桥第一输出端和第二气门桥第二输出端。第三气门桥组件包括第三气门桥和第二传动杆，第三气门桥通过铰接和凸台驱动第二传动杆，第三气门桥包括第三驱动输入端和第三气门桥输出端，第二传动杆包括第三制动输入端和第二传动杆输出端。对于排气侧或进气侧采用第一气门桥组件，驱动摇臂与第一驱动输入端相接触，制动摇臂与第一制动输入端相接触，第一气门桥输出端和第一传动杆输出端分别与两个气门组件相接触。对于排气侧或进气侧采用第二气门桥组件，驱动摇臂与第二驱动输入端相接触，制动摇臂与第二制动输入端相接触，第二气门桥第一输出端和第二气门桥第二输出端分别与两个气门组件相接触。对于排气侧或进气侧采用第三气门桥组件，驱动摇臂与第三驱动输入端相接触，制动摇臂与第三制动输入端相接触，第三气门桥输出端和第二传动杆输出端分别与两个气门组件相接触。

在凸轮到气门组件之间的任意两个接触端之间还可以设置可变气门机构。在凸轮轴上设置凸轮轴调相机构。

本发明的有益效果是：这种变模式气门驱动***主要包括排气制动凸轮、排气驱动凸轮、进气驱动凸轮和进气制动凸轮，各凸轮均通过推杆、摇臂驱动气门。还包括设置在各凸轮和相应气门组件之间或各凸轮和相应气门桥组件之间的排气制动支点组件、排气驱动支点组件、进气驱动支点组件和进气制动支点组件。（a）通过控制各支点的状态，实现四冲程驱动模式、二冲程制动模式、停缸等多种工作模式，达到发动机低油耗、低排放和高效制动的目的。（b）驱动支点组件和制动支点组件均安装在固定件内，动密封采用常规柱塞偶件密封，静密封采用常规密封圈等密封方式，不仅保证零泄漏，而且成本低廉；此外，，对于采用第二制动支点组件时，气门驱动***运动件数量少，能耗低，可靠性高。（c）驱动支点组件可以集成液压间隙调节的功能，具有自动补偿气门间隙、减小冲击、延长各零件使用寿命的特点，以提高发动机工作可靠性，降低噪声，减小振动。（d）采用机械式气门驱动方式，***可靠性高；各部件采用集成设计，***结构紧凑；针对不同机型，提供多种布置方式，应用范围广；可以通过在凸轮到气门组件之间的任意两个接触端之间设置可变气门机构，在凸轮轴上设置凸轮轴调相机构，从而在每种模式下实现可变气门事件，最终在发动机驱动-制动全工况范围内实现更好的低油耗、低排放和高效制动的效果。（d）各组件采用标准件或者被设计成独立模块，如驱动支点组件和制动支点组件均为独立模板，提高了零部件的通用性和可更换性。（e）本发明的支点组件布置位置决定了本发明的油路布置紧凑并且降低了加工难度，还大幅度降低了控制阀的数量，如具有停缸模式时，可采用一个控制阀同时控制进气驱动支点组件和排气驱动支点组件，一个控制阀同时控制进气制动支点组件和排气制动支点组件；不具有停缸模式时，可采用一个控制阀同时控制进气驱动支点组件和排气驱动支点组件、进气制动支点组件和排气制动支点组件；控制阀数量的减少能够降低***成本。***结构紧凑、可靠性高、成本低廉、低能耗、零泄漏、短期内实用化潜力高，具有良好的应用前景。

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是变模式气门驱动机构示意图。

图2是摇臂直接驱动气门时的气门头部示意图。

图3是气门传动块示意图。

图4是第一气门桥组件示意图。

图5是第二气门桥示意图。

图6是第三气门桥组件示意图。

图7是驱动支点组件第一方案示意图。

图8是驱动支点组件第二方案示意图。

图9是第一制动支点组件第一方案示意图。

图10是第一制动支点组件第二方案示意图。

图11是第二制动支点组件第一方案示意图。

图12是第二制动支点组件第二方案示意图。

图13是第二制动支点组件第三方案示意图。

图14是第二制动支点组件第四方案示意图。

图15是第一制动支点组件第三方案示意图。

图中：1、凸轮轴；101、排气制动凸轮；102、排气驱动凸轮；103、进气驱动凸轮；104、进气制动凸轮；201、排气驱动支点组件；202、进气驱动支点组件；21A、第一驱动活塞；21B、第二驱动活塞；22、锁定块；23、驱动锁定弹簧；24、驱动复位弹簧；25、驱动支点组件衬套；301、排气制动支点组件；302、进气制动支点组件；31A、第一制动活塞；31B、第二制动活塞；32A、第一锁定块；32B、第二锁定块；33、制动锁定弹簧；34、制动复位弹簧；35、制动支点组件衬套；311A、第一液压活塞；311B、第二液压活塞；312、制动滑阀阀体；313、制动滑阀回复弹簧；314、制动单向阀阀芯；315、制动单向阀回复弹簧；351、第一堵块；352、第二堵块；353、第三堵块；316、滑阀衬套；317、活塞衬套；318、第四堵块；304、单向油腔；401、排气制动推杆；402、排气驱动推杆；403、进气驱动推杆；404、进气制动推杆；5001、驱动输入端；5002、制动输入端；5003、输出端；5101、气门驱动输入端；5102、气门制动输入端；501、第一气门桥组件；511、第一气门桥；5111、第一驱动输入端；5112、第一气门桥输出端；512、第一传动杆；5121、第一制动输入端；5122、第一传动杆输出端；501A、排气侧第一气门桥组件；501B、进气侧第一气门桥组件；502、第二气门桥组件；521、第二气门桥；5211、第二制动输入端；5212、第二驱动输入端；5213、第二气门桥第一输出端；5214、第二气门桥第二输出端；522、驱动摇臂复位机构；531、第三气门桥；532、第二传动杆；5311、第三驱动输入端；5312、第三气门桥输出端；5321、第三制动输入端；5322、第二传动杆输出端；611、第一排气门组件；612、第二排气门组件；621、第一进气门组件；622、第二进气门组件；61、HLA阀芯；62、HLA单向阀芯；63、HLA单向阀弹簧；64、HLA单向阀弹簧座；65、HLA阀芯复位弹簧；66、HLA限位；67、HLA低压腔；68、HLA高压腔；69、HLA阀体；701、排气制动摇臂复位机构；702、进气制动摇臂复位机构；801、排气制动摇臂；802、排气驱动摇臂；803、进气驱动摇臂；804、进气制动摇臂；9、固定件；92、驱动控制油路；93、制动控制油路；96、间隙调节输油油路；901、驱动油路；902、泄油油路；903、控制油路。

具体实施方式

本发明涉及一种变模式气门驱动***。它包括进气门组件和排气门组件，它还包括布置在凸轮轴1上的凸轮、安装在固定件上的两个驱动支点组件和两个制动支点组件、推杆、摇臂、摇臂复位机构。凸轮包含排气制动凸轮101、排气驱动凸轮102、进气驱动凸轮103和进气制动凸轮104，驱动支点组件包含排气驱动支点组件201和进气驱动支点组件202，制动支点组件包含排气制动支点组件301和进气制动支点组件302，推杆包含排气制动推杆401、排气驱动推杆402、进气驱动推杆403和进气制动推杆404，摇臂包含排气制动摇臂801、排气驱动摇臂802、进气驱动摇臂803和进气制动摇臂804，摇臂复位机构包含排气制动摇臂复位机构701和进气制动摇臂复位机构702。排气制动凸轮101通过排气制动推杆401和排气制动摇臂801，直接或通过气门传动块驱动排气门组件，或通过气门桥组件驱动排气门组件，排气制动支点组件301相应地设置在排气制动凸轮101和排气门组件之间的任意两个接触端之间或排气制动凸轮101和气门桥组件之间的任意两个接触端之间。排气驱动凸轮102通过排气驱动推杆402和排气驱动摇臂802，直接或通过气门传动块驱动排气门组件，或通过气门桥组件驱动排气门组件，排气驱动支点组件201相应地设置在排气驱动凸轮102和排气门组件之间的任意两个接触端之间或排气驱动凸轮102和气门桥组件之间的任意两个接触端之间。进气驱动凸轮103通过进气驱动推杆403和进气驱动摇臂803，直接或通过气门传动块驱动进气门组件，或通过气门桥组件驱动进气门组件，进气驱动支点组件202相应地设置在进气驱动凸轮103和进气门组件之间的任意两个接触端之间或进气驱动凸轮103和气门桥组件之间的任意两个接触端之间。进气制动凸轮104通过进气制动推杆404和进气制动摇臂804，直接或通过气门传动块驱动进气门组件，或通过气门桥组件驱动进气门组件，进气制动支点组件302相应地设置在进气制动凸轮104和进气门组件之间的任意两个接触端之间或进气制动凸轮104和气门桥组件之间的任意两个接触端之间。在驱动模式下，工作气缸的排气驱动支点组件201和进气驱动支点组件202工作，排气制动支点组件301和进气制动支点组件302失效。在制动模式下，工作气缸的排气驱动支点组件201和进气驱动支点组件202失效，排气制动支点组件301和进气制动支点组件302工作。在驱动或制动模式下，停止工作气缸的排气驱动支点组件201、进气驱动支点组件202、排气制动支点组件301和进气制动支点组件302失效。图1为变模式气门驱动机构的一个实施例。

对于进气侧或排气侧只有一个气门时，制动摇臂和驱动摇臂直接或通过气门传动块驱动气门组件。图2是摇臂直接驱动气门时的气门头部示意图。此时，气门头部包括气门驱动输入端5101和气门制动输入端5102；驱动摇臂与气门驱动输入端5101相接触，制动摇臂与气门制动输入端5102相接触。图3是气门传动块示意图。气门传动块包括驱动输入端5001、制动输入端5002和输出端5003；驱动摇臂与驱动输入端5001相接触，制动摇臂与制动输入端5002相接触，输出端5003驱动气门组件。

对于进气侧或排气侧不止一个气门时，制动摇臂和驱动摇臂通过气门桥组件驱动气门组件。如排气门组件可包含第一排气门组件611和第二排气门组件612，或进气门组件可包含第一进气门组件621和第二进气门组件622。气门桥组件采用第一气门桥组件501、第二气门桥组件502或第三气门桥组件。图4是第一气门桥组件示意图。第一气门桥组件501包括第一气门桥511和第一传动杆512，第一气门桥511通过凸台驱动第一传动杆512，第一气门桥511包括第一驱动输入端5111和第一气门桥输出端5112，第一传动杆512包括第一制动输入端5121和第一传动杆输出端5122。图5是第二气门桥示意图。第二气门桥组件502包括第二气门桥521和驱动摇臂复位机构522，第二气门桥521包括第二制动输入端5211、第二驱动输入端5212、第二气门桥第一输出端5213和第二气门桥第二输出端5214。图6是第三气门桥组件示意图。第三气门桥组件包括第三气门桥531和第二传动杆532，第三气门桥531通过铰接和凸台驱动第二传动杆532，第三气门桥531包括第三驱动输入端5311和第三气门桥输出端5312，第二传动杆532包括第三制动输入端5321和第二传动杆输出端5322。

对于排气侧或进气侧采用第一气门桥组件501，驱动摇臂与第一驱动输入端5111相接触，制动摇臂与第一制动输入端5121相接触，第一气门桥输出端5112和第一传动杆输出端5122分别与两个气门组件相接触。对于排气侧或进气侧采用第二气门桥组件502，驱动摇臂与第二驱动输入端5212相接触，制动摇臂与第二制动输入端5211相接触，第二气门桥第一输出端5213和第二气门桥第二输出端5214分别与两个气门组件相接触。对于排气侧或进气侧采用第三气门桥组件，驱动摇臂与第三驱动输入端5311相接触，制动摇臂与第三制动输入端5321相接触，第三气门桥输出端5312和第二传动杆输出端5322分别与两个气门组件相接触。

采用第一气门桥组件501或者第三气门桥组件时，在驱动模式下，两个气门同步运行；在制动模式下，一个气门运行，另一个气门完全关闭，其中，第二传动杆532还具有放大作用，即第三制动输入端5321的运动量放大输出到第二传动杆输出端5322。采用第二气门桥组件502时，在驱动和制动模式下，两个气门同步运行。

在凸轮到气门组件之间的任意两个接触端之间还可以设置可变气门机构，在凸轮轴上还可设置凸轮轴调相机构，从而在每种模式下实现可变气门事件，最终在发动机驱动-制动全工况范围内实现更好的低油耗、低排放和高效制动效果。

图7和图8分别为驱动支点组件的两个实施例。驱动支点组件至少包括第一驱动活塞21A、第二驱动活塞21B、锁定块22、驱动锁定弹簧23、以及驱动复位弹簧24。固定件上设置有安装孔和驱动控制油路92。第一驱动活塞21A和第二驱动活塞21B嵌套后，安装在固定件内。第一驱动活塞21A和第二驱动活塞21B之间设置有驱动复位弹簧24。第一驱动活塞21A和第二驱动活塞21B中，被嵌套者设置有侧向孔，侧向孔中设置有锁定块22和驱动锁定弹簧23，嵌套者上设有油孔和锁定槽或锁定孔，驱动控制油路92通过油孔与锁定槽或锁定孔相连。当驱动控制油路92为高压油时，第一驱动活塞21A和第二驱动活塞21B不被锁定，驱动支点组件失效。当驱动控制油路92为低压油时，第一驱动活塞21A和第二驱动活塞21B被锁定块22锁定，驱动支点组件工作。或驱动支点组件还包括驱动支点组件衬套25、液压间隙调节组件或驱动支点组件衬套25和液压间隙调节组件的组合结构。

制动支点组件采用第一制动支点组件。图9和图10分别为第一制动支点组件的两个实施例。第一制动支点组件至少包括第一制动活塞31A、第二制动活塞31B、第一锁定块32A、第二锁定块32B、制动锁定弹簧33、制动复位弹簧34。固定件上设置有安装孔和制动控制油路93。第一制动活塞31A和第二制动活塞31B嵌套后，安装在固定件内，第一制动活塞31A和第二制动活塞31B之间设置有制动复位弹簧34，第一制动活塞31A和第二制动活塞31B之间还设置有导向机构。第一制动活塞31A和第二制动活塞31B中，被嵌套者的侧向孔中设置有第一锁定块32A和制动锁定弹簧33，嵌套者上设有彼此相连的锁定孔和油孔，锁定孔内设置有第二锁定块32B，油孔与制动控制油路93相连。当制动控制油路93为低压油时，第一制动活塞31A和第二制动活塞31B不被锁定，第一制动支点组件失效。当制动控制油路93为高压油时，第一制动活塞31A和第二制动活塞31B被第二锁定块32B锁定，第一制动支点组件工作。或第一制动支点组件还包括制动支点组件衬套35、液压间隙调节组件或制动支点组件衬套35和液压间隙调节组件的组合结构。

驱动支点组件或第一制动支点组件包括液压间隙调节组件时，固定件9上还设置有间隙调节输油油路96。图8和图10中，液压间隙调节组件包括HLA阀芯61、HLA单向阀芯62、HLA单向阀弹簧63、HLA单向阀弹簧座64、HLA阀芯复位弹簧65和HLA限位66。HLA单向阀芯62将液压间隙调节组件内的油腔分成HLA低压腔67和HLA高压腔68。HLA高压腔68内液压油自动调节HLA阀芯61相对第一驱动活塞21A或第一制动活塞31A的位置，实现了气门间隙调节功能。图15中，液压间隙调节组件包括HLA阀芯61、HLA单向阀芯62、HLA单向阀弹簧63、HLA单向阀弹簧座64、HLA阀芯复位弹簧65、HLA限位66和HLA阀体69。HLA单向阀芯62将液压间隙调节组件内的油腔分成HLA低压腔67和HLA高压腔68。HLA限位66将驱动活塞31与HLA阀体69固定成一体，HLA高压腔68内液压油自动调节HLA阀芯61相对HLA阀体69的位置，即调节了HLA阀芯61相对第一驱动活塞21A或第一制动活塞31A的位置，实现了气门间隙调节功能。包括液压间隙调节组件时，驱动支点组件或制动支点组件在保证气门驱动***传递动力的前提下，增加了自动补偿由于加工、装配、磨损、冷态与热态温度变化等导致气门间隙改变的功能，减小冲击，延长各零件的使用寿命，以提高发动机工作可靠性，降低噪声，减小振动。

制动支点组件采用第二制动支点组件。图11-图14分别为第二制动支点组件的四个实施例。第二制动支点组件至少包括第一液压活塞311A、第二液压活塞311B、滑阀阀体312、滑阀回复弹簧313、单向阀阀芯314和单向阀回复弹簧315。固定件内设置有安装孔、驱动油路901、泄油油路902和控制油路903。第一液压活塞311A和第二液压活塞311B均安装在固定件或固定设置在固定件上的活塞衬套317内，或第一液压活塞311A和第二液压活塞311B嵌套后，再安装在固定件或固定设置在固定件上的活塞衬套317内。第一液压活塞311A和第二液压活塞311B之间的油腔与驱动油路901相连。滑阀阀体312安装在固定件或固定设置在固定件上的滑阀衬套316内，单向阀阀芯313和单向阀回复弹簧314安装在滑阀阀体312内，滑阀在单向阀进油侧形成的油腔与控制油路903相连，滑阀在单向阀出油侧形成的油腔为单向油腔314，在单向阀出油侧的滑阀阀体312上设有侧向油孔，单向油腔314与滑阀回复弹簧313处的油腔不相通，滑阀回复弹簧313处的油腔与泄油油路902相连。当控制油路903为低压油时，驱动油路901与泄油油路902相连，控制油路903和单向油腔314均被堵塞，第一液压活塞311A和第二液压活塞311B之间的液压油通过驱动油路901、泄油油路902排出，第二制动支点组件失效。当控制油路903为高压油时，控制油路903通过单向油腔314与驱动油路901相连，泄油油路902被堵塞，高压油通过控制油路903、单向油腔314、驱动油路901进入第一液压活塞311A和第二液压活塞311B之间的油腔，第二制动支点组件工作。

如图11，制动滑阀阀体312沿轴向为通孔结构，制动滑阀阀体312上设有单向阀阀座，单向阀阀座、制动单向阀阀芯314、制动单向阀回复弹簧315依次接触，第一堵块351固定安装在制动滑阀阀体312上，第一堵块351与制动单向阀回复弹簧315相接触，第一堵块351将单向油腔304与制动滑阀回复弹簧313处的油腔堵塞。如图12-图14，制动滑阀阀体312沿轴向为盲孔结构，制动滑阀阀体312将单向油腔304与制动滑阀回复弹簧313处的油腔堵塞，制动滑阀阀体312上设有单向阀回复弹簧座，单向阀回复弹簧座、制动单向阀回复弹簧315、制动单向阀阀芯314依次接触。图12中，第二堵块352固定安装在制动滑阀阀体312上，第二堵块352上设有单向阀阀座，单向阀阀座与制动单向阀阀芯314相接触。图13和图14中，制动滑阀阀体312与制动单向阀阀芯314为滑动密封。制动单向阀阀芯314直接与固定件8或滑阀衬套316接触，如图13；制动单向阀阀芯314通过第三堵块353与固定件8或滑阀衬套316接触，如图14。第四堵块318充当制动滑阀回复弹簧313的弹簧座，并且保证制动滑阀回复弹簧313处的油腔与泄油油路902相连。

驱动支点组件和制动支点组件上设置的各类衬套是为了将各组件模块化，并且提高其通用性和可更换性。

在驱动模式下，工作气缸的排气驱动支点组件201和进气驱动支点组件202工作，排气制动支点组件301和进气制动支点组件302失效。无论进排气侧采用哪种气门桥组件，由于排气制动支点组件301失效，因此在排气制动摇臂复位机构701的作用下，排气制动凸轮101无法通过排气制动摇臂801驱动排气门。由于进气制动支点组件302失效，因此在进气制动摇臂复位机构702的作用下，进气制动凸轮104无法通过进气制动摇臂804驱动进气门。当排气侧采用第一气门桥组件501或第三气门桥组件时，由于排气驱动支点组件201工作，因此排气驱动凸轮102通过排气驱动摇臂802以及第一气门桥组件501或第三气门桥组件同时驱动第一排气门组件611和第二排气门组件612。当排气侧采用第二气门桥组件502时，由于排气驱动支点组件201工作，因此排气驱动凸轮102通过排气驱动摇臂802以及第二气门桥521同时驱动第一排气门组件611和第二排气门组件612。当进气侧采用第一气门桥组件501或第三气门桥组件时，由于进气驱动支点组件202工作，因此进气驱动凸轮103通过进气驱动摇臂803以及第一气门桥组件501或第三气门桥组件同时驱动第一进气门组件621和第二进气门组件622。当进气侧采用第二气门桥组件502时，由于进气驱动支点组件202工作，因此进气驱动凸轮103通过进气驱动摇臂803以及第二气门桥521同时驱动第一进气门组件621和第二进气门组件622。

在制动模式下，工作气缸的排气驱动支点组件201和进气驱动支点组件202失效，排气制动支点组件301和进气制动支点组件302工作。当排气侧采用第一气门桥组件501或第三气门桥组件时，由于排气驱动支点组件201失效，因此在第一排气门组件611的弹簧力的作用下，排气驱动凸轮102无法通过排气驱动摇臂802以及第一气门桥组件501或第三气门桥组件驱动第一排气门组件611和第二排气门组件612。由于排气制动支点组件301工作，因此排气制动凸轮101通过排气制动摇臂801以及第一传动杆512驱动第二排气门组件612。当排气侧采用第二气门桥组件502时，由于排气驱动支点组件201失效，因此在驱动摇臂复位机构522的作用下，排气驱动凸轮102无法通过排气驱动摇臂802以及第二气门桥521驱动第一排气门组件611和第二排气门组件612。由于排气制动支点组件301工作，因此排气制动凸轮101通过排气制动摇臂801以及第二气门桥521同时驱动第一排气门组件611和第二排气门组件612。当进气侧采用第一气门桥组件501或第三气门桥组件时，由于进气驱动支点组件202失效，因此在进气门组件的弹簧力的作用下，进气驱动凸轮103无法通过进气驱动摇臂803以及第一气门桥组件501或第三气门桥组件驱动第一进气门组件621和第二进气门组件622。由于进气制动支点组件302工作，因此进气制动凸轮104通过进气制动摇臂804以及第一传动杆512驱动第二进气门组件622。当进气侧采用第二气门桥组件502时，由于进气驱动支点组件202失效，因此在驱动摇臂复位机构522的作用下，进气驱动凸轮103无法通过进气驱动摇臂803以及第二气门桥521驱动第一进气门组件621和第二进气门组件622。由于进气制动支点组件302工作，因此进气制动凸轮104通过进气制动摇臂804以及第二气门桥521同时驱动第一进气门组件621和第二进气门组件622。值得一提的是排气制动凸轮101至少具有两个凸起来实现在上止点附近开启排气门进行排气，它还可以增设凸起以实现在下止点附近开启排气门将排气管内的气体吸入气缸内增加缸内被压缩的气体量，以提高制动输出。

在驱动或制动模式下，停止工作气缸的排气驱动支点组件201、进气驱动支点组件202、排气制动支点组件301和进气制动支点组件302失效，因此所有进排气门均保持关闭状态。

本发明结构紧凑、可靠性高、成本低廉。通过控制各支点的状态，实现四冲程驱动、二冲程制动、停缸等模式，达到低油耗、低排放和高效制动的目的。

Claims (6)

1.一种变模式气门驱动***，它包括进气门组件和排气门组件，其特征是：它还包括布置在凸轮轴（1）上的凸轮、安装在固定件上的两个驱动支点组件和两个制动支点组件、推杆、摇臂、摇臂复位机构；所述凸轮包含排气制动凸轮（101）、排气驱动凸轮（102）、进气驱动凸轮（103）和进气制动凸轮（104），所述驱动支点组件包含排气驱动支点组件（201）和进气驱动支点组件（202），所述制动支点组件包含排气制动支点组件（301）和进气制动支点组件（302），所述推杆包含排气制动推杆（401）、排气驱动推杆（402）、进气驱动推杆（403）和进气制动推杆（404），所述摇臂包含排气制动摇臂（801）、排气驱动摇臂（802）、进气驱动摇臂（803）和进气制动摇臂（804），所述摇臂复位机构包含排气制动摇臂复位机构（701）和进气制动摇臂复位机构（702）；排气制动凸轮（101）通过排气制动推杆（401）和排气制动摇臂（801），直接或通过气门传动块驱动排气门组件，或通过气门桥组件驱动排气门组件，排气制动支点组件（301）相应地设置在排气制动凸轮（101）和排气门组件之间的任意两个接触端之间或排气制动凸轮（101）和气门桥组件之间的任意两个接触端之间；排气驱动凸轮（102）通过排气驱动推杆（402）和排气驱动摇臂（802），直接或通过气门传动块驱动排气门组件，或通过气门桥组件驱动排气门组件，排气驱动支点组件（201）相应地设置在排气驱动凸轮（102）和排气门组件之间的任意两个接触端之间或排气驱动凸轮（102）和气门桥组件之间的任意两个接触端之间；进气驱动凸轮（103）通过进气驱动推杆（403）和进气驱动摇臂（803），直接或通过气门传动块驱动进气门组件，或通过气门桥组件驱动进气门组件，进气驱动支点组件（202）相应地设置在进气驱动凸轮（103）和进气门组件之间的任意两个接触端之间或进气驱动凸轮（103）和气门桥组件之间的任意两个接触端之间；进气制动凸轮（104）通过进气制动推杆（404）和进气制动摇臂（804），直接或通过气门传动块驱动进气门组件，或通过气门桥组件驱动进气门组件，进气制动支点组件（302）相应地设置在进气制动凸轮（104）和进气门组件之间的任意两个接触端之间或进气制动凸轮（104）和气门桥组件之间的任意两个接触端之间；排气制动摇臂（201）采用上述任意一种连接方式驱动排气门组件时，由于排气制动支点组件（401）失效，因此在排气制动摇臂复位弹簧（701）的作用下，排气制动凸轮（101）无法通过排气制动摇臂（201）驱动排气门组件；进气制动摇臂（204）采用上述任意一种连接方式驱动进气门组件时，由于进气制动支点组件（402）失效，因此在进气制动摇臂复位弹簧（702）的作用下，进气制动凸轮（104）无法通过进气制动摇臂（204）驱动进气门组件；排气驱动摇臂（202）采用上述任意一种连接方式驱动排气门组件时，由于排气驱动支点组件（301）工作，因此在克服排气门组件的弹簧的作用或克服排气门组件的弹簧和排气侧驱动摇臂复位弹簧的作用下，排气驱动凸轮（102）通过排气驱动摇臂（202）驱动排气门组件；进气驱动摇臂（203）采用上述任意一种连接方式驱动进气门组件时，由于进气驱动支点组件（302）工作，因此在克服进气门组件的弹簧的作用或克服进气门组件的弹簧和进气侧驱动摇臂复位弹簧的作用下，进气驱动凸轮（103）通过进气驱动摇臂（203）驱动进气门组件；在驱动模式下，工作气缸的排气驱动支点组件（201）和进气驱动支点组件（202）工作，排气制动支点组件（301）和进气制动支点组件（302）失效；在制动模式下，工作气缸的排气驱动支点组件（201）和进气驱动支点组件（202）失效，排气制动支点组件（301）和进气制动支点组件（302）工作；排气制动摇臂（201）采用上述任意一种连接方式驱动排气门组件时，由于排气制动支点组件（401）工作，在克服排气门组件的弹簧和排气制动摇臂复位弹簧（701）的作用下，排气制动凸轮（101）通过排气制动摇臂（201）驱动排气门组件；进气制动摇臂（204）采用上述任意一种连接方式驱动进气门组件时，由于进气制动支点组件（402）工作，在克服进气门组件的弹簧和进气制动摇臂复位弹簧（702）的作用下，进气制动凸轮（104）通过进气制动摇臂（204）驱动进气门组件；排气驱动摇臂（202）采用上述任意一种连接方式驱动排气门组件时，由于排气驱动支点组件（301）失效，因此在排气门组件的弹簧的作用或排气侧驱动摇臂复位弹簧的作用下，排气驱动凸轮（102）无法通过排气驱动摇臂（202）驱动排气门组件；进气驱动摇臂（203）采用上述任意一种连接方式驱动进气门组件时，由于进气驱动支点组件（302）失效，因此在进气门组件的弹簧的作用或进气侧驱动摇臂复位弹簧的作用下，进气驱动凸轮（103）无法通过进气驱动摇臂（203）驱动进气门组件；在驱动或制动模式下，停止工作气缸的排气驱动支点组件（201）、进气驱动支点组件（202）、排气制动支点组件（301）和进气制动支点组件（302）失效；所有进排气门均保持关闭状态；

所述驱动支点组件至少包括第一驱动活塞（21A）、第二驱动活塞（21B）、锁定块（22）、驱动锁定弹簧（23）、以及驱动复位弹簧（24）；所述固定件上设置有安装孔和驱动控制油路（92）；所述第一驱动活塞（21A）和第二驱动活塞（21B）嵌套后，安装在固定件内；第一驱动活塞（21A）和第二驱动活塞（21B）之间设置有驱动复位弹簧（24）；第一驱动活塞（21A）和第二驱动活塞（21B）中，被嵌套者设置有侧向孔，侧向孔中设置有锁定块（22）和驱动锁定弹簧（23），嵌套者上设有油孔和锁定槽或锁定孔，驱动控制油路（92）通过油孔与锁定槽或锁定孔相连；当驱动控制油路（92）为高压油时，第一驱动活塞（21A）和第二驱动活塞（21B）不被锁定，驱动支点组件失效；当驱动控制油路（92）为低压油时，第一驱动活塞（21A）和第二驱动活塞（21B）被锁定块（22）锁定，驱动支点组件工作；或所述驱动支点组件还包括驱动支点组件衬套（25）、液压间隙调节组件或驱动支点组件衬套（25）和液压间隙调节组件的组合结构；

所述制动支点组件采用第一制动支点组件或采用第二制动支点组件；所述第一制动支点组件至少包括第一制动活塞（31A）、第二制动活塞（31B）、第一锁定块（32A）、第二锁定块（32B）、制动锁定弹簧（33）、制动复位弹簧（34）；所述固定件上设置有安装孔和制动控制油路（93）；所述第一制动活塞（31A）和第二制动活塞（31B）嵌套后，安装在固定件内，第一制动活塞（31A）和第二制动活塞（31B）之间设置有制动复位弹簧（34），第一制动活塞（31A）和第二制动活塞（31B）之间还设置有导向机构；第一制动活塞（31A）和第二制动活塞（31B）中，被嵌套者的侧向孔中设置有第一锁定块（32A）和制动锁定弹簧（33），嵌套者上设有彼此相连的锁定孔和油孔，锁定孔内设置有第二锁定块（32B），油孔与制动控制油路（93）相连；当制动控制油路（93）为低压油时，第一制动活塞（31A）和第二制动活塞（31B）不被锁定，第一制动支点组件失效；当制动控制油路（93）为高压油时，第一制动活塞（31A）和第二制动活塞（31B）被第二锁定块（32B）锁定，第一制动支点组件工作；或所述第一制动支点组件还包括制动支点组件衬套（35）、液压间隙调节组件或制动支点组件衬套（35）和液压间隙调节组件的组合结构；

所述第二制动支点组件至少包括第一液压活塞（311A）、第二液压活塞（311B）、滑阀阀体（312）、滑阀回复弹簧（313）、单向阀阀芯（314）和单向阀回复弹簧（315）；所述固定件内设置有安装孔、驱动油路（901）、泄油油路（902）和控制油路（903）；第一液压活塞（311A）和第二液压活塞（311B）均安装在固定件或固定设置在固定件上的活塞衬套（317）内，或第一液压活塞（311A）和第二液压活塞（311B）嵌套后，再安装在固定件或固定设置在固定件上的活塞衬套（317）内；第一液压活塞（311A）和第二液压活塞（311B）之间的油腔与驱动油路（901）相连；滑阀阀体（312）安装在固定件或固定设置在固定件上的滑阀衬套（316）内，单向阀阀芯（313）和单向阀回复弹簧（314）安装在滑阀阀体（312）内，滑阀在单向阀进油侧形成的油腔与控制油路（903）相连，滑阀在单向阀出油侧形成的油腔为单向油腔（314），在单向阀出油侧的滑阀阀体（312）上设有侧向油孔，单向油腔（314）与滑阀回复弹簧（313）处的油腔不相通，滑阀回复弹簧（313）处的油腔与泄油油路（902）相连；当控制油路（903）为低压油时，驱动油路（901）与泄油油路（902）相连，控制油路（903）和单向油腔（314）均被堵塞，第一液压活塞（311A）和第二液压活塞（311B）之间的液压油通过驱动油路（901）、泄油油路（902）排出，所述第二制动支点组件失效；当控制油路（903）为高压油时，控制油路（903）通过单向油腔（314）与驱动油路（901）相连，泄油油路（902）被堵塞，高压油通过控制油路（903）、单向油腔（314）、驱动油路（901）进入第一液压活塞（311A）和第二液压活塞（311B）之间的油腔，所述第二制动支点组件工作。

2.根据权利要求1所述的一种变模式气门驱动***，其特征是：摇臂直接驱动气门组件时，所述气门组件包含气门驱动输入端（5101）和气门制动输入端（5102）；驱动摇臂与气门驱动输入端（5101）相接触，制动摇臂与气门制动输入端（5102）相接触。

3.根据权利要求1所述的一种变模式气门驱动***，其特征是：所述气门传动块包括驱动输入端（5001）、制动输入端（5002）和输出端（5003）；驱动摇臂与驱动输入端（5001）相接触，制动摇臂与制动输入端（5002）相接触，输出端（5003）驱动气门组件。

4.根据权利要求1所述的一种变模式气门驱动***，其特征是：所述排气门组件还包含第一排气门组件（611）和第二排气门组件（612）或所述进气门组件还包含第一进气门组件（621）和第二进气门组件（622），所述气门桥组件采用第一气门桥组件（501）、第二气门桥组件（502）或第三气门桥组件；所述第一气门桥组件（501）包括第一气门桥（511）和第一传动杆（512），第一气门桥（511）通过凸台驱动第一传动杆（512），第一气门桥（511）包括第一驱动输入端（5111）和第一气门桥输出端（5112），第一传动杆（512）包括第一制动输入端（5121）和第一传动杆输出端（5122）；所述第二气门桥组件（502）包括第二气门桥（521）和驱动摇臂复位机构（522），第二气门桥（521）包括第二制动输入端（5211）、第二驱动输入端（5212）、第二气门桥第一输出端（5213）和第二气门桥第二输出端（5214）；所述第三气门桥组件包括第三气门桥（531）和第二传动杆（532），第三气门桥（531）通过铰接和凸台驱动第二传动杆（532），第三气门桥（531）包括第三驱动输入端（5311）和第三气门桥输出端（5312），第二传动杆（532）包括第三制动输入端（5321）和第二传动杆输出端（5322）；对于排气侧或进气侧采用第一气门桥组件（501），驱动摇臂与第一驱动输入端（5111）相接触，制动摇臂与第一制动输入端（5121）相接触，第一气门桥输出端（5112）和第一传动杆输出端（5122）分别与两个气门组件相接触；对于排气侧或进气侧采用第二气门桥组件（502），驱动摇臂与第二驱动输入端（5212）相接触，制动摇臂与第二制动输入端（5211）相接触，第二气门桥第一输出端（5213）和第二气门桥第二输出端（5214）分别与两个气门组件相接触；对于排气侧或进气侧采用第三气门桥组件，驱动摇臂与第三驱动输入端（5311）相接触，制动摇臂与第三制动输入端（5321）相接触，第三气门桥输出端（5312）和第二传动杆输出端（5322）分别与两个气门组件相接触。

5.根据权利要求1所述的一种变模式气门驱动***，其特征是：所述在凸轮到气门组件之间的任意两个接触端之间设置可变气门机构。

6.根据权利要求1所述的一种变模式气门驱动***，其特征是：所述凸轮轴（1）上设置凸轮轴调相机构。

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