一种普适型多模式配气机构的制作方法

本发明涉及一种普适型多模式配气机构，属于发动机制动领域。

背景技术：

我国道路长坡、陡坡众多，货车载重量高于国外标准，并且货车超载超速问题严重，这些都导致我国货车责任道路交通事故频发，特大危险型交通事故主要由大货车引发。主制动系统和电磁式、电涡流式等传动系统缓速器长时间工作容易因过热而导致的制动功率快速降低等问题，发动机制动不存在上述问题。二冲程辅助制动技术的制动功率较现有四冲程制动技术高，是未来的发展趋势。目前的二冲程制动大多采用液压系统来实现，其响应速度、各缸配气机构切换同步、制动气门升程曲线受到液压特性影响等问题也限制了发动机性能的提高。本发明人于2017年申请的专利（一种变模式气门机构，201711219753.1）虽然可实现二冲程制动模式，较减压制动、泄气制动而言，其制动功率得以大幅度的提高，但是较大型货车制动需求而言，其制动功率仍然有待进一步提高。此外，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。货车等发动机保有量虽然较汽油机少，但是因其单机排量大、行驶里程长等原因，其燃油消耗高和排放恶劣。研究表明：通过采用停缸技术，可大幅度改善发动机燃油经济性和排放性。因此开发一套安全可靠、切换快速且可实现定时切换的能够大幅度提高制动功率的普适型多模式配气机构势在必行。

技术实现要素：

本发明的目的在于：通过设计一种普适型多模式配气机构，用于实现：（a）为了提高车辆的行车安全，需要普适型多模式配气机构实现驱动模式和二冲程制动模式的可靠保持和灵活切换。（b）为了降低发动机的油耗和排放，还需要普适型多模式配气机构增加停缸模式。（c）需要普适型多模式配气机构实现各缸/各循环的气门升程曲线具有良好的一致性，并且不随温度、发动机转速等因素的改变而改变。（d）需要普适型多模式配气机构安全可靠、切换快速并且可实现定时切换等功能。（e）需要普适型多模式配气机构不受发动机气门布置的限制，具有极为广泛的适用性。

本发明所采用的技术方案是：一种普适型多模式配气机构，它包括进气门组件、排气门组件、进气门凸轮轴、进气门轴套、进气传动件、排气门凸轮轴、排气门轴套、排气传动件以及切换机构。

进气门凸轮轴通过花键带动进气门轴套旋转，排气门凸轮轴通过花键带动排气门轴套旋转。

进气门轴套上至少设置有进气驱动凸轮、进气制动凸轮、进气第一切换槽和进气第二切换槽。

排气门轴套上至少设置有排气驱动凸轮、排气制动凸轮、排气第一切换槽和排气第二切换槽。

切换机构至少包括进气第一切换机构、进气第二切换机构、排气第一切换机构和排气第二切换机构。

进气驱动凸轮在进气冲程内至少具有一个凸起，进气制动凸轮在每个下止点附近至少具有一个凸起，排气驱动凸轮在排气冲程内至少具有一个凸起，排气制动凸轮在每个上止点附近和排气下止点附近至少具有一个凸起。

进气驱动凸轮或进气制动凸轮通过进气传动件驱动进气门组件。排气驱动凸轮或排气制动凸轮通过排气传动件驱动排气门组件。

进气门轴套还设置有进气零升程凸轮和/或排气门轴套还设置有排气零升程凸轮。设置有零升程凸轮的轴套增设一个切换机构。

第一切换槽和第二切换槽可采用一体式结构，还可采用分开式结构。

轴套上可设置一组或多组凸轮组，凸轮组为由驱动凸轮和制动凸轮的凸轮组或由驱动凸轮、零升程凸轮和制动凸轮的凸轮组。

切换机构的位置以及切换槽的相位可根据实际情况进行调节。

进气传动件与排气传动件统称为传动件，传动件可采用传统的摇臂、挺杯-摇臂或挺杯-推杆-摇臂等配气机构传动件，摇臂与气门组件之间还可设置气门桥，也可采用液压主从活塞式传动机构、机械式杠杆或多杆传动机构等。

所述传动件直接或通过气门桥驱动气门组件。

进气门凸轮轴和/或排气门凸轮轴的相位采用凸轮轴相位调节机构来调节。

进气驱动凸轮和进气制动凸轮的轴向位置任意排列，排气驱动凸轮和排气制动凸轮的轴向位置任意排列，按照位置命名为分别为左侧凸轮和右侧凸轮。

驱动传动件的凸轮为左侧凸轮时，第一切换机构工作，驱动传动件的凸轮由左侧凸轮切换成右侧凸轮。

驱动传动件的凸轮为右侧凸轮时，第二切换机构工作，驱动传动件的凸轮由右侧凸轮切换成左侧凸轮。

进气驱动凸轮、进气零升程凸轮和进气制动凸轮的轴向位置任意排列，排气驱动凸轮、排气零升程凸轮和排气制动凸轮的轴向位置任意排列，按照位置命名为分别为左侧凸轮、中间凸轮和右侧凸轮。

驱动传动件的凸轮为中间凸轮时，第一切换机构工作，驱动传动件的凸轮由中间凸轮切换成右侧凸轮。

驱动传动件的凸轮为中间凸轮时，第三切换机构工作，驱动传动件的凸轮由中间凸轮切换成左侧凸轮。

驱动传动件的凸轮为右侧凸轮时，第二切换机构工作，驱动传动件的凸轮由右侧凸轮切换成中间凸轮。

驱动传动件的凸轮为左侧凸轮时，第二切换机构工作，驱动传动件的凸轮由左侧凸轮切换成中间凸轮。

本发明的有益效果是：这种普适型多模式配气机构包括气门组件、进/排气凸轮轴、进/排气轴套、切换机构等。（a）实现了驱动模式和二冲程制动模式的可靠保持和灵活切换，大幅度地提高了发动机制动功率，高速下制动功率较普通二冲程制动模式提高56%左右，较减压制动提高103%左右，较泄气制动提高221%左右，极大地提高了车辆行车安全和运输能力。（b）通过增设零升程凸轮，实现了停缸模式，进而实现了发动机分级驱动和分级制动，降低了发动机的油耗排放，并且为车辆提供不同的制动功率，满足车辆不同工况下的制动需求。（c）采用移动轴套的方式实现模式切换，实现了切换快速并且可实现定时切换等功能，并且实现各缸/各循环的气门升程曲线具有良好的一致性，并且不随温度、发动机转速等因素的改变而改变。（d）本机构不受发动机气门布置的限制，具有极为广泛的适用性。

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是普适型多模式配气机构第一实施例示意图。

图2是第一类进气轴套展开示意图。

图3是第一类排气轴套展开示意图。

图4是普适型多模式配气机构第二实施例示意图。

图5是普适型多模式配气机构第三实施例示意图。

图6是第二类进气轴套展开示意图。

图7是第二类排气轴套展开示意图。

图8是普适型多模式配气机构制动效果图。

图中：101、排气门凸轮轴；102、排气门轴套；103、排气传动件；104、排气门组件；105、进气气门桥；114、排气驱动凸轮；112、排气制动凸轮；110、排气零升程凸轮；121、排气第一切换机构；122、排气第二切换机构；123、排气第三切换机构；131、排气第一切换槽；132、排气第二切换槽；201、进气门凸轮轴；202、进气门轴套；203、进气传动件；204、进气门组件；205、排气气门桥；214、进气驱动凸轮；212、进气制动凸轮；210、进气零升程凸轮；221、进气第一切换机构；222、进气第二切换机构；223、进气第三切换机构；231、进气第一切换槽；232、进气第二切换槽；3、凸轮轴相位调节机构。

具体实施方式

本发明涉及一种普适型多模式配气机构，它包括进气门组件204、排气门组件104、进气门凸轮轴201、进气门轴套202、进气传动件203、排气门凸轮轴101、排气门轴套102、排气传动件103以及切换机构。进气门凸轮轴201通过花键带动进气门轴套202旋转，排气门凸轮轴101通过花键带动排气门轴套102旋转。

下面结合附图，对结构进行进一步的描述。

实施例1

图1是普适型多模式配气机构第一实施例示意图。图2和图3分别是进气轴套和排气轴套的展开示意图。

进气门轴套202上设置有进气驱动凸轮214、进气制动凸轮212、进气第一切换槽231和进气第二切换槽232。排气门轴套102上设置有排气驱动凸轮114、排气制动凸轮112、排气第一切换槽131和排气第二切换槽132。切换机构包括进气第一切换机构221、进气第二切换机构222、排气第一切换机构121和排气第二切换机构122。进气驱动凸轮214在进气冲程内具有一个凸起，进气制动凸轮212在每个下止点附近具有一个凸起，排气驱动凸轮114在排气冲程内具有一个凸起，排气制动凸轮112在每个上止点附近和排气下止点附近具有一个凸起。传动件采用带滚子的摇臂。摇臂通过气门桥驱动一对气门组件。进气驱动凸轮214或进气制动凸轮212通过进气传动件203驱动进气门组件204。排气驱动凸轮114或排气制动凸轮112通过排气传动件103驱动排气门组件104。其工作方法是：

驱动进气传动件203的凸轮是进气驱动凸轮214，进气第一切换机构221工作时，进气第一切换机构221与进气第一切换槽231相配合，将驱动进气传动件203的凸轮由进气驱动凸轮214切换成进气制动凸轮212。

驱动进气传动件203的凸轮是进气制动凸轮212，进气第二切换机构222工作时，进气第二切换机构222与进气第二切换槽232相配合，将驱动进气传动件203的凸轮由进气制动凸轮212切换成进气驱动凸轮214。

驱动排气传动件103的凸轮是排气驱动凸轮114，排气第一切换机构121工作时，排气第一切换机构121与排气第一切换槽131相配合，将驱动排气传动件103的凸轮由排气驱动凸轮114切换成排气制动凸轮112。

驱动排气传动件103的凸轮是排气制动凸轮112，排气第二切换机构122工作时，排气第二切换机构122与排气第二切换槽132相配合，将驱动排气传动件103的凸轮由排气制动凸轮112切换成排气驱动凸轮114。

第一切换槽和第二切换槽还可采用分开式机构，此外，切换机构的位置也可根据实际情况进行调节。

实施例2

图4是普适型多模式配气机构第二实施例示意图。较实施例1而言，实施例2采用分支摇臂来驱动一对气门组件。

实施例3

图5是普适型多模式配气机构第二实施例示意图。图6和图7分别是进气轴套和排气轴套的展开示意图。进气门轴套202上设置有进气驱动凸轮214、进气零升程凸轮210、进气制动凸轮212、进气第一切换槽231和进气第二切换槽232。排气门轴套102上设置有排气驱动凸轮114、排气零升程凸轮110、排气制动凸轮112、排气第一切换槽131和排气第二切换槽132。进气门凸轮轴201的相位由凸轮轴相位调节机构3调节。切换机构包括进气第一切换机构221、进气第二切换机构222、进气第三切换机构223、排气第一切换机构121、排气第二切换机构122和排气第三切换机构123。进气驱动凸轮214在进气冲程内具有一个凸起，进气制动凸轮212在每个下止点附近具有一个凸起，排气驱动凸轮114在排气冲程内具有一个凸起，排气制动凸轮112在每个上止点附近和排气下止点附近具有一个凸起。传动件采用带滚子的摇臂。进气驱动凸轮214、进气零升程凸轮210或进气制动凸轮212通过进气传动件203驱动进气门组件204。排气驱动凸轮114、排气零升程凸轮110或排气制动凸轮112通过排气传动件103驱动排气门组件104。其工作方法是：

驱动进气传动件203的凸轮为进气零升程凸轮210，进气第一切换机构221工作时，进气第一切换机构221与进气第一切换槽231相配合，将驱动进气传动件203的凸轮由进气零升程凸轮210切换成进气制动凸轮212；

驱动进气传动件203的凸轮为进气零升程凸轮210，进气第三切换机构223工作时，进气第三切换机构223与进气第二切换槽232相配合，将驱动进气传动件203的凸轮由进气零升程凸轮210切换成进气驱动凸轮214；

驱动进气传动件203的凸轮为进气制动凸轮212，进气第二切换机构222工作时，进气第二切换机构222与进气第二切换槽232相配合，将驱动进气传动件203的凸轮由进气制动凸轮212切换成进气零升程凸轮210；

驱动进气传动件203的凸轮为进气驱动凸轮214，进气第二切换机构222工作时，进气第二切换机构222与进气第一切换槽231相配合，将驱动进气传动件203的凸轮由进气驱动凸轮214切换成进气零升程凸轮210；

驱动排气传动件103的凸轮为排气零升程凸轮110，排气第一切换机构121工作时，排气第一切换机构121与排气第一切换槽131相配合，将驱动排气传动件103的凸轮由排气零升程凸轮110切换成排气制动凸轮112；

驱动排气传动件103的凸轮为排气零升程凸轮110，排气第三切换机构123工作时，排气第三切换机构123与排气第二切换槽132相配合，将驱动排气传动件103的凸轮由排气零升程凸轮110切换成排气驱动凸轮114；

驱动排气传动件103的凸轮为排气制动凸轮112，排气第二切换机构122工作时，排气第二切换机构122与排气第二切换槽132相配合，将驱动排气传动件103的凸轮由排气制动凸轮112切换成排气零升程凸轮110；

驱动排气传动件103的凸轮为排气驱动凸轮114，排气第二切换机构122工作时，排气第二切换机构122与排气第一切换槽131相配合，将驱动排气传动件103的凸轮由排气驱动凸轮114切换成排气零升程凸轮110。

图8普适型多模式配气机构制动效果图。本机构与原方案（排气制动凸轮排气下止点附近不具有凸起）均为二冲程制动模式，本机构实现了发动机制动功率得到大幅度的提高，高速下制动功率提高了56%左右；较减压制动提高103%左右；较泄气制动提高221%左右。这对车辆行车安全和运输能力的提高极为有利。