一种多功能可变气门驱动系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种多功能可变气门驱动系统，属于发动机可变气门驱动系统领域。
【背景技术】
[0002] 日益严格的节能减排和车辆安全性方面的法律法规推动着发动机新技术的快速 发展。因其具有改善发动机性能的潜力，可变气门、可变冲程数、停缸、辅助制动、可变燃烧 方式、可变压缩比、可变EGR等技术受到广泛关注。国内外的研究趋势是研究这些技术协 同作用对发动机性能的影响，显然将各项技术的执行系统同时应用在发动机上的方案不可 行。这些技术均可以由电控喷油技术和灵活程度足够高的可变气门技术相配合来实现。电 控喷油技术较为成熟，而现有可变气门技术大多是针对四冲程发动机的驱动模式或者二冲 程发动机的驱动模式开发的，因此，一套可以同时满足上述各项技术要求的可变气门驱动 系统的开发刻不容缓。
[0003] 实用化了的可变气门驱动系统大多保留传统配气凸轮，采用机械式传动结构，可 实现的气门可变灵活程度有限。如Toyota的VVT-i和BffM的Vanos等机构可连续调节凸轮 轴相对曲轴的相位。Honda的i-VTEC机构可在两个配气凸轮间切换。BMff的Valvetronic 和Hyundai的CVVL等机构可实现气门的启闭正时和最大行程三者之间的同步调节。无凸 轮可变气门驱动系统取消了传统配气凸轮，可实现更加灵活的可变气门事件，主要包括：电 液式、电磁式和电气式三大类。电磁式系统存在气门落座冲击、气门升程可变灵活程度、失 效时气门位置等问题有待解决；电气式系统存在气源、密封、系统可重复性等问题有待解 决；电液式系统因其在落座性能、气门运行参数灵活可调程度，以及机型的适应性等方面的 良好表现，成为最具研究潜力的可变气门驱动系统。这类系统主要包括以下两类： 1)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的油压来调 节气门启闭正时和最大行程。Ford公司、Lucas公司、Perugia大学等对此进行过研究。随 着发动机缸数、单缸气门数以及转速的增加，这类系统存在以下两个问题有待解决：(a)存 在共轨管体积庞大、空间布置困难的问题；(b)系统响应速度问题。这些问题造成了共轨供 油式系统车用化较为困难。目前，这类系统主要用于WktsilLMN等公司的低速船用发动 机上。
[0004] 2)凸轮供油式系统采用凸轮-柱塞式供油器供油，泄油阀控制气门运行情况，如 Fiat的Multiair、ABB的VCM等系统。由于气门运行可调范围受到供油装置的限制，气门 事件只能在由凸轮升程曲线决定的最大气门升程曲线内调节，无法实现以下气门事件：(a) 无法实现具有气门最大升程保持阶段的气门事件；(b)无法实现气门推迟关闭的气门事 件；（c)无法实现气门启闭正时与气门最大升程间三者间完全独立的气门事件；（d)无法 实现二冲程驱动、理想辅助制动等要求的360° CA/循环的气门事件。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于：1)通过设计模式控制器来实现采用1个供油器和1个流向控 制器驱动1个或者2个或者3个气缸的气门，以达到简化系统结构的目的；通过设计模式 控制器还可以实现发动机四冲程模式和二冲程模式的切换。2)在四冲程模式和二冲程模 式下，通过控制流向控制器来实现发动机停缸、辅助制动、可变燃烧方式、可变压缩比、可变 EGR等技术所要求的可变气门事件，以达到将多项技术相结合，大幅度地改善发动机性能的 目的。3)通过选择流向控制器的类型来决定可实现的可变气门的类型：采用设置有两通阀 的流向控制器来实现不具有气门开启保持阶段，并且气门关闭过程受限制的连续可变气门 事件；采用设置有单向阀和两通阀的流向控制器来实现具有气门开启保持阶段，并且气门 关闭过程不受限制的连续可变气门事件；采用设置有两通阀和三通阀的流向控制器来实现 全可变气门事件。4)通过采用带有辅助凸起的凸轮叶片，在驱动模式下通过实现进/排气 门二次开启来实现内部EGR，在制动模式下，实现二冲程压气式辅助制动。5)根据具体机型 来调整系统各部件的结构以及各部件间的液压油路的布置，以达到灵活调整系统在发动机 上的布置的目的。
[0006] 本发明采用的技术方案是：一种多功能可变气门驱动系统主要包括油箱、限压阀、 储能器、输油栗、凸轮、供油器、第1单向阀、气门驱动器以及油管。它还包括流向控制器和 模式控制器。所述凸轮直接或者通过摇臂间接驱动供油器的滚子。限压阀的出油端、输油 栗的进油端以及模式控制器的出油端均与油箱相连接，限压阀的进油端、储能器的储能腔、 输油栗的出油端、第1单向阀的进油端以及流向控制器的出油端相连接，供油器的供油腔、 第1单向阀的出油端以及流向控制器的进油端相连接，流向控制器的驱动端与模式控制器 的进油端相连接，设有第1气门驱动器，模式控制器的第1驱动端与第1气门驱动器的驱动 腔相连接。对于采用1个供油器驱动2个气缸气门的发动机的气门驱动系统，所述气门驱 动系统设有第2气门驱动器，模式控制器设有模式控制器的第2驱动端，模式控制器的第2 驱动端与第2气门驱动器的驱动腔相连接。对于采用1个供油器驱动3个气缸气门的发动 机的气门驱动系统，所述气门驱动系统设有第2气门驱动器和第3气门驱动器，模式控制器 设有模式控制器的第2驱动端和第3驱动端，模式控制器的第2驱动端与第2气门驱动器 的驱动腔相连接，模式控制器的第3驱动端与第3气门驱动器的驱动腔相连接。对于采用 2个供油器驱动6个气缸气门的发动机的气门驱动系统，所述气门驱动系统设有完全相同 的2套1个供油器驱动3个气缸气门的发动机的气门驱动系统，在这2套气门驱动系统之 间还设有第1转换开关、第2转换开关和第3转换开关，第1转换开关的a端口与F侧模式 控制器的第2驱动端相连接，第1转换开关的b端口与Z侧模式控制器的第1驱动端相连 接，第2转换开关的a端口与F侧模式控制器的第3驱动端相连接，第2转换开关的b端口 与Z侧模式控制器的第2驱动端相连接，第3转换开关的a端口与F侧模式控制器的第1 驱动端相连接，第3转换开关的b端口与Z侧模式控制器的第3驱动端相连接。
[0007] 对于采用气门关闭过程受限制的连续可变气门发动机，所述流向控制器内设有两 通阀，流向控制器的进油端、流向控制器的驱动端与两通阀的进油端相连接，流向控制器的 出油端与两通阀的出油端相连接。对于采用气门关闭过程不受限制的连续可变气门发动 机，流向控制器内设有两通阀和第2单向阀，流向控制器的进油端与第2单向阀的进油端相 连接，流向控制器的驱动端、两通阀的进油端与第2单向阀的出油端相连接，流向控制器的 出油端与两通阀的出油端相连接。对于采用全可变气门发动机，所述流向控制器内设有两 通阀和三通阀，流向控制器的进油端与三通阀的供油端相连接，流向控制器的驱动端、两通 阀的进油端与三通阀的驱动端相连接，流向控制器的出油端、两通阀的出油端与三通阀的 出油?而相连接。
[0008] 所述凸轮具有1个第1凸轮叶片，或者2个相位相差180度凸轮轴转角的第1凸 轮叶片和第2凸轮叶片，或者3个相位依次相差120度凸轮轴转角的第1凸轮叶片、第2凸 轮叶片和第3凸轮叶片。
[0009] 所述凸轮的第1凸轮叶片、第2凸轮叶片和第3凸轮叶片各至少包括一个主凸起， 还包括一个辅助凸起；对于进气门侧，辅助凸起的上升始点在主凸起的上升始点前180度 凸轮轴转角的范围内；对于排气门侧，辅助凸起的上升始点在主凸起的下降终点后180度 凸轮轴转角的范围内。
[0010] 所述模式控制器内设有第1模式控制模块，第1模式控制模块的进油端与模式控 制器的进油端相连接，第1模式控制模块的出油端与模式控制器的出油端相连接，第1模式 控制模块的驱动端与模式控制器的第1驱动端相连接。对于采用1个供油器驱动2个气缸 气门的发动机的气门驱动系统，所述模式控制器内设有第2模式控制模块，第2模式控制模 块的进油端与模式控制器的进油端相连接，第2模式控制模块的出油端与模式控制器的出 油端相连接，第2模式控制模块的驱动端与模式控制器的第2驱动端相连接。对于1个供 油器驱动3个气缸气门的发动机的气门驱动系统，所述模式控制器内设有第2模式控制模 块和第3模式控制模块，第2模式控制模块的进油端、第3模式控制模块的进油端与模式控 制器的进油端相连接，第2模式控制模块的出油端、第3模式控制模块的出油端与模式控制 器的出油端相连接，第2模式控制模块的驱动端与模式控制器的第2驱动端相连接，第3模 式控制模块的驱动端与模式控制器的第3驱动端相连接。
[0011] 模式控制模块包含沿周向开槽的轴芯和开有油口的外壳；凸轮轴通过齿轮或者链 轮驱动轴芯旋转，随着轴芯的不断旋转，模式控制模块的驱动端间隔性地与模式控制模块 相应的进油端或者与模式控制模块相应的出油端相连接。对于具有四冲程和二冲程两种模 式的发动机，电磁或者液压或者气动或者机械机构驱动轴芯沿轴向移动，具有四冲程模式 和二冲程模式两个位置；在每种模式下，随着轴芯的不断旋转，模式控制模块的驱动端间隔 性地与模式控制模块相应的进油端或者与模式控制模块相应的出油端相连接。
[0012] 所述第1转换开关是一个两位两通阀，由电磁或者液压或者气动或者机械机构驱 动，具有四冲程模式和二冲程模式两个位置；在四冲程模式下，第1转换开关的a端口与第 1转换开关的b端口断开；在二冲程模式下，第1转换开关的a端口与第1转换开关的b端 口相连接。
[0013] 所述第2转换开关是一个两位两通阀，由电磁或者液压或者气动或者机械机构驱 动，具有四冲程模式和二冲程模式两个位置；在四冲程模式下，第2转换开关的a端口与第 2转换开关的b端口断开